Разработка и исследование новых видов высокопрочных соединений, паянных гетерогенными припоями

• Автор: Худошин, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 214 с. : ил.

г-!Г

С ОДЕРЖАНИЕ
ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Выбор объекта исследования. Анализ работоспособности оборудования, необходимости и возможности его восстановления
Дефекты, возникающие при эксплуатации оборудования
Возможные методы и средства восстановления
оборудования
Анализ прочностных характеристик припоев
Анализ прочностных характеристик паянных соединений
Выводы по главе 1. Постановка задачи исследования
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПРИПОЕВ
Основные предпосылки и необходимые условия
для создания новых припоев
Исследование статических характеристик припоев
Исследование ползучести припоев и их соответствующих характеристик
Динамические исследования припоев на прочность
Выводы по главе
СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАЯННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

3.1. Основные факторы, определяющие надежность паянного соединения
3.2. Исследования статической и динамической проч-
ности паянного соединения и выбор его оптимального зазора
3.2.1. Статическая прочность паянных соединений встык
в зависимости от типа припоя и величины зазора
3.2.2. Динамическая прочность паянного соединения
встык в зависимости от типа припоя и величины зазора
3.2.3. Гидродинамические исследования паянных соединений
3.3. Исследование эффективности ремонта несквозных
дефектов
3.3.1. Статическая прочность образцов с несквозными
дефектами
3.3.2. Теоретическая оценка опасности несквозных де-
фектов и экспериментальные исследования ее ликвидации с помощью технологических наладок
3.4. Эффективность ликвидации сквозных дефектов
3.4.1. Эффективность припоев при ликвидации сквозных
дефектов малых размеров
3.4.2. Исследование эффективности ремонта оборудова-
ния, имеющего сквозные дефекты больших размеров при пайке встык
3.4.3. Исследование прочности паянных соединений внахлест
3.4.4. Исследование прочности паянных соединений
встык на растяжение

3.4.5. Анализ влияния остаточных напряжений на прочность паянных соединений
3.4.6. Выбор допускаемых напряжений в паянном соединении
Выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ СОЕДИНЕНИЯ ПАЯЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ
4.1. Теоретическое обоснование и экспериментальное исследование прочности паянных соединений с профилированием элементов пайки
4.2. Пайка в магнитном поле
4.3. Возможности использования многослойного паянного соединения
Выводы по главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛО-
ЕИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПАЙКИ
5.1. Разработка низкотемпературного нагревателя
5.2. Исследование нагрева зоны пайки оборудования
способом нагрева
Выводы по главе
Елаваб. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ОБОРУДОВАНИЯ
6.1. Объекты, восстанавливаемые при помощи пайки композиционными припоями РИКЦ, и технология восстановления
6.2. Специальные низкотемпературные припои
6.3. Инженерный метод расчета паянного соединения
на длительную прочность

ным характеристикам лишь качественно, отсевая заведомо неприемлемые по тем или иным причинам.
Чисто свинцовые припои не обеспечивают необходимой смачиваемости стальных деталей и обладают крайне низкой прочностью (сге = 18МПа). Температура плавления свинца относительно высока tm =327 °С, что выше температуры самовоспламенения продукта. Использование припоев на основе свинца с кадмием затруднено их густоплавкостью и образованием эвтектоида [48,59,64,75].
Висмутовые припои также не обеспечивают смачиваемости большинства металлов, малопрочны и хрупки. Расширение висмутового припоя в момент кристаллизации способствует герметизации шва, но в некоторых случаях может вызвать растрескивание соединения.
Использование в качестве мягкого припоя чистого олова для пайки цистерн с нефтехимическими продуктами не приемлемо ввиду относительно высокой температуры плавления (232 °С), совпадающей с температурой воспламенения, например, бензина, а температура пайки будет еще выше. Необходимо учитывать также, что пайка оловом сопряжена со значительным риском хрупкого разрушения паянного соединения, так как при температуре ниже - 13 °С (а практически ниже минус 2СЧ30 °С) происходит полиморфное превращение олова из белого (Snp) в серое (Sna ) вещество, которое в процессе фазового перехода рассыпается в порошок, т.е. происходит разрушение паянных швов при отрицательных температурах. Однако добавка в олово по 0,5% висмута и сурьмы практически полностью исключает этот переход. Кроме того, прочность чистого олова невелика и сильно зависит от «чистоты» металла [77,101]. Для исключения растрескивания стальных деталей, паянных оловянными припоями, в составе припоя не должно содержаться более 40% олова [97]. По-видимому такие рекомендации основаны на чисто эмпирических данных и ни в какой степени не позволяют качественно оценить снижение критического коэффициента ин-