Шестель, Л.А. Специальные методы сварки и пайка - файл n1.doc

приобрести
Шестель, Л.А. Специальные методы сварки и пайка
скачать (508.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc941kb.26.10.2010 15:15скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

3. ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

3.1. Сущность и механизмы процесса пайки


Пайкой называется получение соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов до температуры ниже температур их плавления, последующего смачивания материалов расплавленным припоем, затекания припоя в зазор и его кристаллизации.

Основные особенности пайки:

– пайка осуществляется при температуре ниже точек плавления соединяемых металлов;

– пайка во всех случаях связана с введением в зазор между соединяемыми металлами жидкой металлической прослойки (расплавленного припоя), которое осуществляется капиллярным течением расплава припоя в зазоре, введением в зазор припоя в виде фольги или нанесением на основной металл покрытия, образующего припой, путем контактного плавления покрытия на границе с основным металлом и т. д.;

– соединение образуется в результате взаимодействия твердого основного металла с жидким припоем (если условия для такого взаимодействия отсутствуют, то паяное соединение не образуется);

– завершающей стадией пайки во всех случаях является кристаллизация металлической прослойки между соединяемыми поверхностями твердых металлов.

Свойство материалов образовывать паяное соединение при заданном режиме пайки называется паяемостъю.

В качестве припоя при пайке, как правило, используется металл или сплав с температурой плавления ниже температуры плавления паяемых материалов. Для удаления оксидов с поверхности паяемых материалов и припоя и предотвращения их образования в процессе пайки применяется вспомогательный материал, называемый паяльным флюсом.

К преимуществам пайки можно отнести:

– возможность изготавливать сложные по конфигурации узлы и целые конструкции, например камеры сгорания, состоящие из нескольких деталей, за один цикл (нагрев), что позволяет рассматривать пайку в отличие от сварки как групповой метод соединения материалов и превращает ее в высокопроизводительный технологический процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации;

– благодаря общему равномерному нагреву в печах и ваннах и последующему контролируемому охлаждению паяемой конструкции существенно уменьшать, а иногда и полностью исключать в ней остаточные напряжения и деформации;

– соединять разнородные металлы, а также металлы с неметаллами – графитом, ферритами, керамикой;

– получать неразъемные, а также разъемные соединения, что очень важно в производстве радиоэлектронной аппаратуры, когда возникает необходимость демонтажа при настройке или замене дефектных приборов или деталей, установленных на печатной плате;

– путем варьирования размеров соединяемых пайкой поверхностей (величины нахлестки) получать равнопрочные с основным металлом соединения, по своей надежности, превышающие в ряде случаев сварные соединения (при этом получается более благоприятная форма соединений с меньшей концентрацией напряжений, чем при контактной сварке);

– получать соединения в скрытых и малодоступных местах изделий, изготавливать тонкостенные изделия с большой плотностью паяных соединений и их объемным расположением.

3.2. Технология пайки


Технологический процесс пайки, в ходе которого обеспечивается реализация всех стадий образования спая, включает в себя следующие операции:

1) подготовку поверхностей под пайку;

2) сборку деталей;

3) укладку припоя и в ряде случаев внесение флюса;

4) пайку;

5) обработку деталей после пайки.

Подготовка поверхностей под пайку. Качество подготовки поверхности под пайку во многом определяет уровень и стабильность свойств паяного соединения. Основные способы очистки поверхности:

1) термический (горелками, отжигом в восстановительной атмосфере, в вакууме);

2) механический (режущим инструментом или абразивом, галтовка, гидропескоструйная или дробеструйная очистка и пр.);

3) химический (обезжиривание, химическое травление, электрохимическое травление, травление с ультразвуковой обработкой, комбинированное с обезжириванием и травлением).

В ряде случаев подготовка детали под пайку включает в себя также нанесение специальных технологических покрытий гальваническим или химическим способом, горячим лужением (погружением в расплавленный припой), с помощью ультразвука, плакированием, вжиганием, термовакуумным напылением. Указанные технологические покрытия наносят с различными целями:

1) для улучшения смачиваемости паяемых материалов расплавленным припоем;

2) для защиты основного металла от испарения отдельных их компонентов в процессе пайки;

3) для предотвращения вредного взаимодействия припоя с основным металлом, приводящего к образованию хрупких структур;

4) в качестве припоя при контактно-реактивной пайке.

Сборка деталей. Качество паяного шва, его внешний вид, соответствие паяного узла размерам чертежа во многом зависят от качества сборки.
При сборке, прежде всего, должны быть обеспечены необходимые зазоры под пайку. Например, при пайке низкоуглеродистых сталей припоями системы
Sn–Рb должны выдерживаться зазоры 0,05–0,5 мм, припоями на основе
Сu – 0,01–0,05 мм.

Детали во избежание смещения при пайке должны быть зафиксированы (плотной посадкой, обжатием, развальцовкой, прихваткой сваркой и пр.). Примеры фиксации деталей при их сборке показаны на рис. 3.1. При пайке сложных конструкций применяются специальные строчные приспособления. Такие приспособления должны обеспечивать:

1) свободное расширение деталей при нагреве;

2) наименьший теплоотвод от паяемого стыка;

3) беспрепятственное формирование паяного шва;

4) несмачиваемость материалов приспособления припоем (обычно применяются графит, керамика, хромированная сталь).

Рис. 3.1. Способы фиксации деталей при их сборке и укладке припоя:
1, 3 – детали; 2 – припой
Укладка припоя. Часто сборка включает в себя нанесение припоя, укладку его в виде дозированных заготовок из проволоки или фольги. При размещении припоя необходимо учитывать такие условия, как расположение изделия в печи или другом нагревательном устройстве, режимы нагрева и охлаждения. Эффективность и экономичность производства паяных конструкций в значительной мере зависят от правильного дозирования припоя: при недостаточном количестве припоя зазоры не заполняются, и соединение получается ненадежным; при избытке припоя имеют место натеки, наплывы, повышается расход припоя.

Требуемое количество припоя Q рассчитывают по формуле:

Q = 1,5?hl?, кг,

где ? – наибольший зазор в соединении при температуре пайки, м;

h – высота либо ширина соединения, м;

l – протяженность соединения, м;

? – плотность припоя, кг/м3.

Здесь коэффициент 1,5 учитывает объем галтелей припоя, неизбежные технологические потери (угар, разбрызгивание).

При пайке стыковых соединений с прижимом, когда припой применяется в виде фольги, величину ? определяют по формуле:

? = Rmax + 0,5(F1 + F2),

где Rmax – наибольшая высота микронеровностей паяемых поверхностей, м;

F1 + F2 – суммарное отклонение от плоскости первой и второй детали, м.

Нанесение флюса. Иногда при сборке деталей под пайку требуется предварительное нанесение флюса. Порошкообразный флюс для этого разводят дистиллированной водой до степени негустой пасты и наносят на детали, после чего их подсушивают в термостате при температуре 70–80 °С в течение 30–60 мин.
При газопламенной пайке флюс подают на паяемые поверхности непосредственно в процессе пайки на прутке разогретого припоя, при пайке паяльником – жалом паяльника или вместе с припоем. Иногда для оловянно-свинцовистых припоев, выполненных в виде полых трубок, флюс (канифоль) помещают внутри этих трубок.

Собственно пайка – нагрев места соединения или общий нагрев собранных деталей – выполняется при температурах, превышающих температуру плавления припоя, как правило, на 50–100 °С.

Обработка после пайки заключается в удалении остатков флюса. Недостаточно полноудаленные с поверхности изделий флюсы, помимо ухудшения внешнего вида, изменяют электропроводность изделия, а в некоторых случаях вызывают коррозию. Спиртово-канифолевые флюсы, например, удаляют ацетоном, спиртом, бензином. Агрессивные кислотные флюсы тщательно промывают последовательно горячей и холодной водой с помощью волосяных щеток. Иногда требуется и нейтрализация слабыми растворами щелочей.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


3. ПАЙКА МЕТАЛЛОВ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации