Пайка твердыми припоями: расскажите технологию

Пайка твёрдыми припоями. Часть 1. О пайке.

• Припои Brazetec
• Новости
• Статьи
• Вопрос ответ

Пайка твердыми припоями

В технологии конструкционных материалов пайку классифицируют двумя видами, различая низко- и высокотемпературные типы. Надо заметить, что это деление — весьма условное, ведь принципы и физика процесса в обоих случаях одинаковые. И состоят они в том, что неразъемное соединение двух, обычно металлических, деталей происходит при посредстве третьего материала, температура плавления которого меньше, чем у соединяемых с его помощью. Этот, третий материал, и называют припоем.

Тем не менее, различия в специфике низкотемпературной и высокотемпературной пайки всё же имеются. Пограничным признаком, разделяющим указанные типы, считают температуру нагрева припоя в 450°C. Именно этот фактор определяет и степень применимости, и спектр пригодных материалов, и технологию самого процесса с соответствующим инструментарием. В итоге, все эти факторы определяют те или иные прочностные показатели изготавливаемого соединения.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

При всей схожести процесса, происходящего как при низкотемпературной, так и при высокотемпературной пайках, для полноты представления о применимости этих методов, следует заостриться и на их различиях.

Первое, и оно же главное – это прочность. Ведь мы же неразъёмно соединяем детали? Должно быть прочно — и точка! Поэтому сразу отметим, что твердый, более тугоплавкий припой, применяемый при высокотемпературной пайке, даёт и более прочное соединение. Другой немаловажной характеристикой в ряде случаев будет термоустойчивость паянного шва. Здесь снова пальма первенства за высокотемпературным методом, где именно высокая температура плавления применяемых для него твёрдых припоев даёт преимущество относительно припоев мягких, начинающих течь при гораздо меньшем нагреве.

Казалось бы, сплошные плюсы в пользу высокотемпературного метода. Но не все так однозначно, когда начинают играть роль физико-химические свойства материалов или массогабаритные факторы паяемых деталей. В частности, локальный перегрев в зоне пайки вызывает структурные деформации у некоторых металлов, например, чугуна. Процессы нагрева и остывания могут образовывать у него местные площадки закаливания в теле у шва, зауглероженные и, как следствие, повышенно хрупкие.

Ещё одна неоднозначность кроется в том, что для расплавления твёрдых припоев при высокотемпературной пайке, происходящей при 1000°C, требования к источникам нагрева (и технологические, и конструкционные) не позволят использовать такой доступный и удобный инструмент, как паяльник. Кто сам занимался пайкой в повседневной жизни, наверняка знает, что температура жала обычных моделей не превышает 500°C. Подытоживая сказанное, видим, что результат сравнения высокотемпературной и низкотемпературной паек так расставляет приоритеты, что повышенная прочность и термоустойчивость соединения — это преимущество высокотемпературной пайки. Сложность же технологического процесса и специфические требования к оборудованию будут его недостатками.

Применение пайки твердыми припоями

На шкале термических неразъемных соединений конструкционных материалов, где самой простой и распространённой является низкотемпературная пайка, а самой прочностной, но и самой технологически сложной – сварка, пайка твёрдыми припоями займет как раз промежуточное положение. Да, она более сложна, чем пайка припоями мягкими, но зато и прочней, и не боится работы в условиях повышенных температур. Да, она не так надёжна, как сварка, но и сохраняет строение структуры спаиваемых металлов, они не деформируются, и не разупрочняются, и не меняют своих свойств.

Классической и распространённой областью применения пайки твёрдыми припоями является изготовление металлорежущего инструмента с режущей кромкой из твердосплавного материала. Пластины из вольфрамового, титанового и т.п. сплавов интегрируются в основное тело резца или сверла как раз таким способом. И при этом припаивание дает приемлемую прочность и отсутствие негативного влияния на конструкционные свойства материалов и геометрию изделий. Еще одной сферой широкого применения высокотемпературной пайки не без основания называют ремонт гидравлических систем, их трубопроводов в автомобилях: радиаторов, патрубков системы охлаждения, гидравлики. Словом, в авторемонте эта технология применима, когда нежелательно или невозможно применять сварку.

Любые тонкостенные детали, особенно если их режим работы подразумевает упругие деформации и серьезные нагрузки, будут несомненной областью применения высокотемпературной пайки в случае необходимости такого ремонта.

Медные, латунные бытовые изделия или их детали, от раритетного дровяного самовара до магистрали современной сплит-системы и холодильника в случае ремонта не обойдутся без высокотемпературной пайки. Мягкий припой, в силу своей неспособности выдержать высокую температуру нагревания, температурные и вибрационные деформации тут совершенно не применим.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Пайку твердыми припоями применяют для получения прочных и термостойких швов.

Пайку твердыми припоями осуществляют, соблюдая следующие основные правила:
— как и при пайке мягкими припоями, повеохности подгоняют друг к другу припили-ванием, тщательно очищают от грязи, окислов и жиров механическим или химическим способом;
— подогнанные детали в месте спая покрывают флюсом, на место спая накладывают кусочки- припоя (медные пластинки) и закрепляют мягкой вязальной проволокой;
— подготовленные детали (заготовки) нагревают паяльной лампой, в кузнечном горне или электропечи;
— когда припой расплавится, деталь снимают с огня и держаг в таком положении, чтобы припой не мог стекать со шва;
— затем деталь медленно охлаждают. Охлаждать детали с напаянной пластинкой в воде нельзя, так как это ослабит прочность соединения.

Применяют другой способ пайки: подготовленную деталь (изделие) нагревают и обсыпают бурой, затем нагревают и к месту соединения подводят конец медной или латунной проволоки, которая, расплавляясь, заливает место спая. По мере охлаждения спаянные детали промывают в воде, протирают сухими тряпками и просушивают; шов зачищают наждачной бумагой или опиливают напильником.

Дефекты при пайке, их причины и меры предотвращения следующие:

припой не смачивает поверхность паяемого металла вследствие недостаточной активности флюса, наличия окисной пленки, жира и других загрязнений. Для предотвращения несмачивания в состав флюса добавляют фтористые соли или увеличивают его количество, улучшают обработку деталей, удаляя следы коррозии, жира; наплывы или натеки припоя вследствие недостаточного прогрева детали, припой не расплавился.

Безопасность труда при выполнении паяльных работ и лужении. Рабочие места, предназначенные для выполнения работ по пайке мелких деталей, должны оборудоваться местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/с.

В помещениях, где выполнялись паяльные работы, должно производиться мытье полов, сухая уборка пола не разрешается. Хранение одежды в помещениях, где производится пайка, запрещается.

В непосредственной близости от рабочих мест, предназначенных для выполнения работ по пайке мелких деталей мягкими припоями, должны устанавливаться: умывальник, бачок с 1%-ным раствором уксусной кислоты для предварительного обмывания рук и легкообмы-ваемые переносные емкости для сбора бумажных или хлопчатобумажных салфеток и ветоши. Около умывальника постоянно должны быть мыло, щетки, салфетки для вытирания рук. Применение полотенец общего пользования не разрешается.

Подготовка металлов и процесс пайки связаны с выделением пыли, вредных паров цветных металлов и солей, которые, попадая в организм человека через дыхательные органы, пищевод или кожу, вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, поражение кожи и отравление.

Поэтому при пайке, и лужении необходимо соблюдать следующие правила;
рабочее место паяльщика должно быть оборудовано местной вентиляцией;
не допускается работа в загазованных помещениях;
после окончания работы и перед принятием пищи тщательно мыть руки мылом;
химикаты засыпать осторожно малыми порциями, не допуская брызг.

Попадание кислоты в глаза может вызвать слепоту, испарения кислот очень вредны;
серную кислоту хранить в стеклянных бутылях с притертыми пробками в плетеных корзинах с мягкой прокладкой;
пользоваться только разведенной кислотой. При разведении кислоту следует вливать в воду тонкой струей, непрерывно помешивая раствор. Запрещается лить воду в кислоту, так как при соединении воды с кислотой происходит сильная химическая реакция с выделением большого количества теплоты. Даже при небольшом количестве воды, попадающей в кислоту, вода быстро нагревается и превращается в пар, что может привести к взрыву;
— не допускаются ручные операции, при которых возможно непосредственное соприкосновение кожи работающего (промывка, притирка изделий, розлив и др.) с дихлорэтаном (огнеопасная ядовитая жидкость) или содержащими его смесями;
— при нагреве паяльника соблюдать общие правила безопасного обращения с источником нагрева;
— при работе с паяльными лампами: проверить исправность лампы, горючее наливать в лампу не более 75% емкости; недопустимо доливать или наливать горючее в не-остывшую лампу; керосиновую лампу заправлять только керосином; работать электрическим паяльником, ручка которого должна быть сухой и не проводящей тока.

Имеется несколько способов пайки твердыми припоями. Эти способы могут быть классифицированы по способу нагрева металла в процессе пайки. Обычно твердые припои разделяются на медные, медно-цинковые, медно-никелевые и серебряные. Отдельную группу составляют алюминиевые припои. Наиболее важные твердые припои стандартизованы.

Припой ПМЦЗ б из-за низкой прочности и хрупкости в машиностроении не применяется. Припои ПМЦ48 и ПМЦ54 ввиду недостаточной пластичности и низкой вибростойкости паянных ими соединений применяются мало. Наибольшее распространение получили припои JI62 и JIOK 62-06-04, дающие прочные паяные соединения. Предел прочности припоя JI62 составляет 30 кГ/мм2 при относительном удлинении 35 %.

Основой большинства флюсов для твердой пайки является бура Na2B407, кристаллизующаяся с десятью частями воды в крупные прозрачные бесцветные кристаллы Na2B407 • ЮН20. Кристаллическая бура начинает плавиться при 75 °С; по мере

усиления нагрева она постепенно теряет воду, сильно вспучиваясь и разбрызгиваясь, и переходит в безводную соль — плавленую или жженую буру, плавящуюся при температуре 783 °С. Бура в расплавленном состоянии может быть нагрета до высоких температур без заметного испарения; она весьма жидкотекуча и энергично растворяет окислы многих металлов, в особенности окислы меди.

Для пайки нержавеющей стали применяется смесь из равных частей буры и борной кислоты, замешанных на насыщенном водном растворе хлористого цинка до пастообразного состояния. При пайке серого ковкого чугуна для выжигания графита и увеличения чистой металлической поверхности, смачиваемой припоем, во флюсы часто вводят сильные окислители (хлорат калия, перекись марганца, окись железа и т. д.).

Флюсы могут иметь форму порошка или пасты. Применяются также флюсы и в виде жидких растворов, например раствор буры в горячей воде. Иногда целесообразно применять прутки припоя, покрытые флюсом. Флюсующее действие могут оказывать составные части самого припоя. Например, фосфор, окисляясь в фосфорный ангидрид, является хорошим флюсом для меди и медных сплавов, восстанавливая окислы и переводя их в легкоплавкие фосфорнокислые соединения. Поэтому фосфористые медные ири-пои не требуют флюсов для пайки медных сплавов, что очень удобно на практике.

Порошкообразные флюсы можно посыпать тонким слоем на кромки, причем часто применяется предварительный подогрев кромок, с тем чтобы частицы флюса плавились, прилипая к металлу, и не сдувались пламенем горелки при пайке. В порошкообразный флюс можно также обмакивать конец прутка припоя, нагретый выше температуры плавления флюса, который прочно пристает к прутку. Пасты и жидкие растворы наносят кистью или в них обмакивают припой. Можно изготовлять пасту из флюса с порошкообразным припоем и наносить ее на кромку перед пайкой.

Для пайки имеют важное значение подготовительные работы, часто определяющие качество соединения. Широко применяются три основные формы паяных соединений: нахлесточное, стыковое и соединение «в ус» (рис. 239). Наиболее распространенным является нахлесточное соединение, удобное для выполнения и весьма прочное. Увеличивая перекрытие нахлесточного соединения, можно повышать его прочность и в большинстве случаев достигнуть равнопрочности с основным металлом. Стыковое соединение имеет лучший внешний вид и при хороших припоях и правильном выполнении часто может обеспечить достаточную прочность (предел прочности может доходить до 40— 45 кГ/мм2). Стыковое соединение применяется в тех случаях, когда удвоение толщины металла нежелательно. Соединение в ус, требующее усложненной подготовки кромок, совмещает преимущества стыкового и нахлесточного соединений и обеспечивает хороший внешний вид и отсутствие выступающих кромок. Соединение в ус дает возможность достичь равнопрочности с целым сечением за счет увеличения рабочей площади соединения.

Существенное значение имеет величина зазора между соединяемыми кромками, которая должна быть малой как для улучшения всасывания жидкого припоя действием капиллярных сил, так и для увеличения прочности соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05—0,15 мм; для пайки медью в защитном газе рекомендуются зазоры 0,1—0,2 мм. Строгие требования в отношении величины зазора заставляют производить достаточно чистую механическую обработку поверхностей, так как грубая обработка, например опиловка напильником или опескоструивание, может быть причиной чрезмерного расхода припоя в соединении и резкого падения его прочности.

Для хорошего смачивания припоем поверхность, подлежащая пайке, должна быть безукоризненно чистой. Обезжиривать можно горячей щелочью, трихлорэтиленом или четыреххлористым углеродом. Окислы удаляют травлением в кислотах с последующей тщательной промывкой и сушкой.

Механическую очистку производят протиркой ветошью, тонкой наждачной бумагой, шлифованием мелкозернистыми шлифовальными кругами, щетками и т. д. При сборке часто предварительно наносят флюс на кромки и размещают припой между кромками; в этом случае применяют припой в форме фольги или тонкого порошка, или же припой в виде проволоки или ленты, помещаемой около места пайки.

Собранные детали перед пайкой должны быть достаточно прочно скреплены проволочными связками, шпильками, точечной сваркой и т. д., с тем чтобы устранить возможность смещения деталей при нагреве и в процессе пайки. Поверхность изделий, которая не должна облуживаться, покрывают перед пайкой пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивают раствором хромовой кислоты и тому подобными веществами, устраняющими прилипание припоя к поверхности изделия.

Пайку изделий твердыми припоями применяют в том случае, если неразъемные соединения должны обладать достаточной прочностью (временное сопротивление 15—20 кгс/мм2).

Твердые припои имеют температуру плавления выше 450 °С.

Для нагрева изделий при пайке твердыми припоями используют различные методы: газовым пламенем (горелкой), в печах, в соляных ваннах, токами высокой частоты, на электрических контактных машинах.

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.

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.

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 и лужение

Пайкой называют процесс соединения двух металлических частей с помощью расплавленного металла или сплава, называемого припоем и имеющего более низкую температуру плавления, чем соединяемые части. Пайку применяют для создания неразъемных соединений деталей из стали, цветных металлов и их сплавов, а также их сочетаний. Пайка распространена при выполнении электромонтажных работ, монтаже контрольно-измерительной аппаратуры, радио7 и электроприборов, изготовлении сосудов, радиаторов, твердосплавного режущего инструмента и т.п.

Процесс пайки состоит из прогрева спаиваемых частей до температуры плавления припоя, расплавления последнего, растекания и заполнения зазоров под действием капиллярных сил, диффундирования в металл с последующей кристаллизацией в паяном шве. При этом соединение деталей достигается без расплавления их кромок в результате смачивания поверхностей более легкоплавкими жидкими металлами.

Очистку поверхностей перед пайкой от окалины, оксидов, грязи и жира проводят с помощью напильников, металлических щеток, шаберов и химическими способами (травлением). После травления детали промывают и сушат. Обезжиривание осуществляют протиркой поверхности бензином, ацетоном, растворителем. Перед пайкой детали плотно подгоняют одну к другой, используя струбцины или другие приспособления.

При нагреве деталей, соединяемых пайкой, их поверхности окисляются. Для удаления оксидной пленки применяют паяльные флюсы и травильные вещества, которые растворяют оксиды, образуют легко удаляемые шлаки, способствуют лучшему смачиванию спаиваемых поверхностей расплавленным припоем и затеканию его в зазоры. При пайке деталей из стали, бронзы и латуни используют хлористый цинк, деталей из латуни — нашатырный спирт, деталей из цинка и чугуна — соляную кислоту. После травления соляной кислотой деталь промывают в содовом растворе, а затем в чистой воде. Хлористый цинк (травленая соляная кислота) представляет собой смесь из 50 % соляной кислоты и 50 % воды, в которую добавлены небольшие кусочки и стружка цинка. Чтобы хлористый цинк был коррозионно-стойким, его разбавляют нашатырным спиртом в количестве, равном 1/3 взятого объема.

По назначению припои подразделяют на мягкие и твердые с температурой плавления соответственно 180…300 и 700…1000 °С. Мягкие припои состоят в основном из свинцово-оловянных сплавов с σ_в = 28…47 МПа. Кроме высокой температуры плавления твердые припои характеризуются более высокими механическими свойствами; временно’е сопротивление разрыву паяных швов 260…300 МПа. Химический состав и область применения твердых припоев приведены в табл. 19–21, а составы флюсов — в табл. 22.

Для нагрева места пайки до рабочей температуры применяют паяльники периодического и непрерывного подогрева, паяльные лампы, газовые горелки, установки ТВЧ.

Таблица 19. Химический состав (ГОСТ 21930–76) и область применения оловянно-свинцовых припоев

Таблица 20. Химический состав (ГОСТ 23137–78) и область применения медно-цинковых припоев

Таблица 21. Химический состав (ГОСТ 19738–74) и область применения серебряных припоев

сплавов цветных металлов,

Таблица 22. Составы флюсов

Паяльники периодического подогрева молоткового и торцового типов изготовляют из красной меди как наиболее теплопроводной. Такой паяльник периодически подогревают паяльной лампой, газовой горелкой или в горне. К паяльникам непрерывного подогрева относятся электрические паяльники, позволяющие осуществлять пайку непрерывно; температура их рабочей части достигает 400 °С. Паяльная лампа дает возможность нагревать изделие до 700…900 °С.

Пайку низкотемпературными припоями используют для создания герметичного шва, а также соединения деталей, не требующего большой прочности. Пайку проводят следующим образом.

Поверхность очищают от грязи и коррозии шабером, напильником или надфилем до металлического блеска. Шлифовальную шкурку не применяют, так как содержащийся в ней клей загрязняет поверхность пайки. Поверхность подгоняют до плотного соединения путем гибки, правки и опиливания. Кисточкой наносят тонкий слой жидкого флюса. Твердый флюс (канифоль) наносят на поверхность, предварительно нагретую паяльником. Деталь при пайке должна быть расположена швом вверх. Как только место прикосновения паяльником прогреется и припой растечется, медленно и равномерно перемещают паяльник без отрыва вдоль шва, давая возможность припою заполнить зазор. Припой наносится тонким и равномерным слоем без пропуска. После окончания пайки выступающие приливы опиливают напильником и поверхность зачищают шкуркой.

Пайку твердыми припоями применяют, когда необходимо получить прочный теплоустойчивый шов. Для пайки твердосплавного инструмента, когда требуется высокая прочность соединения, используют индукционный нагрев и порошковый припой ПАН-21. Место пайки нагревают до температуры плавления припоя, добавляя буру, которая, расплавляясь, способствует лучшему разливу припоя.

Пайку заканчивают, когда припой полностью зальет все места соединения. Охлаждение проводят медленно, не применяя воды. Места пайки очищают от буры, припоя и промывают. Качество пайки проверяют внешним осмотром мест соединения, обращая внимание на отсутствие раковин и пропусков в местах соединения. Прочность шва контролируют легким постукиванием соединенных деталей о металлический предмет.

Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно-свинцовыми сплавами (припоями). Лужение осуществляют для защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей к пайке легкоплавкими припоями перед заливкой подшипников баббитом. Поверхность очищают от грязи и коррозии механическим или химическим способом. Химическую очистку применяют как для обезжиривания, так и для очистки детали от оксидов.

Лужение проводят натиранием и погружением. После механической зачистки поверхность промывают в кипящем 10 % — ном растворе каустической соды и в воде. Непосредственно перед лужением поверхность покрывают флюсом (хлористым цинком) с помощью кисти, куска войлока или пакли и посыпают порошком нашатыря, затем нагревают до температуры плавления олова или другого сплава, который наносят на поверхность в виде кусочков или порошка. Когда припой от соприкосновения с нагретой поверхностью начнет плавиться, его растирают паклей или холщовой тряпкой, пересыпанной порошком нашатыря. Припой должен распределяться равномерным слоем по всей поверхности. При лужении погружением очищенную и протравленную деталь погружают на 1 мин в ванну с раствором хлористого цинка, затем на 2…3 мин в ванну с расплавленным припоем, после чего деталь извлекают из ванны. Качество лужения проверяют внешним осмотром на равномерность распределения полуды, отсутствие вздутий и т.п.

Справочник сварщика

Среди методов сварки металлов, существует пайка твердым припоем. Этот вид соединения предполагает, что материалы будут соединяться с помощью присадочного металла, температура расплавления которого намного ниже, чем температура плавления свариваемого материала. Граничной температурой пайки твердым припоем, считается значение в 450°С.

Обратите внимание, что пайка бывает высокотемпературной и низкотемпературной. Что же их отличает между собой? – В первую очередь, это разность прочности спайных соединений, что обусловлено в разности температуры плавления между мягким и твердым припоем.

Также, одним из отличий пайки твердым припоем является термоустойчивость соединения. Так как температура плавления твердого припоя намного выше температуры мягкого припоя, соединение в таком случае способно выдерживать более высокие температуры и механические воздействия, и сохранять свои свойства.

Среди недостатков пайки твердым припоем перед мягкими припоями, следует отметить более высокую рабочую температуру при пайке, что в свою очередь, может вызвать серьезные структурные изменения в металлах. К примеру, такие случаи могут наблюдаться при пайке чугуна. При сильном нагревании возрастает вероятность хрупкости металла в области шва.

Так как для пайки твердым припоем нужна высокая температура, в процессе стоит использовать особые источники нагрева, которые готовы обеспечить расплавление при температуре 1000°С и выше. Поэтому, исключено использование паяльников, с помощью которых производят пайку мягким припоем.

Таким образом, достоинством высокотемпературной пайки является высокая прочность и последующая высокая термоустойчивость соединения. А к недостаткам этого способа является технологичная сложность процесса пайки и доведение металлов до высоких температур.

Где применяется пайка твердым припоем?

Пайка твердыми припоями применяется в «усредненных» случаях между пайкой мягкими припоями и сваркой. То есть, во всех случаях, где низкотемпературной пайки будет недостаточно, а сварка будет нецелесообразной, актуальнее всего использовать именно пайку твердым припоем.

Этот способ соединения применяют при изготовлении металлорежущих инструментов с твердосплавными пластинами. В процессе припаивания этих пластин, высокотемпературная пайка обеспечивает достаточно прочное соединение, не оказывая негативного воздействия на твердость и прочность режущих пластин.

С помощью такой пайки изготавливают изделия из цветных металлов и нержавеющих сталей, выполняют соединение стальных и медных трубопроводов, которые находятся в условиях высокого давления или при высокой температуре, в холодильных системах, теплообменниках и так далее.

Используют высокотемпературную пайку для ремонта автомобилей – пайки радиаторов и трубопроводных систем, для ремонта двигателя, трансмиссии, кузова и других деталей, в тех случаях, где не целесообразна любая другая сварка. Актуально применение пайки твердым припоем в случае тонкостенных деталей, которые выдерживают значительные нагрузки и упругие деформации.

Еще, высокотемпературную пайку применяют для ремонта бытовых изделий из меди и латуни, которые в процессе использования подвергаются высоким температурам.

Чем пользуются для нагрева при пайке твердыми припоями и что используют?

В целом, для пайки твердым припоем подойдет любой источник, который способен разогреть участок до температуры свыше 1000°С. Как правило, такими источниками являются газовые горелки, индукторы и печи, а также нагревание деталей электросопротивлением. В бытовых условиях, наиболее часто используется именно горелки.

В качестве припоев используются:

• медно-цинковые припои;
• медно-фосфорные припои;
• латунь;
• серебряные припои.

В качестве флюсов, как правило, применяют соединения на основе бора, такие как – бура (Na2B4O7), борная кислота (H3BO3) и борный ангидрид (B2O3). Используются и другие флюсы, регламентированные ГОСТ 23178-78, такие как – ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х.

Процесс пайки твердыми припоями

Технология высокотемпературной пайки не отличается сложными нюансами или деталями. Достаточно придерживаться техники безопасности и основных правил, для того чтобы процесс прошел успешно. Рассмотрим весь процесс на примере соединения гаечного ключа.

В таком случае, для нагрева достаточно воспользоваться газовой горелкой. В первую очередь, стоит зачистить стыковые части обеих половинок ключа с целью удаления окисной пленки, которая достаточно часто поражает нержавеющие детали.

Далее, детали зажимаются в тисках или других устройствах, которые будут надежно удерживать детали. Область соединения необходимо промазать флюсом и приступить к нагреву. Пламя на горелке необходимо установить таким, чтобы был легкий недостаток кислорода. В случае если будет кислородное перенасыщение, поверхность детали будет окисляться.

Итак, область паяемой зоны разогревается до необходимого цвета и температуры, после чего осуществляется офлюсование стыка с флюсом. В случае, когда используется неофлюсованный пруток, его необходимо окунать во флюс. Далее, область пайки разогревается до вишневого цвета, после чего расплавляется припой, растекается в зоне соединения и затягивается в стык. Далее остается лишь зачистить стык и процесс соединения деталей твердым припоем можно считать завершенным.

Пайка нержавейки твердыми припоями

Автор: Игорь

Дата: 28.06.2016

• Статья
• Фото
• Видео

На сегодняшний день, пайка нержавейки твердыми припоями используется в тех областях, где требуется достигнуть максимально прочного соединения, не прибегая к сварке. Данный метод соединения относится к промежуточному положению между сваркой и низкотемпературной пайкой. В отличие от использования мягких припоев, твердые потом могут использоваться в условиях высокотемпературной эксплуатации. Процесс спаивания не влияет на структуру металла, что не приводит к их деформации и разупрочнению. Активно все это используется при изготовлении металлорежущих инструментов, как резцы с твердосплавными пластинами и прочие. Благодаря такой спайке получается высокая прочность соединения и нет негативного воздействия на геометрию и прочность пластин, к которым припаиваются детали.

Пайка нержавейки твердыми припоями

Твердая пайка нержавейки применяется также при ремонте и изготовлении сосудов из нержавеющей стали, соединения труб, которые могут служить для проводки воды или охладительных систем. Особенно активно она используется там, где затруднительна сварка. Ее можно встретить при ремонте автомобильных двигателей, радиаторов и трансмиссии. Благодаря высокому качеству соединения выдерживают даже упругие деформации и значительны нагрузки. Для многих вариантов ремонта, этот процесс не имеет альтернативы. Технология контролируется по ГОСТ 1499-54.

Преимущества пайки нержавейки твердыми припоями

• Пайка нержавейки твердыми припоями является самой качественной из всех возможных вариантов;
• Такой метод используется в промышленности для ответственных соединений, работающих в сложных условиях;
• Соединение может применяться даже в местах с высокой температурой;
• Детали стойки к различного рода нагрузкам;
• Процесс пайки происходит относительно быстро и не требует большого количества подготовительных процедур;
• Ею намного легче ремонтировать детали в станкостроительной сфере;
• Во время обработки температура является не столь высокой, чтобы деформировать металл заготовок, как это случается при сварке.

Недостатки пайки нержавейки твердыми припоями

• Если сравнивать с использованием других припоев, то процесс получается более трудоемким;
• Твердые сплавы нередко оказываются более дорогостоящими, как и себестоимость пайки, за счет того, что используется больше ресурсов;
• Далеко не каждый инструмент может дать ту температуру, которая требуется для этого процесса, поэтому, в домашних условиях он оказывается трудноосуществимым.

Подготовка оборудования и материалов

Перед тем как паять нержавейку твердым припоем, следует заняться подготовкой. Для проведения пайки нужно подобрать правильную горелку, которая бы смогла выдать требуемую температуру и обладала достаточной шириной пламени, чтобы равномерно обрабатывать поверхность.

Выбор горелки для пайки припоями

Следует сделать так, чтобы под рукой всегда находился флюс и припой, чтобы вовремя сделать все нужные процедуры. Перед работой нужно подготовить все под заданный режим работы и проверить работоспособность инструментов.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

При высокотемпературном спаивании используется нагрев при помощи горелки, тогда как в ином случае применяется электрический нагрев.

Высокотемпературная пайка нержавейки

Также различается температура плавления самого припоя. В первом случае она намного более высокая, что также влияет и на качество соединения, так как оно становится значительно выше. Низкотемпературная пайка, впоследствии, выдерживает меньшие температурные режимы воздействия. Высокотемпературная может вызывать структурные изменения в металле, если температура его плавления близка к той, которая используется при обработке. Для них также используется оборудование различной мощности.

Выбор твердого припоя

Медно-цинковый припой представлен в серии ПМЦ с различным содержанием меди. Его часто используют вместе с дополнительным легированием, чтобы снизить сильную отдачу при вибрации.

Медно-фосфорный представлен в серии ПМФ с различным содержанием фосфора, в зависимости от цифры модели. У него хорошая устойчивость к коррозии и высокая текучесть. Иногда его могут использовать для замены серебряного припоя.

Медно-циноквые обладают высокими технологическими свойствам. При добавлении олова температура плавления снижается, так что он относится к универсальным припоям.

Для каждой процедуры выбор материала может отличаться, что зависит от свойств деталей.»

Выбор флюса

Пайка нержавеющей стали твердыми припоями требует тщательного подбора флюса. Одним из лучших вариантов для данного металла состоит на 70% из буры, на 20% из борной кислоты и на 10% из фтористого кальция.

Технология пайки нержавейки твердым припоем

1. Зачистить механическим способом стыковые части деталей.
2. Зафиксировать заготовки в неподвижном положении.
3. Зону, где будет происходить спайка, нужно промазать флюсом.
4. Горелка зажигается и устанавливается на нужный режим.
5. Постепенно прогревается зона спайки, пока не изменится цвет металла.
6. К детали подается припой, который может быть сразу покрыт флюсом.
7. Осуществляется постепенное запаивание поверхности, передвигая расходный материал вдоль линии спайки.

Пламя горелки не должно содержать в себе слишком много кислорода, так как он окисляет поверхность заготовок и делает соединение менее надежным.»

Контроль качества шва

Существует несколько способов проверить, насколько хорошо все спаялось. Для этого используют такие методы как:

• Параметрический;
• Трансформаторный;
• Люминесцентный;
• Цветной;
• Оптический;
• Визуальный.

Меры безопасности

Даже когда происходит пайка пищевой нержавейки твердыми припоями в домашних условиях, то следует придерживаться правил безопасности. Во-первых, для пищевой нержавейки припой не должен содержать цинк или свинец. Также не стоит забывать о высоких температурах, с которыми идет работа и брать все незащищенными руками раньше времени остывания. Баллон с газом должен находиться на достаточном расстоянии от открытого огня горелки.

Почему пайка может не получиться?

Основными причинами неудач являются:

• Недостаточно хорошая зачистка перед самим процессом;
• Плохой разогрев заготовки, так что припой не смог нормально сцепиться с металлом;
• Был неправильно подобран припой для такого соединения;
• Было использовано недостаточное количество флюса, так что материал не начал плавиться, как того требовала технология;
• После спайки, когда все еще не остыло, было механическое воздействие со сдвигом детали.

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.

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: 5159 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ