SU1107971A1 - Способ пайки изделий - Google Patents

Abstract

1. СПОСОВ ПАЙКИ ИЗДЕШЙ, включающий размещение собранных па емых деталей,заготовок припо  и навески легкоиспар готцегос  элемента в замкнутом объеме, нагрев деталей до температуры пайки, выдержку дл  легировани  заготовки припо  легкоиспар ющимс  элементом из паровой фазы до необходимого состава и затекани  припо  в па емые зазоры и охлаждение, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода легкоиспар ющегос  элемента, температуру навески легкоиспар ющегос  элемента во врем  вьщержки поддерживают на уровне, при котором давление насыщенных паров легкоиспар ющегос  элемента равно давлению насыщенных паров этого элемента над припоем необходимого состава, а давление в объеме поддерживают вьше указанного давлени  паров легкоиспар ющегос  элемента. 2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью улучшени  качества пайки- за счет дополнительной очистки атмосферы и улучшени  смачивани  па емых деталей припоем, температуру навески легкоиспар ющегос  элемента при нагреве деталей до температуры пайки поддерживают вьше температуры i па емых деталей. 3.Способ ПОП.1, отличаю (Л щийс  тем, что, с целью повышени  качества па ных изделий путем нанесени  антикоррозионного покрыти  из легкоиспар ющегос  элемента, температуру навески легкоиспар ющегос  элемента при охлаждении издели  после пайки поддерживают выше о температуры издели . 4.Способ ПОП.1, отлича юсо щ и и с   тем, что, с целью допол vl нительного снижени  расхода легкоиспар ющегос , элемента,те шературу навески легкоиспар ющегос  элемента при нагреве и охлаждении или хот  бы одной из этих стадий поддерживают ниже температуры па емого издели .

Description

Изобретение относитс  к пайке, в частности к способам пайки с применением паров легкоиспар ющегос  элемента, и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени  Известны способы пайки с использованием паров легкоиспар ющегос  элемента. Легкоиспар ющийс  элемент св зывает окислительные компоненты в атмосфере пайки, взаимодействует с окиСной пленкой на поверхности па емого металла, легирует заготовку припо  из паровой фазы. При этом возможна пайка без флюса, за счет легировани  из паровой фазы можно и мен ть состав и свойства припо  LIU Недостатками этих способов  вл ю с  неопределенное содержание легкоиспар ющегос  элемента в припое пос ле пайки 5 а также излишний расход легкоиспар ющегос  элемента. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ пайки, включающий размещение собранных па емых детале заготовок припо  и навески легкоиспар ющегос  элемента в замкнутом объеме, нагрев деталей до температуры пайки, вьщержку дл  легировани заготовки припо  легкоиспар ющимс  элементом из паровой фазы до необходимого состава и затекани  припо  в па емые зазоры и охла;ждение 2. Дл  обеспечени  необходимого состава припо  в известном способе давление в объеме пайки поддерживаю на уровне давлени  насыщенных паров легкоиспар ющегос  элемента над при поем необходимого состава при темпе ратуре пайки. В св зи с тем, что да ление паров чистого легкоиспар ющег с  элемента при высокой температуре вьшш указанного давлени , то происходит интенсивньм перенос паров легкоиспар ющегос  элемента в зоны замкнутого объема, имеющие меньшую температуру, и в трубопроводы вакуумной и газовой систем, где происходит их конденсаци . При этом расход легкоиспар ющегос  элемента значительно больше требуемого. .Кроме того, способ не позвол ет рег лировать воздействие паров легкоиспар ющегос  элемента на атмосферу пайки и па ньй металл при нагреве и охлаждении. Цель изобретени  - снижение расхода легкоиспар ющегос  элемента. 12 Поставленна  цеЛь достигаетс  тем,что согласно способу пайки изделий, включающему размещение собранных па емых деталей, заготовок припо  и навески легкоиспар ющегос  элемента в замкнутом объеме, нагрев деталей до температуры пайки, вьщержку дл  легировани  заготовки припо  легкоиспар ющимс  элементом из паровой фазы до необходимого состава и затекани  припо  в па емые зазоры и охлаждение, температуру навески легкоиспар шщегос  элемента во врем  вьцтержки поддерживают на уровне, при котором давление насыщенных паров легкоиспар ющегос  элемента равно давлению насьш1енньк паров этого элемента над припоем необходимого состава, а давление в объеме поддерживают выше указанного давлени  паров легкоиспар ющегос  элемента. Дл  улучшени  качества пайки за счет дополнительной очистки атмосферы и улучшени  смачивани  па емых деталей припоем температуру навески легкоиспар ющегос  элемента при нагреве деталей до температуры пайки поддерживают вьше температуры па емых деталей. Дл  повышени  качества па ных изделий путем нанесени  антикоррозионного покрыти  из легкоиспар ющегос  элемента температуру навески легкоиспар ющегос  элемента при охлаждении издели  после пайки поддерживают выше температуры издели . Дл  дополнительного снижени  расхода легкоиспар ющегос  элемента температуру навески легкоиспар ющегос  элемента при нагреве и охлаждении или хот  бы одной из этих стадий поддерживают ниже теъшературы . па емого издели . При этом за счет уменьшени  температуры легкоиспар ющегос  элемента при выдержке, а также увеличени  давлени  в объеме скорость испарени  и расход легкоиспар ющегос  элемента уменьшаетс . Необходимое содержание легкоиспар ющегос  элемента в припое обеспечиваетс  за счет заданной температуры испарител . Легирование припо  легкоиспар ющимс  элементом будет идти до получени  сплава, давление насыщенных паров легкоиспар ющегос  элемента , над которым при температуре пайки равно давлению паров чистого

311

легкоиспар ющегос  элемента при температуре испарител . Степень приближени  к равновесию зависит от времени выдержки при достаточном количестве легкоиспар ющегос  элемента. При давлении в объеме ниже заданного давлени  легкоиспар ющегос  элемента предельное легирование будет зависет от давлени .

В случае отсутстви  данных о давлении насыщенных паров легкоиспар ющегос  элемента над припоем необходимого состава эту величину рассчитывают по формуле Р д Л Р , где Р - давление насьщенных паров легкоиспар ющегос  элемента над припоем необходимого состава при данной температуре Р - давление насыщенных паров чистого легкоиспар {ощегос  элемента при той же температуре 1д - активность легкоиспар ющегос  элемента в припое.

В случае отсутстви  данных по активности ее можно считать приблизительно равной мольной доле легкоис пар ющегос  элемента в припое и уточн ть при отработке технологии.

При поддержании температуры навески легкоиспар юшегос  элемента вьше температуры па емых деталей обеспечиваетс  повьщ1енна  концентраци  испар ющегос  элемента в паровой фазе и улучшаетс  очистка атмосферы пайки, усиливаетс  взаимодействие легкоиспар ющегос  элемента с окисной пленкой, возможна конденсаци  легкоиспар ющегос  элемента на па емом изделии, улучшающа  смачивание припоем. Все это имеет особое значение при пайке труднопа емых сплавов или в атмосфере, содержащей большое количество окислительных компонентов.

При нанесении антикоррозионного покрыти  из легкоиспар ющегос  элемента температуру навески его при охлаждении издели  после пайки поддерживают выше тe fflepaтypы издели .

В этом случае обеспечиваетс  конденсаци  легкоиспар ющегос  элемента на поверхности па ного издели , что создает услови  наибольшего проникновени  легкоиспар ющегос  элемента в глубину па емого металла так как диффузи  идет из сплошного сло  легкоиспар ющегос  элемента на поверхности. Этот же прием позвол ет защитить поверхность издели  от окислени  при охлаждении.

Поддержание температуры навески легкоиспар ющегос  элемента при нагреве и охлаждении или хот  бы одной из этих стадий ниже температу па емого издели  возможно в случае, когда дл  обеспечени  высокого качества па ных изделий достаточна пониженна  концентраци  легкоиспар ющегос  элемента. Этот же прием можно использовать дл  удалени  абсорбированного легкоиспар ющегос  элемента с поверхности изделий.

Пример 1. Проводили пайку стали 12Х18Н10Т припоем Пер 72 в парах лити . Предварительно определ ли температуру навески лити , кбторую необходимо поддерживать при выдержке изделий при температуре пайки. Дл  предотвращени  расслоени  припо , привод щего к повышению в зкости расплавленного припо  и затруднению затекани  в зазор, а также к ухудшению механических свойств па ных соединений, содержан лити  в припое должно быть не более 0,5%. Температуру пайки выбрали 860°С. Давление паров лити  при это температуре составл ет 6,8 мм рт.ст /Активность лити  в расплаве П,р 72, соответствующа  такому процентному содержанию, по экспериментальным даным составл ет 0,46. Давление паров лити  над припоем требуемого состава Р d Р , . 0,46-6,8 мм рт.ст. 3,13 мм рт.ст. 420 Па. Такое давление насьщенных паров чистого лити  достигаетс  при температуре 808°С.

Следовательно, температура навески лити  при температуре пайки должна составл ть , а общее давление в объеме - бапее 420 Па. Дл  лучшей очистки атмосферы пайки и подготовки поверхности под пайку следует температуру навески лити  при нагреве поддерживать. вьш1е температуры па емых деталей. Дп  уменьшени  расхода лити , а также дл  удалени  адсорбировавшегос  лити  те шературу навески лити  при охлаждении после пайки желательно поддерживать ниже температуры издели  .

Пайку проводили cлeдyющIiм образом .

Па емые образцы с заготовками припо  и испаритель с литием помещали в разных част х прогреваемой зоны контейнера дл  пайки. Дл  нагрева использовали двухсекционную электрическую печь, причем нагрев образцов и испарител  проводили разными секци ми печи. Секцию,предназначенную дл  нагрева испарител , предварительно разогревали до большей температуры, поэтому температура испарител  превышала температуру образцов при нагреве ниже температуры расплавлени  припо . Нагре образцов проводили с большей скоростью таким образом, чтобы к момен ту начала вьщержки обеспечить требу емое соотношение температзф на образцах и 808 С - на испарителе с литием). Такое же соотношение под держивали и при выдержке. Давление остаточных газов в контейнере при вьщержке составило 667 Па. При охлаждении температуру испарител  под держивали ниже температуры образцов Использование такой программы позволило ускорить заполнение зазора припоем, прочность образцов на разрыв составила 240-300 МПа. Микростр тура па ного шва эвтектическа , без расслоени . Расход лити  по сравнению с пайкой при температуре испари тел  860°С, равной температуре пайки и давлении 66,7 Па уменьшилс  в 3 раза. Пример 2. Проводили цайку стали 3 латунью в парах 1щнка. Предварительно определ ли требуемую температуру навески цинка, которую необходимо поддерживать при выдержк изделий при температуре пайки. Дл  обеспечени  высокой прочности па но го шва содержание цинка в латуни должно быть около 40%. Температуру пайки выбрали . Активность цинка в такой латуни при этой температуре с учетом возрастани  активности цинка в сплавах медь-цинк при повышении температуры и данных по активности при более низкой температуре прин та приближенно равной 0,25. Давление паров чистого цинка при температуре пайки 915°С по данным составл ет 800 мм рт.ст. Давление паров цинка над сплавом необходимого сост.ава , izn Zn О, 200 мм рт.ст. 267 гП Такое давление чистого цинка достигаетс  при температуре 790с. Следо вательно, температура навески щтка при вьщержке издели  при температур пайки должна составл ть 790 С, а об щее давление в объеме при вьщержке 16. должно быть выше 267 гПа. Дл  предотвращени  окислени  -и подготовки стали 3 под пайку не требуетс  высока  концентраци  цинка, поэтому с целью уменьшени  расхода цинка рационально температуру навески цинка при нагреве поддерживать ниже те1 шературы па емого издели . Дл  получени  цинкового покрыти  на поверхности стали можно температуру навески цинка при охлаждении после пайки поддерживать выше температуры издели . Процесс пай ки осуществл ли следующим образом. Образны с медными заготовками припо  и испаритель с навеской цинка размещали в различных зонах прогреваемой части контейнера дл  пайки. Дп  нагрева использовали двухсекцион ную электрическую печь, причем нагрев образцов и испарител  осуществл ли разными секци ми печи. Предварительно секилю печи, предназначенную дл  нагрева испарител , нагревали до меньшей температуры, чтобы температура испарител  при нагреве быгга ниже температуры издели . Нагрев проводили таким образом, чтобы температура навески цинка при температуре пайки 915°С на изделии составила 790°С. Эти температуры поддерживали и при вьщержке. Общее давление в объеме, включающем форвакуумньй баллон, за счет нейтральной среды азота составило 300 гПа. После окончани  вьщержки контейнер частично вьщвигали из печи так, чтобы температура издели  снижалась быстрее , чем температура испарител  с цинком. После выгрузки из образцов были изготовлены шлифы и проведен металлографический анализ. Структура и микротвердость па ного шва соответствует d+f латуни (39-45% Zn), имеющей хорошие механические свойства. Структура поверхностных слоев стали отличаетс  от структуры более глубоких слоев и соответствует фазам системы железоцинк . Расход цинка по сравнению с пайкой при температуре испарител  915 С, равной температуре издели , и давлении в объеме 267 гПа уменьшилс  в 5 раз. Предлагаемый способ позвол ет уменьшить расход легкоиспар ющегос  элемента при пайке с получением . заданного состава припо . Кроме того, способ позвол ет регулировать интенсивность действи  паров на раз

711079718

личных стади х термического циклативном случае в объем пайки может

пайки и может быть осуществлен безбыть введено несложное устройство,

использовани  дополнительного обору-позвол ющее измен ть температуру ис

довани  в случае, когда нагреватель-парител  относительно температуры

мое устройство позвол ет осуществл ть 5всего нагреваемого объема (например

неравномерный нагрев (например .трубчатый электрический нагреватель

многосекционна  электропечь). В про-с возможностью охлаждени  газом).

Claims (4)

1. СПОСОБ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЙ, йключающий размещение собранных паяемых деталей,заготовок припоя и навески легкоиспаряющегося элемента в замкнутом объеме, нагрев деталей до температуры пайки, выдержку для легирования заготовки припоя легкоиспаряющимся элементом из паровой фазы до необходимого состава и затекания припоя в паяемые зазоры и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода легкоиспаряющегося элемента, температуру навески легкоиспаряющегося элемента во время выдержки поддерживают на уровне, при котором давление насыщенных паров легкоиспаряющегося элемента равно давлению насыщенных паров » этого элемента над припоем необходимого состава, а давление в объеме поддерживают выше указанного давления паров легкоиспаряющегося элемента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества пайки· за счет дополнительной очистки атмосферы и улучшения смачивания паяемых деталей припоем, температуру навески легкоиспаряющегося элемента при нагреве деталей до температуры пайки поддерживают выше температуры паяемых деталей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества паяных изделий путем нанесения антикоррозионного покрытия из легкоиспаряющегося элемента, температуру навески легкоиспаряющегося элемента при охлаждении изделия после пайки поддерживают выше температуры изделия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью дополнительного снижения расхода легкоиспаряющегося. элемента,температуру навески легкоиспаряющегося элемента при нагреве и охлаждении или хотя бы одной из этих стадий поддерживают ниже температуры паяемого изделия.

SU ,./1107971

1 1 к