Технология конструкционных материалов - контрольная работа.

2. Сущность основных способов пайки.
Пайкой называется процесс соединения с межатомными связями в результате
нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, смачивания их припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации. При пайке основной металл не расплавляется и, следовательно, его химсостав не меняется. По прочности паяные соединения уступают сварным. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы цветные металлы, серые и ковкие чугуны и другие. Одним из важных преимуществ пайки является возможность соединения разнородных металлов и металлов с неметаллами.
При пайке металлы соединяются в результате смачивания и растекания жидкого припоя по


-3-

нагретым поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Прочность сцепления зависит от физико-химических и диффузионных процессов, протекающих между припоем и основным металлом. Диффузионные процессы зависят от качества подготовки поверхности, наличия на ней окислов или загрязнений, а также от температуры и времени пайки.
Припой должен хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью, быть дешевым и недефицитным.
Флюсы служат для растворения и удаления окислов и загрязнений с поверхности металла, защиты его от окисления, улучшения смачиваемости и растекания припоев.
В общем, все основные способы пайки включают комплекс операций, основными из которых являются следующие: подготовка поверхности под пайку, сборка деталей, укладка припоя, нанесение флюса, пайка, обработка деталей после пайки.
Подготовка поверхности под пайку заключается, во-первых, в очистке поверхности, во-вторых, в нанесении специальных технологических покрытий.
Существуют следующие основные способы очистка поверхности:
1)термический (горелками, отжигом в восстановительной атмосфере, в вакууме);
2)механический (обработка режущим инструментом или абразивом, дробеструйка или галтовка);
3)химический (обезжиривание, травление, ультразвуковая обработка).
Нанесение технологических покрытий производится гальваническим, химическим способом, горячим лужением (погружением в горячий припой), плакированием, термовакуумным напылением и др.
Указанные покрытия наносятся для следующих целей:
а) для улучшения смачиваемости паяемых металлов;
б) для защиты основного металла от испарений отдельных компонентов в процессе пайки;
в) для предотвращения вредного взаимодействия припоя с основным металлом, приводящего к образованию хрупких структур;
г) в качестве припоя при контактно-реактивной пайке.
Укладка припоя. Часто сборка включает в себя нанесение припоя, укладку его в виде дозированных заготовок из проволоки и фольги. При размещении припоя необходимо учитывать условия пайки: расположение изделия в печи или другом нагревательном устройстве, режимы нагрева и охлаждения.


-4-

Массу припоя, необходимую для получения качественных соединений определяют из соотношения
Q=1,5Δhlγ . где
Δ-наибольший зазор в соединении при температуре пайки, м;
h- высота или ширина соединения, м ;
l- протяженность соединения, м ;
γ- удельная плотность припоя, Н/м3
Коэффициент 1,5 учитывает объём галтелей припоя и технологические потери (угар, разбрызгивание).
Нанесение флюса. Иногда при сборке деталей под пайку требуется нанести флюс. Порошкообразный флюс разводят дистиллированной водой до состояния негустой пасты и наносят шпателем или стеклянной палочкой,
после этого детали подсушивают при температуре 70-80º в течение 30-60
минут. При газопламенной пайке флюс подают на разогретом прутке припоя; при пайке паяльником- рабочей частью паяльника или вместе с припоем,,; в случае применения оловянно-свинцового припоя- в виде трубок, наполненных канифолью.
Пайка (нагрев места соединения или общий нагрев собранных деталей) выполняется при температуре, превышающей температуру плавления на 50-100ºС. В зависимости от температуры плавления применяемых припоев пайка подразделяется на высокотемпературную(более 450ºС) и низкотемпературную(менее 450ºС).
Обработка после пайки включает в себя удаление остатков флюса.
Флюсы, частично оставшиеся после пайки на изделии, портят его внешний вид. Изменяют электропроводность, а некоторые вызывают коррозию, поэтому они должны быть удалены.
Остатки канифоли и спиртоканифольных флюсов удаляют спиртом или ацетоном.
Агрессивные кислотные флюсы тщательно отмывают горячей и холодной водой с помощью волосяных щеток.
Существует много различных способов пайки. Основные из них следующие.
Пайка высокотемпературными (твердыми) припоями. Температура плавления у них выше 450º С и предел прочности от 6 до 50 кгс/мм2 К таким припоям относятся медные, медноцинковые, медноникеливые и серебряные.
При данной пайке, в качестве флюса используют буру(Na2B4O7) и борную кислоту (Na2BO3 )


-5-

(Na2B4O7 ), хлористый цинк (ZnCl), фтористый калий(KF 2) и другие соли щелочных металлов.
Для пайки нержавеющей стали применяют смесь из равных частей буры и борной кислоты, замешанных в водном растворе хлористого цинка. При пайке серого и ковкого чугуна для выжигания графита и увеличения площади чистого металла во флюсы вводят сильные окислители, например хлорат калия, перекись марганца или окислы железа.
Пайка низкотемпературными (мягкими) припоями. Данный способ пайки
используют почти для всех металлов. Эти припои состоят в основном из олова. Используют также висмут, кадмий и безоловянистые на основе свинца, сурьмы и серебра. В качестве флюсов используют слабые кислоты (фосфорную, раствор соляной и.т.д.) и органические и неорганические вещества (стеарин, канифоль). По окончании пайки флюсы удаляют с поверхности металла.