4.2. Дослідження міцності тонкостінних матеріалів при високій температурі в контакті з розплавом припою

            При створенні нових матеріалів, конструкцій і технологій необхідна інформація про механічні властивості матеріалів при високих температурах. Для їх визначення застосовують спеціалізовані установки. На них визначають межу міцності і текучості при статичному короткочасному або довготривалому навантаженні. Однак на цих установках утруднено визначення міцності матеріалів при взаємодії з розплавом при змочуванні поверхні. А така характеристика край необхідна при створенні технології високотемпературного паяння різноманітних конструкцій, особливо тонкостінних. Взаємодія розплаву припою з металом, що паяється, може суттєво знизити його міцність і призвести до руйнування конструкції під дією власної ваги.

За наявності вакуумної печі, що оснащена ілюмінатором для спостереження за процесом нагрівання виробу, можна застосувати пристрій для визначення міцності матеріалу при взаємодії з розплавом технологічного матеріалу, таким, як припій, флюс, спеціальне покриття. Схема пристрою подана на рис. 4.14.

            Автори досліджували залежність руйнування стрічок зі сталей 20Х13 і 12Х18Н9 при розтягуванні від часу взаємодії  з  розплавом  міді  при  температурі  1100 ±100С. Досліджували стрічку зі сталі 20Х13 товщиною 0,14 мм і сталі 12Х18Н9 товщиною 0,19 мм. Форма й розміри зразка наведені на рис. 4.15.

 

            Зразок 1 із закріпленою по обидва боки смужкою припою 2 шириною 4-5 мм установлювали в пристрій і  закріплювали гвинтами 3. На підвіску 4 установлювали вантаж 5, керамічну пластину 6 і відрізок припою 7, за яким візуально контролювали початок його плавлення. Пристрій поміщали у вакуумну піч на опору 8, що являє собою тонкостінний сталевий циліндр, установлений на подові печі 9. Циліндр був одночасно екраном, що забезпечує рівномірне нагрівання зразка й припою-свідка за рахунок вторинного випромінювання від внутрішньої поверхні циліндра. В експерименті фіксувалося навантаження, прикладене до зразка й час від початку плавлення припою до моменту руйнування зразка при постійній температурі. Якщо руйнування зразка під дією розтягуючого навантаження і розплаву припою  не відбувалося впродовж 25-30 хв, нагрівання припиняли. Результати експериментів наведені в табл. 4.5  і на рис. 4.16.

            Випробування показали, що міцність стрічок 20Х13 і 12Х18Н9 при температурі 11000С дорівнює 20-30 МПа, при взаємодії з розплавом міді знижується на порядок і становить 2-3 МПа. Однак наявність навіть невеликої міцності при тривалому контакті з розплавом міді свідчить про можливість паяння тонкостінних виробів без дефектів.

 

Таблиця 4.5 – Результати експериментів високотемпературного випробування стрічки