УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПОД ПАЙКУ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ УЗЛОВ

Полезная модель относится к технологическому оборудованию и может быть использована для сборки под пайку деталей металлокерамических узлов, в состав которых входят детали сложной геометрической формы.
Известно приспособление для сборки деталей под пайку, содержащее разъемный полый корпус, выполненный из термостойкого диэлектрического материала, в торцах которого имеются соосные базовые отверстия для установки и фиксации паяемого узла. На образующей корпуса установлен гибкий индуктор для нагрева паяемого узла. Для осуществления пайки в нижней части корпуса устанавливают в торцевых отверстиях паяемые трубы, которые соединяют муфтой, закладывая в галтели муфты припой, после чего в полость корпуса засыпают титановую стружку, фиксируют на нижней части корпуса верхнюю часть, включают индуктор и осуществляют пайку изделия (см. патент РФ №2119415, кл. B23K 1/002, 1998 г.).
В результате анализа конструкции известного приспособления необходимо отметить, что выполнение элементов для установки деталей под пайку в виде отверстий по торцам корпуса не обеспечивает требуемой точности установки деталей узла перед их пайкой, что снижает качество пайки.
Известно устройство для сборки под пайку металлокерамических узлов, содержащее полый корпус, преимущественно цилиндрической формы. На корпусе выполнены отверстия для оптимального распределения теплового потока в процессе пайки изделия. В корпусе с возможностью осевого перемещения размещены элементы для установки деталей паяемого узла, которые выполнены в виде двух втулок. Через отверстия втулок пропущена шпилька, имеющая резьбовые концы, на которые навинчены выполненные в виде гаек элементы крепления собранного под пайку узла. На втулках соосно относительно друг друга выполнены выступы, на которых имеются базовые поверхности для установки подлежащих пайке деталей изделия.
Элементы крепления выполнены из материала имеющего коэффициент теплового расширения на 10-20% больше, нежели коэффициент теплового расширения материала паяемых деталей.
Паяемое изделие представляет собой втулку, к торцам которой припаиваются манжеты. Детали изделия выполнены из металлокерамики.
(см. патент РФ на полезную модель №137222, кл. B23K 1/00, 2014 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа наиболее близкого аналога необходимо отметить, что отсутствие возможности удаления воздуха из внутренней полости изделия не позволяет обеспечить получение качественных паяных соединений конструкций со сложной внутренней геометрией. Кроме того, использование прямолинейного цилиндрического центратора может привести к перекосу паяемых деталей за счет возникающих сил сжатия в процессе пайки.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение качества пайки деталей металлокерамических узлов за счет точного их относительного расположения перед пайкой и гарантированного удаления воздуха из полостей паяемых деталей.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для сборки под пайку металлокерамических узлов, содержащем полый корпус, центратор с центрирующей поверхностью и шпильку с резьбовыми концами, на один из которых навинчена зажимная гайка, новым является то, что устройство оснащено опорной шайбой с осевым отверстием и радиальными каналами, предназначенной для установки на нее одной из деталей паяемого узла, и основанием с осевым отверстием, корпус закреплен на основания, а шпилька установлена в осевом отверстии основания и пропущена через осевое отверстие опорной шайбы, причем на шпильке выполнена центрирующая поверхность, для центрирования одной из деталей паяемого узла, устанавливаемой на опорную шайбу, опорная шайба установлена на основании радиальными каналами в сторону центратора, который с возможностью перемещения размещен в корпусе на шпильке, а его центрирующая поверхность имеет возможность взаимодействия с базовой поверхностью другой детали узла, причем центратор имеет возможность контакта с зажимной гайкой.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлено устройство для сборки под пайку металлокерамических узлов, осевой разрез.
Устройство для сборки под пайку металлокерамических узлов содержит основание 1, преимущественно, цилиндрической формы с центральным отверстием. На верхнем (в плоскости чертежа) торце основания размещена опорная шайба 2, также имеющая центральное отверстие. На наружной поверхности основания выполнена кольцевая проточка, на которой установлен полый корпус 3, имеющий прорези (позицией не обозначены и предназначенные для оптимального распределения теплового потока в процессе пайки). В центральном отверстии основания установлена шпилька 4, имеющая резьбовые концы. В верхней части корпуса 3 с возможностью перемещения на шпильке 4 установлен центратор 5, имеющий центрирующую поверхность «А», а на шпильке имеется центрирующая поверхность «Б». Один из резьбовых концов шпильки 4 расположен в полости «В» основания и на него навинчена гайка 6, а на второй резьбовой конец шпильки навинчен элемент крепления (зажимная гайка) 7. На поверхности опорной шайбы 2, обращенной к центратору 5, выполнены радиальные каналы 8. Паяемые детали узла обозначены позицией 9 и 10.
Работу устройства рассмотрим на примере пайки металлокерамической камеры сгорания, состоящего из цилиндрической манжеты из сплава 29НК-ВИ и керамической цилиндрической камеры сгорания, имеющей сложную внутреннюю геометрическую форму с различным диаметром сечения, из материала на основе нитрида кремния.
Было изготовлено десять изделий.
Для их изготовления предварительно на соединяемые поверхности деталей 9 и 10 был нанесен металлизационный слой по молибден-марганцевой технологии для обеспечения смачиваемости и растекаемости припоя по керамике в процессе пайки.
На основании 1 посредством гайки 6 в его центральном отверстии, устанавливали шпильку 4, на нее надевали опорную шайбу 2 радиальными каналами 8 вверх. Для сборки изделия деталь 9 устанавливали на опорную шайбу 2, центрируя его внутренней поверхностью по поверхности «Б» шпильки 4. Центрирование детали 9 позволяет избежать ее перекоса относительно детали 10. Пристыковывали к детали 9 деталь 10, на паяемые поверхности деталей укладывали припой ПСр-72 в виде кольца. Устанавливали в корпус 3 на шпильку 4 центратор 5 и перемещали центратор по шпильке до тех пор, пока базовая поверхность детали 10 не располагалась на центрирующей поверхности «А» центратора. Фиксировали центратор, затягивая его зажимной гайкой 7. Детали изделия собраны и надежно зафиксированы в устройстве в заданном относительном положении, и готовы к пайке.
-2
Для проведения пайки устройство с собранным изделием размещали в колпаковой вакуумной печи СГВ-2-4-2. Пайку проводили в вакууме при температуре 700-800°C при вакууме не ниже 10 Па в течение 5 минут. Охлаждение паяного изделия вели вместе с печью.
После пайки образцы подвергали визуальному осмотру и металлографическому исследованию паяных швов. В результате было установлено формирование качественных соединений без пор и рыхлот во всех десяти спаянных образцах.
Таким образом, использование заявляемого устройства позволило обеспечить точное центрирование перед пайкой и поджатие деталей без смещения относительно оси изделия в процессе пайки конструкции со сложной внутренней геометрической формой. Использование канавок в опорной шайбе позволило полностью удалить воздух из внутренней полости и обеспечить более качественную защиту паяного соединения в процессе пайки, что повышает качество паяного соединения.