RU2623543C1 - Method of flux-free soldering of aluminium products - Google Patents

Method of flux-free soldering of aluminium products Download PDF

Info

Publication number
RU2623543C1
RU2623543C1 RU2016104448A RU2016104448A RU2623543C1 RU 2623543 C1 RU2623543 C1 RU 2623543C1 RU 2016104448 A RU2016104448 A RU 2016104448A RU 2016104448 A RU2016104448 A RU 2016104448A RU 2623543 C1 RU2623543 C1 RU 2623543C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
product
getter
temperature
hours
vacuum
Prior art date
Application number
RU2016104448A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Сергеевна Лантушенко
Юрий Николаевич Лантушенко
Евгений Иванович Сторчай
Original Assignee
Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш") filed Critical Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш")
Priority to RU2016104448A priority Critical patent/RU2623543C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2623543C1 publication Critical patent/RU2623543C1/en

Links

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: in the soldering zone, silumin-based solder is placed. Product with a solid non-evaporable getter are loaded in the furnace chamber. The heating is carried out under vacuum (1-5)⋅10-3 Pa with periodic holdings at temperature 180-200°C and 520-550°C for 1-5 hours to equalize the temperature field in the product. The product is held at the soldering temperature for 1-5 h. Cooling of the product and the getter is carried out in vacuum with intermediate holding at the temperature of 480-500°C for 1-3 hours for the getter regeneration. Cooling to 100°C is conducted under vacuum, after which the product with a non-evaporable solid getter is cooled in air.
EFFECT: conducting the process in substantially non-oxidizing atmosphere to provide tight and strong soldered joints, in particular for high shear density.

Description

Изобретение относится к пайке, в частности к способам бесфлюсовой пайки алюминиевых изделий, например пластинчато-ребристых теплообменников. Способ может найти применение в различных отраслях техники.The invention relates to brazing, in particular to methods for flux-free brazing of aluminum products, for example plate-fin heat exchangers. The method can find application in various fields of technology.

Известен способ бесфлюсовой пайки алюминия и его сплавов в вакууме в присутствии паров магния (см. US 3321828 (А), опубл. 30.05.1967), заключающийся в том, что в вакуумную печь рядом с собранными паяемыми деталями помещают навески металла, содержащего магний, производят вакуумирование и нагрев до температуры пайки. Пары магния, способствующие пайке алюминия, образуются за счет испарения с поверхности навесок металла. Недостатком этого способа является конденсация паров магния на стенках камеры печи, экранов, нагревательных элементов и вакуумной системы, что может привести к выходу их строя и требует их периодической очистки.A known method of flux-free brazing of aluminum and its alloys in vacuum in the presence of magnesium vapor (see US 3321828 (A), publ. 05/30/1967), which consists in the fact that in a vacuum furnace next to the assembled brazed parts are placed samples of metal containing magnesium, produce evacuation and heating to soldering temperature. Magnesium vapors, which contribute to the brazing of aluminum, are formed due to evaporation from the surface of metal suspensions. The disadvantage of this method is the condensation of magnesium vapor on the walls of the furnace chamber, screens, heating elements and a vacuum system, which can lead to their failure and requires periodic cleaning.

Известен способ бесфлюсовой пайки алюминиевых конструкций, принятый за прототип (см. RU 2124971 С1, опубл. 07.05.1997), в котором паяемое изделие собирают с размещением в зоне пайки припоя на основе силумина, загружают изделие с твердым неиспаряемым геттером в камеру печи, многократно вакуумируют камеру с последующим заполнением после каждого вакуумирования инертным газом с точкой росы не выше -90°С с содержанием кислорода не более 5⋅10-5 об. %, нагревают изделие до температуры пайки инертным газом, циркуляцию и повышение температуры которого обеспечивают аэродинамическими нагревателями, встроенными в камеру печи, причем нагрев изделия и геттера ведут одновременно, после нагрева до 300-320°С дегазируют изделие и геттер в вакууме (1-9)⋅10-2 Па в течение 1-10 ч, после нагрева до 500-520°С дегазируют изделие и геттер в вакууме (1-9)⋅10-1 Па в течение 1-3 ч, а охлаждение изделия до 400-450°С ведут в статической атмосфере инертного газа. Способ обеспечивает получение прочноплотных паяных соединений без присутствия в припое магния и его паров в камере пайки и поэтому не требует очистки стенок камеры, экранов, нагревательных элементов и вакуумной системы. Однако недостатком указанного способа является необходимость предварительной очистки инертного газа от примесей кислорода и паров воды, а также многократного вакуумирования камеры с целью дегазации изделия и геттера в процессе нагрева.A known method of flux-free brazing of aluminum structures, adopted as a prototype (see RU 2124971 C1, publ. 05/07/1997), in which the brazed product is assembled with the placement of solumin based solumin in the soldering zone, the product is loaded with a solid non-volatile getter into the furnace chamber, repeatedly the chamber is evacuated, followed by filling after each evacuation with an inert gas with a dew point of not higher than -90 ° C with an oxygen content of not more than 5⋅10 -5 vol. %, they heat the product to an inert gas soldering temperature, the circulation and temperature increase of which is ensured by aerodynamic heaters built into the furnace chamber, and the product and getter are heated simultaneously, after heating to 300-320 ° C, the product and getter are degassed in vacuum (1-9 ) ⋅10 -2 Pa for 1-10 hours, after heating to 500-520 ° С, the product and getter are degassed in vacuum (1-9) ⋅10 -1 Pa for 1-3 hours, and the product is cooled to 400- 450 ° C lead in a static atmosphere of inert gas. The method provides for the production of high-density soldered joints without the presence of magnesium and its vapor in the solder chamber in the solder and therefore does not require cleaning of the chamber walls, screens, heating elements and the vacuum system. However, the disadvantage of this method is the need for preliminary purification of an inert gas from oxygen impurities and water vapor, as well as multiple evacuation of the chamber in order to degass the product and getter during heating.

Цель настоящего изобретения состоит в улучшении процессов бесфлюсовой пайки в вакуумных печах.An object of the present invention is to improve flux-free brazing processes in vacuum furnaces.

Технический результат - упрощение процесса бесфлюсовой пайки алюминиевых изделий.The technical result is a simplification of the process of flux-free brazing of aluminum products.

Технический результат достигается тем, что способ бесфлюсовой пайки алюминиевых изделий, преимущественно пластинчато-ребристых теплообменников, включает сборку деталей изделия с размещением в зоне пайки припоя на основе силумина, загрузку изделия с твердым неиспаряемым геттером в камеру печи и ее вакуумирование, нагрев изделия одновременно с геттером до температуры пайки и последующее охлаждение, нагрев ведут в вакууме (1-5)⋅10-3 Па с периодическими выдержками при температуре 180-200°С и 520-550°С в течение 1-5 часов для выравнивания поля температур в изделии, выдерживают изделие при температуре пайки в течение 1-5 часов, а охлаждение изделия и геттера осуществляют в вакууме с промежуточной выдержкой при температуре 480-500°С в течение 1-3 часов для регенерации геттера, дальнейшее охлаждение до 100°С ведут в вакууме, после чего изделие с твердым неиспаряемым геттером охлаждают на воздухе.The technical result is achieved by the fact that the method of flux-free brazing of aluminum products, mainly plate-fin heat exchangers, involves assembling the parts of the product with placement of silumin-based solder in the soldering zone, loading the product with a solid non-volatile getter into the furnace chamber and evacuating it, heating the product simultaneously with the getter to a temperature of soldering and subsequent cooling, heating is carried out in vacuo (1-5) ⋅10 -3 Pa with periodic exposures at temperature 180-200 ° C and 520-550 ° C for 1-5 hours to equalize the field rate atures in the product, withstand the product at the soldering temperature for 1-5 hours, and cooling the product and getter is carried out in vacuum with an intermediate exposure at a temperature of 480-500 ° C for 1-3 hours to regenerate the getter, further cooling to 100 ° C lead in a vacuum, after which the product with a solid non-volatile getter is cooled in air.

Непосредственно в процессе нагрева и пайки дополнительная очистка атмосферы камеры производится с помощью неиспаряемого геттера, активность которого по отношению к окислителям (кислороду и парам воды) выше, чем у алюминиевых сплавов и стали 12Х18Н10Т (материал камеры). Поэтому геттер, находясь в камере пайки, будет окисляться в первую очередь, создавая тем самым условия, необходимые для пайки алюминиевых изделий. Паяемое изделие собирают с размещением в зоне пайки припоя на основе силумина, загружают изделие с твердым неиспаряемым геттером в камеру печи, нагревают изделие вместе с геттером в вакууме. Способ реализуется следующим образом.Directly during heating and soldering, additional purification of the chamber atmosphere is carried out using an non-evaporative getter, whose activity with respect to oxidizing agents (oxygen and water vapor) is higher than that of aluminum alloys and steel 12X18H10T (chamber material). Therefore, the getter, being in the soldering chamber, will be oxidized in the first place, thereby creating the conditions necessary for the soldering of aluminum products. The brazed product is assembled with silumin-based solder placed in the soldering zone, the product with a solid non-evaporative getter is loaded into the furnace chamber, the product is heated together with the getter in a vacuum. The method is implemented as follows.

Паяемое изделие собирают с размещением припоя в зоне пайки и устанавливают в печь вместе с геттером в виде пластин, например, из пористого титана. Применение неиспаряемого геттера при пайке алюминиевых сплавов позволяет вести процесс пайки практически в безокислительной атмосфере. Камеру вакуумируют до давления (1-5)⋅10-3 Па. Нагрев изделия вместе с геттером от комнатной температуры до температуры пайки производят в вакууме с промежуточными выдержками для выравнивания поля температур изделия. Охлаждение осуществляют с выдержкой при температуре 480-500°С в течение 1-5 часов для регенерации геттера, что обеспечивает возможность многократного его использования.The brazed product is assembled with the placement of solder in the soldering zone and installed in the furnace with a getter in the form of plates, for example, of porous titanium. The use of non-volatile getter during brazing of aluminum alloys allows the brazing process to be carried out practically in an oxygen-free atmosphere. The chamber is evacuated to a pressure of (1-5) ⋅10 -3 Pa. The product is heated together with the getter from room temperature to the soldering temperature in a vacuum with intermediate shutter speeds to equalize the temperature field of the product. Cooling is carried out with exposure at a temperature of 480-500 ° C for 1-5 hours for regeneration of the getter, which makes it possible to reuse it.

Приведенный режим нагрева и использование неиспаряемого геттера позволяет вести процесс пайки практически в безокислительной атмосфере, что обеспечивает получение в изделиях прочноплотных соединений. Установлено, что при пайке, например, алюминиевого сплава АМц эвтектическим силумином прочность на срез паяных соединений составляет 100 МПа.The given heating mode and the use of an non-evaporative getter allows the soldering process to be carried out practically in an non-oxidizing atmosphere, which ensures the production of tight joints in products. It was found that when brazing, for example, aluminum alloy AMts with eutectic silumin, the shear strength of the brazed joints is 100 MPa.

Пакет пластинчато-ребристого теплообменника, собранный в сборочно-паяльном приспособлении, устанавливают вместе с геттером в вакуумную печь. Камеру вакуумируют до давления 3⋅10-3 Па. Затем осуществляют нагрев и пайку пакета в вакууме (1-5)⋅10-3 Па с выдержками при температуре 180-200°С и 520-550°С в течение 1-5 часов для выравнивания поля температур в изделии, выдерживают изделие при температуре пайки в течение 1-5 часов, а охлаждение изделия и геттера осуществляют в вакууме с промежуточной выдержкой - при температуре 480-500°С в течение 1-3 часов для регенерации геттера, дальнейшее охлаждение до 100°С ведут в вакууме, после чего изделие с твердым неиспаряемым геттером охлаждают на воздухе. Паяный пакет испытан на прочность давлением 12,5 кг/см2.A plate-fin heat exchanger package assembled in an assembly-soldering device is installed together with a getter in a vacuum oven. The chamber is evacuated to a pressure of 3⋅10 -3 Pa. Then the package is heated and brazed in vacuum (1-5) ⋅10 -3 Pa with holdings at a temperature of 180-200 ° С and 520-550 ° С for 1-5 hours to equalize the temperature field in the product, the product is kept at a temperature soldering for 1-5 hours, and cooling the product and getter is carried out in vacuum with an intermediate exposure - at a temperature of 480-500 ° C for 1-3 hours to regenerate the getter, further cooling to 100 ° C is carried out in vacuum, after which the product with a solid non-volatile getter cooled in air. The soldered bag was tested for strength with a pressure of 12.5 kg / cm 2 .

Технический результат при осуществлении изобретения достигается за счет применения неиспаряемого геттера при нагреве изделия и геттера в вакууме с периодическими выдержками для выравнивания поля температур в изделии и охлаждения изделия и геттера в вакууме с промежуточной выдержкой для регенерации геттера.The technical result in the implementation of the invention is achieved through the use of non-volatile getter when heating the product and getter in vacuum with periodic extracts to equalize the temperature field in the product and cooling the product and getter in vacuum with an intermediate exposure for regeneration of the getter.

Claims (1)

Способ бесфлюсовой пайки алюминиевых изделий, преимущественно пластинчато-ребристых теплообменников, включающий сборку деталей изделия с размещением в зоне пайки припоя на основе силумина, загрузку изделия с твердым неиспаряемым геттером в камеру печи и ее вакуумирование, нагрев изделия одновременно с геттером до температуры пайки и последующее охлаждение, отличающийся тем, что нагрев ведут в вакууме (1-5)⋅10-3 Па с периодическими выдержками при температуре 180-200°С и 520-550°С в течение 1-5 ч для выравнивания поля температур в изделии, выдерживают изделие при температуре пайки в течение 1-5 ч, а охлаждение изделия и геттера осуществляют в вакууме с промежуточной выдержкой при температуре 480-500°С в течение 1-3 ч для регенерации геттера, дальнейшее охлаждение до 100°С ведут в вакууме, после чего изделие с твердым неиспаряемым геттером охлаждают на воздухе.The method of flux-free brazing of aluminum products, mainly plate-fin heat exchangers, including assembling parts of the product with placement of silumin-based solder in the soldering zone, loading the product with a solid non-volatile getter into the furnace chamber and evacuating it, heating the product simultaneously with the getter to the brazing temperature and subsequent cooling characterized in that the heating is carried out in vacuo (1-5) ⋅10 -3 Pa with periodic exposures at temperature 180-200 ° C and 520-550 ° C for 1-5 hours to equalize the temperature field in the product will withstand they make the product at a soldering temperature for 1-5 hours, and the product and getter are cooled in vacuum with an intermediate exposure at a temperature of 480-500 ° C for 1-3 hours to regenerate the getter, further cooling to 100 ° C is carried out in vacuum, after which the product with a solid non-volatile getter is cooled in air.
RU2016104448A 2016-02-10 2016-02-10 Method of flux-free soldering of aluminium products RU2623543C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016104448A RU2623543C1 (en) 2016-02-10 2016-02-10 Method of flux-free soldering of aluminium products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016104448A RU2623543C1 (en) 2016-02-10 2016-02-10 Method of flux-free soldering of aluminium products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623543C1 true RU2623543C1 (en) 2017-06-27

Family

ID=59241427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016104448A RU2623543C1 (en) 2016-02-10 2016-02-10 Method of flux-free soldering of aluminium products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623543C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2675326C1 (en) * 2017-11-29 2018-12-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") Method of high-temperature soldering of parts from aluminum heat-strengthened alloys

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59225893A (en) * 1983-06-08 1984-12-18 Hitachi Ltd Joining method of ti or ti alloy to al or al alloy
SU1543711A1 (en) * 1988-05-18 1997-02-27 В.Е. Курташин Method of fluxless soldering of aluminium structures
RU2124971C1 (en) * 1997-05-07 1999-01-20 Открытое акционерное общество криогенного машиностроения Aluminium articles fluxless soldering method
RU2468900C1 (en) * 2011-04-18 2012-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for soldering in controlled atmosphere
RU2569856C2 (en) * 2013-12-24 2015-11-27 Виктор Никонорович Семенов Soldering method of heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59225893A (en) * 1983-06-08 1984-12-18 Hitachi Ltd Joining method of ti or ti alloy to al or al alloy
SU1543711A1 (en) * 1988-05-18 1997-02-27 В.Е. Курташин Method of fluxless soldering of aluminium structures
RU2124971C1 (en) * 1997-05-07 1999-01-20 Открытое акционерное общество криогенного машиностроения Aluminium articles fluxless soldering method
RU2468900C1 (en) * 2011-04-18 2012-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for soldering in controlled atmosphere
RU2569856C2 (en) * 2013-12-24 2015-11-27 Виктор Никонорович Семенов Soldering method of heat exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2675326C1 (en) * 2017-11-29 2018-12-18 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") Method of high-temperature soldering of parts from aluminum heat-strengthened alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6468983B2 (en) Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method thereof, aluminum alloy sheet and heat exchanger
EP3392214B1 (en) Method for manufacturing tempered vacuum glass and production line therefor
EP3401287B1 (en) Method for manufacturing tempered vacuum glass
US20170282271A1 (en) Brazing furnace and aluminum-material brazing method
US20190217409A1 (en) Method and apparatus for manufacturing a brazed heat exchanger
RU2623543C1 (en) Method of flux-free soldering of aluminium products
WO2017065191A1 (en) Aluminum alloy brazing sheet, and brazing method
CN105537717A (en) Brazing furnace and brazing method for aluminum material
JP6109615B2 (en) Aluminum alloy fin clad material for brazing
US9789564B2 (en) Manufacturing method of heat exchanger, and heat exchanger manufactured by such manufacturing method
JP2009148816A (en) Flux recovery device
JP2012024827A (en) Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum alloy brazing sheet for fluxless brazing
CN111670082A (en) Brazing method
KR20160150373A (en) Plate for heat exchanger for transition liquid phase bonding
JP6598856B2 (en) Method for producing plate heat exchanger by two weldings and plate heat exchanger corresponding to the method
US9053917B2 (en) Vacuum fired and brazed ion pump element
JP7108433B2 (en) Fluxless brazing method for aluminum materials
RU2124971C1 (en) Aluminium articles fluxless soldering method
JP5953019B2 (en) Manufacturing method of aluminum heat exchanger with high strength and high corrosion resistance
JP2014037576A (en) Brazing sheet made of aluminum alloy, and method for brazing the same
JP2006035232A (en) Brazing method
JP5608339B2 (en) Vacuum element sealing method
CN112775512A (en) Stainless steel honeycomb heat exchanger and vacuum brazing method thereof
CN102773478A (en) Sintering method for improving mechanical strength of tantalum block
JP2013215735A (en) Aluminum alloy brazing sheet