Способ пайки волноводных устройств сложной конфигурации из алюминиевых сплавов
METHOD OF SOLDERING WAVEGUIDE DEVICES OF COMPLEX CONFIGURATION FROM ALUMINUM ALLOYS

Изобретение относится к способам, предназначенным для изготовления волноводов или резонаторов, линий или других устройств типа волноводов, а именно к пайке волноводных устройств из алюминиевых сплавов.
Известен «Способ сборки тонкостенных деталей под пайку в расплаве солей» [RU 2236332 опубликовано 20.09.2004, МПК B23K 1/00], включающий фиксацию паяемых деталей, укладку припоя и погружение деталей в расплав солей. Предварительно выполняют на одной из соединяемых деталей лепестки, а на другой соответственно пазы, фиксацию паяемых деталей производят путем установки лепестков в пазы и разворота выступающих лепестков, укладку припоя производят с фиксацией на лепестки, при этом используют дозированный припой.
Наиболее близким по технической сущности является способ пайки во флюсовых ваннах [«Пайка алюминия и его сплавов» А.М. Никитинский, М.: Машиностроение 1983 г, стр. 165-167], состоящий из следующих операций: подготовки деталей к пайке, сборки деталей в узлы, укладки припоя, предварительного нагрева, пайки, удаления остатков флюса, контроля качества паяных изделий.
При пайке указанными способами в качестве припоев используют силумины с температурой плавления 580-610°С. Эти припои обладают высокой пластичностью [Пайка алюминия и его сплавов/ Никитинский A.M. Москва: Машиностроение, 1983 г., стр. 94], позволяющей изготавливать припои различной формы. Однако применение таких припоев не позволяет паять алюминиевые сплавы со сниженной температурой плавления (температура солидус АМг2 - 627°С, АК4 - 554°С, 1915-604°С и др.)
Для пайки таких сплавов применяют припои на основе алюминия, легированного германием и кремнием (припои системы Al-Si-Ge), с температурой плавления 425-490°С. Это самые легкоплавкие припои на основе алюминия. Припои системы Al-Si-Ge обладают высокой жидкотекучестью, обеспечивают получение качественных
коррозионностойких соединений из деформируемых алюминиевых сплавов. При этом существенным недостатком таких припоев является их низкая пластичность при содержании германия более 13% [«Обзоры по электронной технике» Серия 7. Технология, организация производства и оборудование, вып.14 (1066), Н.П. Литвиненко, Ю.Д. Чистяков, «Пайка алюминия и его сплавов в электронной технике», 1984 г., стр. 18-22]. При пайке волноводных устройств сложной конфигурации требуется осуществлять навеску припоя в виде заготовок различных форм (кольца, скрутки, шайбы и т.д.), что не позволяет осуществить низкая пластичность этих припоев.
Таким образом, указанные способы не позволяют паять волноводные устройства сложной формы из алюминиевых сплавов со сниженной температурой плавления алюминиевыми припоями, легированными германием и кремнием.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является достижение возможности пайки волноводных устройств сложной конфигурации из алюминиевых сплавов со сниженной температурой плавления алюминиевыми припоями, легированными германием и кремнием.
Технической проблемой решаемой предлагаемым изобретением является создание способа пайки волноводных устройств сложной конфигурации из алюминиевых сплавов со сниженной температурой плавления алюминиевыми припоями, легированными германием и кремнием.
Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подготовку деталей к пайке, сборку деталей в узлы с размещением и фиксацией припоя в местах пайки, предварительный подогрев, пайку во флюсовой ванне, удаление остатков флюса, контроль качества паяных узлов.
Новым в заявляемом способе является то, что пайку осуществляют припоем системы Al-Si-Ge, причем предварительно производят отжиг упомянутого припоя при температуре 370°С±10°С в течении 10-15 минут, его выдержку при комнатной температуре не менее 30 минут и формирование припоя с получением заготовок заданной формы. Припой формируют в виде скруток.
В качестве осуществления изобретения приведем пример изготовления линейки волноводно-рупорных излучателей из сплава АМг2 пайкой припоем СТЕМЕТ-1502 (содержание 29.5 масс. % Ge и 3.9 масс. % Si). Линейка волноводно-рупорных излучателей выполняется из следующих деталей: четырех металлических пластин заданной длины и набора ступенчатых перегородок. Ступенчатые перегородки, являющиеся боковыми стенками, в совокупности с четырьмя пластинами, установленными попарно по обе стороны перегородок внахлест друг другу, формируют рупор. Далее приведем операции пайки:
1. Подготовка деталей к пайке может осуществляться, например, по методикам, описанным в источнике [Пайка алюминия и его сплавов/ Никитинский A.M. Москва: Машиностроение, 1983 г., стр. 20-39].
2. Отжиг припоя. Припой выдерживают при температуре 370°С 12 минут в печи. Затем извлекают припой из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. После охлаждения припой выдерживают при комнатной температуре 30 минут.
3. Изготовление заготовок. Припой нарезают в виде лент, а затем из лент изготавливают навески, например, в виде скруток.
4. Сборка деталей линейки излучателей. Собирают сборку с навешиванием и фиксацией навесок припоя в местах пайки.
5. Предварительный подогрев. Устанавливают сборку на решетку, а решетку устанавливают в разогретую камеру подогрева печи. В данном случае время подогрева составляет 12 минут при температуре 460°С.
6. Пайка во флюсовой ванне. После предварительного подогрева, перемещают сборку в тигель печи с расплавленным флюсом, например 16 ВК, выдерживают 1 минуту при температуре пайки 555°С. Затем вынимают сборку из тигля печи.
7. Удаление остатков флюса можно проводить по различным методикам, описанным в литературе [«Пайка алюминия и его сплавов» А.М. Никитинский. М.: Машиностроение 1983 г, стр. 167-168, 176-177], либо линейку излучателей промывают в проточной горячей воде, далее осветляют и промывают в проточной холодной воде методом многократного погружения, после чего производят сушку линейки излучателей.
8. Осуществляют контроль качества паяных узлов.
Для пайки линейки волноводно-рупорных излучателей требовалось изготовить скрутки припоя и навесить их на паяемые детали, однако низкая пластичность припоя из-за высокого содержания германия в 29.5% не позволяла это сделать. Для повышения пластичности был проведен отжиг припоя с заявляемыми параметрами, позволивший осуществить последующее изготовление скруток и пайку изделия из сплава АМг2 припоем системы Al-Si-Ge.
Таким образом, заявляемый способ позволяет осуществлять пайку волноводных устройств сложной конфигурации из алюминиевых сплавов со сниженной температурой плавления алюминиевыми припоями, легированными германием и кремнием.