0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы пайки мягкими и твердыми припоями

Пайка мягкая и твердая

Мягкой пайкой принято называть уникальный металлургический способ качественного соединения деталей, основанный на применении припоя с температурой плавления ниже 450°С.

Припои — это специальные изделия, представленные, как правило, в виде прутков, проволок, полос, колец, листов, зерен, спиралей, дисков и пр., которые впоследствии укладываются в места соединений. К числу мягких или так называемых низкотемпературных относятся припои на основе кадмия, индия, висмута, свинца, олова, цинка, а также оловянно–свинцовые припои.

Особенности пайки мягкими припоями

Пайка медных труб при помощи мягких припоев осуществляется за счет применения капиллярного эффекта, который представляет собой тесное взаимодействие составляющих атомов либо молекул твердого предмета и используемой жидкости на линии границы этих двух сред. Смачиванием называют процесс, который способствует повышению силы притяжения между молекулами расплавленного припоя и молекулами меди. При этом данное притяжение будет превышать притяжение между молекулами внутри самого припоя, как результат жидкость начнет прилипать к твердой поверхности.

А вот пайка мягкими припоями может качественно осуществляться только в том случае, когда припой обладает высокими капиллярными свойствами, т.е. отлично справляется с заполнением зазоров между соединяемыми материалами; хорошо смачивает поверхность, контактирующую в ходе пайки.

Главные преимущества:
  • высокая надежность соединений;
  • высокая прочность паяных соединений;
  • герметичность соединений.
Пайка твердыми припоями. Разновидности припоев

Зачастую, чистая электролитическая медь используется при необходимости пайке стали. Осуществляется данная процедура в печи с защитной средой. Медно–цинковые припои характеризуются более низкими механическими свойствами, чем объясняется их достаточно широкое распространение. Свое активное применение находит и латунь.

Следует отметить, что медно–фосфористые припои довольно часто используются в качестве эффективных заменителей серебряных и мягких припоев. Однако применяют их исключительно для пайки медных и латунных деталей, не работающих на удар, изгиб, вибрацию.

Специалисты электротехнического завода «МиассЭлектроАппарат» производят разные виды работ, в том числе твердые и мягкие пайки и гарантируют высокое качество совершаемых работ.

  • О заводе
    • Дипломы и награды
    • Новости
    • Вакансии
    • Фотогалерея
    • Контакты
  • Измельчители кормов
    • Комплектующие
  • Электродвигатели
    • Асинхронные
    • Коллекторные однофазные
    • Коллекторные постоянного тока
    • Бесконтактные постоянного тока вентильные
    • Постоянного тока управляемые с дисковым якорем
  • Реле электромагнитные
    • 29.37.08.800-02
    • Для стартера 29.37.08.800-01
    • 391.3708.800 для стартера ваз 2111 — производство
    • Для стартера ВАЗ 2110 — 57.3708.800
    • 422.3708.800
    • 426.3708.800
    • Для стартера ГАЗ, УАЗ, ВАЗ 4216.3708.800-07
    • Для стартеров ВАЗ 1111 63.3708.800
  • Воздуховсасывающие агрегаты
    • Для пылесосов ВВА-1200
    • Для бытовых пылесосов АВ-600, АВ-1000
  • Маслозакачивающие насосы
    • МЗН-5 ЕЖАИ.063384
    • МЗН-4 ЕЖАИ.063384
    • МЗН-3 ЕЖАИ.063384
    • МЗН 2 ЕЖАИ.063384.004 ТУ
    • МЗН-2 ТУ 23.108-199-92

© АО «МиассЭлектроАппарат», 2011-2018

456306, Челябинская область, г. Миасс, ул. Готвальда, д. 1/1

Пайка твердыми и мягкими припоями

Основным инструментом при пайке мягкими припоями служит электрический паяльник. Детали перед пайкой тщательно очищают и обезжиривают каким-нибудь растворителем (уайт-спирит, бензин Б-70, ацетон), но не целиком, а лишь в местах, подвергаемых спайке.

Очищенные места смазывают флюсом и залуживают (покрывают оловом). Затем детали прикладывают друг к другу надлежащим образом, фиксируют или стягивают зажимами в этом положении и прогревают шов паяльником. Прогрев шва считается достаточным в том случае, когда припой, расплавившись, частично вытекает из зазора. После этого детали охлаждают на воздухе, и пайку можно считать законченной.

Тип шва выбирают перед пайкой мягкими припоями в зависимости от назначения конструкции. Там, где необходимо обеспечить прочность соединения, детали паяют швом внахлестку ( рис. 37, А ). Если же соединению, кроме прочности, хотят придать хороший внешний вид, применяют шов встык с накладкой (рис. 37, Б ).

При изготовлении различных емкостей, бачков, заглушек и т. п. следует применять определенные типы паяных швов ( рис. 37, В ).

Пайка твердыми припоями (тугоплавкими) небольших деталей ведется с помощью фефки ( см. рис. 14, В ), в особенности если пайке подвергаем проволоку, ювелирные изделия и т. д. Во всех других случаях обычным инструментом служат горелки.

Швы, которые применяют в этом случае, такие же, как и в предыдущем параграфе ( рис. 37, А, Б, В ). Кроме того, твердыми припоями можно паять детали встык без накладки. Но сам процесс пайки происходит немного иначе.

Перед пайкой следует точно подогнать детали друг к другу: зазор в районе будущего шва не должен превышать 0,1 мм. Эту подгонку завершаем очисткой и обезжириванием деталей в зоне пайки. Затем детали прочно закрепляем вместе в том виде, как это требуется, используя проволочные бандажи, струбцины, прихваты и пр. Скрепленные детали подогреваем; такой подогрев облегчает в целом пайку. Берем припой в виде проволоки или полоски, по длине равный длине шва, нагреваем слегка и опускаем во флюс.

Проволочка обволакивается флюсом. Получившийся «бутерброд» флюса и припоя переносим в зону шва и укладываем ровно над зазором. От разогретых деталей флюс плавится и затекает во все щели шва. Не дожидаясь, пока закончится растекание флюса, начинаем греть шов горелкой до тех пор, покуда не начнется плавление припоя. Расплавленный припой равномерно затекает в шов, и как только он заполнит весь зазор, нагрев детали прекращаем. Даем возможность спаянным деталям остыть на воздухе до 250—300°С, после чего опускаем их (ни в коем случае не голыми руками!) в холодную воду. Вода сама по себе очистит паяный шов от окалины и остатков флюса, а нам останется лишь протереть детали насухо.

Длинные швы паяем точно так же, но не сразу, а по участкам. При этом надо следить за тем, чтобы участки слегка находили друг на друга, иначе говоря, чтобы не оставалось пропусков. Шов должен быть непрерывным, тогда он обеспечит конструкции и прочность, и герметичность.

Рис. 37. А — паяный шов внахлестку; Б — шов встык с накладкой; В — паяные соединения бачков и заглушек.

Пайка металлов. Способы, материалы, припои, флюсы для пайки металлов

Использование пайки известно с древнейших времен. В гробнице вавилонской царицы (III тыс . лет до н. э.), в засыпанной пеплом Везувия Помпее (79 г. до н.э.), во время других раскопок в Египте, Риме и Греции — всюду археологи находили паяные металлические изделия. Припои древних римлян церарий и аргентарий по своему химическому составу близки к существующим в настоящее время ПОС-30 и ПОС-50.

В истории использования пайки можно выделить три периода, которые связаны с развитием источников нагрева и особенностями применяемой техники. Первый период начался в бронзовом веке, когда человечество начало изготавливать изделия из бронзы и источником нагрева служило твердое топливо. Второй период (конец XIX ст.) характеризуется началом применения для нагрева электрической энергии. Третий период начался в 1930–1940-х годах и связан с созданием техники из новых металлов и их сплавов — циркония, вольфрама, алюминиевых, титановых, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов. Это привело во второй половине ХХ ст. к разработке принципиально новых способов пайки. В настоящее время технические возможности пайки значительно расширились. Во многих случаях пайка является единственно возможной технологией неразъемного соединения новых материалов.

Пайка — процесс получения неразъемного соединения металлов, находящихся в твердом состоянии, расплавленным припоем. Припоем является материал с температурой плавления ниже температуры плавления паяемых материалов. При пайке (в отличие от сварки) плавится только присадочный сплав — припой, а между паяемым материалом и припоем протекает процесс взаимного растворения компонентов.

Требования, предъявляемые к паяному соединению и характеризующие условия его эксплуатации, определяются служебными свойствами изделия в целом: механическими свойствами, герметичностью, вакуум-плотностью, электросопротивлением, коррозионной стойкостью, стойкостью против термоударов, перегрузок и др.

В процессе пайки расплавленный припой вводится в зазор между нагретыми соединяемыми деталями. Припой смачивает поверхности деталей, растекается и заполняет зазор между ними. Взаимодействие припоя с материалом сопровождается растворением основного металла в жидком припое с образованием эвтектик и твердых растворов, взаимной диффузией компонентов припоя в сторону основного металла и компонентов основного металла в сторону припоя с последующей кристаллизацией жидкой прослойки.

Формирование прочного и надежного соединения зависит от химического состава взаимодействующих металлов, температуры и продолжительности пайки, определяющих физико-химические и диффузионные процессы, протекающие между припоем и основным металлом. Чем выше температура процесса и его длительность, тем больше степень взаимной диффузии между расплавленным припоем и основным металлом и тем выше механическая прочность соединяемых деталей. Кроме того, прочность пайки зависит от величины зазора между паяемыми деталями. Так, при малых зазорах улучшается затекание припоя под действием капиллярных сил, вследствие чего значение временного сопротивления паяного соединения больше значения временного сопротивления самого припоя.

Припой прочно соединяется с поверхностью изделия только тогда, когда хорошо смачивает ее. Для этого поверхность должна быть тщательно очищена от загрязнений. Кроме этого, для удаления пленок оксидов с поверхностей паяемого материала и припоя и для предотвращения их образования при пайке используют паяльные флюсы. Флюсы, кроме того, способствуют лучшему затеканию припоя в зазор между соединяемыми деталями и растеканию по их поверхности. Некоторые припои, содержащие эффективные раскислители (бор, кремний, барий, щелочные металлы

иудтр.) мог ные пленки.

сами выполнять роль флюсов, переводя в шлак оксидКачество паяных соединений зависит от правильного выбора способа пайки, используемых основных и вспомогательных материалов, технологического процесса пайки.

Способы пайки. Современные способы пайки принято классифицировать по следующим признакам: механизмам удаления оксидной пленки с поверхности паяемого материала, видам процессов образования припоя в зазоре, условиям заполнения зазора припоем, температурным и временным режимами кристаллизации паяного шва, температуре пайки и используемым источникам нагрева, наличию или отсутствию давления на паяемые деталив, роедмнеонности и очередности выполнения паяных соединений (рис. 3.76).

По механизмам удаления оксидной пленки способы пайки делятся на флюсовые и бесфлюсовые.

Флюсовая пайка — пайка с применением флюса. При этом флюс может также участвовать в образовании самого припоя путем выделения компонентов, плавящихся при пайке.

Бесфлюсовая пайка — пайка без применения флюса, когда удаление оксидных пленок осуществляется в восстановительной или инертной газовой среде, вакууме, а также за счет применения ультразвука.

В первом случае удаление оксидов происходит при высоких температурах за счет их восстановления или самопроизвольного распада (диссоциации), а при ультразвуковой пайке их разрушение осуществляется за счет ультразвуковых колебаний, создаваемых в расплавленном припое, наносимом на соединяемый металл специальным паяльником.

По видам процессов образования припоя в зазоре способы пайки подразделяются на пайку готовым припоем, контактно-реактивную и реактивно-флюсовую.

Рис. 3.76. Классификация способов пайки

Пайка готовым припоем — способ пайки, при котором используется заранее приготовленный припой. В качестве припоя может использоваться металлический (полностью расплавляемый) или композиционный припой. В композиционном припое помимо металлической основы содержится тугоплавкий наполнитель (порошки, волокна, сетки), который сам не плавится, а при плавлении металла припоя образует разветвленную сеть капилляров, удерживающих под действием капиллярных сил его жидкую часть в зазоре между соединяемыми деталями.

Контактно-реактивная пайка — способ пайки, при котором жидкий припой образуется в результате межфазного взаимодействия и последующего контактного плавления соединяемых материалов или соединяемых материалов и прослойки промежуточного металла. К этому способу пайки относится сваркопайка. Сваркопайка — пайка разнородных материалов, при которой более легкоплавкий материал локально нагревается до температуры, превышающей температуру его плавления, и выполняет роль припоя.

Реактивно-флюсовая пайка — способ пайки, при котором припой образуется в результате химических реакций между основным металлом и флюсом. Например, при пайке алюминия с использованием флюса ZnCl3 в результате химической реакции восстановления

образуется цинк, который служит припоем.

По условиям заполнения зазора припоем пайку можно разделить на капиллярную (ширина зазора

Пайка твердыми припоями

И все же, несмотря на то, что низкотемпературная и высокотемпературная пайки представляют собой явления одной сущности, их технология, используемые материалы и оборудование, характеристики получаемого соединения существенно различаются. Что, собственно, и явилось основанием для разделения этих способов. За граничную температуру, разделяющую их, приняты 450°C.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

Важным отличием высокотемпературной пайки от низкотемпературной является повышенная термоустойчивость соединения. Поскольку температура плавления твердых припоев значительно выше температуры плавления мягких, соединение, выполненное высокотемпературной пайкой, способно работать при более высоких температурах, сохраняя все свои свойства. Во многих случаях при выборе способа пайки, эта особенность является определяющей.

Но есть и то, в чем пайка твердыми припоями уступает пайке мягкими припоями. Относительно высокая температура может вызывать структурные изменения в некоторых металлах. Такое, в частности, наблюдается в чугуне, в котором при пайке могут возникать закалочные структуры, приводящие к повышенной хрупкости металла в зоне шва.

Высокая температура плавления твердых припоев предъявляет свои требования к источникам нагрева. Они должны обеспечивать расплавление припоев, температура плавления которых достигает иногда 1000°C. Это исключает использование при высокотемпературной пайке удобных паяльников, являющихся основным инструментом при пайке мягкими припоями.

Резюмируя вышесказанное, можно подвести итог сравнения высокотемпературной и низкотемпературной паек. К достоинствам первой относится высокая прочность и термоустойчивость соединения, к недостаткам — сложность технологического процесса, обусловленная необходимостью прогрева паяемых деталей до относительно высоких температур.

Применение пайки твердыми припоями

Пайка твердыми припоями является основным способом при изготовлении металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами. Припаивание последних обеспечивает достаточную прочность соединения и не оказывает отрицательного воздействия на твердость и геометрию режущих пластин.

Изготовление всевозможных сосудов из цветных металлов и нержавеющих сталей, соединение стальных и медных трубопроводов, работающих под высоким давлением или повышенной температуре в различных системах — холодильных, теплообменных и пр. — также не может обойтись без пайки твердыми припоями.

Широко используется высокотемпературная пайка при ремонте автомобилей — радиаторов, трубопроводных систем двигателя и трансмиссии, кузовов, различных деталей — везде, где нельзя или нежелательно применять сварку.

Целесообразно использование высокотемпературной пайки для соединения между собой тонкостенных деталей, работающих при значительных нагрузках и упругих деформациях.

Для ремонта медных и латунных бытовых изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким температурам, высокотемпературная пайка является способом ремонта не имеющим альтернативы. Таких, например, как старинный самовар, растапливаемый дровами. В этом случае мягкие припои не могут применяться из-за неспособности выдерживать высокую температуру нагрева.

Источники нагрева при высокотемпературной пайке

Основными источниками нагрева при высокотемпературной пайке являются газовые горелки различных типов, индукторы и печи. Применяется также нагрев электросопротивлением. В быту чаще всего твердыми припоями паяют с помощью горелок.

Припои

Иногда используют в качестве припоя и технически чистую медь. Однако гораздо чаще используют пайку медными припоями, представляющими собой соединения меди с другими металлами — цинком, серебром, кремнием, оловом и пр. Каждый из этих элементов вносит свою лепту в технологические свойства припоев. Почти все они снижают температуру плавления (у чистой меди она составляет 1083°C).

При высокотемпературной пайке используются медно-цинковые, медно-фосфорные, серебряные припои и латуни.

Медно-цинковые припои. Существует большое количество медно-цинковых припоев (ПМЦ-35, ПМЦ-39, ПМЦ-50, ПМЦ-54, ПМЦ-57 и пр.). Цифры указывают процентное содержание меди. Их используют для пайки бронзы, меди, стали. Недостатком чисто медно-цинковых материалов является плохая работа в условиях ударных, вибрационных и изгибающих нагрузок. Чтобы убрать или снизить этот недостаток используют легирование их другими металлами (например, латуни можно рассматривать как легированные медно-цинковые припои). Легированные медно-цинковые припои используются, в частности, при пайке твердосплавных резцов.

Медно-фосфорные припои. Медно-фосфорные припои (ПМФ-7, ПМФ-9, ПМФОЦр-6-4-0,03) представляют собой сплав меди с фосфором. Следующая за буквами цифра указывает на процентное содержание фосфора. Припой ПМФОЦр-6-4-0.03, кроме меди и фосфора, содержит олово и цирконий.

Медно-фосфорные припои относятся к среднеплавким (700-850°C), обладают высокой текучестью и хорошей коррозионной устойчивостью к агрессивным средам. Используются для пайки меди и ее сплавов (бронзы, латуни, мельхиора). Можно их использовать и в качестве заменителя серебряных припоев при ремонте ювелирных изделий.

Читать еще:  Паяем платы и провода: как это лучше делать и каким паяльником

Пайка сталей и чугуна медными припоями, содержащими фосфор, не применяется из-за повышенной хрупкости соединения и его неспособности переносить ударные, вибрационные и изгибающие нагрузки. Это вызвано образованием по границе шва пленки фосфитов.

Отличительную особенность медно-фосфорных припоев является то, что они являются самофлюсующимися. При пайке ими медных изделий, применение флюса не обязательно.

Латуни. Широкое распространение в качестве припоев получили латуни, которые являются сплавом меди с цинком. Латуни Л62 и ЛОК-62-06-04 дают прочные паяные соединения. ЛОК-62-06-04 отличается от Л62 наличием олова и кремния, обеспечивающих более высокие технологические свойства припоя. Олово увеличивает жидкотекучесть и снижает температуру плавления, а соединения кремния предохраняют цинк от окисления и испарения. Латуни применяются при пайке меди, стали, чугуна.

Серебряные припои. Серебро является отличным материалом для пайки. Серебряным припоям, которые представляют собой в основном сплав серебра с медью и цинком, принадлежит первое место по растеканию, смачиваемости, прочности и антикоррозионности. Не будь они такими дорогими, можно было бы отказаться от всех остальных припоев, используя только серебряные. Благо они обладают универсальностью и способны паять практически любой металл.

Припои на основе серебра обозначаются буквами ПСр (ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70). Марки ПСр-15 и ПСр-25 используются для пайки не очень ответственных деталей. Если требуется получить особо качественное соединение, используют припой ПСр-45, имеющий 45% серебра, 30% меди и 25% цинка. ПСр-45 обладает отличными качествами — вязкостью, ковкостью, жидкотекучестью, устойчивостью против коррозии, способностью выдерживать вибрацию и удары. Припой ПСр-65 не уступает ПСр-45, но слишком дорог.

Серебряными припоями можно паять практически любой металл — медь и ее сплавы, серебро, стали и пр. Однако в силу их дороговизны пайку серебряными припоями применяют только там, где это экономически целесообразно, в частности, для соединения нержавеющих сталей, относящихся к разряду труднопаяемых и требующих припоев, обладающих хорошей смачиваемостью и позволяющих избежать коррозии, которая может возникнуть в спае.

Флюсы

Пайка меди и ее сплавов может производиться с помощью чистой буры, которая является универсальным флюсом для высокотемпературной пайки.

Используются различные формы выпуска флюсов — жидкости, порошок, кусочки (кристаллы буры, например). Чтобы облегчить их дозирование (избыток флюса так же нежелателен, как и недостаток), используют объединение их с припоем. Делается это разными способами — добавлением в виде порошка в сыпучие формы припоев, обмазкой прутков припоя или помещением внутрь трубочки из припоя, совместным прессованием таблетированных форм.

Технология высокотемпературной пайки

Пайка выполняется в такой последовательности. Механическим путем зачищаются стыковые части деталей. Операция необходима для удаления стойкой окисной пленки, которая покрывает нержавеющие стали.

Детали зажимаются в тисках в требуемом положении.

Зона пайки промазывается флюсом.

Зажигается горелка, и устанавливается необходимый режим горения. Пламя должно быть восстановительным, с небольшой нехваткой кислорода (но не до копоти и желтого огня). Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла.

Производится разогрев паяемой зоны до начала изменения цвета детали (при прикосновении, флюс на прутке должен начать плавиться). Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя в разные стороны.

Осуществляется офлюсовывание стыка флюсом с прутка — трением последнего по стыку. Если используется неофлюсованный пруток, после прогрева кончика, его нужно окунуть во флюс, чтобы тот покрыл его.

Нагрев зоны пайки доводится до вишневого цвета. Обычно пайка твердыми припоями производится в интервале цветов от темно-вишневого до светло-вишневого.

Расплавляется припой. При достаточном количестве флюса он легко растекается по зоне пайки, затягивается в стык.

После окончания операции производится зачистка спая.

Техника пайки. Лужение. Пайка мягкими и твердыми припоями.

Пайка мягкими припоями делится на кислотную и бескислотную. При кислотной пайке в качестве флюса употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту, при бескислотной пайке — флю­сы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Бескислотной пайкой получают чистый шов; после кислот­ной пайки не исключена возможность появления коррозии.

Пайка мягкими припоями включает подготовку изделий к пайке, подготовку паяльника, расплавление припоя, охлаждение и очистку шва.

Подготовка изделий к паянию. Прочное паяное соединение может быть получено только в том случае, если место пай­ки предварительно очищено от грязи, жиров, продуктов коррозии и окисных пленок, которые сильно мешают растеканию припоя и его проникновению в шов. Поверхность изделий перед пайкой зачищают, обезжиривают, травят, промывают, сушат и собирают.

Механическую очистку поверхности изделий от окис­лов, ржавчины и окалины выполняют наждачной бумагой, напильни­ками, металлическими щетками, шлифовальными кругами, стальной или чугунной дробью.

Химическое обезжиривание в щелочных ваннах является наиболее простым и эффективным способом; заключается оно в обработке изделий в тонко размолотой венской извести, разве­денной водой до кашицеобразного состояния, которую кистью наносят на изделие, тщательно протирают и смывают водой.

Обезжиривание в органических раствори­телях применяется для удаления толстого слоя масла с изделий со сложными поверхностями, с внутренними полостями и глубокими отверстиями. Для этого применяют ацетон, бензол, скипидар, бензин, метиловый, этиловый спирт и др.

Химическое травление применяется в тех случаях, когда имеющиеся на поверхности изделия пленки окислов и других соединений обезжириванием не удаляются и препятствуют образова­нию прочного соединения припоя с паяемым металлом. Травление осуществляют погружением изделий в растворы серной, соляной, фосфорной и других кислот.

Очистка с помощью ультразвука резко сокра­щает процесс очистки деталей от жировых загрязнений. Этот способ применяют в случаях, когда другие способы не обеспечивают нужную чистоту поверхности. В ультразвуковых ваннах в качестве очищаю­щей среды используют органические растворители, щелочные раство­ры, горячую воду, мыльный раствор и др.

Подготовка паяльника заключается прежде всего в затачивании его под углом 30—40° и очищении от следов окалины. Затем обушок паяльника нагревают до 250—300° С при пайке мелких деталей и до температуры 340—400° С при пайке крупных. Следят, чтобы паяльник не перегрелся. Перегрев паяльника выше 400° С повышает окалинообразование и затрудняет лужение наконечника. Если паяльник недостаточно нагрет, то припой на спаиваемых по­верхностях быстро остывает и превращается в кашеобразную массу. Такая пайка очень непрочна.

Признаком перегрева является появление зеленоватого пламени и быстрое сгорание канифоли с выделением дыма вместо ее плавления. О нормальном нагреве паяльника судят по легкому покраснению обушка. При перегреве паяльник снимают с огня, дают ему немного остыть, зажимают в тисках и опиливают плоским напильником рабочий конец дочиста с обеих сторон и снимают с ребер заусенцы (рис. 454, а).

Рис. 454.Техника паяния мягкими припоями:а — заправка паяльника, б — нагрев обушка, в — очистка от окалины хлористым цин­ком, г — захват припоя, д — облуживание на кусковом нашатыре, е — протравлива­ние места паяния, ж — при­ем паяния

Во время длительной пайки периодически очищают ра­бочую часть паяльника от окалины стальной щеткой и напильником. Нагретый паяльник (рис. 454, б) быстро снимают с огня, очищают от окалины погружением в хлористый цинк (рис. 454, в), затем наби­рают с прутка 1—2 капли припоя (рис. 454 г) и двигают паяльни­ком по куску нашатыря (рис. 454, д), пока конец паяльника не покро­ется ровным слоем припоя. Затем протравливают места паяния (рис. 454, е).

Паяльник накладывают на место спая (рис. 454, ж), немного при­держивая его на одном месте для прогрева детали, затем медленно и равномерно перемещают по месту спая. При этом расплавленный при­пой стекает с паяльника и заполняет зазоры шва (0,05—0,15 мм).

Для предотвращения соседних со швом участков детали от нагрева их покрывают мокрыми тряпками или по­гружают в воду.

Для предохранения от порчи паяль­ники хранят на подставках (рис. 455).

После охлаждения швы промывают и зачищают, удаляя образовавшиеся при растворении окисной пленки и всплывшие на поверхность шлаки и остатки флюса, способные вызвать коррозию шва.

При массовом изготовлении деталей паяние осуществляют погру­жением в ванну с расплавленным припоем.

Прием пайки встык показан на рис.456, а, внахлестку на рис. 456, б, тонкой пластины с толстой внахлестку — на рис.456, в, внутренних швов труб — на рис. 456, г и толстых проводов — на рис. 456, д.

Особенности паяния сосудов для хранения горючих жидкостей. Паяние сосудов (бочек, бидонов) для горючих жидкостей или газов во избежание взрыва требует особых мер предосторожности.

Прежде всего, сосуды тщательно промывают. Перед паянием их доверху наполняют водой и выдерживают некоторое время, чтобы пары остатков горючего вытиснились полностью. Слив воду, приступа­ют к пайке.

Перед паянием можно также бак пропарить или промыть горячей водой до исчезновения запаха горючего (лучше промыть 6%-ным раствором каустической соды). Непромытый сосуд к рабочему месту подносить нельзя, так как при работающей паяльной лампе малей­шая неосторожность может повлечь за собой взрыв сосуда.

Когда паяние закончено, и изделие полностью охладилось, со шва снимают излишек припоя, изделие промывают и высушивают в сушил­ке сухими опилками или сжатым воздухом.

Паяние труб выполняют в следующем порядке: очищают напиль­ником или шабером место пайки, наносят кисточкой флюс на место спая, прикладывают нагретый и облуженный паяльник и пруток при­поя к месту спая, расплавляют припой, равномерно и медленно, не­прерывно перемещают паяльник по линии шва, давая припою запол­нить шов. После окончания паяния и полного остывания трубы уда­ляют флюс, промывают трубу в теплой воде.

Лужение.

Лужением называется,– покрытие поверхностей металлических изделий тонким слоем соот­ветствующего назначению изделий сплава (олова, сплава олова со свин­цом и др.) а наносимый слой — полу­дой.

Лужение, как правило, применяется при подготовке деталей к паянию, а также для предохранения изделий от коррозии, окисления (например, изделия для приготовления и хранения пищи).

Полуду приготавливают так же, как и припой. В качестве полуды пользуются оловом и сплавами на оловянной основе

Сплавами из олова со свинцом и цинком лудят металлические изделия в целях предохранения от ржавчины. Красивую белую и блес­тящую полуду для лужения художественных изделий получают из сплавов олова с висмутом.

Процесс лужения состоит из подготовки поверхности, приготов­ления полуды и ее нанесения на поверхность.

Подготовка поверхности к лужению зависит от требований, предъявляемых к изделиям, и от способа нанесения по­луды. Перед покрытием оловом поверхность обрабатывают щетками, шлифованием и обезжириванием травлением.

Щетками обрабатывают обычно поверхности, покрытые окалиной или сильно загрязненные. Изделия перед подготовкой промывают чистой водой, а при обработке применяют для ускорения процесса мелкий песок, пемзу и известь.

Неровности на изделиях удаляют шлифованием абразивными кру­гами и шкурками.

Химическое обезжиривание поверхностей изделий производится в водном растворе каустической соды (на 1 л воды — 10 г соды). Рас­твор наливают в металлическую посуду и нагревают до кипения. За тем в нагретый раствор погружают деталь на 10—15 мин, вынимают ее, промывают в чистой, несколько раз сменяемой теплой воде и просу­шивают. На хорошо обезжиренной поверхности капли чистой воды растекаются.

Жировые вещества удаляют венской известью. Минеральные мас­ла удаляют бензином, керосином и другими растворителями. Медные, латунные и стальные изделия травят в течении 20—23 мин в 20— 30%-ном растворе серной кислоты с подогревом.

Лужение осуществляют двумя способами погружением в расплав­ленную полуду (небольшие изделия) и растиранием (большие изде­лия).

Лужение погружением выполняют в чистой металли­ческой посуде, куда закладывают и в которой расплавляют полуду, насыпая на поверхность маленькие кусочки древесного угля для пре­дохранения от окисления. Медленно погрузив в расплавленную полу­ду (рис. 457, а), изделие держат в ней до прогрева, затем вынимают, быстро встряхивая. Излишки полуды снимают, протирая паклей, обсыпанной порошкообразным нашатырем. Затем изделие промывают в воде и сушат в древесных опилках.

Лужение растиранием выполняют, предварительно нанеся на очищенное место волосяной щеткой или паклей хлористый цинк. Затем равномерно нагревают поверхность изделия до темпера­туры плавления полуды, которая наносится от прутка (рис. 457, б). Обсыпав паклю порошкообразным нашатырем, растирают нагретую поверхность так, чтобы на ней полуда распределилась равномерно (рис 457, в). После этого нагревают и в таком же порядке облуживают другие места. По окончании лужения изделие промывают.

Дата добавления: 2015-12-26 ; просмотров: 6240 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Пайка паяльником и пламенем

Существуют два способа пайки — твердым и мягким припоем. Выбор нужного способа определяется характером нагрузки, которую будут испытывать спаянные детали. Если соединение будет подвержено сильной нагрузке, то используется твердый припой. Когда пайка твердым припоем выполнена с соблюдением правил, материал в месте соединения при нагрузке гнется, но не разрывается. Температура плавления применяемого припоя в большинстве случаев ниже температур плавле — ния металлов, из которых состоят детали. Jo есть их соединение — это не результат плавления металлов, как при сварке: соединение происходит в процессе поверхностного легирования контактных участков припоем.

Паять мягким припоем можно паяльником и пламенем при температуре от 180 до 400°С. Для пайки твердым припоем требуется значительно больший нагрев — свыше 450°С. Достичь такой температуры можно только мощной горелкой.

Под пайкой подразумевается неразъемное соединение металлических деталей с использованием связующего вещества — припоя. Важное значение придается правильному выбору припоя и температуре пайки: без этого соединение не получится.

Огнеупорный стол для пайки

Лужение

Чтобы оловянный припой лучше прихватывал детали, наносите паяльную пасту на обе контактные поверхности, которые желательно начистить до блеска.

Окуните конец разогретого паяльника в паяльную пасту. Это предупредит «приклеивание»оловянного припоя и окисленного шлака к паяльнику и тем самым уменьшит его накал.

Теперь равномерно нагревайте контактную поверхность паяльником и прижимайте припой так плотно, чтобы он слегка расплывался. Не допускайте образования капель.

Соединение

Лучше сначала прихватить детали двумя точечными припоями. Подайте припой на предварительно нагретые точки верхней детали и поместите ее на нижнюю.

Держите детали в нужном положении и разогревайте точки соединения. При достижении определенной температуры припой начинает расплываться — детали прихвачены.

После этого нетрудно окончательно сформировать непрерывный паяный шов. Ведите паяльник вдоль стыковки деталей с наклоном, чтобы увеличить площадь нагрева.

Соединения, паянные мягким припоем

По возможности применяйте паяные соединения внахлест — это увеличивает площадь пайки и укрепляет соединение. Складывайте детали вместе так, чтобы щель между ними была равна 0,1-0,5 мм.

Соединения, паянные твердым припоем

При пайке твердым припоем остается более толстый шов, чем при пайке мягким припоем. Следует подавать много твердого припоя, чтобы быть уверенным, что он проходит повсюду. Паяный шов затем зачищается напильником.

Пайка трубы

Паять трубы из листового металла непросто: скрученный лист коробится при нагревании и стремится вернуть себе первоначальную форму. Поэтому здесь важны точная фиксация и равномерный нагрев.

Вспомогательный фиксирующий инструмент должен обеспечивать сильное зажатие и в то же время быть узким.

Широкий захват непосредственно в месте шва нарушил бы округлую форму трубы.

Паяльник большой мощности равномерно прогревает два лежащих друг на друге края листа. Экономно расходуйте оловянный припой: он должен только поплыть!

Подготовку к пайке также начинают с лужения. Поскольку лист соединяют внахлест, то один его край лудят с верхней стороны, другой — с нижней.

Фиксировать положение скрученной из листа трубы лучше струбциной. Нужно только нанести немного припоя снаружи, он протечет между краями листа и схватит их.

Пайка мягким припоем с помощью пламени

Пайку мягким припоем с использованием пламени целесообразно применять в случаях, когда необходимо соединить относительно толстые или крупные детали. Разогреть пламенем их можно быстрее и равномернее, чем паяльником.

Читать еще:  Как провести сварку бампера из пластика своими руками - необходимые инструменты и расходники

Для пайки мягким припоем пригодны почти все металлы и их сплавы. Нельзя паять легкие металлы, например алюминий. Существуют припои, предназначенные для конкретных материалов или для соединения различных металлов. Прежде чем приобретать припой, поинтересуйтесь у продавца, какой лучше подойдет для выбранного вами материала и способа соединения.

Основным условием надежного соединения пайкой является чистота контактных поверхностей. Антикоррозионную смазку или посторонние наслоения, оставшиеся на поверхностях, выжигают пламенем. Однако из-за относительно низкой температуры при пайке мягким припоем (180-400°С) это достигается не всегда. Поэтому встык можно паять только декоративные соединения, так как они не испытывают больших нагрузок. При наличии механических нагрузок следует соединять внахлест.

Меры предосторожности

Проводя паяльные работы, обеспечьте хорошую вентиляцию помещения. Дело в том, что припой, в составе которого есть и тяжелые металлы, при разогревании и плавлении выделяет ядовитые пары. Они, как и испарения разогретого флюса, вредны для здоровья. Вести пайку следует в защитных очках и на безопасном расстоянии от возгорающихся материалов.

Такое угловое соединение встык лучше предварительно закрепить проволочными фиксаторами: это облегчит пайку непрерывного шва.

Нагрев

Очищенные до блеска металлические детали прилаживают друг к другу. Рабочие перчатки предупреждают попадание на поверхность жирных пятен.

Разогревайте детали равномерно. Горелку держите под небольшим углом к поверхности. В целях безопасности придерживайте детали деревянным бруском.

Обработку пламенем ведите от края к середине. По изменению окраски, особенно заметному у медных и латунных листов, можно видеть, как постепенно нагревается лист.

Подготовка

Чтобы соединение было безупречным, отшлифуйте контактные участки деталей наждачной бумагой до блеска.

Закрепить перед пайкой соединяемые детали в нужном положении поможет обычная проволока, которую надо согнуть соответствующим образом.

Чтобы предохранить контактные участки деталей от нового окисления, перед пайкой окуните разогретый оловянный припой в порошок нашатыря — это отличный материал для флюса.

Пайка твердым припоем с использованием пламени

Для соединения твердым припоем пригодны все металлы, включая бронзу и чугун. Этим способом можно соединять и такие разные материалы, как сталь и латунь.

Процесс пайки твердым припоем мало чем отличается от пайки мягким припоем, только в первом случае работа выполняется при более высоких температурах нагрева. Для небольших тонкостенных деталей подойдет газовая паяльная лампа.

Проволокой фиксируют только положение вертикально стоящей детали. Проволоку сгибают таким образом, чтобы участок пайки оставался свободным.

Производите нагрев, медленно продвигаясь от края нижней детали к участку соединения: так вы сможете предупредить сдвиг деталей по отношению друг к другу.

Подавайте припой понемногу, чтобы паяный шов получился аккуратным.

Где применяют твердые и мягкие припои

Технологические особенности широко распространенных паяльных работ предполагают использование различных по температуре плавления расходных материалов.

Где применяют

Пайка твердыми припоями примечательна тем, что при ее проведении участок стыковки изделий должен прогреваться до температур порядка 450-ти градусов и более.

Такие припои называются тугоплавкими, а полученное с их помощью соединение сохраняет свои прочностные характеристики даже при сильном термическом нагреве.

В отличие от твердых пайка мягкими припоями предполагает использование низкотемпературных расходных материалов, которые обеспечивают надежное сцепление при значительно меньшем нагреве (порядка 200-300 ℃).

Они, как правило, применяются, при пайке изделий, эксплуатируемых в нормальных температурных условиях, и не гарантируют сохранения контакта при сильном нагреве.

Возможности твердых припоев широко используются в тех сферах, где требуется получать шов, по своим прочностным свойствам занимающие промежуточное положение между сваркой и низкотемпературной пайкой.

При этом особое внимание уделяется сохранению структуры материалов в зоне контакта, которые после обработки не должны терять первоначальных характеристик.

Твердосплавные соединения чаще всего востребованы в следующих ситуациях:

  • производство металлорежущего инструмента, резцов с твердосплавными рабочими вставками;
  • при изготовлении емкостей и сосудов, производимых на основе цветных металлов и из нержавейки;
  • в автомастерских (при ремонте радиаторов и отдельных элементов трансмиссии), а также в тех местах, где применение сварки крайне нежелательно;
  • при монтаже и ремонте трубок из твердых медных сплавов, установленных в холодильном и теплообменном оборудовании и работающих в условиях «критических» температур или повышенного давления;
  • для надежного и прочного соединения тонкостенных предметов и деталей, испытывающих при эксплуатации повышенные нагрузки и упругие деформации.

Использование технологии твердой пайки обеспечивает необходимую прочность получившегося соединения и его устойчивость к перегреву. Помимо этого твердосплавные методы применяются при ремонте изделий из меди или латуни, которые при работе подвергаются высокотемпературному воздействию.

В отличие от описанных выше твердых припоев сфера применения мягкой пайки ограничена нормальными условиями эксплуатации. К этому способу чаще всего прибегают при необходимости получения надежного соединения изделий и деталей из легкоплавких материалов, не подверженных чрезмерному нагреву и деформациям.

Особой популярностью при «мягком» сочленении деталей пользуются получившие широкое распространение оловянно-свинцовые паяльные составы.

Использование в быту

Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта.

Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.

Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.

В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.

Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).

Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.

Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.

В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется твердый латунный припой, позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.

Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.

Особенности пайки трубных изделий

Порядок запайки труб мягкими припоями определяется следующей последовательностью рабочих операций:

  1. Сначала из труб подготавливается стыковой узел с раструбом, на внутреннюю поверхность которого наносится флюс для пайки мягким припоем.
  2. Затем тот же флюсовый состав наносится на внешнюю часть стыкуемой трубы, после чего паяльником большой мощности (не менее одного киловатта) готовый стык прогревается до температуры порядка 300-400 градусов.
  3. Контролировать степень нагрева стыковочного узла можно по изменению цветового оттенка флюса.
  4. После его потемнения в контактную зону вводится проволочный пруток припоя (иногда для лучшего контакта он приготавливается в виде мелкой стружки, заполняющей все стыковочные зазоры).
  5. При соприкосновении с прогретой зоной контакта припой плавится, а затем под воздействием флюса растекается по всей площади соединительного шва.

Высокотемпературная пайка с применением твердого состава отличается от уже описанных процедур следующими моментами.

Во-первых, при ее реализации на место стыка наносится флюс совсем иного состава, а во-вторых, вводимый в область пайки припой должен изготавливаться из тугоплавких составляющих.

И, наконец, для прогрева зоны контакта с твердыми свойствами используется специальное оборудование (термическая печь, газовая горелка или индукционное нагревательное устройство).

Как обработка медных заготовок, так и пайка стали в домашних условиях, предполагают использование обычной газовой горелки, всегда имеющейся в хозяйстве у любого частника.

Особое внимание нужно уделить последней стадии соединения трубных заготовок, когда после размягчения присадочной проволоки одна из труб проворачивается вокруг оси.

Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва.

Разновидности

Основной составляющей термостойких соединений, образующихся в результате пайки твердыми припоями, является медь, из которой изготавливаются практически все тугоплавкие расходные материалы.

Чистая медь в качестве сцепляющей составляющей применяется крайне редко. Как правило, она берется в соединении с другими металлами (серебром, цинком, кремнием или оловом).

Каждая из перечисленных добавок позволяет сделать припой более тугоплавким, а получившееся сочленение – прочнее и долговечнее.

Почти все эти примеси снижают температуру, при которой плавится сам твердый припой (у чистой меди этот показатель равен 1083 градусам).

Для высокотемпературной обработки металлов, как правило, используются медно-цинковые составы, идеально подходящие для пайки бронзовых или медных деталей (реже – стали).

Однако они обладают одним существенным минусом, проявляющимся в их плохой защищенности от вибрационных и ударных воздействий. С целью устранения этого недостатка применяется метод легирования другими металлами, заметно повышающими их прочностные характеристики.

Так, твердые латунные припои могут рассматриваться как медно-цинковые составы, прошедшие операцию легирования, благодаря которой они находят широкое применение при изготовлении твердосплавных резцов.

С основными характеристиками и областями применения различных видов припоев можно ознакомиться в сводных таблицах.


Флюсы для тугоплавких металлов

Основная составляющая флюсовых добавок, применяемых при работе с твердыми припоями – это борные соединения, объединенные под общим названием «бура» (Na2B4O7).

С целью повышения активности флюсов этого класса в них добавляется небольшое количество фтора с образованием таких активных соединений как фтористый калий и кальций.

Для работы с изделиями из меди и ее твердых сплавов желательно применять химически чистую буру, являющуюся универсальным флюсовым составом, оптимально подходящим для условий высокотемпературной пайки.

Следует заметить, что флюсовые добавки для мягких и твердых припоев выпускаются в самых различных исполнениях (в виде жидкости, кристаллов или порошка) и нередко объединяются с припоями.

Такой прием позволяет упростить операцию их дозирования и нормировать расход этой важной для качественной пайки составляющей.

Пайка мягкими припоями

Пайка — процесс жесткого соединения нескольких металлических деталей с помощью оловянно-свинцовых сплавов.

Пайка мягкими припоями используется главным образом для создания герметичного шва, соединения деталей, где не требуется большой механической прочности.

Рассмотрим последовательность выполнения приемов пайки мягкими припоями.

1. Поверхность детали очищают от грязи и ржавчины шабером, напильником или надфилем до металлического блеска. Шлифовальную шкурку применять нельзя, так как содержащийся в ней клей загрязняет поверхность для пайки.

2. Спаиваемые поверхности подгоняют до плотного соединения с помощью гибки, правки и опиливания.

3. Волосяной кисточкой наносят жидкий флюс, распределяя его на подготавливаемой к пайке поверхности тонким слоем (рис. 262). Наносить большое количество флюса не следует, так как при соприкосновении с горячим паяльником он разбрызгивается. Твердый флюс (канифоль) наносят на поверхность после предварительного подогрева места пайки паяльником путем растирания с одновременным его плавлением.

Рис. 262. Нанесение флюса на шов

Применяют два вида паяльников — обычные и электрические.

Стержень паяльника изготовляют из красной меди, обладающей большой теплопроводностью для передачи тепла детали, подлежащей пайке, с подогревом ее поверхности до температуры плавления припоя. Рабочая (клинообразная) часть паяльника должна быть чистой и иметь слегка притуплённую вершину без заусенцев.

Заправка рабочей части производится плоским личным напильником, как показано иа рис. 263, а.

Рис. 263. Подготовка паяльника к работе:
а — заправка рабочей части; б — очистка рабочей части хлористым цинком; в — нанесение припоя

Обычный паяльник нагревают в основном на газовой горелке, паяльной лампе, в кузнечном горне, в муфельной печи.

При нагревании паяльник располагают к пламени задней частью. Это положение способствует лучшему аккумулированию тепла массой паяльника и устраняет поджог рабочей части. Степень нагрева паяльника определяют по бледно-зеленому пламени, отходящему от него. Если паяльник нагрет докрасна, его надо снять, немного охладить и очистить рабочую часть паяльника от окалины напильником.

Более совершенной конструкцией являются электропаяльники, которые во время работы поддерживают постоянную температуру нагрева.

Рабочую часть паяльника погружают (на мгновение) в сосуд с хлористым цинком для очистки от окислов и окалины (рис. 263, б). Другой способ очистки и лужения рабочей части паяльника состоит в погружении в канифоль и растирании припоя на жале паяльника.

Очищенную рабочую часть вводят в соприкосновение с концом прутка припоя, забирая на жало паяльника две-три капли расплавленного припоя (рис. 263, в).

Жало вводят в кусок нашатыря, делая по нему горизонтальны движения до тех пор, пока конец паяльника не будет облужен. Эт. слой полуды даст возможность сохранить на плоскости определена количество припоя для пайки и защитит поверхность паяльника от окисления.

Для нагревания и при небольших перерывах в работе электропаяльник кладут на специальную подставку (рис. 264).

Рис. 264. Подставка для электропаяльника

На облуженный паяльник забирают от прутка две-три капли припоя и подносят к месту пайки, покрытому флюсом. Деталь при этом должна быть расположена швом вверх. Как только место прикосновения прогреется и припой будет растекаться, медленно и равномерно перемещают паяльник без отрыва вдоль шва в одном направлении, давая возможность припою заполнить зазор (рис. 265).

Рис. 265. Прием пайки шва мягким припоем

Наносить припой надо тонким и равномерным слоем без пропуска. При остывании припой имеет чистую блестящую поверхность. На слабо прогретую поверхность припой ложится комками и плохо связывается с поверхностью пайки. После окончания пайки выступающие приливы осторожно опиливают напильником, а поверхность шва зачищают шкуркой.

В процессе кислотной пайки на поверхность детали были нанесены флюсы, которые могут вызвать дополнительное окисление или коррозию. Для удаления остатка флюса всю поверхность детали промывают в теплой воде и просушивают.

Проверку качества пайки проводят по отсутствию пропусков раковин и на герметичность. Для этого в запаянный сосуд наливают воду и проверяют шов на водонепроницаемость.

Пайка металлов

Пайка твёрдыми и мягкими припоями

Пайкой называется процесс соединения металлов в твердом состоянии посредством расплавленного присадочного металла ( припоя ), имеющего температуру плавления меньше температуры плавления паяемого металла.

При пайке основной металл не расплавляется и, следовательно, химический состав его не изменяется. По прочности соединения, полученные пайкой, уступают сварным.

Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. При пайке металлы соединяются в результате растекания жидкого припоя по нагретым и соприкасающимся поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Прочность сцепления припоя с соединяемыми поверхностями зависит от диффузионных процессов, протекающих между припоем и основным металлом, т. е. от взаимного их растворения с образованием промежуточного сплава.

На протекание диффузионных процессов влияет качество подготовки поверхностей и наличие на них окислов или загрязнений, а также температура пайки.

Припой должен хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью и быть дешевым и недифицитным. Припой представляет собой сплавы цветных металлов сложного состава.Чаще всего применяются сплавы эвтектического состава, которые обладают пониженной температурой плавления. По составу припои делятся на медные, медноцинковые, серебряные, медно-фосфористые, медно-никелевые и специальные припои для алюминиевых сплавов. Различают твердые и мягкие припои. Твердые припои имеют температуру плавления выше 500ºС и предет прочности от 6 до 50 кГ/м 2 , а мягкие — соответственно ниже 400°С и 7 кГ/мм 2 . Припои изготавливаются в виде прутков, проволок, листов, полос, спиралей, колец, дисков, зерен и т. д.

При пайке применяются флюсы . Они служат для растворения и удаления окислов и загрязнений с поверхности металла, защиты его от окисления, улучшения смачиваемости и растекания припоев. Флюсы выпускаются в виде порошков, паст или в жидком состоянии. При пайке применяются три формы соединения ( рис. 232 ); нахлесточное 1, стыковое 2 и в ус 3.

Рис. 232. Типы паяных соединений.

Читать еще:  Немного о бессвинцовой пайке

Величина зазора между соединяемыми кромками должна быть небольшой для того, чтобы улучшить затекание припоя под действием капиллярных сил и увеличить прочность соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор от 0,05 — 0,08 мм, а для меди — не более 0,012 мм. Для хорошего смачивания поверхности производится механическая очистка и обезжиривание горячей щелочью, трихлорэтиленом, четыреххлористым углеродом. Поверхность изделия, не подвергающаяся покрытию припоями, перед пайкой покрывается пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивается хромовой кислотой во избежание прилипания припоя к изделию.

Пайка твердыми припоями

Твердые припои делятся на тугоплавкие с температурой плавления 875 — 1100°Сu легкоплавкие с температурой плавления ниже 875°С.

Пайка газовым пламенем

Пайка газовым пламенем осуществляется нагреванием кромок изделия до плавления припоя и флюса и применяется в основном для соединения деталей тугоплавкими припоями. Для нагрева паяемых деталей применяются сварочные или специальные горелки и паяльные лампы. В качестве горючих газов используются ацетилен, природные газы, водород, пары керосина и т. п. При пайке газовым пламенем припой можно заранее расположить у паяемого места или вводить в процессе пайки вручную. Применяются серебряные, медноцинковые, фосфористомедные и бронзовые припои. Предварительно на место пайки наносится флюс в виде жидкой пасты, разведенной водой или спиртом; конец прутка также покрывается флюсом.

Пайка в печах

Нагрев при пайке твердыми припоями может производиться в специальных печах с электрическим обогревом. Существует три способа пайки в печах: с применением твердых флюсов, в вакууме, в газовой среде. В первом случае собранное изделие с припоем, заложенным заранее в шов и нанесенным на место пайки флюсом, помещается в печь, где нагревается до температуры пайки. Во втором случае собранное изделие нагревается в вакуумной камере, благодаря чему не окисляется. В третьем случае используются активные или инертные газы: водород, диссоциированный аммиак и др.

Пайка в ваннах

Она производится в ваннах с расплавленными солями. Соляная смесь обычно состоит из 55% КСl и 45% NaCl. Температура ванны 700 — 800°С. На поверхность, подлежащую пайке, предварительно очищенную от грязи и жира, наносится флюс, между кромками или около места соединения размещается припой, затем детали скрепляются и погружаются в ванну. Соляная ванна предохраняет место пайки от окисления. Этот способ пайки используется для изготовления деталей из стали, твердых сплавов, меди, медных и алюминиевых сплавов. При этом способе пайки детали, нагретые до темперауры 550ºС, погружаются в ванну с расплавленным припоем, покрытым флюсом. Неспаиваемые поверхности предохраняют от контакта с припоем специальной обмазкой из графита с добавками небольшого количества извести.

Пайка токами высокой частоты

Пайка токами высокой частоты или индукционная пайка производится с нагревом паяемого участка изделия в катушке-индукторе. Через индуктор пропускается ток высокой частоты, в результате место пайки нагревается до необходимой температуры.

Пайка мягкими припоями

Пайка мягкими припоями с температурой плавления ниже 400°С и пределом прочности 5 — 7 кГ/мм 2 применяется почти для всех металлов. Мягкие припои состоят в основном из олова.

Пайка мягкими и твердыми припоями

Пайкой называется технологический процесс получения неразъемных соединений, выполняемый с применением припоя — проволоки из сплава, имеющего температуру плавления более низкую, чем температура плавления основного металла. В результате взаимодействия расплавленного при определенной температуре припоя с кромками основного металла и последующего остывания образуется спай. Кромки основного металла соединяются (спаиваются) вследствие эффекта смачивания их поверхностей, взаимного растворения и диффузии (проникновения) припоя и основного металла в зоне шва (спая). В связи с развитием современных ресурсосберегающих технологий процесс пайки находит широкое применение при изготовлении продукции машиностроения, приборостроения,

электротехнической и электронной промышленности. По сравнению с другими методами получения неразъемных соединений (в том числе и по сравнению со сваркой) пайка имеет ряд преимуществ: простота

выполнения операции, сохранение размеров и формы соединяемых деталей, сохранение неизменного химического состава и физико­механических свойств паяемых материалов. Кроме того, при пайке отпадает необходимость в последующей механической и термической

обработке, легче получаются соединения в труднодоступных местах и есть возможности для механизации и автоматизации процесса пайки. Процесс получения паяного соединения газопламенной горелкой состоит из нескольких стадий. Подготовка деталей перед пайкой аналогична подготовке под сварку. Перед предварительным нагревом для защиты металла от окисления на детали наносят флюс. При пайке применяют горелку, как правило, малой мощности. Состав пламени, присадочную проволоку и флюсы подбирают в зависимости от паяемого металла. Восстановительным пламенем производят пайку меди, бронз, латуни и различных сталей. Нейтральным пламенем паяют, как правило, сплавы цветных металлов специального назначения. Пламенем горелки осуществляют общий или местный нагрев до температуры пайки. Обычно температура пайки превышает температуру плавления припоя на 30—50 °С. Затем расплавляют припой, который смачивает соединяемые поверхности и заполняет зазор соединения. Исходя из условий образования соединения, припои должны удовлетворять следующим основным требованиям: иметь температуру плавления ниже температуры плавления паяемых материалов; хорошо смачивать поверхность соединяемых материалов, хорошо растекаться по ним и заполнять капиллярные зазоры; не вызывать в последующем химическую эрозию, не подвергаться старению; не изменять свои физико-механические свойства в процессе эксплуатации изделия. Припои классифицируют по следующим основным признакам: температуре плавления —

особолегкоплавкие до 145 °С, легкоплавкие до 450 °С, среднеплавкие до 1100 °С, высокоплавкие до 1850 °С, тугоплавкие свыше 1850 °С; способу образования — готовые, образующиеся в процессе пайки; химическому составу (основному компоненту) — оловянные, медные, никелевые, марганцевые, железные, титановые, серебряные, золотые и т. д.; способности к флюсованию — флюсуемые и самофлюсующиеся; виду полуфабриката — листовые, ленточные, проволочные, порошковые и др. Выбор марки припоя и метода нанесения определяется конструкцией и требованиями, предъявляемыми к соединению. В настоящее время разработано большое количество всевозможных припоев и флюсов. Различают два основных вида пайки: мягкими и твердыми припоями. Мягкие припои имеют невысокую механическую прочность и их плавление осуществляется при температуре до 400 °С. Прочность твердых припоев значительно выше, а температура плавления — свыше 550 °С. Пайку мягкими припоями применяют главным образом для получения плотного соединения деталей, не подверженных значительным нагрузкам. Широко известны припои оловянно-свинцовые (ПОС). Химический состав, температура плавления и примерное назначение некоторых мягких припоев приведены в табл. 82.

Химический состав, температура плавления и примерное назначение некоторых мягких припоев

Методы пайки мягкими и твердыми припоями

§ 91. Пайка мягкими припоями

Пайка мягкими припоями делится на кислотную и бескислотную. При кислотной пайке в качестве флюса употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту, при бескислотной пайке — флюсы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Бескислотной пайкой получают чистый шов; после кислотной пайки не исключена возможность появления коррозии.

Пайка мягкими припоями включает подготовку изделий к пайке, подготовку паяльника, расплавление припоя, охлаждение и очистку шва.

Подготовка изделий к пайке. Прочное паяное соединение может быть получено только в том случае, если место пайки предварительно очищено от грязи, жиров, продуктов коррозии и окисных пленок, которые сильно мешают растеканию припоя и его проникновению в шов. Поверхность изделий перед пайкой зачищают, обезжиривают, травят, промывают, сушат и собирают.

Механическую очистку поверхности изделий от окислов, ржавчины и окалины выполняют наждачной бумагой, напильниками, металлическими щетками, шлифовальными кругами, стальной или чугунной дробью.

Химическое обезжиривание в щелочных ваннах является наиболее простым и эффективным способом; заключается оно в обработке изделий в тонко размолотой венской извести, разведенной водой до кашицеобразного состояния, которую кистью наносят на изделие, тщательно протирают и смывают водой.

Обезжиривание в органических растворителях применяют для удаления толстого слоя масла с изделий со сложными поверхностями, с внутренними полостями и глубокими отверстиями. Для этого применяют ацетон, бензол, скипидар, бензин, метиловый, этиловый спирт и др.

Химическое травление применяют в тех случаях, когда имеющиеся на поверхности изделия пленки окислов и других соединений обезжириванием не удаляются и препятствуют образованию прочного соединения припоя с паяемым металлом. Травление осуществляют погружением изделий в растворы серной, соляной, фосфорной и других кислот.

Очистка с помощью ультразвука резко сокращает процесс очистки деталей от жировых загрязнений. Этот способ применяют в случаях, когда другие способы не обеспечивают нужную чистоту поверхности. В ультразвуковых ваннах в качестве очищающей среды используют органические растворители, щелочные растворы, горячую воду, мыльный раствор и др.

Подготовка паяльника заключается прежде всего в заправке его под углом 30 — 40° и очищении от следов окалины. Затем обушок паяльника нагревают, следя, чтобы его рабочая часть находилась в не коптящей зоне пламени и нагрев осуществлялся до определенных температур: до 250 — 300°С при пайке мелких деталей и до температуры 340 — 400°С при пайке крупных. Следят, чтобы паяльник не перегрелся. Перегрев паяльника выше 500°С повышает окалино-образование и затрудняет лужение наконечника. Если паяльник недостаточно нагрет, то припой на спаиваемых поверхностях быстро остывает и превращается в кашеобразную массу. Такая пайка очень непрочна.

Признаком перегрева является появление зеленоватого пламени и быстрое сгорание канифоли с выделением дыма вместо ее плавления. О нормальном нагреве паяльника судят по легкому покраснению обушка. При перегреве паяльник снимают с огня, дают ему немного остыть, зажимают в тисках и опиливают плоским напильником рабочий конец дочиста с обеих сторон и снимают с ребер заусенцы (рис. 359, а). Во время длительной пайки периодически очищают рабочую часть паяльника от окалины стальной щеткой и напильником.

Нагретый паяльник (рис. 359, б) быстро снимают с огня, очищают от окалины погруженным в хлористый цинк (рис. 359, в), затем набирают с прутка 1-2 капли припоя (рис. 359, г) и двигают паяльником по куску нашатыря (рис. 359, л), пока конец паяльника не покроется ровным слоем припоя. Затем протравливают места пайки (рис. 359, е).


Рис. 359. Техника паяния мягкими припоями: а — заправка паяльника, б — нагрев обушка, в — очистка от окалины хлористым цинком, г — захват припоя, д — обпуживание на кусковом нашатыре, е — протравливание места паяния, ж — нанесение припоя

Паяльник накладывают на место спая (рис. 359, ж), немного придерживая его на одном месте для прогрева детали, затем медленно и равномерно перемещают по месту спая. При этом расплавленный припой стекает с паяльника и заполняет зазоры шва (0,05-0,15 мм).

Для предохранения соседних со швом участков детали от нагрева их покрывают мокрыми тряпками или погружают в воду. После охлаждения паяный шов очищают, промывают, протирают сухой ветошью.

Нагретый паяльник нельзя класть на стол или верстак: он быстро отдаст тепло и загрязнится. Паяльник кладут на подставку (рис. 360). Рабочее место паяльщика показано на рис. 360, а, б.

При массовом изготовлении деталей пайку осуществляют погружением в ванну с расплавленным припоем.

Прием пайки встык показан на рис. 361, а, внахлестку — на рис. 361, б, тонкой пластины с толстой внахлестку — на рис. 361, в, внутренних швов труб — на рис. 361, г и толстых проводов — на рис. 361, д.

Особенности пайки сосудов для хранения горючих жидкостей. Пайка сосудов (бочек, бидонов) для горючих жидкостей или газов во избежание взрыва требует особых мер предосторожности.


Рис. 360. Паяльник на подставке (о), рабочее место паяльщика (б)

Прежде всего сосуды тщательно промывают. Перед пайкой их доверху наполняют водой и выдерживают некоторое время, чтобы пары остатков горючего вытеснились полностью. Слив воду, приступают к пайке.

Перед пайкой можно также бак пропарить или промыть горячей водой до исчезновения запаха горючего(лучше промыть 6%-ным раствором каустической соды). Не промытый сосуд к рабочему месту подносить нельзя, так как при работающей паяльной лампе малейшая неосторожность может повлечь за собой взрыв сосуда.

Когда пайка закончена и изделие полностью охладилось, со шва снимают излишек припоя, изделие промывают и высушивают в сушилке сухими опилками или сжатым воздухом.

Пайку труб выполняют в следующем порядке: очищают напильником или шабером место пайки, наносят кисточкой флюс на место спая, прикладывают нагретый и облуженный паяльник и пруток припоя к месту спая, расплавляют припой, равномерно и медленно непрерывно перемещают паяльник по линии шва, давая припою заполнить шов. После окончания пайки и полного остывания трубы удаляют флюс, промывают трубу в теплой воде.

Особенности пайки некоторых металлов и сплавов

Низно-углеродистые стали хорошо подвергаются пайке как мягкими, так и твердыми припоями. В качестве мягких припоев применяют оловянно-свинцовистые припои, а в качестве флюса — хлористый цинк или канифоль.


Рис. 361. Приемы пайки: а — стыкового шва, б — нахпесточного шва, в — тонкой пластины с толстой нахлесточным швом, г — трубы, д — толстых проводов

Высоко-углеродистые и инструментальные стали можно паять медно-цинковыми и серебряными припоями.

Пайку чугунных деталей выполняют латунями и серебряными припоями. Перед пайкой детали очищают от окислов, масла и обрабатываемую поверхность зачищают механическим способом. Затем в месте спая кислородно-ацетиленовым пламенем с избытком кислорода выжигают свободный графит, детали прогревают и очищают от окислов и покрывают бурой. Нагревание можно производить паяльной лампой, не допуская нагрева детали выше 900°С.

После окончания пайки чугунные детали отжигают: нагревают до температуры

700 -750° С, выдерживают при этой температуре в течение 20 — 25 мин, затем охлаждают на воздухе. Доброкачественный шов получается в том случае, когда поверхности спаиваемых деталей до пайки покрывают медью.

Пайка нержавеющих сталей сопряжена с некоторыми трудностями, так как вследствие химического воздействия кислорода на легирующие элементы при нагреве происходит окисление поверхности стали. В целях удаления окислов и дальнейшего предупреждения их образования применяют различные флюсы (например, буру). Нержавеющие стали паяют припоем ПСр45.

Медь и ее сплавы хорошо появляются всеми способами.

Пайка алюминия является весьма трудной операцией. Это связано с тем, что алюминий очень быстро окисляется на воздухе, покрываясь очень тонкой пленкой окиси, которая трудно поддается пайке.

Окисную пленку удаляют в процессе пайки механическим, химическим или ультразвуковым способом. Перед пайкой поверхность изделия обезжиривают в бензине или горячем 10%-ном растворе каустической соды и протравливают в растворе кислоты или зачищают. При механическом способе удаления окислов место шва нагревают до температуры плавления припоя, наносят расплавленный припой (цинк, олово или их сплавы) и шабером, щеткой под слоем припоя разрушают окисную пленку. Припой смачивает поверхность алюминия и образует после охлаждения шов.

Лучшие результаты пайки алюминия дает применение ультразвуковых паяльников, которые создают в расплавленном припое колебания ультразвуковой частоты (от 20 кГц до 1 ГГц), частички припоя увлекаются, ударяют о поверхность алюминия и разрушают окисную пленку. Для ультразвуковой пайки применяют припой на цинковой или оловянной основе с добавлением цинка, кадмия и алюминия.

При химическом способе окисная пленка разрушается активными флюсами. В качестве флюса применяют смесь из 10% фтористого натрия, 8% хлористого цинка, 32% хлористого лития и 50% хлористого калия. Место пайки и пруток припоя подогревают до температуры 300 — 400° С. Припой погружают в порошкообразный флюс, а место пайки дополнительно подогревают до температуры, несколько большей температуры плавления припоя. Проводя припоем с нажимом и быстро по подогреваемому шву, флюсом удаляют окисную пленку. Припой плавится и заполняет шов. Для удаления остатков флюса изделие после пайки промывают.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector