Способ пайки трубной доски с тонкостенными трубками

 

Изобретение может быть использовано при пайке трубной доски с трубками диаметром менее 1 мм преимущественно из тугоплавких металлов, работоспособных при температуре до 2000^oC. Дозированное количество припоя в виде порошкообразной стружки размещают вокруг отверстий в трубной доске. Собранную конструкцию паяют в вакууме 1 · 10^-5 мм рт.ст. Нагрев проводят до температуры на 30 - 40^oC ниже начала плавления припоя и проводят выдержку для выравнивания температур доски и трубок. Проводят дальнейший нагрев до температуры начала плавления припоя. Проводят визуальное наблюдение за появлением капель расплавленного припоя и при их появлении печь отключают. Охлаждение проводят в защитной среде. Способ позволяет повысить коррозионную стойкость паяных соединений и предотвратить разрушение тонкостенных трубок в процессе пайки.

Изобретение относится к области пайки трубной доски с трубками толщиной менее 1 мм, выполненными преимущественно из тугоплавких металлов и работоспособными при температурах до 2000^oC.

Из анализа уровня техники известны способы пайки трубных досок с тонкостенными трубками, например, из заявок Японии N 55-97871, 1980 и N 54-142157, 1979 или из заявки Франции N 2317042, которые включают в себя такие операции, как расположение припоя вокруг отверстий трубной доски, сборку конструкции при наличии зазора и пайку в защитной среде. Во всех случаях используют трубки толщиной более 1 мм.

В качестве прототипа данного изобретения выбран способ пайки трубной доски с тонкостенными трубками, описанный в авт. свид. СССР N 426767. Способ заключается в том, что на трубную доску укладывают сетку из стали марки Х18Н9Т, на нее - припой в виде листовой заготовки толщиной 0,1 - 0,8 мм, причем количество припоя строго дозировано, после наплавки в трубных досках сверлят отверстия, собирают конструкцию и паяют в защитной среде. Для предотвращения вытекания припоя из зазора на трубную доску с противоположной стороны припоя наносят металлический порошок.

Однако использование известной технологии для пайки трубок из тугоплавких металлов толщиной менее 1 мм невозможно ввиду наличия значительного зазора между паяемыми поверхностями, а также быстрого окисления и возможного сгорания тонких трубок при высокой температуре в процессе выдержки при пайке.

Задача изобретения - создание технологии пайки трубной доски с трубками из тугоплавкого металла толщиной стенки менее 1 мм, работоспособных при температурах до 2000^oC.

Задача решена за счет того, что осуществляют укладку дозированного количества припоя вокруг отверстий в трубной доске в виде порошкообразной стружки, при сборке конструкции производят плотную посадку трубок в отверстия доски, далее конструкцию нагревают в вакуумной печи при разрежении 1·10^-5 мм рт. ст. и по достижении температуры на 30 - 40^oC ниже температуры начала плавления припоя проводят изотермическую выдержку, обеспечивающую выравнивание температур трубок и трубной доски, затем продолжают нагрев и при достижении температуры начала плавления припоя осуществляют визуальное наблюдение за образованием капель на поверхности доски, при появлении последних печь отключают и охлаждение проводят в защитной среде.

Технический результат - повышение коррозионной стойкости паяных соединений, предотвращающее разрушение тонкостенных трубок в процессе пайки.

Ниже приведен пример осуществления способа согласно данному изобретению.

Изготавливали трубную доску с толщиной 24 мм и с отверстиями под трубки из сплава на основе тантала марки ТВ-10. Трубки изготавливали из того же сплава с толщиной стенки 0,1 мм, диаметром 0,5 мм и длиной 50 мм. Перед сборкой вокруг отверстий в трубной доске насыпали припой в виде порошкообразной стружки с размером 0,2 - 0,5 мм и в количестве, предварительно рассчитанном для заполнения зазора между паяемыми поверхностями. Материал припоя - сплав на основе ванадия с температурой начала плавления 1900^oC. Далее проводили селективную сборку конструкции. Трубки отбирали только такие, которые имели плотную посадку в отверстия доски. Зазор минимален, не более 0,01 мм. Собранную конструкцию паяли в вакуумной печи при разрежении не ниже 1·10^-5 мм рт. ст. Нагрев проводили до температуры на 30 - 40^oC ниже начала плавления припоя, т.е. до 1700 - 1800^oC. При этой температуре осуществляли изотермическую выдержку для выравнивания температур доски и трубок в течение 10 - 15 мин. Далее нагрев продолжали до достижения температуры начала плавления припоя - 1900^oC, при достижении которой проводили визуальное наблюдение через стекло в печи за образованием капель расплавленного припоя. При появлении капель на поверхности доски печь отключали. Припой в жидком состоянии находился не более 5 сек. Время расплавления припоя в виде порошкообразной стружки практически мгновенно, однако достаточно, чтобы заполнить расплавом зазор между паяемыми поверхностями без вытекания из него. Охлаждение спаянной конструкции осуществляли в вакууме до комнатной температуры.

Были проведены металлографические исследования паяных соединений. Анализ показал на отсутствие в них дефектов - коррозии. Натурные испытания показали, что изделие работоспособно при температуре 1800^oC.

По данной технологии можно паять трубные доски с тонкостенными трубками из других тугоплавких металлов, например, титана с иными толщинами досок и трубок, например, 0,5 - 0,8 мм.

Формула изобретения

Способ пайки трубной доски с тонкостенными трубками, включающий укладку дозированного количества припоя на трубную доску, сборку конструкции и пайку в защитной среде, отличающийся тем, что осуществляют укладку припоя вокруг отверстий в трубной доске в виде порошкообразной стружки, при сборке проводят плотную посадку трубок в отверстия доски, собранную конструкцию нагревают в вакуумной печи при разряжении не ниже 1 · 10^-5 мм рт.ст. и по достижении температуры на 30 - 40^oC ниже температуры начала плавления припоя проводят изотермическую выдержку, обеспечивающую выравнивание температур трубок и трубной доски, далее продолжают нагрев и при достижении температуры начала плавления припоя производят визуальное наблюдение за образованием капель расплавленного припоя, при появлении капель на поверхности доски печь отключают и охлаждение проводят в защитной среде.