Способ пайки элементов из разнородных металлов

(72) Автор изобретен В, В. Крафт 71) Заявите СПОСОБ ПАЙКИ ЭЛЕМЕНТОИЗ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛО Изобретение относится к пайке, в частное ти к способам пайки разнородных металлов и может быть использовано в технике машино- и приборостроения,Известен способ соединения разнородных металлов, при котором на более твердом ме талле выполняют рельеф, собирают детали и производят запрессовку более мягкого матвриала, заполняя нм рельефтвердого металла 11.Однако известный способ эффективен при телескопических соединениях элементов.1При торцовом соединении получаемая композиция имеет низкую прочность и надежность.Известен способ пайки элементов из разнородных металлов, при котором на одном из1элементов выполняют рельеф, размещают в зазоре припой и производят нагрев под пайку сприложением давления Р 1.Способ позволяет строго фиксировать паяль. ный зазор, уменьшает усадочную пористость и улучшает работу соединения на срез.Величина прикладьваемого давления в известном способе пайки лежит ниже пределов текучести соединяемых металлов. Вследствие этого при наличии наиболее надежного телескопического типа сная (см. фиг. 1, а) находящийся в паяемом зазоре припой 2 в процессе кристаллизации не будет испытывать давление состороны обоих соединяемых металлов 1 и 3,что должно привести к развитию усадочныхявлений в зоне сплавления, В зонах сная отсутствие контактного давления со стороны соединяемых металлов в случае, когда последние имеют существенно отличающиеся междусобой коэффицйенты термического расширения,может вызвать разрушение соединения. При наличии чисто торцового типа сная (см, фиг,1,6).для деформации скелета из выделяющихся призатвердеванни припоя первичных кристаллови получения плотной зоны сплавления прикладываемое давление может быть ниже величиныпределов текучести соединяемых металлов, од.како сам торцовой спай в случае соединенияметаллов, имеющих заметно отличающиеся меж.ду собой характеристики термического расширения, чаще всего неприемлем,Цель изобретения - повышение качества инадежности соединений разнородных металлов,716748 Предел прочности на срез, кг/мм Остаточная деформация стали,Поставленная цель достнгаетс, тем, что рельеф выполняют на более"твердом метаЛле. пос.ле, сборки й укладки припоя в зазор осущест.вляют деформирование элемента из мягкого"материала до обеспечена физического контакта по всей площади рельефа, а при йайке и последующей кристаллизации припоя пройзводятдеформирование обоих соединяемых элементов;Выполнение на поверхности более твердогометалла рельефа необходимо прежде всего дляобеспеченйя взаимного контактного давлениямежду кристаллизующимся припоем и соеди.няемыми металлами, Это, с одной стороны,предотвращает развитие усадочных явлений взоне сплавления, а с другой, - способствуетлучшему смачиванию поверхностей соединяемыхметаллов, так как предотвращает возможностьобразования поверхностных окисных пленок,Выполняемый рельеф может иметь форму кон.центрических канавок, цилиндрических утлублений и т,д. В данном случае будет иметь место сложный тип сная (см. фиг, 1, в), вклю.,чающий в себя элементы торцовогои твлеско.пического типов. Это позволит получить качественное соединение по торцу между металлами,суи 1 ествейно отлйчающимися между собой величиной коэффициента термического расширения.Физический контакт между соединяемымиметаллами необходим для процесса взаимнойдиффузии, При наличии на поверхности одногоиз соединяемых металлов рельефа этот кон.такт "может быть получен с помощью запрес.совки. Для этого требуется, чтобы прессуемыйметалл обладал достаточной пластичйостью прикомнатной температуре (или температуре, прикоторой можно пренебречь поверхностным окислезвием.соединяемых металлов), При запрессовке уменьшается также возможность окисле-ния поверхностей соединяемых металлов приих нагреве под пайку,Передачу давления соединяемым металламв процессе пайки проще всего осуществить с Для соединения сталь 10 - Мг 1 давление прессования при пайке должно составлять не менее 10 кг/ммф, Дальнейшее повышенйе дав. пения нецелесообразно, поскольку оно вызывайомощью пресса (давление прессования), Приэтом обеспечивается необходимое постоянствовеличины контактного давления между соеди.нлемыми металлами и припоем, В процессепайки излишки и остатки окисных пленоквыдавливаются из зоны соединения. Следуетотметить, что кристаллизация припоя в закрытых полостях под давлением порядка десятковтысяч атмосфер может заметно изменить его 10 фазовый состав, Таким образом, появляетсяновый фактор управления механическими свойствами паяного шва, поскольку возникает воэ.можность замены хрупких интерметаллидов взоне сплавления на более пластичные фазы.Выполнение рельефа, создание физическогоконтакта и приложение давления, обеспечива.ющего пластическую деформацию соединяемыхметаллов, позволяют получить плотное (бездефектное) паяное соединение,2 О П р н м е р, Предлагаемым способом былополучено паяное соединение между магнием исталью. Использовали .литой магний маркиМг 1 и стали марок 10 и Х 18 Н 10 Т. Были получены соединения диаметром до 100 мм. На 25, подлежавшую соединению сталь поверх рельефа гальваническим способом осаждали покрытие цинка толщиной 10 - 30 мкм. Температурапайки соединения магний - сталь (с цинковымпокрытием) составляла 380 - 440 С, величина 30 прикладываемого давления прессования -10 - 20 кг/мм, Интервалы температур пайки ивеличин прикладываемого давления определялиэкспериментально. При этом минимальная температура пайки связана с эвтектической темпеЗ 5 ратурой системы магний - цинк (343 С), амаксимальная температура определяется стойкостью магния к окислению при нагреве навоздухе, Интервал. величин давления был установлен по результатам испытаний на механи ческую прочность паяных образцов, Эти результаты для соединения сталь 10 - Мг 1 приведены в таблице (температура пайки 420). 55 ет лишь дополнительную деформацию стали без увеличения механической прочности соединения. Для соединения сталь Х 18 Н 10 Т - Мг 1 давление ,прессования, необходимое для достижения цре6748 ЦНИИПИЗаказ 9715(12 Тираж 1160 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул, Проектная, 4 5 71 дельной механической прочности, возрастает; ,достигая 20 кг(мм.П р и м е р 2, Соединение сталь 10 - алюминий было получено аналогичным способом. Температура пайки выбиралась исходя из эвте- ктической температуры системы алюмнний -цинк и составляла 420 - 440 С, Величина давле. ния прессования при пайке была в 2 раза боль. ше, чем при получении соединения сталь 10 - магний, и составляла около 20 кг(ммэ,Проведенные эксперименты показали, что- для получения качественного паяного соедийе-Ф ния важно, чтобы в процессе пластического ге. . чения магния и алюминия происходила одновременно достаточная пластическая деформация ста ли в области соединения. Величина остаточной деформации стали должна при этом составлять не менее 7 - 10%. Более высокое давление нрессования при пайке пары алюминий - сталь 10 связано с меньшей пластичностью алюминия и, как следствие, с Меньшим давлением послед- него на внутреннюю поверхность стальной детали; в результате этого необходимый уровень пластической деформации стали достигается при1 давлениях в 2 раза больших, чем для парься маг.ний - сталь 10.Формула изобретения 5 Способ пайки элементов из разнородныхметаллов, при котором на одном из элементов выполняют рельеф, размещают в зазоре припой и производят нагрев под пайку с приложением давления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 1 О с целью повышения качества и надежности со-единения, рельеф выполняют на более твердом материале, перед нагревом осуществляют де- формирование элемента из мягкого материаладо обеспечения физического контакта по всей площади рельефа, а при нагреве под пайку и последующей кристаллизации припоя производят деформирование обоих соединяемых элементов. Источники информапии20 принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Иф 486836,кл. В 21 О 39(00, 1972.2. Авторское свидетельство СССР М 342742,усл В 23 К 1(20 1970