Процесс вакуумной авиационной пайки

Пайка — самый ранний метод соединения материалов, используемый человеком, который имеет долгую историю применения в авиации. В последние годы, с ростом технических проблем в области производства и обслуживания авиационной техники, эта технология также идет в ногу со временем, и темпы ее развития продолжают ускоряться. Вакуумная пайка относится к методу сварки, при котором припой, температура которого ниже температуры плавления свариваемой детали, и свариваемая деталь одновременно нагреваются до температуры плавления припоя, а зазор между твердыми заготовками заполняется жидким припоем для соединения металлических материалов.
Преимущества вакуумной пайки
Возьмем в качестве примера вакуумную пайку. Это чистый, не содержащий фтора процесс, подходящий для изготовления высокопрочных компонентов с превосходной размерной стабильностью, без пустот и примесей, устойчивых к ударам и вибрации, а также способных выдерживать высокое давление. Вакуумная пайка подходит для сборки нескольких деталей и сложных компонентов, а также для соединения разнородных материалов, включая некоторые неметаллы. Соединяемые детали могут быть изготовлены различными методами, такими как холодная штамповка и формовка, литье, ковка, экструзия, изготовление или механическая обработка, и могут быть изготовлены практически из любого металла, сплава или даже керамики. Одним из главных преимуществ вакуумной пайки является то, что она позволяет очень прочно соединять как однородные, так и разнородные металлы.
Достижения в области вакуумной пайки в аэрокосмической промышленности
Вакуумная пайка широко применяется в аэрокосмической промышленности благодаря своим многочисленным преимуществам, таким как возможность одновременной обработки нескольких деталей, что позволяет экономить средства; одновременно можно формировать несколько соединений; и вся сборка может нагреваться и охлаждаться равномерно, сводя к минимуму деформацию деталей. Кроме того, вакуумная пайка позволяет соединять материалы с различными коэффициентами теплового расширения, в том числе керамику.
Типичная вакуумная пайка сотового уплотнения
Сотовые уплотнения являются компонентом реактивных двигателей, которые окружают лопасти пропеллера или турбины, предотвращая обтекание воздушным потоком концов лопастей, тем самым повышая эффективность двигателя.
Сотовые уплотнения изготавливаются из различных суперсплавов на основе никеля и кобальта, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды, характерные для реактивных двигателей. Прокатка и фиксация — два важнейших этапа сборки перед пайкой. Чтобы обеспечить плотный контакт и получить прочное паяное соединение, его необходимо надежно закрепить. Все размеры определяются на этапе монтажа. Обычные допуски для пайки составляют 0,25–0,50 мм.
Правильная очистка — еще один важный шаг в подготовке к вакуумной пайке. Перед вакуумной пайкой необходимо приложить все усилия, чтобы убедиться, что детали чистые и не содержат окислов, загрязнений и масел.
Продолжительность цикла и подготовка компонентов одинаково важны для успеха процесса вакуумной пайки. Если температура повышается слишком быстро, существует риск деформации компонентов или неравномерной температуры по всему узлу. Если деталь не закреплена надежно, припой не будет течь должным образом. Если закалка деталей производится слишком быстро, может произойти деформация, растрескивание паяных соединений или разбрызгивание.
Пайка этих высокотемпературных никелевых сплавов обычно выполняется при температурах от 1040°C до 1200°C и вакууме от 10-4 до 10-5 Торр. Температура пайки составляет на 40°C – 65°C выше температуры плавления припоя.
К распространенным проблемам относятся разбрызгивание припоя, образование закалочных трещин и деформация. Всех этих проблем можно избежать, контролируя чистоту компонентов, используя правильные методы настройки, правильно проектируя процесс пайки и правильно эксплуатируя вакуумную печь. Многократную повторную пайку можно выполнять, используя более короткие циклы пайки при несколько более высоких температурах. Для снижения риска нежелательного подтекания припоя можно использовать паяльный резист (предпочтительно на основе оксида алюминия).