Конструкция паяного соединения

Конструкция паяного соединения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в конструкциях телескопического соединения труб, может быть использовано для тонкостенных малогабаритных труб из труднопаяемых материалов, содержащих AI, Cr, TI, работающих при высоких температурах в агрессивных средах., Сущность изобретения: конструкция содержит втулку, охватываемую трубу с утонением на внешней стороне в зоне соединения, охватывающую трубу, на внутренней и внешней поверхности которой выполнены уступы на одном уровне. Утоненная часть охватываемой трубы размещена во внутреннем уступе охватывающей трубы, торец втулки, контактирующий с охватывающей трубой.выполнен коническим для образования переменного паяльного зазора, втулка выполнена из материала с коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения материала охватываемой трубы, размещена с внешней стороны соединяемых труб и установлена на внешнем уступе охватывающей трубы. Часть припоя в виде Покрытия размещена на наружных Поверхностях труб, а другая часть, в йидё кольца, размещена увхоДа в паяльный зйзор, между втулкой и охватываемой трубой. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) (51) 5

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ааааа

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4914577/08 (22) 25.02.91 (46) 15.05.93. Бюл. М 18

P1) Всесоюзный научно-исследовательский институт технической физики (72) В.А.Горновой, А.Н.Сорокин и С.П.Дровосеков (56) Авторское свидетельство СССР

М 1562080, кл. В 23 К 1/00, 11.04,88.

Авторское свидетельство СССР

М 1655675, кл, В 23 К 1/00, 12.01.89. (54) КОНСТРУКЦИЯ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ (57) Использование: в конструкциях телескопического соединения труб, может быть использовано для тонкостенных малогабаритных труб из труднопаяемых материалов, содержащих Al, Cr, Tl, работающих при высоких температурах в агрессивных средах., Сущность изобретения: конструкция содерИзобретение относится к пайке, а более конкретно к конструкциям паяного телеско- пического соединения труб и может быть . использовано при изготовлении конструкций из тонкостенных малогабаритных труб из труднопаяемых материалов, содержащих

Al, Cr, Ti, работающих при высокихтемпературах в агрессивных средах.

Целью изобретения является повыше. ние надежности работы конструкции из сплавов, содержащих Al, Cr, Ti, в процессе работы при высоких температурах и больших скоростях нагружения.

На чертеже приведен общий вид заявляемой конструкции. жит втулку, охватываемую трубу с утонением на внешней стороне в зоне соединения, охватывающую трубу, на внутренней и внешней поверхности которой выполнены уступы на одном уровне. Утоненная часть охваты ваемой трубы размещена во внутреннем уступе охватывающей трубы, торец втулки, контактирующий с охватывающей ч трубой, выполнен коническим для образования переменного паяльного зазора, втулка выполнена из материала с коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения материала охватываемой трубы, размещена с внешней стороны сОединяемых труб и установлена на внешнем уступе охватывающей 3 трубы. Часть припоя в виде покрытия размещена на наружных йоверхностях труб, а другая часть, в виде кольца, размещена у входа в паяльный зазор, между втулкой и охватываемой трубой. 1 ил.

ОО (Л

Конструкция паяного соединения co- С) держит охватываемую трубу 1 и охватываю- . ф„ щую трубу 2. На трубе 1 выполнено О,, утонение 3, а на трубе 2 — утонение 4 так, что нахлест 1 и 2 осуществляется по утоненным участкам. (Торец 5 охватывающей трубы 2 контактирует с коническим участком 3 трубы 1, образуя сужающуюся часть 6 паяльного зазора, бандажная втулка 7 установлена ., так, что охватывает место нахлеста труб 1 и

2. Торец 8 втулки 7 выполнен коническим и вместе с утоненной частью 4 трубы 2 образует сужающуюся часть 9 паяльного зазора.

Торец 10 трубы 1 расположен так, что секущая плоскость, проходящая через пло1815046 скость торца, пересекает паяльный зазор в его сужающейся части 9.

Наружные поверхности труб 1 и 2, охватываемые втулкой 7, имеют покрытия 11; состав которого является частью припоя..

Припой образуется в процессе доставки в зазор второй части припоя, уложенной в виде кольца 12 у входа в паяльный зазор,.

Втулка 7 выполнена из материала, КТР которого близок КТР материала трубы 1. "0

Паяное соединение йолучают в следуюЩей последовательности, На наружные поверхности труб.1 и 2 в месте их контакта с втулкой 7 наносят покрытие сплавов никеля и марганца. Осуществляют сборку труб, ус- "5 тановку втулки и кольца припоя у входа в паяльный зазор, Припой в виде кольца выполнен из сплава меди. Таким образом припой разделен на две части, одна из которых содержит летучий компонент и в виде по- 20 крытия введена непосредствейно в паяльный зазор, вторая часть в виде сплава Меди с температурой плавления ниже температуры плавления покрытия образует в процес-" се пайки сложный припой системы Со + Ni

+ Mn. Выполняют паяльный зазор сужаю. щимся до нуля и делают объем замкнутым,, что позволяет предотвратить потери летучего компонента припоя при нагреве йод пайку. 30

В месте койтакта торца охватывающей трубы с сужающейся частью охватываемой трубы в сужающейся. части 6 паяльного зазора запланирован неприпай, так как величина зазора меньше, чем величина, куда З5 может затечь припой, Для обеспечения равнопрочности соединения в этом критйческом сечении размеры бандажной втулки выбирают обеспечивающими условия равнопрочности. 40

Торец трубы 1 установлен в зоне сужающейся части паяльного зазора, при этом в зоне конической части втулки 7 при увеличении толщины стенки трубы 2 зазор умень- . шается, прочность паяного шва 45 увеличивается, а релаксация термических напряжений, возникающих а процессе пайки или при последующих нагревах в процессе эксплуатации, происходит 3а с«ет деформации тонкостенной части бандаж- 50 ной втулки 7.

Релаксация вознйкающих напряжений в шве выше торца 10 трубы происходит за счет изгиба утоненной части трубы 2, обра-. . зующей нахлест. Материал бандажной втул- 55 ки 7 выбран из класса легкопаяемых. Это . исключает необходимость нанесения покрытия на внутреннюю поверхность втулки

7, что составляет определенные технологические трудности и ограничивает область применения, в частности, для конструкции малых размеров.

В процессе пайки расплавляется сначала часть припоя, уложенного в галтельной части, так как температура его плавления ниже температуры плавления сплава, нанесенного в виде покрйтия. Расплавленный металл затекает в паяльный зазор, взаимодействует с покрь1тием, образуя припой требуемого состава, при этом летучий. компонент находится в замкнутом обьеме, что предотвращает его потери. Кроме того, размещение части припоя, содержащей летучий компонейт в виде покрытия, позволяет затормозить легкоплавкую составляющую при смачивании ею паяльных поверхностей.

В сужающихся частях паяльного зазора течение припоя приостанавливается.—

При охлаждений деталей после пайки из-за различия в коэффицйейтах термического расширения (KTP) материалов соединяемых деталей создаются термические напряжения в паяном шве. Однако наличие конического торца втулки позволяет релак- " сировать напряжения за счет деформации утоненной. части. Напряжения, . возникающие в части паяного шва, где толщина втулки 7 велика, компенсируются деформацией утойенной части охватываемой трубы 1, которая перемещается, отслеживая напряжения, возникающие в металле паяного шва и в материале деталей.

В верхней части а месте контакта втулки

7 с охватываемой трубой 1 уровень напряжения невелик, так как материал втулки 7 хорошо согласуется по KTP с материалом трубы 1. Конструкция может быть запаяна в вакууме, так как замкнутый паяльный зазор предотвращает загрязнение вакуума компонентами припоя, При отработке соединения "труба-штуцер" из материалов, обладающих высокой прочностью и коррозионной стойкостью, соединяли охватываемую турбу из стали .

36НХТЮ с охватывающей трубой из стали

45НХТ, Бандажную втулку изготавливали из стали 25Х17Н26Ш. Пайку проводили припоем системы Си-В, в качестве покрытия наносили сплав Ni-Mn, Нахлест составил 5 мм. Торцевая поверхность охватываемой трубы находилась в зоне. конического торца втулки. Угол наклона. конического торца 8 втулки 7 составил а gO.

Угол наклона конического участка 4 охватывающей трубы 2 составил /3 100 . 5

l °

Составите*ль Й,Горновой

Техред М.Моргентал, - Корректор! Л.Филь

Редактор

Заказ 1607 . Тираж : :. .. .,.". -. - . Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета пО изобретениям и открЫтиям при ГКНТ СССР:"

113035, Москва, Ж.35, Раушская Наб. ; 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

5 1815046: 6

Пайку проводили в вакуумв 1 х 10 мм: е работе конструкции пр» высоких темперарт.ст. при нагреве ТВЧ, при температуре. турах и больших скоростях нагружения, на

1050 С,в течение 45 с. . " - внутренней и внешней йоверхностях охваПолученное соединение показало высо- . тывающей трубы в зоне соединения выполкую конструктивную прочность прй темпе- 5 нены проточки однОй длины, утоненная ратурах нагрева до 700 С и давлениях до .,. часть охватйваемой трубь! разМещена во

300 МПа, при этом скорость нарастания-:.: . внутренней йроточке охватывающей трубы; температуры достигала до 140 /MNH. -::.: .- торец втулки; контактйрующий с охватыва ющей трубой, выйолнен коническим для обФормула изобретен ия ::-:;10 разования переменного паяльного зазора.

Конструкция паяного соединенйя, со-:;: втулкавыполненайзматериаласкозффицидержащая охватываемую трубу с:утоне ием ентом термическбго расширения, близким к на внешней поверхности В зоне соедине- : коэффиь;иеНту тармического расширения ния, охватывающую трубу, припой и бан-: материалаохватываемойтрубы, размещена . дажную втулку, выполненную йзМатериала 15 с внешней стороны соединяемыхтрубиус- с коэффициентом термического расШире-. тановлена во внешней проточке охватываю. нйя, близким к коэффициенту термического .. щей трубы, а часть припоя в биде покрытия материала одной из труб, î tn и ч.а ю щ а я-..:: размещена на наружных поверхнос1ях ,с я тем, что. с целыми повйшения надежноСти,".: труб. л