|
| |
|
Слаботочка Книги 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 Обработка терморегуляторов после пайки и контроль качества. Для защиты от коррозии Б результате попадания влаги iia изделие после пайки наносят лакокрасочные покрытия. Качество коммутации терморегуляторов оценивают по электрическим характеристикам и величине тепловых потерь соединения в отдельных его элементах (при пайке вручную) и в сборе. Электрическое сопротивление паяных термоэлементов определяют одно- и двухзондовыми методами. Тепловые потери оценивают по термостойкости припоев и по добротности термоэлемента по методу заморозки . Пайка графита Небольшая плотность графита, высокая теплопроводность, близкая к теплопроводности металлов, а также более высокая термостойкость, чем у большинства керамических материалов, обусловили его применение в различных отраслях техники. С повышением температуры до2000-2500 °С прочность графита Возрастает; при этих температурах он имеет наибольший предел прочности из всех известных материалов. Графит имеет слоистую структуру, что позволяет ему быть хорошим са-мосмазывающимся материалом. Он легко обрабатывается, обладает низкой химической активностью ко многим реагентам. Соединение графита с графитом и металлами вызывается экономическими соображениями, а также необходимостью реа,тизации положительных свойств графита. Примерами таких конструкций являются длинномерные нагреватели тигли и лодочки для плавки металлов электроды дуговых печей, крупногабаритные аноды ртутных выпрямителей нагревате.1и шахтных печей, высокотемпературные теплообменники, тепловыделяющие элементы и др. Использование графитовых и комбинированных конструкций определяется способом их соединения. Известно механическое крепление, склеивание, сварка и пайка. Пайка является наиболее технологичным и экономически выгодньш методом соединения графи- товых материалов, обеспечивающим получение высокопрочных, электропроводных и герметичных соединений. Физико-механические свойства графита зависят от вида исходного сырья и параметров технологического процесса его получения. Для соединения графита может применяться капиллярная, контактно-реактивная, диффузионная пайка и пайко-сварка. Графит удовлетворительно смачивается тугоплавкими металлами (титан, цирконий, кремний, гафний, ванадий, ниобий, вольфрам, молибден), металлами группы железа, алюминием, а также кремнием и бором. Основной стадией процесса пайки графита с металлами является его пропитка расплавленным припоем. Образующийся при этом металлический каркас определяет прочность паяного и соединения. Трудность соединения графитовых материалов с металлами обусловлена существенным различием нх теплофи-зических и физикомеханических характеристик: теплопроводности, модуля упругости, прочности и особенно теплового расширения. Вследствие различия ТКЛР металлов и графита при пайке возникают значительные внутренние напряжения. Поскольку графит - Сравнительно хрупкий и малопрочный материал, то возможно разрушение графитовой детали в зоне соединения. Снизитвуровень внутренних напряжении в соединении можно при выполнении следующих условий: уменьшение температуры пайки; подбо р м атер и алов, м а ксимально близких по ТКЛР к графиту в диапазоне температур нагрева; применение пластичных припоев или промежуто-шых прослоек из молибдена, вольфрама, титана, циркония, сплава 29НК, предел упругости которых ниже или близок к пределу прочности при растяжении графитового материала; выбор конструкции соединения, при котором на графит воздействуют только напряжения сжатия; создание неравномерного температурного поля, при котором металлические детали нагреваются при пайке до более низкой температуры, чем графитовые. Наиболее характерные конструкции паяных соединений графита с металлами приведены на рис 1. Пайке графита со сталями. Стале-графитовые конструкции имеют различное назначение: узлы крепления графитовых катодов и анодов к токопрсводящим медным или алюминиевым шинам металлургических печей и электролизных ванн для выплавки цветных металлов; торцовые уплотнения, подпятники, радиальные и упорные подншпники аппаратов, работающих в среде жидких углеводородов; генлообменники ядерных реакторов {графитовые трубы паяются с трубныыи досками нз коррозионно-стойкой стали); узлы сочленения камер сгорания и графитовых рулей с металлической арматурой. Для соединений графитовых электродов со стальными штангами применяют контактно-реактивную пайку, что позволяет уменьшить величину Огарка электрода, повысить электропроводность зоны перехода и удешевить способ соединения Глубина проникновения расплава припоя в поры графита и предел прочности паяного соединения при разрыве зависят от давления сжатия (рис. 2) Оптимальная температура контактно-реактивной пайки составляет И50-1200 С в атмосфере защитных газов или на воздухе, Нспользование флюсов не обязательно, так как восстановление окислов стали осуществляется углеродом графита. Пайка Б воздушно!! среде целесообразна лишь для дета чей большого сечения, так как прн нагреве происходит окисление и разрыхление графита с потерей прочности. При контактно-реактивной пайке сплавов жечеза с графитом происходит диффузия активных карбидообразу-юшнх ко.мпонентов сплава в зону сна-с образованием пограничных слоев, богащенных карбидами этих элементов Оптимальный режим контактно-реактивной пайки графита плотностью 1,6- 1,9 г/ с.м с низко углеродистой сталью следующий: нагрев со скоростью более 100 °С, мин до 115G - 1200С, выдержка при этой температуре i-2 мин, о.хлаждекие в печи или  Рис. 1, Типы конструкций паяных соединений графита с металлами: а, б. в - стыноЕые; е -- стыковое с за-глуОлсние.м; д - охватывающее на прессе горячего прессования при отключенном токе, давление сжатия (1,5-1,7) 10 Па, Пайка графита с высоколегированными сталями ограничена их толщинами (не более 15 мм). Оптимальный режим пайки следующий: температура нагрева 1270-1350 С, выдержка 2- 10 мин Б вакууме 13,3-1,33, Па или в ат.\госфере защитных газов. Пайка гра 0,4 0,8 1,2 1,6 р w] la Рнс. 2. Зависимость глубины [1рО![11ТНЯ Графита (/) и ппочности сое uihchmh (2 от давления сжатия Низкогемперат\ рную панку используют в основном при изготовлении торцовых уплотнении, подпятников, радиальных и упорных подшипников, рабочая температура эксплуатации которых не превышает 200-250 С. При этой пайке применяют припои на основе олова, свинца, висмута, кадмия и сурьмы. Перечисленные припои не смачивают чистый графит, поэтому они рекомендуются для пайки графита, пропитанного металлами, или графита с предварительно нанесенным покрытием. В качестве покрытий наиболее часто применяют медь и никель. Меднение графита производят в ванне следующего состава: 160 г/л CUSO4, 15 г/л H2SO4, 50 мл/л этилового спирта. Плотность тока 1-5 А/дм, выдержка 5 ч, температура 25-30 С. В результате образуется покрытие толщиной 15-20 мкм. Высокотемпературную пайку графита со сталью широко используют при изготовлении отдельных узлов ядерных реакторов, а также для соединения графитовых электродов с то-коведущими элементами, уплотнительных колец и внлздышей с металлическими обоймами При пайке графита со сплавом 29НК рекомендуется припой с большим, чем у графита, ТКЛР. После охлаждения металла паяного шва в соеди-ненин возникают напряжения сжатия, что позволяет использовать более высокий предел прочности графитового материала при сжатии (примерно в 3 раза больший, чем при растяжении). 1000 то т°с Рве, 3. Свойства паяных соединений графита с металлами: / = с молибденом: 2 - с ниобием; 2 с танталом Зазоры в этом случае рекоменд\ется назначать порядка 0,0125-0,025 мм с целью уменьшения растягивающих напряжений, возникающих в зоне шва. Составы припоев, режимы пайки и свойства паяных соединений графита с металлами приведены в табл. 6. Характеристикой токоведущих конструкций является электропроводность зоны паяного соединения; в случае использования припоя состава (массовые доли), %: 80 Си, 10 Sn, 10 Ti. Электропроводность соединения примерно в 1,5 раза выше, чем при контактно-реактивной пайке. Пайка фафита с тугоплавкими металлами. В процессе пайки графита с тугоплавкими металлами требуется особо чистая среда, так как даже незначительное содержание кислорода, азота, водорода или углерода (до 10 %) сопровождается трещинообра-зованием в тугоплавких металлах. Широкое применение для соединения тугоплавких металлов с графитом нашли высокотемпературная пайка в печах с контролируемой атмосферой и пайко-сварка с использованием электронного луча и газоэлектрической дуги. Предотовращение науглероживания и охрупчивания металла достигается предварительным нанесением на соединяемые поверхности покрытия из пластичных металлов, не образующих Б контакте с графитом сплошных хрупких карбидных диффузионных слоев, а также применением припоев с основой из пластичных металлов, инертных по отношению к графиту, и введением в них карбидообразующих добавск для обеспечения смачиваемости. Металлизацию графита производят плазменным или ?лектролитическим способом. Составы припоев и свойства паяных соединений графита с тугоплавкими металлами приведены в табл. 7 Свойства паяных соединений графита с молибденом, ниобием, танталом приведены на рнс. J (температура иайки 940-1000 С, выдержка 5- 10 мин). Соединение графита с титаном используется при креплении графитовых колец торцовых уплотнений в титановой обойме и в качестве промежуточного слоя при соединении графита л а: о - га ш о - га -га < 0 = 0 1Г4 о о - к -f-<
7, составы припоев, режимы пайки графита с тугоплавкими металлами
Примечание. Скорость пайко-сварки 120 - 130 мм/мин,- диаметр проволоки 1 мм. СО сталью, в этом случае применянл-дуговую пайкосварку вольфрамовым электродом в защитной атмосфере аргона. Режим пайкосварки титана с си-лицированным графитом следующиГ!; сила тока 100-120 А; напряжение дуги 16-18 В, скорость подачи проволоки 2 м/мии. Для улучшения растекания припоя по силицированному графиту необходим предварительный подогрев до 500-600 °С Предел прочности соединения при срезе 23-10 Па при 20 °С и (30-i-351 10 Па-при 900 X При пайке графита Вар 253-V и титанового сплава ВТ1-О необходима металлизация графитового образца алюмокрмниевым сплавом (мас-совыедоли), 85.41 - 15Si при 1150С в вакууме 1,3-10 кПа Пайку металлизированного графита производят Haipcao: г. I джатых соединяемых элемг, температ\ре До 900 С в тече:--, 1L-15 с. В качестве припоя служит слой металлизации на поверхности графита Для соединения графита с тугоплавкими металлами применяют электроннолучевую пайкосварку Способ нашел при.ченен31е для соединения графитового анода G металлическим гокопро-водом в химической и электротехнической промышленности, графитового ди- ска с молибденовьш цилиндром (деталь баллона разрядника). Соединения выдерживают 50-кратное термо-циклирование от 1300 до 20°С. Пайка фафита с медью Соединения графита с медью применяют при производстве щеток электрических двигателей, токосъемных устройств и других изделий. Трудности при пайке графита с медью связаны с практически отсутствующим химическим взаимодействием между ни.\ш и существенным различием физико-механических свойств. Пайка этих материалов осуществляется за счет применения промежуточных прослоек и припоев, содержащих металлы, поверхностно-активные к \тлероду (титан, цирконий, никель, нержавеюща я сталь), Составы припоев, режимы пайки в свойства паяных соединений графита с медью Приведены в таб.! 8. Успешно осуществляется контактно-реактивная пайка графита с медью Пайку графита с медью припоями на основе медн или серебра можно проводить и на воздухе, используя стандартные флюсы № 200, 201, 209. Пайка силнцированны[х графитов со сталью. Соединения силицированного графита со сталью используются в качестве уплотннтельных колец пар тре- ния торцовых уплотнений. Составы припоев, режимы пайки и свойства паяных соединений силицированных графитов со сталью приведены в табл. 9, Графитовые изделия со стальньщи можно паять с примененнеы стандартных припоев иа медной, железной, свинцовой и оловянной основах. Для обеспечения смачиваемости на поверхность графита предварительно наносят силикатную или боросиликатную пленку толщиной 0,1-0,2 мм путем объемной или поверхностной пропитки графита кремнием или его сплавом с бором по следующему режиму: температура нагрева 1850-2100°С, время 13-40 мин, вакуум 26,66-133,3 Па. При использовании этого метода силицированный или боросилициро-ванный графит нагревают на воздухе до 1600-1800 Х ТВЧ и выдерживают 20-40 мин. Пайка графита с графитом. Соединение графитовых деталей между собой требуется при создании из них блоков или же при изготовлении изделий из графитов с различными физико-механическими свойствами, Искусственный графит начиная с 400 С легко окисляется, разрыхляется и теряет прочность, Для сохранения его свойств панку осуществляют в вакууме или нейтральных средах (аргоне, гелии, азоте и др.), Силицированный графит обладает высокой жаростойкостью, химической стойкостью по отношению к расплав-ленньш металлам и другим агрессив-ньш средам. Из него изготавливают термопары погружения, роликовые 8, Составы припоев, режимы пайки графита с медью и спойстаа паяных соединений
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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||