Технологии пайке |

Часть 7

Вторник, 06 Окт 2009

Весьма жаропрочными являются соединения, паянные припоями системы Ni—Та, Fe—Та, Со—Si, Ni—Mo, Ni—Cr, Ni—Pd с температурой пайки 1200—1400° С. Применение этих припоев ограничивается из-за высокой температуры пайки.

Низкотемпературную пайку оловянно-свинцовыми припоями жаропрочных сталей и сплавов производят редко. Пайку осуществляют паяльником, газопламенным нагревом или погружением в расплавленный припой. В качестве флюсов применяют водный раствор хлористого цинка с добавками соляной кислоты, раствор ортофосфорной кислоты или комплексные флюсы. Канифольные флюсы недостаточно активны для пайки жаропрочных сталей, однако ими можно пользоваться при пайке луженых поверхностей.


Часть 6

Вторник, 06 Окт 2009

При пайке сплавов типа ХН77ТЮР эти припои активно растворяют основной металл и проникают по границам зерен. Пластичность соединений, паянных этими припоями, можно повысить путем отжига в вакууме или аргоне при температуре ниже температуры пайки на 100—150° С. При этом повышаются прочность соединений и температура распая за счет испарения и диффузии в основной металл ряда компонентов. Соединения, паянные этими припоями, могут работать до температуры 800° С.

Припои этой системы значительно меньше растворяют основной металл и меньше проникают по границам зерен по сравнению с высоконикелевыми припоями с бором. Эти припои применяют для пайки теплообменников, деталей ракетных и реактивных двигателей, плакированных нихромом или другими металлами.

В зарубежной практике для пайки жаропрочных сплавов получили распространение припои системы Ni—Сг—Pd, например, припой состава 44,3% Ni; 54,9% Pd; 0,49% Si; 0,25% Be с температурой плавления 1115—1160° С. Палладий снижает температуру пайки, увеличивает растекаемость, уменьшает проникновение по границам зерен, а также позволяет паять соединения с большими зазорами. Припой хорошо смачивает жаропрочные сплавы, содержащие титан и алюминий, при пайке их в контролируемых атмосферах или в вакууме.


Часть 5

Вторник, 06 Окт 2009

Для пайки жаропрочных сплавов широкое распространение получили припои системы никель — хром — бор (бериллий, кремний). Эти припои используют в виде порошков или паст, приготовленных на органической связке. В качестве связки служит акриловая смола или толуол, которые сгорают в процессе пайки, не оставляя шлама. Припои хорошо растекаются по жаропрочным сплавам в среде аргона, гелия, или в вакууме 10~3 мм рт. ст. Соединения обладают высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, однако пластичность их низкая. Длительный отжиг, который совмещают с процессом пайки, повышает пластичность соединений за счет диффузии бора, бериллия и кремния в паяемый металл. В процессе пайки возможно значительное растворение основного металла в припое, особенно, когда между ними образуются легкоплавкие фазы. При пайке жаропрочных сплавов припоями, содержащими бор, происходит значительное растворение основного металла и проникновение припоя по границам зерен. Поэтому эти припои непригодны для пайки тонкостенных конструкций.

Например, соединения стали 37Х12Н8Г8МФБ в атмосфере водорода при температуре 1175° С, паянные припоем «Кольманой 6», обеспечивают предел прочности ав = 24 кгс/мм2 при температуре 700° С в течение 112 ч.


Часть 4

Вторник, 06 Окт 2009

Припои на основе серебра, меди или марганца не могут обеспечить кратковременной жаропрочности соединений, работающих при температурах 700—1000° С.

Не обеспечивают они достаточной жаропрочности и при длительном их нагружении. Так, например, соединения из сплавов Х20Н80Т, паянные при температуре 1050° С припоем на основе меди с содержанием 20% Мп и 19% Ni, имеют кратковременный предел прочности: при 500° С ав = 27 кгс/мм2, л при 750° С ав = 8 кгс/мм2. При температурах 800—900° С эти припои практически неработоспособны.

Соединения, полученные с применением припоев никель — марганец, серебро — марганец, при температуре испытания 800° С имеют ав = 9 кгс/мм2, при длительном нагружении в этих условиях среднее время до разрушения при напряжении на срез 4 кгс/мм2 составляет 27 ч.

Прочность при 800° С соединений, паянных припоем состава 75% Ag, 20% Pd, 5% Мп, ниже, чем соединений, паянных медными припоями.

Достаточной прочностью при высоких температурах обладают соединения жаропрочных сплавов, паянных припоями на основе никеля. Легирующими компонентами, способствующими повышению жаропрочности, служат хром, кремний, молибден и некоторые другие элементы.

Припои на основе никеля с добавками до 30% Сг хотя и обеспечивают необходимую жаропрочность, но имеют высокую температуру пайки. Для снижения температуры плавления хромоникелевых припоев применяют бор, бериллий, кремний, германий, палладий, марганец. Все эти элементы, за исключением палладия и марганца, значительно понижают - пластичность никелевых сплавов.


Часть 3

Вторник, 06 Окт 2009

Медь в качестве припоя для жаропрочных сталей применяют редко из-за сильной ее диффузии в сталь и плохой растекаемости.

При пайке медью жаропрочных сплавов с большим содержанием никеля (сплавы типа ХН78Т) в печах медь в расплавленном состоянии активно взаимодействует с основным металлом, образуя более тугоплавкий, чем медь, сплав, который при температуре пайки плохо растекается по меди и не затекает в зазор. Применение припоев Л63, ЛОК 82-04-06 для пайки жаропрочных сплавов ограничено ввиду проникновения их по границам зерен и образования трещин в основном металле.

К медным припоям, обеспечивающим высокое качество паяных соединений, относят припои марок ВПр1, ВПр2 и ВПр4. Пайку этими припоями осуществляют всеми способами нагрева с использованием флюсов № 200 или 201. Пайку припоем ВПр1 можно производить при температуре 1180° С в среде аргона, гелия, аргон + + трехфтористый бор или в вакууме без флюса, при этом обеспечивается высокая жаропрочность соединений до температуры 600° С. Припой ВПр4 является самофлюсующим ввиду присутствия в нем добавок натрия, лития, калия и фосфора. Припой ВПр4 может применяться при пайке жаропрочных сплавов в среде газообразных флюсов: аргон с фтористым водородом или аргон с трехфтористым бором при температуре 1050° С. Пайку сплава ХН77ТЮР припоем ВПр4 при быстром нагревании т. в. ч. или электросопротивлением можно производить без флюса.


Часть 2

Вторник, 06 Окт 2009

Флюсы, содержащие бориды и фтористые соли, плохо удаляют окислы хрома, поэтому они малопригодны для пайки жаропрочных сталей и сплавов. Более приемлемы флюсы, в состав которых входят тетраборат и фториды.

В качестве защитной атмосферы применяют сухие и очень чистые нейтральные газы (аргон, гелий, водород, водород в сочетании с парами галлоидныххолей хрома или марганца, фторированную атмосферу). Пайку в этом случае производят в специальной камере. Под изделие помещают хлористые или фтористые соли хрома, марганца или других металлов. В верхней части камеры располагают гранулированный или порошкообразный хром, никель, марганец, железо, которые служат для регенерации паров металла в атмосфере. При нагреве соли выделяют соответствующие пары, которые препятствуют окислению паяемого металла и способствуют растеканию припоя.

Для высокотемпературной пайки жаропрочных сталей применяют серебряные припои. Припои с содержанием 72% Ag применяют для пайки сталей в вакууме или инертных средах по предварительно нанесенному барьерному слою никеля или меди. Припоями с меньшим содержанием серебра паяют стали без покрытий с помощью т. в. ч. или газопламенного нагрева с флюсами № 209 или 284.


Часть 1

Вторник, 06 Окт 2009

Припои, применяемые для пайки жаропрочных сплавов, должны обеспечивать необходимую жаропрочность и коррозионную стойкость. Так, в лопатках турбин реактивных двигателей, испытывающих значительные термические нагрузки, паяные соединения должны длительное время работать при температурах 850—900° С.

Трудности пайки жаропрочных сталей и сплавов обусловлены наличием на их поверхности прочных и плотных пленок, состоящих из окислов хрома, титана, алюминия и других элементов. Эти окисные пленки обладают высокой термической и химической стойкостью. Для удаления окисной пленки с этих материалов применяют высокоактивные флюсы и производят тщательную подготовку поверхности.

Подготовку к пайке соединяемых поверхностей производят наждачной бумагой, напильником, обезжиривают в парах органических растворителей, в горячих щелочных растворах или в электролитических ваннах.

Пайку жаропрочных сплавов, содержащих металлы с большим сродством к кислороду, например алюминий, титан, бор, рекомендуется производить в водородной среде с добавкой фторированной атмосферы. В этом случае в герметичный контейнер под изделие предварительно помещают фтористый аммоний в количестве 1 г на 1000 см3 объема контейнера. При нагреве фтористый аммоний разлагается на водород, азот и фтористый водород, при этом на поверхности деталей адсорбируются фториды, препятствующие окислению.