close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6481

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6481
(13) C1
(19)
7
(51) B 23K 35/30
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ПРИПОЙ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ
(21) Номер заявки: a 20000807
(22) 2000.08.28
(46) 2004.09.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение "Научно-исследовательский
и конструкторско-технологический
институт сварки и защитных покрытий с опытным производством"
(BY)
(72) Авторы: Антонишин Юрий Тихонович;
Борд Наум Юрьевич; Соколовский
Евгений Иванович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий с опытным производством"
(BY)
(57)
Припой для высокотемпературной пайки, включающий двойную латунь, отличающийся тем, что он включает латунь с содержанием меди 59-80 мас. % и дополнительно
содержит никель, ферромарганец, олово и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
латунь
58,6-92,8
никель
1,0-6,0
ферромарганец
5,0-30,0
олово
1,0-5,0
алюминий
0,2-0,4,
при этом массовое соотношение никеля и ферромарганца составляет 1:5.
BY 6481 C1
(56)
Сварка в машиностроении. Справочник. - М.: Машиностроение, 1979. - Т. 4. - С. 320321.
RU 95108511 A1, 1997.
SU 312707, 1971.
JP 54092547 A, 1979.
Изобретение относится к области пайки, в частности к припоям для пайки пластин из
твердого сплава к корпусам металлорежущего инструмента.
Для пайки пластин из твердого сплава к корпусам металлорежущего инструмента, изготовленного из конструкционной стали, широко применяются припои на основе сплавов
меди. В качестве припоя, например, используют медь и сплавы на основе меди, например
ЛК 62-05 [1].
Недостатком известных припоев является образование в процессе пайки трещин в
твердом сплаве, а также значительное количество металлорежущего инструмента, бракуемого из-за поломок при пайке.
BY 6481 C1
Наиболее близким по составу припоем, принятым за прототип, является двойная латунь Л 63, состоящая из меди и цинка [2].
Основной недостаток указанного припоя заключается в частичном испарении входящего в состав латуни цинка вследствие высокой упругости его паров. Испарение цинка
вызывает образование пористости при кристаллизации металла паяльного шва, что отрицательно сказывается на прочности паяного соединения.
Другим недостатком указанного припоя является то, что в процессе пайки значительное количество твердосплавных пластин становится недолговечным из-за образования в
них трещин. Причина их образования - проникновение жидкой латуни по границам зерен
твердого сплава.
Важный недостаток указанного латунного припоя - невысокая площадь смачивания.
Кроме того, выделяющаяся при испарении цинка окись цинка, вдыхаемая с воздухом,
вредна для здоровья паяльщика.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении долговечности
паяемых конструкций металлорежущего инструмента, предотвращении образования трещин в пластинах из твердого сплава, снижении температуры плавления припоя и температуры пайки, повышении площади смачиваемости, уменьшении затекания латуни между
границами зерен твердого сплава, увеличении прочности паяного соединения и снижении
токсичности припоя.
Технический результат достигается тем, что припой для высокотемпературной пайки,
включающий двойную латунь, включает латунь с содержанием меди 59-80 мас. % и дополнительно содержит никель, ферромарганец, олово и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
латунь
58,6-92,8
никель
1,0-6,0
ферромарганец
5,0-30,0
олово
1,0-5,0
алюминий
0,2-0,4,
при этом массовое соотношение никеля и ферромарганца составляет 1:5.
Содержание меди существенно изменяет смачиваемость припоем пластин из твердого
сплава. При этом область оптимальных значений содержания меди ограничена значениями 58-80 %. Резко уменьшается смачиваемость при содержании меди, превышающем
80 %. Провал величин смачиваемости наблюдается при содержании меди от 50 до 60 %.
Никель упрочняет припой, увеличивая предел прочности на срез паяных соединений
на 40-60 МПа. Введение в припой никеля способствует переходу эвтектики из пластинчатой формы в глобулярную. Никель расширяет область б - твердого раствора меди за счет
преимущественного образования фосфида никеля, что способствует повышению пластичности припоя. Увеличение содержания никеля (Ni > 6 %) приводит к существенному повышению температуры плавления припоя без заметного улучшения технологических
характеристик. Уменьшение количества никеля (Ni < 1 %) неэффективно, так как не оказывает влияния на механические характеристики паяного соединения.
Введение ферромарганца уменьшает испарение цинка в припое и понижает растворимость в нем водорода, уменьшая тем самым опасность образования пористости при кристаллизации и существенно снижая количество токсичных выделений окиси цинка.
Введение ферромарганца наиболее целесообразно производить в количестве от 5 до
30 мас. %. При содержании ферромарганца в припое, превышающем 30 мас. %, припой
получается хрупким и малотехнологичным, и он может быть применен только в литом
виде. Содержание ферромарганца менее 5 % не оказывает существенного влияния на технологические свойства припоя.
При соотношении никеля и ферромарганца менее 1:5 снижается прочность паяного
соединения и растет окислясмость припоя в жилом состоянии.
2
BY 6481 C1
При соотношении количества никеля к количеству ферромарганца более 1:5 происходит охрупчивание припоя и паяного соединения, что позволяет применять данный припой
только для пайки соединений, не подвергающихся удару, изгибу и вибрации.
Олово вводится для снижения температуры плавления припоя, увеличения жидкотекучести припоя по паяемой поверхности. Увеличение содержания олова свыше 6 % приводит к охрупчиванию сплава, резкому снижению ударной вязкости и сопротивления
срезу паяных соединений. Это происходит вследствие образования в паяном шве хрупкой
фазы Cu3Sn и сужения области б - твердого раствора. При уменьшении количества олова в
припое (Sn < 1 %) не наблюдается уменьшение температуры плавления. Действие олова,
как поверхностно активного элемента при таком его количестве выражено слабо, т.к. фактически все олово переходит в твердый раствор и не выделяется по границам зерен.
Алюминий вводится для повышения жаропрочности паяного соединения. Повышение
содержания алюминия свыше 0,4 % при наличии добавок олова и железа приводит к изменению структуры (б □ б + в, появлению избыточной фазы), повышению прочности и
столь существенному понижению пластичности и смачиваемости, что практически исключает возможность применения припоя для пайки твердого сплава. При содержании
алюминия менее 0,2 % его влияние не проявляется.
Припой изготавливают следующим образом. Готовится шихта из двойной латуни, например Л63, ферромарганца низкоуглеродистого (1 % углерода, 85 % марганца) и никеля
(например, карбонильный никель марки ПНК-1Л7). Плавка производится при температуре
1200 °С в тигельной электропечи с засыпкой зеркала порошком обезвоженной буры. Разливают припой тонкой струей между двумя керамическими плитками.
Примеры конкретного исполнения припоев представлены в табл. 1.
Таблица 1
Состав припоев, мас. %
Компонент
Латунь
Ферромарганец
Никель
Олово
Алюминий
1
96,3
2,5
0,5
0,6
0,1
2
92,8
5,0
1,0
1,0
0,2
Номер и состав припоя
3
4
66,9
58,6
24,0
30,0
4,8
6,0
4,0
5,0
0,3
0,4
5
54,5
32,0
7,0
6,0
0,5
Оценку припоев составов 1-5 проводили при пайке твердосплавных пластин из сплава
ВК-8 к корпусу металлорежущего инструмента. Определение смачиваемости припоев с
поверхностью пластин из сплава Т5К10 проводили в электропечи. В тех же условиях испытывали припой, принятый за прототип. Качество припоев оценивали следующими характеристиками: наличие трещин в пластинах; площадь смачиваемости; наличие латуни
между зернами твердого сплава; прочность паяного соединения; температура плавления.
Полученные результаты представлены в табл. 2.
3
BY 6481 C1
Таблица 2
1
2
Наличие
трещин в
пластинах
есть
мало
3
4
5
Прототип
нет
нет
нет
есть
Состав
припоя
Качество полученных припоев
Площадь сма- Наличие припоя Прочность на
Температура
чиваемости по между зернами растяжение,
плавления, °С
Т5К10, мм2
твердого сплава
σв, МПа
905
110
присутствует
309
905
145
имеется незна335
чительное количество
870
160
отсутствует
443
880
145
отсутствует
405
915
135
отсутствует
393
905
70
присутствует
287
Из результатов испытаний, представленных в таблице 2, следует, что наилучшими
свойствами обладает припой № 3 (оптимальный состав). Припой № 1 удовлетворительно
смачивается с поверхностью паяемой пластины, характеризуется появлением трещин в
твердосплавных пластинах и наличием латуни по границам кристаллов твердого сплава.
Припой № 5 характеризуется хорошей смачиваемостью, отсутствием трещин в пластинах
и припоя между зернами, но из-за повышенной температуры плавления наблюдаются поломки по корпусу инструмента. Припои составов № 2 и 4 обладают удовлетворительными
характеристиками.
Предложенный припой позволяет осуществлять печную пайку в газовых защитных
средах, а также на высокочастотных установках с применением флюсов. Флюс может
быть введен в припой в виде порошка - 20 % и более. При пайке пластин из твердого
сплава, припой наносится на инструмент в виде порошка, прессованных заготовок, пасты,
паяльных пленок и другими способами.
Пример.
Для испытаний изготовили 20 отрезных резцов, пайку которых выполняли на специализированной установке индукционного нагрева с помощью припоев Л63 (лист толщиной
0,5 мм) и заявляемого состава (прессованная таблетка диаметром 10 мм и высотой 1,5 мм).
В качестве флюса применили флюс марки Ф100 (ТУ 48-02-48-70). Режущая часть инструмента представляла собой пластинки из твердого сплава ВК-8, а корпус изготовлен из
конструкционной стали 45. В качестве обрабатываемого материала использовали сталь
марки 12Х18Н9Т (круг диаметром 40 мм). Скорость резания составляла 120 м/мин, охлаждающей жидкостью служила эмульсия на водной основе.
Проведенными испытаниями установлено, что средняя продолжительность работы
резцов, изготовленных с применением припоев Л63 и заявляемого состава, была равна 26
и 34 ч соответственно.
Таким образом, результаты испытаний показывают, что предлагаемый припой позволяет повысить стойкость металлорежущего инструмента. При этом уменьшается количество выделяющихся при пайке веществ, оказывающих отрицательное влияние на здоровье
паяльщика.
Источники информации:
1. Сварка и свариваемые материалы. Т. II / Под ред. В.М. Ямпольского. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. - С. 430-432.
2. Сварка в машиностроении. Справочник. Т. 4.: Машиностроение, 1979. - С. 320-321.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
180 Кб
Теги
by6481, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа