Способ пайки углеграфитовых материалов с железосодержащими сплавами

О П И С А Н И Е (щ 986667ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветсинкСоциалистичесимкРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. В 23 К 1/19 В .23 К 31/02 Гвсуаврственний квинтет йе аеваи нэобретеннй и вткритий(72) Авторы изобретени репко, А. Н. рцев и А. ский ордена Трудового Красног институт им. С. М. Кир намеки и) Заивител 4) СПОСОБ ПАЙКИ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛО С ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАШИМИ СПЛАВАМИИзобретение ки, в частности родных матерна пользовдно для тся к облсобам пайкможет бы сти па и и разноть исений уг- зоникелер, фени 30 вес.% в пол тия соедилов с жел леграфитовых материвыми сплавами типаи другими, содержащникеля. инвар, ковми более пайки графита с ра и и кото ом испольт р Известен способличными металлами, р р зуют готовые припои с такими. карбидообразующими металлами как титан или цирконий 1 3.Расплавленные припои, содержащие итан, цирконий или другие карбидообазуюшие компоненты, хорошо смачивают графит, однако при взаимодействии с последним они образуют твердые карбидные фазы что приводит к образованию треишн в паяных швах при знакопеременном пагружении или термоциклировании изделий. Кроме того, материал паяного шва не согласован с графитом по теплоювому расширению,Известен способ соединения графитовых деталей со стальными путем контактно-реактивной пайки, при которомсоединяемые детали нагревают до температуры образования эвтектики с приложением давления2.Недостатком способа является неебходимость приложения большого давления -1 104 - 1,7.104 кПа.Требуемые давления сжатия опасныдля графитовых деталей из-за возможности их разрушения, возможна такжедеформация металлических деталей приуказанных давлениях и температуре пайки. При увеличении температуры контактно-реактивнойпайки в тцве образуетсяизбыток жидкой фазы, последняя поддействием давления выдавливается изшва, что затрудняет технологический 20 процесс, ухудшает качество соединения,вызывает необходимость последующеймеханической обработки, Кроме того,способ не обеспечивает согласованиятемпературного коэффициента линейного1 О 15 2 о 25 3 9 Мрасширения (ТКЛР) материала шва сграфитом, что вызывает появление в соединении температурных напряжений, резко снижающих его надежность.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способпайки углеграфитовых материалов с жьлезосодержашими сплавами, при котороммежду соединяемымиповерхностями .деталей размещают промежуточный слойи производят нагрев деталей в сжатомсостоянии до температуры контактно-реактивного плавления материала прокладки сматериалом одной из деталей (,3,), В качествепромежуточного слоя берут порошок углерода, за счет которого образуетсяэвтектика железо - углерод, смачиваюшая соединяемые детали,Недостатком способа является низкаяработоспособность паяных соединений.графита со сплавами, содержащими более30 вес.% никеля, так как ТКЛР паяногосоединения значительно выше ТКЛР соединяемых .материалов и после кристаллизации припоя и охлаждения деталейсоединение становится напряженным .Белью изобретения является повышение работоспособности паяных соединений графита со сплавами, содержащимиболее 30% никеля.Поставленная цель достигается тем,что в способе пайки углеграфитовых материалов с железосодержашими 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 сматериалом одной из деталей, в качестве промежуточного слоя берут железо,нагрев ведут до температуры ниже температуры контактно-реактивного плавлеия соединяемых материалов. Сушность способа заключается в том,что железо прокладки реагирует с графитом образуя эвтектику железо-углерод эвтектика смачивает графит и железо-никелевый сплав, а при дальнейшейвыдержке расплав насыщается никелем иего состав приближается к составупаяемого сплава. При этом ТКЛР припоястановится близким к ТКЛР паяемогожелезо-,никелевого сплава, Паяный шовсостоит из твердого раствора углеродав железоникелевом аустените, В швесодержатся включения графита, карбидные фазы отсутствуют,30 35 ао 45 5 О 55 7 4Пайка проводится в печах с защитной атмосферой.Расход припоя (0,05-0,2 Г/см ) опоеделяется 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.П р и м е р 1. Пайку графита ГМЗПсо сплавом 29 НК проводили в вакуумной печи сопротивления, Перед пайкой на поверхность графита наносили в количестве 0 04-0,05 г паяльную пасту, состоящую из порошка. железа марки ПЖ 1 -90 вес.% и цапонлака - 10 вес.%. Принеобходимости пасту разводили ацетоном.На графитовый образец, установленныйвертикально, помешали образец из сплава 29 НК, Требуемое давление (от 1 до 10 кГ 1 а) обеспечивали установкой на обоазец дополнительного груза. Образцы паяли при температурах 1443; 1478;1513 К, задавая время выдержки 18002700, 3600 с,Паяные образцы использовали для испытаний паяных соединений на растяжение и термоциклирование, а также дляопределения переходного электросопротивления контакта графит - металл.При испытании на растяжение всеобразцы разрушились по графиту далекоот места,спая, Величина временного сопротивления разрыву определялась прочностью графита, среднее ее значение составило 6,0 Мла.Испытания паяных образцов на термоциклирование проводили по следуюшему температурному режиму: нагрев ввакууме до температуры 1173 К за10 с, охлаждение до температуры 293 Кза 900 с. Все образцы выдерживали 50термоциклов без разрушения,Способ может быть реализован нараспространенном 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 изобретенияСпособ пайки углеграфитовых материалов с железосодержашими сплавами, нри5 986667 . бкотором между соедйняемымн поверхнос- Источники информации, тями деталей размещают промежуточный принятые во внимание при экспертюе слой и производят нагрев деталей в сжатом состоянии до температуры выше тем. Петрунин И. Е., Лоцманов С. Н. пературы контактно-реактивного плавле- э Николаев Г. А. Пайка металлов, М., ния материала прокладки с материалом "МеталЛургияф, 3.973, с. 213 215. одной из деталей, о т. л и ч а ю щ и й.-.с я тем, что, с целью повышения рабо. Авторское свидетельство СССР тоспособности паяных соединений графита % 516190, кл. В 23 К 1/00, приор. со сплавами, содержащими более, 3 ф от 28.02.72.30 вес.% никеля, в качестве промежточного слоя берут железо, а нагрев ведут 3. Конина Т. А. и др. Пайка анодов, до температуры ниже температуры кон-из силицированного графита со сталью. тактно-реактивного плавления совдиняе Сварочное производством, 1981, Ж 5, ,мых материалов, с. 31-32 (прототип).Составитель Ф, КонопелькоРедактор Н, Коляда Техред Е.Харитончик Корректор Е, РошкоЗаказ 10399/19 Тираж 1104 ПодписноеВНИИПИ Государственною комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4