Анализ новых технологий пайки металла

     Жестко  контролируемый процесс позволяет  значительно снизить количество дефектов паяных соединений и стоимость связанных с ними ремонтных работ. Фактически использование таких систем становится промышленным стандартом качества.

     Современное программное обеспечение облегчает  задачу перехода к бес свинцовому процессу. Одной из таких программ является система прогноза температурного профиля, которая позволяет пользователю рассчитать оптимальный температурный профиль за несколько секунд. Система центрирует профиль в окне технологического процесса, пределы которого задаются пользователем.

                                      

                     
 
 
 
 
 

                       3.Иновационные технологии   

                 3.1. Способ пайки тугоплавких металлов с коррозионно-стойкими, жаростойкими сталями и никелевыми сплавами

         Изобретение может быть использовано для соединения разнородных металлов, в частности при пайке изделий, к которым предъявляются высокие требования по физико-механическим свойствам паяного соединения, работающего при воздействии повышенного давления, температур и ударных нагрузок. Припой на основе меди размещают между паяемыми деталями, осуществляют нагрев до температуры 1200°С со скоростью нагрева не менее 200°С/сек и выдержкой при этой температуре 1,5 сек и последующее охлаждение. Пайку проводят в вакууме не ниже 1·10^-3 мм рт.ст. Способ обеспечивает повышение работоспособности паяных соединений при сохранении высоких физико-механических свойств тугоплавкого металла.

     Изобретение относится к области соединений деталей пайкой и может быть применено  при соединении разнородных металлов в ракетостроении, в частности  в различных машинах, механизмах и аппаратах, работающих при высоких  давлениях и температурах.

        Известен способ соединения деталей из рения и ниобия и их сплавов. Первая деталь изготовлена из рения, а вторая деталь изготовлена из ниобия или его сплава.

     При соединении первой и второй деталей  на поверхность рения и ниобия наносят слой рутения и нагревают  покрытия обоих деталей, образуя  в первой из них смешанный слой рутения и рения, а во второй - смешанный слой рутения и ниобия. После этого соединяемые поверхности  обеих деталей вводят в контакт  с противолежащими сторонами  фольги из твердого припоя и нагревают  сборку выше температуры плавления  припоя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ пайки труб, при котором на паяемую поверхность трубы из тантала или ниобия наносят слой медного покрытия толщиной 20-25 мкм и после термической обработки в вакууме наносят слой медного покрытия толщиной до 1 мкм с последующей механической обработкой до получения ровной и гладкой поверхности, а на паяемую поверхность трубы из нержавеющей стали наносят слой никелевого покрытия толщиной 10-15 мкм.

     Недостатком этого способа является сложная  технология нанесения медного и  никелевого покрытия на тантал или  ниобий и нержавеющую сталь, а  также дополнительные операции вжигания медного покрытия в тантал или  ниобий, а никелевого - в нержавеющую  сталь, приводящие к удлинению технологического процесса изготовления деталей. Помимо вышесказанного невысокие скорости нагрева и продолжительное время  выдержки при вжигании медного покрытия и пайки, приводят к собирательной  рекристаллизации в тантале или  ниобии, т.е. к интенсивному росту  зерна и появлению выделений  по границам зерна, приводящие к значительному  снижению физико-механических свойств  тантала или ниобия.

     Технический результат, достигаемый при использовании  заявленного способа, следующий:

     - сохранение высоких физико-механических  свойств тугоплавкого металла  и паяного соединения;

     - упрощение технологии изготовления  деталей с помощью пайки за  счет исключения из технологического  процесса сложных операций гальванических  покрытий.

     Разрушение  спаянных деталей после испытаний  на циклическую прочность на наблюдалось. Далее спаянный узел проверяли на герметичность методом обдува гелия  прибором с чувствительностью не ниже 1-10^-8 Па/сек, течь в пределах чувствительности припоя не наблюдалось.

     Данный  способ может быть реализован на распространенном термической оборудовании и позволяет  получать изделия с высокими физико-механическими  характеристиками. [17]

      

         3.2. Припой на основе олова для низкотемпературной пайки

     Припой  может быть использован для низкотемпературной пайки деталей из цветных и  черных металлов, в частности, при  производстве электро- и радиооборудования. Припой содержит компоненты в следующем  соотношении, мас.%: сурьма 0,6-1,2; медь 0,2-1,1; никель 0,1-0,5; церий 0,01-0,1; висмут 1,0-5,0; свинец 0,15-1,8; олово остальное. Техническим  результатом изобретения является повышение прочности паяных соединений.

  Известен  припой на основе олова ПСрМ05, имеющий следующий химический состав, мас.%:

  («Справочник  по пайке» Машиностроение, 2003 г., стр.88)

  Недостатками  этого припоя являются содержание в  его составе драгоценного металла - серебра - и невысокая коррозионная стойкость соединений.

  Наиболее  близким аналогом, взятым за прототип, является припой для низкотемпературной пайки на основе олова, следующего химического  состава, мас.%:

  (а.с.  СССР № 323223)

  Недостатками  припоя-прототипа являются невысокие  значения прочности паяных соединений.

  Технической задачей изобретения является повышение  прочности паяных соединений.

  Предлагаемый припой имеет прочность соединений в 2-2,5 раза выше, чем у соединений, выполненных припоем-прототипом как при комнатной температуре, так и при максимальной рабочей температуре для припоев на основе олова.

  Применение  предлагаемого припоя при пайке  деталей позволит уменьшить брак при пайке, существенно повысить ресурс и надежность паяных соединений.[18] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                               Заключение

     Пайкой  называется процесс соединения металлических  деталей в конструктивный узел путем нагрева и введения в зазор между ними расплавленного металла (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Пайка является одним из наиболее древних технологических процессов, связанных с обработкой металлов. Еще за много веков до нашей эры народы, населявшие Азию и Египет, применяли пайку при изготовлении золотых и серебряных украшений. Позже пайку начали широко использовать для соединения не только цветных, но и черных металлов при изготовлении военного снаряжения, украшений, посуды и других предметов домашнего обихода.

     Несмотря  на большие возможности совсем молодой  отрасли техники — газовой и электрической сварки металлов, бурно развившихся за последние десятилетия, пайка сохранилась до наших дней и не утратила ведущей роли в приборостроении, электро- и радиотехнике, авиационной и судостроительной промышленности. Объясняется это главным образом тем, что пайка в отличие от сварки обеспечивает соединение деталей в узлы без оплавления основного металла, благодаря чему резко снижается степень коробления и окисления металла.

     Более того, пайка имеет еще одно существенное преимущество, которое широко используется в производстве, настройке и ремонте различных электро-и радиотехнических устройств и приборов. Оно состоит в том, что паяные соединения, в отличие от сварных, можно неоднократно разъединять и повторно паять после перестановки или замены деталей, вышедших из строя.

     В области пайки до недавнего времени  исследования проводились эпизодически, отдельными исследователями, решающими не весь комплекс, а лишь частные вопросы по выбору припоев, флюсов, приемов пайки и ее механизации. Поэтому, несмотря на широкое применение пайки в различных

     отраслях  машиностроения, она оставалась мало изученным процессом, который требовал высоко квалифицированной рабочей силы, а качество паяных изделий в большой мере зависело от мастерства исполнителей.

     Однако  последние годы ознаменовались организацией специализированных лабораторий по пайке металлов в ряде отраслевых научно-исследовательских технологических институтов. Как известно, еще совсем недавно в производстве приборов основным конструкционным материалом служила медь и ее сплавы, которые, обладая высокой электропроводностью, отличной способностью к пайке и рядом других весьма ценных технологических свойств, считались незаменимыми.

 

                              Список использованной литературы

1. Абрамов, Г. А. Теоретические основы  электрометаллургии [ Текст] / Г. А. Абрамов. – М.: Норма, 2004. – 327 с.
2. Вологодин, В. В. Пайка при индукционном  нагреве [Текст] / В. В. Вологодин. М. : Слово, 2007. – 122 с.
3. Вощан, К. П. Машины и аппаратура для газопламенной обработки металлов [Текст] / К. П. Вощан. – М. : Металл, 2006. – 218 с.
4. Губин, А. И. Сварка и пайка [Текст] / А. И. Губин. – М. : Слово, 2002. – 328 с.
5. Дальский, А. М. Технология конструкционных материалов [Текст] / А. М. Дальский. – М. : Норма, 2007. – 219 с.
6. Клейн, П. Новые методы пайки [Текст] / П. Клейн. – М. : Техника, 2006. – 291 с.
7. Лоцманов, С. Н. Паяние алюминия и его сплавов [Текст] / С. Н. Лоцманов. – М. : Норма, 2001. – 217 с.
8. Лашко, Н. Ф. Вопросы теории и технологии пайки [Текст] / Н. Ф. Лашко. – Саратов: Саратовского университета, 2004. – 248 с.
9. Лашко, Н.Ф. Контактные металлургические процессы при пайке и напайке металлов [Текст] / Н. Ф. Лашко. – М. : «Металлургия», 2007. – 245 с.
10. Левадный, О. В. Сварка, резка, пайка металлов [Текст] / О. В. Левадный. – М. : ООО «Аделант», 2007. – 192 с.
11. Манко, Р. Г. Пайка и припои [Текст] / Р. Г. Манко. – М. : Металлургия, 2008. – 323 с.
12. Ермишин, Ю. М. Малогаборитный водоплазменный аппарат для пайки, пайкосварки и сварки [Текст] / Ю. М. Ермишин // Холодильная техника. – 2003. № 4. – С. 34–35.
13. Пайка металлов в приборостроении [Текст] / Под ред. П. И. Петрова. – М. : Слово, 2005. – 218 с.
14. Портной, К. И. Магниевые сплавы [Текст] / К. И. Портной. – М. : Техника – М, 2002. – 314 с.
15. Руководство по пайке металлов [Текст] / Под ред. О. Н. Лоцманов. – М. : Норма, 2003. – 190 с.
16. Справочник машиностроителя [Текст] / Под ред. М. А. Молдована. – М. : Машгиз, 2006. – 352 с.
17. .Пат. 2359792 Российская Федерация, МПК В 23 К 1/19. Способ пайки тугоплавких металлов с коррозионно-стойкими,жаростойкими сталями и никелевыми сплавами [Текст] / Ишков В. М., Федоркин О. О., Бодунов А. С. ; заявитель и патентообладатель Федеральное агентство по атомной энергии, Федеральное государственное унитарное предприятие. – № 2007123925/02 ; заявл.  25.06.2007 ; опубл.  27.06.09, Бюл. № 8. : ил.
18. Пат. 2332286 Российская Федерация, МПК В 23 К 35/26, С 22 С 13/02. Припой на основе олова для низкотемпературной пайки [Текст] / Лисицкий Б. С., Рыльников В. С., Черкасов А.Ф., Соловьева Г. Ф., Лукин В. И., Сидоров А. И. ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие. - № 2006137044/02 ; заявл. 19.10.2006 ; опубл. 27.08.2008, Бюл. №15. :ил. 

 

                              

 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                               ПРИЛОЖЕНИЯ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                 ПРИЛОЖЕНИЕ 1