RU2707113C1

RU2707113C1 - Method of obtaining an inextricable connection by soldering a part from a copper wire material with a copper part

Info

Publication number: RU2707113C1
Application number: RU2019106865A
Authority: RU
Inventors: Серафим Николаевич Шошин; Максим Витальевич Кременчугский; Роман Анатольевич Казаков; Дмитрий Анатольевич Линяев
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-11-22

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention can be used in production of filtering and heat exchange elements from wire material, in particular at connection by soldering part from copper wire material to part made of copper. Preliminary copper coating is applied on silver coating, it is coiled in spiral and pressing of workpiece from wire. Billet is placed in contact with copper part and joint heating of obtained billet and copper part is performed at temperature 800÷840 °C in protective medium with reception of junctions in points of contact between coils of wire and part from copper.EFFECT: invention provides for permanent and permanent connection of rigid and strong porous part from wire with part made from copper; uniform distribution of wire material over the finished part volume is possible.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлической проволоки и получению неразъемных соединений пайкой, а именно, к способу изготовления фильтрующих и теплообменных элементов из проволочного материала и в частности, к способу получения неразъемного соединения пайкой детали из медного проволочного материала с деталью из меди. Получаемые детали могут использоваться для грубой и тонкой фильтрации жидкостей или газов и для регулирования температуры в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of processing metal wire and to obtain one-piece soldered joints, and in particular, to a method for manufacturing filtering and heat-exchange elements from wire material and, in particular, to a method for producing one-piece soldered joints of a piece of copper wire material with a piece of copper. The resulting parts can be used for coarse and fine filtration of liquids or gases and for temperature control in various industries.

Известен способ пайки изделий из медных сплавов, конструкция которых позволяет производить пайку под давлением (Справочник по пайке. Под ред. И.Е. Петрунина. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2003. 480 с.; ил. - 276 с.), в качестве припоя можно использовать серебряное покрытие (10…25 мкм) или тонкую серебряную фольгу. При нагреве свыше 779°С медь взаимодействует с серебром с образованием в шве эвтектического сплава типа припоя ПСр72. Пайка этим (контактно-реактивным) методом осуществляется без применения флюса - в вакууме или инертной среде.There is a method of soldering products from copper alloys, the design of which allows soldering under pressure (Handbook of soldering. Edited by I.E. Petrunin. 3rd ed., Revised and additional M .: Mashinostroenie, 2003. 480 p. ; ill. - 276 pp.), as a solder, you can use a silver coating (10 ... 25 microns) or thin silver foil. When heated above 779 ° C, copper interacts with silver to form a PSr72 solder type eutectic alloy in the weld. Soldering by this (contact-reactive) method is carried out without the use of flux - in a vacuum or inert medium.

Традиционный метод пайки не может быть использован для пайки пористой детали, например, из проволочного материала с деталью из меди, т.к. при закладке припоя между паяемыми деталями происходит некое заполнение пор припоем путем капиллярного течения и потеря проницаемости, а также не обеспечивается хороший тепловой контакт между витками проволоки в детали из медного проволочного материала.The traditional soldering method cannot be used to solder a porous part, for example, of wire material with a part of copper, because when laying the solder between the soldered parts, a certain filling of the pores with the solder by capillary flow and loss of permeability occurs, and good thermal contact between the turns of wire in the part made of copper wire material is not ensured.

При патентно-информационном поиске не найдены способы, позволяющие получать неразъемные соединения пайкой деталей из проволочного материала.In a patent information search, no methods were found that made it possible to obtain one-piece connections by soldering parts from wire material.

Задачей заявляемого изобретения является получение соединения пористой жесткой детали из медного проволочного материала с деталью из меди.The objective of the invention is to obtain a connection of a porous rigid part of a copper wire material with a part of copper.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в получении неразъемного соединения жесткой прочной пористой детали из проволоки с деталью из меди с сохранением пористости проволочного материала.The technical result achieved by using the invention is to obtain an inextricable connection of a rigid, rigid porous wire part with a copper part while maintaining the porosity of the wire material.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется способ получения неразъемного соединения пайкой детали из медного проволочного материала с деталью из меди, заключающийся в предварительном нанесении на медную проволоку покрытия из серебра, навивки ее в спираль, прессовании заготовки из проволоки, установке ее в контакте с медной деталью и последующем совместном нагреве полученной заготовки и медной детали при температуре 800÷840°C в защитной среде. На контактную поверхность детали из меди может быть нанесен серебряный припой.To solve this problem and achieve a technical result, a method is claimed of obtaining an integral connection by soldering a part of copper wire material with a part of copper, which consists in preliminary applying silver coatings to the copper wire, winding it into a spiral, pressing the wire blank, installing it in contact with copper part and subsequent co-heating of the obtained billet and copper part at a temperature of 800 ÷ 840 ° C in a protective environment. Silver solder may be applied to the contact surface of the copper part.

Для получения неразъемного соединения пористой детали из медного проволочного материала с деталью из меди предварительно готовят прессованную заготовку требуемой проницаемости из медной проволоки с серебряным покрытием, устанавливают ее в контакте с медной деталью и производят совместный нагрев при температуре 800÷840°С в защитной среде. В результате в месте контакта пористой заготовки с медной деталью и в местах контакта проволочек между собой образуется эвтектический сплав - припой ПСр72. За счет капиллярных сил происходит контактно-реактивный спай, что исключает подвижность витков проволоки относительно друг друга, т.е. получается жесткая пористая деталь из проволочного материала, которая жестко соединена с медной деталью. При этом заявляемый способ позволяет сохранить требуемую проницаемость пористой детали (заложенную в пористой прессованной заготовке), а также обеспечить хороший тепловой контакт между витками проволоки в детали из медного проволочного материала и одновременно получить неразъемное соединение жесткой пористой детали из проволоки с деталью из меди.To obtain an inextricable connection of a porous part made of copper wire material with a part made of copper, a pressed blank of the required permeability of a silver coated copper wire is preliminarily prepared, placed in contact with the copper part, and co-heated at a temperature of 800-840 ° C in a protective environment. As a result, at the contact point of the porous preform with the copper part and at the points of contact between the wires, a eutectic alloy is formed - PSr72 solder. Due to capillary forces, a contact-reactive junction occurs, which excludes the mobility of the turns of wire relative to each other, i.e. it turns out a rigid porous part made of wire material, which is rigidly connected to the copper part. Moreover, the inventive method allows you to save the required permeability of the porous part (embedded in the porous pressed billet), as well as to provide good thermal contact between the turns of wire in the part made of copper wire material and at the same time to obtain an integral connection of the rigid porous part from the wire with the copper part.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:

На фиг. 1 представлено фото, где показана прессованная заготовка из медной проволоки с серебряным покрытием перед пайкой.In FIG. 1 is a photo showing a pressed billet of copper wire with a silver coating before soldering.

На фиг. 2 представлено фото, где показана сборка перед соединением пайкой детали из меди с заготовкой из медной проволоки с серебряным покрытием.In FIG. 2 is a photo showing the assembly before brazing the copper part with the silver-coated copper wire preform.

На фиг. 3 представлено фото, где показано неразъемное соединение детали из меди с деталью из медного проволочного материала с серебряным покрытием.In FIG. 3 is a photo showing the one-piece connection of a copper part with a silver-coated copper wire material part.

Заявляемый способ получения неразъемного соединения пайкой детали из медного проволочного материала с деталью из меди заключается в том, что на медную проволоку наносят серебряное покрытие. Проволоку с покрытием навивают в спираль, и из полученной спирали формируют заготовку прессованием. Прессование заготовки осуществляется до получения требуемой величины пористости (фиг. 1). Полученная заготовка устанавливается в контакте с деталью из меди (в частности, запрессовывается в деталь из меди) (фиг. 2). Допускается покрывать серебром и медную деталь (место контакта с прессованной заготовкой). После этого осуществляют совместный нагрев полученной заготовки и медной детали при температуре 800÷840°С в защитной среде. В результате получается неразъемное соединения пористой детали из медного проволочного материала с деталью из меди (фиг. 3).The inventive method of obtaining a permanent connection by soldering parts of a copper wire material with a part of copper is that a silver coating is applied to the copper wire. The coated wire is wound into a spiral, and a blank is formed from the resulting spiral by pressing. Pressing the workpiece is carried out to obtain the desired value of porosity (Fig. 1). The resulting workpiece is installed in contact with the copper part (in particular, it is pressed into the copper part) (Fig. 2). It is allowed to cover with silver and a copper part (the place of contact with the pressed billet). After this, the resulting billet and copper part are co-heated at a temperature of 800 ÷ 840 ° C in a protective environment. The result is an inextricable connection of the porous part of the copper wire material with the part of copper (Fig. 3).

Заявляемый способ осуществляют следующим образом:The inventive method is as follows:

1) Для изготовления пористого проволочного материала использовалась медная проволока марки M1 диаметром 0,46 мм, покрытая гальваническим способом слоем серебра толщиной 9 мкм. Проволока была навита в спираль с индексом ~10 и шагом равным диаметру спирали. Из спирали формировалась заготовка размерами 12×12×100 мм, затем она помещалась в пресс-форму, и методом прессования в металлическом штампе изготавливалась заготовка для последующей пайки размерами 12×12×15 мм и пористостью 70%. Для получения габаритных деталей изготавливали несколько заготовок из проволочного материала и собирали их в одну единую деталь.1) For the manufacture of porous wire material, M1 grade copper wire with a diameter of 0.46 mm was used, galvanically coated with a 9 μm thick silver layer. The wire was wound into a spiral with an index of ~ 10 and a step equal to the diameter of the spiral. A preform of 12 × 12 × 100 mm dimensions was formed from a spiral, then it was placed in a mold, and a preform was prepared by pressing in a metal stamp for subsequent brazing with dimensions of 12 × 12 × 15 mm and a porosity of 70%. To obtain overall details, several blanks were made from wire material and assembled into one single part.

2) Затем заготовки поочередно запрессовывались в канал детали из меди марки M1. Отверстие канала имело размеры 12×12 мм и длиной 150 мм. Таким образом, в канале разместилось 10 заготовок из проволочного материала. Сборка размещалась в рабочем пространстве вакуумной печи непосредственно на поде печи с обеспечением хорошего контакта, это было необходимо, чтобы нагрев происходил не только излучением, но и теплопередачей от подогреваемого пода печи в случае большой массы сборки и теплоемкости меди. Пайка происходила в вакуумной печи с вакуумом не хуже 1×10^-3 мм рт. ст. по следующему режиму: ступенчатый нагрев со скоростью 10-15°С/мин с выдержкой при температуре 730…750°С - 60 мин. и с выдержкой при температуре пайки 800-840°С - в течение 2…7 мин. Охлаждение полученной детали происходило при отключении печи.2) Then the workpieces were alternately pressed into the channel parts made of copper brand M1. The channel opening had dimensions 12 × 12 mm and a length of 150 mm. Thus, 10 blanks of wire material were placed in the channel. The assembly was placed in the working space of the vacuum furnace directly on the furnace bottom with good contact, it was necessary that heating occurs not only by radiation, but also by heat transfer from the heated furnace hearth in case of large assembly mass and copper heat capacity. Soldering took place in a vacuum furnace with a vacuum of no worse than 1 × 10 ^-3 mm RT. Art. according to the following mode: stepwise heating at a speed of 10-15 ° C / min with holding at a temperature of 730 ... 750 ° C - 60 min. and with exposure at a soldering temperature of 800-840 ° C - for 2 ... 7 minutes The cooling of the obtained part occurred when the furnace was turned off.

Claims

1. A method of obtaining an inextricable connection by soldering a part of a copper wire material with a part of copper, which consists in pre-coating silver wire on a copper wire, winding it into a spiral, pressing a wire preform, installing it in contact with the copper part and then co-heating the resulting billets and copper parts at a temperature of 800 ÷ 840 ° C in a protective environment.

2. The method according to p. 1, characterized in that silver is applied to the contact surface of the copper part.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the thickness of the silver layer is 3-25 microns.