SU1430201A1

SU1430201A1 - Soldered joint of parts of heterogeneous materials

Info

Publication number: SU1430201A1
Application number: SU864006279A
Authority: SU
Inventors: Юрий Владимирович Найдич; Борис Дмитриевич Костюк; Владимир Леонидович Побережнюк; Галина Алексеевна Колесниченко; Владислав Сергеевич Журавлев; Яков Менделевич Гендлин; Михаил Валентинович Работнов; Аркадий Алексеевич Беляков
Original assignee: Институт проблем материаловедения АН УССР
Priority date: 1986-01-06
Filing date: 1986-01-06
Publication date: 1988-10-15

Abstract

Изобретение относитс к области пайки и может быть использовано при соединении неметаллических материалов с металлами при создании различных конструкций в различных отрасл х машиностроени . Цель - повышение работоспособности соединени за счет снижени в нем напр жений и увеличени прочности. Па ное соединение содержит металлическую 1 и керамическую 2 детали, а также упругую прокладку 3, состо щую из набора гибких линейных металлических элементов, выпол ненных в Bi-ще щетки, и соединеннзпо через слой припо с обеими детал ми 1 и 2. Вьтолнение металлических элементов в виде щетки позвол ет регулировать плотность их расположени между детал ми, и обеспечить высокую прочность соединени и сн тие напр жений . -1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. SThe invention relates to the field of soldering and can be used in combining non-metallic materials with metals when creating various structures in various fields of engineering. The goal is to increase the efficiency of the joint by reducing the stresses in it and increasing the strength. The solder joint contains metal 1 and ceramic 2 parts, as well as an elastic gasket 3, consisting of a set of flexible linear metal elements made in a Bi-brush and connected through a layer of solder to both parts 1 and 2. Completion of metal elements in the form of a brush, it is possible to regulate the density of their location between the parts, and to ensure high bond strength and stress relief. -1 hp f-ly, 1 ill., 1 tab. S

Description

У////////////////////Л//////////////////// Л

///////////у/////////Л/////////// at //////// L

bi;bi;

0000

о tcabout tc

лl

I I I I

лl

Изобретение относитс к пайке изделий и может быть использовано при соединении неметаллических материалов с металлами в различных отрасл х ма шиностроени .The invention relates to the soldering of products and can be used in combining non-metallic materials with metals in various parts of the chinostroenie.

Целью изобретени вл етс повышение работоспособности соединени за счет снижени в нем напр жений и увеличени прочности. . ,The aim of the invention is to increase the efficiency of the compound by reducing the stresses in it and increasing the strength. . ,

На чертеже изображено па ное соединение металлической 1 и керамической 2 деталей.The drawing shows a solder joint of metal 1 and ceramic 2 parts.

Па ное соединение содержит металлическую 1 и керамическую 2 детали и упругую прокладку 3, состо щую из набора гибких линейных мет аллических э,пементов, выполненных в виде щетки, и соединенн то через слой припо 4 с обеими детал мио The solder joint contains metal 1 and ceramic 2 parts and an elastic gasket 3, consisting of a set of flexible linear metallic alls, brush-like cement, and connected through a layer of solder 4 with both parts

Толщина металлического элемента может составл ть 0,04-0j16 его длины толщина сло припо может составл ть 0,25-1,0 толщины металлических элементов , а площадь па ного соединени может составл ть 5-60% соедин емой площади деталей. Выполнение металлического элемента в виде щетки позвол ет , с одной стороны, обеспечить высокую жесткость и прочность кон- струкции, а с другой стороны, полу- чить значительную пластичность промежуточной прокладки, что способствует уменьшению термонапр жений, а следовательно , повышению прочности ме- таллокерамического соединени .The thickness of the metal element may be 0.04-0j16 of its length, the thickness of the solder layer may be 0.25-1.0 the thickness of the metal elements, and the area of the solder joint may be 5-60% of the area of the parts to be joined. The implementation of the metal element in the form of a brush allows, on the one hand, to provide high rigidity and strength of the structure, and on the other hand, to obtain a significant plasticity of the intermediate gasket, which contributes to a decrease in thermal stress, and consequently, to increase the strength of the metal-ceramic joint. .

Толщина металлического элемента, равна 0,16 его длины, вл етс верхним пределом и определ етс пределом жесткости промежуточной прокладки, а нижний предел 0,04 обусловлен не- обходимой-прочностью на сжатие и раст жение ,The thickness of the metal element, equal to 0.16 of its length, is the upper limit and is determined by the hardness limit of the intermediate gasket, and the lower limit is 0.04 due to the required compressive and tensile strength,

. Нижний предел толщины сло припо на па :емьгх поверхност х керамической и металлической деталей, -составл ющей О,25-1,О толщины гибкого элемента , вл етс наиболее предпочтительным , поскольку, с одной стороны, он соответствует минимальным напр жени м на границе припой - керамическа деталь , а с другой стороны, минимальна толщина припо обеспечивает высокую прочность пайки металлических элементов , приравниваемую к прочностным характеристикам самого припо . Увеличение толщины сло припо существенно не вли ет на прочность пайки гибких. The lower limit of the thickness of the solder layer: the ceramic surfaces of the ceramic and metal parts, which is O, 25-1, O, the thickness of the flexible element, is most preferable because, on the one hand, it corresponds to the minimum stress on the solder boundary - the ceramic part, and on the other hand, the thickness of the solder is minimal, which ensures high strength of the soldering of metal elements, equal to the strength characteristics of the solder itself. Increasing the thickness of the solder layer does not significantly affect the strength of the soldering of flexible

элементов. Превышение толщиной сло припо 1,0 толщины гибкого элемента приводит к понижению прочностных характеристик соединений, что объ сн етс уменьшением гибкости и подвижности промежуточной прокладки. К тому же, больша толщина сло припо , на- несенного на .па емую поверхность керамической детали, превышающа значани пор дка 0,25 мм, приводит к значительным напр жени м на этой поверхности , что может стать причиной растрескивани и отслаивани металлиза- .ционного сло .items. Exceeding the thickness of the solder layer by 1.0 thickness of the flexible element leads to a decrease in the strength characteristics of the joints, which is explained by a decrease in the flexibility and mobility of the intermediate gasket. In addition, a large thickness of the layer deposited on the surface of the ceramic part, exceeding the order of 0.25 mm, leads to significant stresses on this surface, which can cause cracking and flaking of the metallized lay

Площадь пайки металлических элементов к. па емой поверхности детали может составл ть от 5 до 60% площади этой поверхности и равнаThe soldering area of the metal elements to the soldered surface of the part can be from 5 to 60% of the area of this surface and is equal to

S N.S,,S N.S ,,

где N - число точек пайки гибких элементов;where N is the number of soldering points of flexible elements;

S - площадь пайки одного элемента .S is the soldering area of a single element.

Минимальна требуем.а прочность пайки обеспечиваетс при значении площади пайки, равном 5%. С ростом количества точек пайки N растет обща площадь пайки, а следовательно, должна расти прочность па ного соединени . Но при превьшении площади пайки значений 40-50% на прочности па ного соединени начинает о.трицатель- но сказыватьс фактор увеличени жесткости промежуточной прокладки, хот прочностные характеристики этого соединени остаютс высокими за счет зн-ачительной площади пайки. Превышение площади пайки значений 60% приводит к резкому скачку жесткости промежуточной прокладки, котора в данном случае характеризуетс очень низ- кими релаксационными свойствами. Оптимальна площадь равна 40- 50%. . , .The minimum required solder strength is provided with a solder area of 5%. With an increase in the number of soldering points N, the total soldering area increases, and, therefore, the strength of the solder joint should increase. But when the soldering area exceeds 40–50%, the strength of the joint begins to have a negative effect on the increase in the rigidity of the intermediate gasket, although the strength characteristics of this compound remain high due to the significant soldering area. An excess of the soldering area of 60% results in a sharp jump in the stiffness of the intermediate gasket, which in this case is characterized by very low relaxation properties. The optimal area is 40-50%. . ,

Металлокерамические соединени , спа нные через упругую прокладку, способны успешно работать как в услс- ви х термоциклировани , при измеке ьи температн JP..,- 4HipoKO дкдпг., г к и в услови х воздей с гв& ii- -пХ -. а- тических, либо динамических «агр узок.Metal-ceramic compounds, brazed through an elastic gasket, are able to work successfully both in terms of thermal cycling, when measured by temperature JP ..., - 4HipoKO dkdpg, gc and under conditions of stress with gW & ii- -pc -. static or dynamic “arg narrow.

При эксплуатации такого соединени в услови х термических нагрузок в вследствие рассогласовани по коэффициентам термического расширени керамической и металлической дрт лей -их относительное перемещение, а следовательно , и возникающие при этом терDuring the operation of such a compound under the conditions of thermal loads, due to the mismatch in the thermal expansion coefficients of ceramic and metal, the relative displacement and, consequently, the resulting

монагф жени воспринимаютс промежуточной прокладкой, котора реагирует на это изменением ориентации и формы образующих ее гибких элементов.Monitors are perceived by an intermediate gasket, which responds to this by changing the orientation and shape of the flexible elements that form it.

Промежуточна прокладка при механическом воздействии на металлокера- мическое соединение вьтолн ет функцию полужесткой св зи между К ерамической и металлической детал ми. Прочность этого соединени на сжатие определ етс устойчивостью элементов промежуточной прокладки к сжимающим нагрузкам „Intermediate laying during mechanical action on the metal-ceramic joint fulfills the function of a semi-rigid bond between K ceramic and metal parts. The compressive strength of this compound is determined by the resistance of the intermediate gasket elements to compressive loads.

Прочность металлокерамического соединени на разрыв в значительной степени зависит от напр женного состо ни поверхностного па емого сло керамической деталл, а следовательно , зависит от толщины металлизационного покрыти и сло припо и жесткости промежуточной прокладки. Суммиру сь , па ные напр жени на границе керамическа детаичь слой припо и напр жени , возникшие при пайке из-за разности коэффициентов термического расширени разнородных па емых деталей и воспринимающиес таклсе поверхностным слоем керамической детали , вл ютс причиной того, что раз- рьш металлокерамического соединени происходит по напр женному па емому слою керамической детали.The tensile strength of the cermet compound largely depends on the stress state of the surface layer of the ceramic parts and, therefore, depends on the thickness of the metallization coating and the solder layer and the rigidity of the intermediate gasket. Summing up, the voltages at the boundary of the ceramic detail solder layer and the voltages arising from the soldering due to the difference in thermal expansion coefficients of the dissimilar soldered parts and perceived by the surface layer of the ceramic part, cause the metal-ceramic compound occurs on the strained paed layer of the ceramic part.

Вли ние параметров промежуточной прокладки, описывающие ее жесткость, толщины металлизационного сло и плоThe effect of the parameters of the intermediate strip, describing its rigidity, the thickness of the metallization layer and the area

0,33 0,20 0,08 0,08 0,07 0,10 0,12 0.33 0.20 0.08 0.08 0.07 0.10 0.12

щади пайки на прочность металлокерамического соединени приведено в таблице.for soldering the strength of the metal-ceramic compound is given in the table.

Упруга прокладка в виде щетки благодар возможности управлени плотностью упаковки ее упор доченных элементов управл ема по пористости и -капилл рности, что позвол ет исключить неблагопри тный фактор пропитки The elastic strip in the form of a brush due to the possibility of controlling the packing density of its ordered elements is controlled by porosity and capillary, which eliminates the unfavorable impregnation factor

ее металлов собность.its metals property.

и повысить ее работоспо-and improve its performance

20 20

Claims

1. Paired connection of parts from dissimilar materials, containing ceramic and metal parts and an elastic gasket, consisting of a set of flexible linear metal elements connected through a layer of solder with both parts, so that the efficiency of the compound due to the reduction of stresses in it and the increase in strength, the metal elements are made in the form of a brush.

2o. The connection of parts according to claim 1, is about the fact that the thickness of the metal element is 0.04-0.16 of its length, the thickness of the solder layer is 0.25-1.0 of the thickness of the metal elements, and the area of solder The compound is 5-60% of the area of the parts to be joined.

10 40 15 55 3

72 50

0.15

0.25

0.2

0.12

0.1

1.8

0.5

0.25

0.5

(

one

40

thirty

five

60

2.0 0.6 0.4 1.5