|
| |
|
Слаботочка Книги подбираются экспериментально в зависимости от размера паяемых труб и температурь! плавления припоя. Например, ,гтя пайки железомарган-иевым припоем П-87 (Г = 1200 X) стыка труб диаметром 10 мм при толщине стпчи I мм требуется термитная mauiKa с наружным диаметром 21 мм, внутренним 11 мм, высотой 12 мм и массой 6 г. Для трубопровода Диаметром 42 мм в толщиной стенки 4 мм требуется шэшкз с наружным Диаметром 84 мм. внутренним 44 мм, высотой 50 мм и массой 400 г [15]. Пайка жаропрочных сталей и сплавов. В ГОСТ 5632-72* внесено 39 марок жаропрочных сталей и 24 марки жаростойких сплавов. К ним относятся, например; стали, легированные вольфрамом, ванадием, молибденом, ниобием и алюминием (12Х1.МФ, 09Х!4Н19В2Бр); карбидоупрочняемые сплавы - 40Х15Н7Г7Ф2.МС (ЭИ 388) и 37Х12Н8Г8.МФБ (ЭИ 481); диспер-сионно-ТБРрдеющие аустенитные стали 10X11Н20ТЗР (ЭИ 696) и мартенситные - Х12НМБФ (ЭИ 609); стареющие сплавы на основе никеля и кобальта - ЭП 929, ЭП 921; сплавы на основе никеля, легированные бором и церием - ХН35ВТЮ (ЭИ 787), ХН77ТЮР (ЭИ 437 Б) и др. Из жаропрочных сталей и сплавов изготавливают лопатки паровых и газовых турбин (ЭИ 787, ЭИ 437) детали авиа-UfoHHbix дв?1гатглей (ЖС6К и ВЖ9Й). Главным требованием для этих материалов является жаропрочность, т. е. их сопротивление упругим и пластическим деформациям при высоких температурах. 1Чапример, у лопаток паровых турбин деформации не должны Превышать 1 % за 10 лет, а для паровых котлов - не более 1 % за (00 ООО ч Такие же высокие требования по жаропрочности предъявляются и к паяным соединениям узлов, изготовляемых hj этих материалов. 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 тлительное время работать при те.мрературах S50-900 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, напи.тьником, 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 см объе.ма контейнера. При нагреве фтористый аммоний разлагается на водород, азот и фтористый водород, при этом на поверхности изделий адсорбируются фториды, препятствующие окислению. OvTrocbi, содержащие бориды и фтористые соли, плохо удаляют окислы хрома, поэтому они ма.лоаригодны 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 газы (аргон, гелий, водород, водород а сочетании с парами галлоидных солей хрома или марганца, фторироваЕтную атмосферу). Пайку в этом случае производят Б специальной кам;;ре. Под нз-челие помешают хлористы. или фтористые соли хрома, марганца lUi других металлов В верхней части камеры располагают гранулнЮБаныын или порошкообразный хром, никель, марганец, железо, которые сл\жаг для регенерации паров металла в атмосфере. При нагреве соли выделяют соответствующие пары, которые препятствуют окислепию паяемо; о ) с- талла и способствуют растеканию припоя [6, 16]. Для высокотемпературной пайки жаропрочных сталей применяют серебряные прииои. Припои с содержанием не менее 72 % Ag используют для панки 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 ТВЧ или газопламенного нагрева с применением Ллгосов ПВ209 или ПВ284Х. Медь Б качестве припоя для жаропрочных сталей применяют редко из-за сильной ее диффузии в сталь ы плохой растекаемости. При пайке медью жаропрочных сплавов с большим содержанием никеля (сплавы тина .ХН78Т) в печах медь в расплавленном состоянии активно взаимодействует с паяемым металлом, образуя более тугоплавкий, чем медь, сплав. Этот сплав, при температуре пайки плохо растекается по стали и не затекает в зазор. Примеиегше припоев Л63, ЛОК 82-04-06 для пайки жаропрочных сплавов ограничено ввиду проникновения их по границам зерен в паяемый металл и образования в нем трещин. К мед}1ым припоям, обеспечивающим высокое качество паяных соединений, относят припои марок ВПр1, ВПр2 и ВПр4. Пайку этими припоями осуществляют всеми способами иагрева с использованием флюсов ПВ200 или ПВ201. Пайку припоем ВПр! можно производить при температуре 1180 °С в среде нргопа, гелия, смеси аргона и трехфтористого бора или в вакууме без флюса, при этом обеспечивается высокая .-hdpoiipoHHocTb соединений до температуры 600 X. Припои ВПр4 !ляется са\10флюсующим езид\ при-(Тствия li нем .юбавок натрия, лития, 1алия и фо.эооа Припой ВПГ4 можно зимен ять iipH г<гике жаоопоочных тлавов в среде следующих гзооб-азных фтюсов, аргои с фтористыу! эдородом или . ргон с трсхфтори -JM бором при температуре 1050С. 1айку сплава ХН77ТЮР грипоем Лр4 при быстром нагреванип ТВЧ 1и электросопротивлением можно произво ить без флюса 16]. 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, Тэч, нч-пример, соединения из сллэвов Х20Н80Т, паянные при температуре 1050°С припоем на основе меди с содержанием 20 i) Мп и 19 (i Ni, имеют кратковременный претел прочности: при 500 С 270 МПа, а при 750 С On 80 МПа. При температурах 800- 900 С эти прииои практически неработоспособны. Соединения, полученные с при.мс-нением припоев никель-марганец, серебро-марганец, при температуре испытания 800 С имеют (Тв = 90 \Пa, при длительном нагружении н этих условиях среднее время до разрушения при Тср = 40 AVHa составляет 27 ч. Прочность при 800С соединений, паянных припоем состава 75 % Ля, 20 % Pd, 5 % .Мп, ниже, чем соединений, паянных медными припоями. Достаточной прочностью при высоких температурах обладают сости-нения 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 обеспс1ИБ;;ют необходимую жаропрочность, имеют высокую температуру пайки Для снижения температуры плавления хромоникелевых припоев применяют бор, бериллий, кремний, германий палладий, марганец. Все эти элемешы, за ис1<лючеи!1е.м паллация и Maprami.i, значительно понижают пластичность никелевых сплгзов Для пайки жаропрочных спллчов широкое распростоанение получили припои системы \i-Сг-В (Be; Si). Эти припои используют Е виде порти-ков и.тн паст, приготовленных па органической связке В качестве связки служит акриловая смола или толуол, которьп! сгорает в процессе пайки, не оставляя шлама. Припои х-рошо растекаются по жаропрочным сплавам в среде аргона, гелия или в вакууме Ю - Па. Соединения обладают высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, однако пластичность их низкая. Длительный отжиг, которы!! совмещают с процессом пайки, повышает пластичность соединений за счет диффузии бора, бериллия и кремния в паяемый металл. В процессе пайки возможно значительное растворение паяемого металла в припое, особенно тогда, когда между ними образуются легкоплавкие фазы. При пайке жаропрочных сплавов припоями, содержащими бор, происходит значительное растворение паяемого металла и проникновение припоя по границам зерен паяемого металла. Поэтому эти припои непригодны для пайки тонкостенных конструкции. Детали авиационных двигателей, изготавливаемые из жаропрочных никелевых сплавов ЖСбК н ВЖ98 паяют припоями ПЖК-ЮОО, ВПрЮ и ВПрИ. Эти припои обеспечивают необходимую прочность соединений при работе изделий при температурах 20-900 С (табл. 4). Припой ВПрИ наносят на паяемые поверхности в виде пзсты. которая приготавливается в соотиошонии 60 : 40 из порошков припоя и сплава никель- бор-кремний. В качестве связующего порошков применяют 10 i-ный раствор акриловой смолы БМК-5, разведенной в растворителе Р5- Пайку осуществляют в печи в среде зртона с трехфтористым борон прн l30С и выдержке 5 мин. Нагрев производят со скоростью 50 Х./мик. При таком режиме панки сохраняются механические свойства паяемого материала. Соединения, паянные встык, имеют кратковременную проч!ЮСть 120- 150 А\Па при1000 °С. При увеличении зазора с 0,3 до 1,0 мм прочность соединений практически не меняется. А. Прочность соеличеинй жаропрочных сплавов, паянных никелевыми ирииопми
в автомобильной и тракторной промышленности для пайки клапанов и седел, изготавливаемых из сталей и никелевых сплавов, применяют припой марки 5.\Г системы никель- хром-кремний, имеющий в литом состоянии предел прочности на отрыв 500 АШа и температуру плавления 990-1080 С, Смесь 85% порошков припоя 5-\Г с 15 % вольфрама обозначена маркой 5В.А. и применяется в виде иасгы. Паяльную пасту приготавливают смешением порошковой смеси 5В.А. со связующим иа основе акриловой смолы АС-82 и наносят на паяемые поверхности пульверизатором илн кистью. Панку можно осуществ.1Ять в вакууме и Б среде аргона при 1200 С. Предел прочности при срезе соединений стали ЭП56, паянных этой настой 430 МПа при 20 X, а при 900 X- !20 А\Па. Припой обеспечивает и высокую температуру распайки, равную 1240 С Для пайки жаропрочной стали 20X13 рекомендован мед-номарганцевый припой П 65. позволяющий получать соедиHciiHH с пре-дстом прочности 300 .МПа и работающий в диапазоне температ\р от -196- -=-+400 -С [9, 10]. В США. для пайки жаропрочных сплавов применяют следующие припои на основе никеля: Кольманой 6 : 72%Ni; 15 % Сг 4 % Fe; 3,75 % Р; 4,5 % Si; 0,45 % С (Тол = 1010-1070 Т) Никроорейз : 70,5 % М; 16 5 % Сг, 4 % В. 1,0 % С; 4 % Si (Гпп = 1010-1070 X] Сольбрейз . 60-85 % Xi; 20 % Cf до 30 % Мп: 0,6-2 % Si; 3 % В (Г л= = 950-1070 Х), Например, соединения стали 37Х12И8Г8ЧФБ в атмосфере водорода ври 1175С. паянные припоем Кольманой 6 , обеспечивают предел проч-вости Он = 240 .МПа при 700 С в течение 112 ч При пайке сплавов типа ХН77ТЮР эти припои активно растшряют Осиповной металл и проникают по границам зерен. Пластичность соедине-1Й, паянных этими припоями, можно Повысить отжигом в ваку\.ме или аргоне прн температуре ниже температуры пайки на 100-150 С Прн этом повышаются прочность соединений и температура распая за счет испарения и диффузии в паяемый металл ряда компонентов. Соединения, паянные этими припоями, могут работать до температуры 800 С. Напрн.мер, для пайки газовых турбин в СШ-Л применяют припой следующего состава: 36 % Ni; 10 % Сг; 54 % .Мп, имеющий Тип 1086- -1170°С. В припой этой системы для улучшения растекания вводят 1-е, Си, Si и В, для повышения жаропрочности и коррозионной стойкости- А). Ti, Л\о. Nb, а для придания им самофлюсующих свойств - Li, К, Ха. Пайку производят в аргоне, в смеси аргона с фтористым водородом илн трехфтористым бором либо в вакууме Ю Па. Припои этой системы значительно меньше растворяют паяемый метатл и меньше нроиикагот 1ю границам зерен по сравнению с высоко-никелевыми припоями, содержащими бор. Эти припои применяют для пайки теплообменников, деталей ракетных и реактивных двигатетей, плакированных нихромом или Другими металлами. В СШ.А. и ФРГ 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 Tu.i = 1 n5-f-1160 C. Палладий снижает температуру пайки, улучшает 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 с вакууме. Весьма жаропрочными являются соединения, паянные припоя.ми системы \i-Та, Ре-Та, Со-Si, Ni-.Но, Xi-Cr, Ni-Pd с температурой пайки 1200-1400 °С. Применение этих припоев ограничивается из-за высокой темпе[1атуры пайки. Низкотемпературную пайку оловян-но-свинцовыми припоями жаропрочных сталей и сплавов производят редко. Пайку осуществляют паяльником, газопламенным нагревом или погружением в расплавленный припой. В качестве флюсов применяют водный 5. Пайка изделий жаропрочных и жаростойких сталей
раствор .\лорг1стого цинка с добавками соляной кислоты, раствор ортофосфорной кислоты или комплексные флюсы. Канифольные флюсы недостаточно актиБ1[ь[ для пайки жаропрочны.х сталей, однако ими можно пользоваться при пайке луженых поверхностей. Основные способы пайки, флюсы и пригон для жаропрочных и коррозионно-стойких сталей приведены в табл. 5 Пайка инструментальных са.тей. Инструментальными называют высокоуглеродистые стали, содержащие 0.6-1,2% С. Для повышения теплостойкости этих сталей их легируют вольфрамом (до 18 о), хромом (до о ,1)}, ванадием (до 4 %) и другими элементами. Инструментальные стали подвергают закалке с температур 1200-1300 С с последующим отпуском при 560-580 или обработкой холодом Быстрорежущие стали припаивают к корп\с\ инструмента из конструкционных сталей в указанном интервале температур с применением высокотемпературных никелевых припоев. Такие стали можно паяти всеми способами с \четом технологических рекомендации по пайке коистрлкпион-иых сталей и чугун а. Для снижения внутренних напряжений в шве наряду с применением припоев с более низкой температурой плавления и компенсационных прокладок корпус инструмента изготовляют из стали типа ЗОХГСА., которая после пайки и закалки на мартенсит почти вдвое снижает напряжения в твердосплавном инструменте в сравнении с напряжением, возникающим в инструменте с корпусом из стали У7 со cTpyKTvpoH перлита. Это объясняется тем, что при превращен и и аустсннта в мартенсит сталь ЗОХГСА несколько увеличивается в объеме, что снижает ее суммарное сужение при охлаждении после пайки [5, 12, 141. lip и ремонте инструмента из высокоуглеродистых инструментальных сталей и при изготовлении биметаллического составного инструмента (например резцов, сверл, фрез, долбя-ков и др I часто применяют пайк\ высокотемпературными припоями. В этом случае пайкой соединяют рабочую часть инструмента из быстрорежущих сталей с державкой из средне-утлеродистых легированных сталей типа 40Х или инструментальных сталей типа i 7. Пайку высокоуглеродистых и инструментальных сталей как между собой, так и с другими металлами, кроме алюминиевых, магниевых и жаропрочных сплавов, осуществляют чаще всего медью, медно-цниковыми и серебряными припоями. Перед пайкой соединяемые поверхности 04 и щают от грязи, м а сл а и собирают с соответствующим зазором, который определяют для каждого случая в зависимости от метода иагрева и коэффициента расширения паяемых металлов. Инструментальные стали паяют в соляных ваннах, пла.мепиой печи, нагревом ТВЧ и газопламенными горелками. В соляной ванне паяют при 1150- 1200 С. После пайки инструмент охлаждают на воздухе до 900-1000 °С: дальнейшее охлаждение до 500-560 °С производят в Ваннах следующего состава (массовые доли), %: 1) хлористый барий - 30, хлористый натрий- 22, хлористый кальций - 48. 2) хлористый натрий -24, хлористый кальций - 76. После пайки изделия охлаждают на воздухе до 20 °С, затем промывают водой до полного удаления солей с поверхности. Для печной пайки применяют обычно пламенные двухкамерные печи, и.мего-щие камеры предварительного подогрева и пайки. Панку производят в следующем порядке; !) пластинку из быстрорежущей стали устанавливают в соответствующий паз державки или корпуса и наносят флюс; 2) помещают заготовку инструмента в камеру предварительного нагрева (температура камеры 750- 800 С); 3) после выдержки (время зависит от размеров инструмента) издс.тпй вынимают из камеры укладывают в зоил вайки припой, покрывают ггипои и -зону соединения флюсом, устаиавли-вают на керамическую подставку и Помещают в камеру пайки, 4) после заполнения шва припоем изделие вынимают из печи и охлаждают до 20 С. 5) отпуск осуществляют гом. 560 С, После чего инструмент 0!Нщзгот и проверяют качество пайки С нагревом ТВЧ можно паять многие типы инструмента, но чаще всего этот метод применяют для пайки (с целью удлинения инструмента или его ремонта) сверл, зенкеров, разверток, метчиков. При диаметрах изделий до 7 мм применяют соединение внахлестку с косым срезом; пайку осуществляют с помощью соединительной втулки. Изделие в этом случае располагают горизонтально и припой с флюсом устанавливают в специальное 1нездо втулки. После пайки инструмент пол!ещают в печь для снятия внутренних напряжений и дополнительного отпуска Температура печи 560 X. Пайку инструмента с конусным соединением осуществляют в следующем порядке; 1) в специальное гнездо удлинителя помещают припой и флюс, после чего инструмент собирают поД пайку; 2) инструмент устанавливают в индукторе вертикально, чтобы место соединения находилось Б зоне нагрева индуктора, установку производят на центрах; 3) во время нагрева инструмент равномерно вращают; 4) после охлаждения снимают инструмент с центров и помещают в печь для снятия внутренних напряжений и дополнительного отпуска. Пайка с помощью газопламенного нагрева рекомендуется только для термически обработанных стержневых инструментов диаметром не более !0ми. Рихтовку инструмента производят в горячем состоянии на участке соединения Для пайки ипструцента из быстрорежущей стали наиболее часто применяют припои ГФ, ГФК, ГПФ, в качестве (Ьлюсов используют буру, буру с Добавками ферромарганца, фтористого кал ир или борной кислоты Пайка спеченых твердых сплавов Спсчепы твердые сплавь! состоят из карбклсв вольфрама. тита[1а, тантала и к 1 )г а а. Тверд ы с с п .-i а в ы гз отов.~яю \-2тодом г,р1.-сссва1!ня из смеси тснкоразмолотых порошков карбида и металла с последующим спе- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [40] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||