Вакуумная термообработка имеет решающее значение для производителей автомобильных и аэрокосмических компонентов

Вакуумная термообработка имеет решающее значение для производителей автомобильных и аэрокосмических компонентов, поскольку отрасль требует высочайшего уровня качества. Пайка и обработка поверхности — две области процессов, где применяется вакуумная технология.
Вакуумная пайка
Методом вакуумной пайки изготавливается гораздо больше деталей, чем любым другим процессом с использованием вакуумной печи. Транспортная промышленность (автомобильная и авиационная) способствовала более широкому использованию вакуумных печей для пайки, в то время как использование легких, высокопрочных материалов также способствовало популярности пайки. Любая пайка требует контроля параметров процесса для обеспечения прочности паяного соединения. К этим переменным относятся: тип и характеристики основного металла; тип и характеристики присадочного металла; проектирование компонентов; конструкция соединений и зазоры; подготовка поверхности; характеристики текучести присадочного металла; температура и время; а также скорость и характер нагрева. На поведение паяного соединения и, следовательно, на возможность получения прочного соединения влияют несколько факторов. Существуют также факторы, влияющие на свойства основного металла или взаимодействие между основным металлом и присадочным металлом. Воздействие на основной металл включает осаждение карбидов, водородную хрупкость, свойства зоны термического влияния, стабильность оксидов и серную хрупкость; воздействие на присадочный металл включает давление паров, легирование, фосфорную хрупкость и растрескивание под напряжением; а влияние на взаимодействие включает термическую обработку после пайки, коррозионную стойкость и сочетание разнородных металлов.

Вакуумные печи могут иметь как горизонтальную, так и вертикальную конструкцию, а их технические характеристики включают в себя:
1) Можно паять сложные, плотно упакованные компоненты с глухими отверстиями, которые практически невозможно паять и надлежащим образом очищать методами пайки в атмосфере.
2) Вакуумная печь, работающая при температуре 10-5–10-4, способна по существу удалить все газы, которые могут препятствовать течению припоя, предотвратить образование трудноудаляемых оксидных пленок и способствовать смачиванию и течению припоя на обработанной в вакууме поверхности.
3) Правильно обработанные детали выходят из печи чистыми и блестящими и часто не требуют дальнейшей обработки.
4) Многие типы материалов, такие как алюминий, чугун, нержавеющая сталь, сталь, титановые сплавы, никелевые сплавы и суперсплавы на основе кобальта, можно успешно паять в вакуумной печи без использования какого-либо флюса.

Алюминий и алюминиевые сплавы
При пайке алюминиевых деталей необходимо поддерживать вакуум на уровне 10-5 Торр или выше. В зависимости от типа сплава детали нагреваются до температуры 575°С–590°С. Равномерность температуры очень важна, типичные значения составляют ±5,5°C или лучше. Обычно используется печь с зонированным контролем температуры. Технологический цикл зависит от типа печи, конструкции детали и способа ее закрепления. Более крупные детали и более плотные шихтовые материалы займут больше времени.

Медь и медные сплавы
Медный припой, нанесенный на основной металл в виде пасты, фольги, покрытия или твердого вещества, можно подвергать вакуумной пайке. Важно отметить, что медь имеет высокое давление паров при температуре плавления, что может привести к образованию пара внутри печи и вызвать нежелательное загрязнение. Чтобы избежать этой проблемы, печь сначала вакуумируют до низкого давления 10-2–10-4 Торр для удаления захваченного воздуха, а затем температуру повышают примерно до 955 °C для дегазации, тем самым удаляя любые поверхностные загрязнения. Наконец, печь нагревается до температуры пайки (обычно 1100–1120 °C) под парциальным давлением инертного газа до 0,75 Торр для подавления улетучивания меди. После завершения вакуумной пайки (обычно в течение нескольких минут после достижения заданной температуры) заготовки медленно охлаждают примерно до 980°C, чтобы дать припою затвердеть. Затем деталь быстро охлаждается с помощью газовой закалки (обычно 2 бара).

Сплавы на основе никеля
Пайка с использованием сплавов на основе никеля обычно производится в вакууме 10-3–10-5 Торр и не требует каких-либо условий парциального давления. Как правило, для обеспечения равномерного нагрева крупных заготовок необходим предварительный нагрев до температуры 920–980 °C и поддержание ее в течение определенного времени. После пайки температуру печи можно снизить для дополнительной термической обработки на твердый раствор или закалки перед газовым охлаждением и выпуском.