Способ пайки конструкций из титана и его сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 14090 4(5 Р В 23 К ЕТЕНИльство СССР1/04, 07.12.7 о 9 (пр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский авиациокий институт им. К. Э. Цшиностроительный завод(56) 1. Хрипин В. Е ЛаСправочник паяльщика.ние, 1974, с. 269.2. Авторское свидете852469, кл. В 23 Ктотип). А. Ф. Нестеров, нек, А. М. Ильин, И. Павлов нный технологичесиолковского и МаВымпел кедемонский А. В. М., Машинострое(54) (57) СПОСОБ ПАЙК ЦИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО имущественно сотовых пан ром проводят сборку дета нием в зоне паяемых заз основе алюминия, нагрев в пературы пайки и последую отличающийся тем, что, с ння работоспособности пая путем исключения образова лида, пайку осуществляют с выдержкой 3 - 5 мин с по жением температуры до 68 держкой 40 - 60 мин. И КОНСТРУКСПЛАВОВ, преелей, при котолей с размещеоров припоя на вакууме до темщее охлаждение, целью повышеньчх соединений ния интерметалпри 710 в 7 С следующим сни - 685 С и выИзобретение относится к пайке, в частности к способам пайки титановых конструкций, применяемым в различных отраслях машиностроения,Известен способ пайки титана и его сплавов, согласно которому используют в качестве припоя сплавы на основе серебра 11.Недостатком способа является использование дефицитных серебряных припоев,Известен способ пайки конструкций изтитана и его сплавов, согласно которомупроизводят сборку деталей с размещениемв зоне паяемых зазоров припоя на основеалюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение. Пайку производят при 780 - 880 С с последующим охлаждением со скоростью не менее120 град/мин 2 .Недостатком способа является низкая работоспособность паяных соединений сотовыхконструкций из-за образования интерметаллида и перераспределения расплавленногоприпоя в зоне галтели с появлением нарушения смачивания в центре угла таврового соединения, Проведенные исследования показали, что перераспределение припояпроисходит следующим образом. При пайкетавровых конструкций на межфазной границе твердый титан - жидкий алюминий идетобразование интерметаллида Т 1 А 1 з. Скорость роста интерметаллида зависит от температуры пайки, времени выдержки и линейного соотношения количества твердый титан - жидкий алюминий. На первом этапе взаимодействия жидкого алюминия ствердым титаном пои наличии избыточногоколичества алюминия сплошной слой интерметаллида не образуется за счет его растворения, однако на периферии тавровогосоединения слой жидкости тонкий, вследствие чего идет быстрый рост алюминида, имеющего пористую структуру, т. е. разветвленные капиллярные каналы, но которым изсоединения вытягивается алюмичий и идетразрушение соединения. При длительнойизотермической выдержке процесс нарушения смачивания вступает в новую фазу:слой интерметаллида достигает значительнойвеличины и между слоем алюминида и основного материала за счет разности коэффициентов термического расширения образуются микротрещины, по которым идет перемещение жидкого алюминия, таким образом,паяное соединение в процессе изотермической выдержки разрушается. Скорость разрушения паяного соединения зависит от времени выдержки, количества жидкого припояи в наибольшей степени от температуры пайки.Цель изобретения - повышение работоспособности паяных соединений сотовых панелей путем исключения обоазования интерметаллида.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу пайки конструкций из ти 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тана, преимущественно сотовых панелей, и его сплавов, при котором производят сборку деталей с размещением в зоне паяемых зазоров припоя на основе алюминия, нагрев в вакууме до температуры пайки и последующее охлаждение, пайку осуществляют при 710 - 720 С с выдержкой 3 - 5 мин с последующим снижением температуры до 680 - 685 С и выдержкой при ней 40 - 60 мин.При пайке по предлагаемому термическому циклу на периферийных участках галтели время образования слоя интерметаллида больше времени выдержки при пайке, а образующийся интерметаллид в центральном участке галтели растворяется в жидком припое. По результатам рентгена-структурного и металлогафического анализов в паяном шве интерметаллид не обнаруживается.Нижний предел температуры пайки (710 С) обусловлен низким значением краевого угла смачивания порядка 18 - 19, а верхний (720 С) в . температурой появления эффекта нарушения смачивания при минимальных толшинах фольги 20 - 30 мкм. Нижний предел времени выдержки при пайке (3 мин) обусловлен временем, необходимым для протекания процесса смачивания и образования галтели, а верхний предел времени выдержки (5 мин) - временем образования интерметаллида на периферийных участках галтели.Последующее снижение температуры и выдержка при 680 - 685 С уменьшает краевой угол смачивания до -30, значительно снижает скорость роста интерметаллида и замедляет скорость отвода жидкого алюминия из места соединения на периферию за счет уменьшения капиллярного давления. В то же время формирование таврового соедийения продолжается, так как на первом этапе пайки преодолевается порог смачивания и галтель полностью не формируется и является ослабленной. В случае снижения температуры ниже 680 С краевой угол смачивания стремится к 90, а капиллярное давление - к минимуму, что делает невозможным дальнейшее формирование соединения. Температура 690 С приближается к критическому значению краевого угла -20, и возникает вероятность появления нарушения смачивания, приводящего к снижению качества соединения и его разрушению. Оптимальное время выдержки при температуре 680 С составляет 40 - 60 мин.17 ример, Сотовая панель из титана марки БТ - 20 (обшивка) и ОТ-1 (наполнитель) паяется алюминиевым припоем АД(толщиной 50 мкм) з вакууме 10мл. рт. ст. по указанному термическому циклу. При испытании на растяжение разрушение происходит по основному металлу сотоблока.Использование предлагаемого способа пайки титана и его сплавов припоями на1140905 Составитель Ф. Конопелько Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор С. Черни Заказ 381/11 гираж 1086 Подписное В НИ И ПИ Государственного комитета СССР по . делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4основе алюминия обеспечивает по сравнению с известными замену дорогостоящего серебряного припоя (как правило с высоким содержанием серебра) на дешевые припои на основе алюминия, кроме того, проведениепроцесса при температурах ниже 720 С неприводит к снижению механических свойствосновного материала.