Способ пайки углеграфитовых материалов с железосодержащими сплавами

Способ пайки углеграфитовых материалов с железосодержащими сплавами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Социалистических

Республик

<11>986667 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 28.07.81 (2) ) 3323389/25 27 с присоединением заявки № (23) П риорнтет

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 07.01.83 (5l }М. Кл.

В 23 К 1/19

В .23 К 31/02

Гвсумрстванний квинтет ае девам нэобретеннй н вткритнй (53} УД К 621.791..3 (088.8) (72) Авторы изобретения

P. А. Сидоренко, А. Н. Поморцев и А. А. Кост

Уральский ордена Трудового Красного Знамени по институт им. С. М. Кирова (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПАЙКИ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

С ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАШИМИ СПЛАВАМИ

Изобретение относится к области пайки, в частности к способам пайки разнородных материалов, и может быть использовано для получения соединений ут леграфитовых материалов с железоникеле5 выми сплавами типа инвар, ковар, фени и другими, содержащими более 30 вес.% никеля.

Известен способ пайки графита с ра личными металлами, при котором используют готовые припои с такими. карбидообразуюшими металлами как титан или цирконий 1 ) ..

Расплавленные припои, содержащие титан, цирконий или другие карбидообразуюшие компоненты, хорошо смачивают графит, однако при взаимодействии с последним они образуют твердые карбидные фазы, что приводит к образованию трепшн в паяных швах при знакопеременном паггружении или термоциклировании изделий. Кроме того, материал паяного шва не согласован с графитом по тепло ю вому pQclilирению.

Известен способ соединения графито- : вых деталей со стальными путем контактно-реактивной пайки, при котором соединяемые детали нагревают до температуры образования эвтектики с приложением давления (2 ) .

Недостатком способа является необходимость приложения большого давления -1 104 — 1,7.104 кПа.

Требуемые давления сжатия опасны для графитовых деталей из-за возмоиьности их разрушения, возможна также деформация металлических деталей при указанных давлениях и температуре пайки. При увеличении температуры контактно-реактивнойпайки в шве образуется избыток жидкой фазы, последняя под действием давления выдавливается из шва, что затрудняет технологический процесс, ухудшает качество соединения, вызывает необходимость последующей механической обработки. Кроме того, способ не обеспечивает согласования температурного коэффициента линейного

986667

15

25

2700, 3600 с.

3 расширения (ТКЛР) материала шва с графитом, что вызывает появление в соединении температурных напряжений, резко снижающих его надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ пайки углеграфитовых материалов с ж -. лезосодержащими сплавами, при котором между соединяемыми поверхностями I деталеи размещают промежуточный слой и производят нагрев деталей в сжатом состоянии до температуры контактно-реактивного плавления материала прокладки с материалом одной из деталей (3 3. В качестве промежуточного слоя берут порошок ут лерода, за счет которого образуется эвтектика железо †. углерод, смачивающая соединяемые детали.

Недостатком способа является низкая работоспособность паяных соединений .графита со сплавами, содержащими более

30 вес.% никеля, так как ТКЛР паяного соединения значительно выше ТКЛР соединяемых .материалов и после кристаллизации припоя и охлаждения деталей соединение становится напряженным .

Целью изобретения является повышение работоспособности паяных соединений графита со сплавами, содержащими более 30 Ь никеля.

Поставленная цель достигается тем, что р способе пайки углеграфитовых материалов с железосодержащими сплавами, при котором между соединяемыми поверхностями деталей размещают промежуточный слой и производят нагрев деталей в сжатом состоянии до температу,ры выше температуры контактно-реактивного плавления материала прокладки с материалом одной из деталей, в качестве промежуточного слоя берут железо, нагрев ведут до температуры ниже температуры контактно-реактивного плавлеия соединяемых материалов.

Сущность способа заключается в том, что железо прокладки реагирует с графитом образуя эвтектику желез<>-углерод,, эвтектика смачивает графит и железо-никелевый сплав, а при дальнейшей выдержке расплав насыщается никелем и его состав приближается к составу паяемого сплава. При этом ТКЛР припоя становится близким к ТКЛР паяемого железо-,никелевого сплава. Паяный шов состоит из твердого раствора углерода в железоникелевом аустените, В шве содержатся включения графита, карбидные фазы отсутствуют.

4

Пайка проводится в печах с защитной атмосферой.

Расход припоя (0,05-0,2 Г/см ) определяется необходимым количеством жидкой фазы при контактно-реактивном плавлении. Указанное оптимальное количество железного припоя обеспечивает минимальные припуски деталей под пайку, близость по свойствам материала шва с соединяемым железоникелевым сплавом, изотермическую кристаллизацию шва за счет растворения никеля в исходной же лезоуглеродистой эвтектике.

Пример 1. Пайку графита ГМЗП со сплавом 29НК проводили в вакуумной печи сопротивления. Перед пайкой на поверхность графита наносили в количестве 0 04-0,05 r паяльную пасту, состоящую из порошка железа марки ПЖ1—

90 вес.7 и цапонлака — 10 вес. Ь. При необходимости пасту разводили ацетоном.

На графитовый образец, установленный вертикально, помещали образец из сплава

29НК. Требуемое давление (от l до

10 кГ1а) обеспечивали установкой на обоазец дополнительного груза. Образцы паяли при температурах 1443; 1478;

1513 К, задавая время выдержки 1800

Паяные образцы использовали для исI пытаний паяных соединений на растяжение и термоциклирование, а также для определения переходного электросопротивления контакта графит — металл.

При испытании на растяжение все образцы разрушились по графиту далеко от места,спая. Величина временного сопротивления разрыву определялась прочностью графита, среднее ее значение составило 6,0 Мла.

Испытания паяных образцов на термоциклирование проводили по следующе му температурному режиму: нагрев в вакууме до температуры 1173 К за

10 с, охлаждение до температуры 293 К за 900 с. Все образцы выдерживали 50 термоциклов без разрушения.

Способ может быть реализован на распространенном универсальном .термическом оборудовании, Железный припой, необходимый для осуществления процесса является дешевым и недефицитным.

Высокое качество полученных соединений и технологичность способа обуславливают его экономическую эффективность.

Формула изобретения

Способ пайки углеграфитовых материалов с железосодержащими сплавами, нри

5 986667 б котором между соединяемыми поверхнос- Источники информации, тями деталей размещают промежуточный принятые во внимание при эксперт юе слой и производят нагрев деталей в сжатом состоянии до температуры выше тем- 1. Петрунин И. Е., Лоцманов С. Н. пературы контактно-реактивного плавле- 5 Николаев Г. A. Пайка металлов. М., ния материала прокладки с материалом "Металлургия, М.973, с. 213 215. одной из деталей, о т л и ч а ю ш и и -. с я тем, что, с целью повышения рабо- 2. Авторское свидетельство CGA" тоспособности паяных соединений графита № 516190, кл. В 23 К 1/00, приор. со сплавами, содержащими более . от 28.02.72.

30 вес.% никеля, в качестве промеж точ-. ного слоя берут железо, а нагрев ведут 3. Конина Т. A. и др. Пайка анодов, до температуры ниже температуры кон- из силицированно о графита со сталью. тактно-реактивного плавления совдиняе Сварочное производство, 1981, ¹ 5,,мых материалов. с. 31-32 (прототип).

Составитель Ф, Конопелько

Редактор Н. Коляда Техред Я.)(аритончик Корректор Е. Рошко

Заказ 10399/19 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Государственною комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4