Сварка в машиностроении.Том 4 (1041441), страница 81
Текст из файла (страница 81)
В связи с этим одним из главных вопросов при разработке технологии пайки является выбор системы и состава припоя. При выборе припоя кроме прочностных и коррознонных характеристик учитывается способность его к взаимодействию с паяемым металлом (материалом) н температурные границы процесса пайки, Нижней границей температуры пайки может служить температура плавления припоя, а верхней — допустимая температура нагрева металла (материала) при пайке. Особенности взаимодействия припоя с металлом н температурные границы пайки позволяют решить задачу выбора способов пайки по механизму образования соединений н аиду источника нагрева, а также способу активации говерхпости при пайке. В соответствии со способом выбиршот оборудование для пайки конкретных изделий.
Схема общих подходов к выбору технологического процесса пайки изделий приведена на рис. 1. Подготовка деталей к пайке включает следуюн1ие операции; 1, Механическую обработку деталей н очистку поверхности. 2. Сборку деталей и укладку припоя. Механическую обработку деталей производят с целью обеспечения, при последующей сборке, зазоров требуемой величины и иногда используют как средство предварительной подготовки поверхности. После механической обработки на поверхности деталей могут присутствовать различные загрязнения н окисные пленки. В общем случае очистка поверхности деталей перед пайкой заключается в удалении загрязнений, а также пленок, образовавшихся на поверхности деталей в процессе длительного их хранения или нх производства, в тех случаях, когда механическую обработку поверхности не применяют.
Для удаления окисных пленок с поверхностей, подвергаемых пайке, используют различные виды механической обработки, зачистку шкурками и стальными щетками, а также травление деталей в ваннах различных составов (табл. 1). После травления деталей производят их промывку в горячей или холодной воде и сушку. Для сплавов алюминия после щелочного травления в 1Овйе-нов! Растворе !чаОН рекомендуется промывка в воде, осветление в водном растворе азотной кислоты (1: 1), промывка и сушка. По имеющимся данным наиболее высокие прочностные свойства паяных соединений получены после травления в концентрированной ортофосфорной кислоте при температуре 60'С в течение 50 — 70 с. Обезжнрнвание производится протиркой поверхности органическими растворителями: спиртом, бензином, ацетоном, четыреххлористым углеродом, уайтспиритом, дихлорэтаном, трихлорэтиленом и др.
При массовом производстве для обезжирнвания поверхностей используют обработку деталей в ваннах различных составов. Для этих целей в практике находят широкое применение ванны щелочных составов и ванны для электро- химического и ультразвукового обезжиривання (табл.
2). ° 4 ° 4 ° ° ° ° 4 1 ° 4 ° ° 4 1! 1 ! ° ° 4 4 ° ° ° 4 ° ° ° ~ ° ° 4 4 ° 4 1 ! 1 1 '1 ° с ° с ° ". ! ° 4 ° 1 1 4 4 ° 1 ' ' ° ° 4 ' 4 4 1 1 ! ° ' ° 4 336 Технология пайки и конструирование ггаяных соединений Оби1ие запросы технологии пайки Де~зли, имеющие на поверхности покрытия, наносимые для облегчения пайки, обезжнрцваются. В случае длительного хранения деталей в неблагоприятных условиях, перед пайкой допускается аккуратная зачистка поверхности мелкой шкуркой и последующее обезжнривание. Детали, обработанные резанием нли другими видами механической обработки при и больших сроках хранения перед пайкой, подвергают только обезжирнванию.
Детали, обработанные меха~ ически, хранившиеся длительное время, а также детали, не прошедшие перед пайкой механической обра5отки, и особенно детали, изготовленные из металлов с трудно удалимой окисной пленкой, перед пайкой подвергают зачистке или травлению (с целью удаления окисной пленки) и последующему обсзжнрнванию органическими растворителями непосредственно перед сборкой. При сборке деталей под пайку необходимо выполнить два условия: 1) обеспечить требуемое взаимное расположение деталей н зафиксировать их в этом поло. женин, исключив возможность их случайного смещения в процессе пайки; 2) выдержать определенные соединительные зазоры между деталями в собранном состоянии.
Зги задачи решаются применением соответствующей конструкции деталей, обеспечивающей нх взаимную фиксацию при сборке, или специальных приспособлений. Приспособления можно разделить на поддерживающие и скрепляющие, используемые при местном или общем нагреве деталей при пайке, К конструкциям приспособлений предъявляются следующие общие требования: 1) масса приспособлений не должна быть большой, особенно при пайке в печи; 2) площадь контакта приспособлений с деталью должна быть минимальной; 3) при использовании местного нагрева при пайке зажимы приспособлений должны быть выведены из зоны нагрева; 4) при пайке в газовых средах должно быть обеспчено свободное поступление защитного или активного газа к деталям в местах пайки; 5) при изготовлении приспособлений и деталей из разных материалов должны быть учтены коэффициенты линейного теплового расширения.
Обеспечить при сборке зазоры оптимальной величины важно по мно1 им причинам. Величина зазора определяет расход припоя и влияет на весовые характеристики конструкции. Расход припоя при паяпом соединении внахлестку 6 = КЮХ)у, где б — масса припоя, г; 1 — длина нахлестки, см; 5 — ширина листов, см; Ь вЂ” зазор, см; 7 — плотность припоя, г!сма; К вЂ” коэффициент, равный 1,3 —:1,5 и прсдусматри. вающий некоторый избыток припоя на образование галтели. Аналогичным образом может быть рассчитан расход припоя при сборке телескопических соединений и соединений других видов.
Прн изменении величины зазора изменяется толщина прослойки припоя, что влияет на прочностные свойства паяных соединений. Взаимодействие припоя с металлом при выбранном режиме пайки приводит к появлению на границе припой †мета диффузионных зон определенной толщины, При малой величине зазора эти зоны могут смыкаться, в то время как при больших зазорах, наряду с диффузионными зонами, в центральной части шва может сохраниться прослойка припоя исходного состава, имеющ=го, как правило, меньшую прочность. Изменение величины зазора влияет также на кинетику заполнения прнгоем зазоров и максимальную высоту подъема припоя в вертикальных зазорах. Заполнение припоем зазоров происходит под действием капиллярного давления 1 1 Рная = бж ~ — + — ) соз О) г, гя для цилиндрического капилляра при г, = г, = г 2о сов н ркао = 1 а пля плоского капилляра прн г1 = оо и гя = —, 2 2пж сов О ркап = а Максимальная высота подъема Ь припоя в капилляре может быть найдена из условия равенства капиллярного давления металлостатическому: 2ож сов О 2ож сов О =фо или !.= а ауя Я г) Рис.
2. Примеры фиксации деталей, размещения и закрепления припоя при сборке: о — пайка деталей к фланцам; фнксацня: 1 — на выточке; 2 — керненнем; а накаткой; 4 — точечной сваркой; б — пайка труб с фланцсм; фиксация: 1 — развальцовкой; 2 — знговкой; 2 — керневнем; 4 — на прнснособленца; в — пайка стержней с бобышкамн, укладка припоя: 1 — в проточке стержня; 2 — в проточке бобышкн; г — соедннанна деталей ~рн пайке легкоплавкнмц прццоямн (1 к 2); д пайка труб с днищами. перегородками (1=4) 339 Пайка различных лчеелаллао Техналаеил пайка и конструирование ладных соединений о38 В приведенных уравовниях; г,; ~, — радиусы капилляра; ож — поверхностное натяжение жидкости; а — расстоянье между пластинами; у — плотность жидкости; о — ускорение свободного падения; 1.
— высота подъема жидкости в капилляре. Оптимальные зазоры при пайке припоями различных систем приведены ниже. Зазор, мм 0,15 — 0,25 О,'О1- О, Оз 0,05 — 0,15 О, ОЗ вЂ” О,1 0,05 — 0,1 0,05 — 0,15 О,1 — О,й Пряной Алюминиевый . Медный Медно-цинковый Медно-фосфорный Серебряный Никелевый Оловянно-свинцовый Когда выдержать требуемые зазоры при сборке не удается, используют металлокерамическую пайку нли принудительное заполнение зазоров припоем под давлением.
Припой может быть использован в виде фольги, ленты, проволоки, порошка, прутка, таблеток, стружки и т. д. При конструировании соединений учитывают возможность при сборке размешення, укладки н закрепления приг1оя. Примеры фиксации деталей при сборке, укладке, размещения и закрепления припоя при пайке различных конструктивных элементов приведены на рис. 2. Задача фиксации н размещения припоя упрошается в тех случаях, когда припой наносят на поверхности деталей предварительно (лужеиием, гальваническим способом, термовакуумным напылением, шоопированием, плакированием и другими способами).
ПАЙКА РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ пАЙкл уГлеРОдистых и низкОлеГКРОВАнных КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ К этой группе материалов относятся низкоуглеродистые стали, неупрочняемые термической обработкой, среднеуглеродистые стали и низколегированные конструкционные стали, подвергающиеся термической обработке (нормализации, закалке, отпуску). Максимальная геьшература нагрева углеродистых сталей прн пайке должна быть ограничена температурами 1100 — 1150'С, для низколегированных сталей — температурами 850 — 900' С. Основные трудности, возникающие при пайке углеродистых н низколегированных сталей, сводятся к обеспечению смачивання их припоями.
Для сталей, подвергающихся термической обработке, задача выбора припоя иногда дополнительно усложняется необходимостью совмещения температуры пайки с температурой термической обработки. Низкотемпературную пайку указанных сталей мозкно проводить оловянно-свинцовыми прнпоямн, При использовании этих прнпоев смачивание достигается применением активнрованных и кислотных флюсов, содержащих в растворах канифоли, воды, глицерш1а активные добавки: ЕпС!в НС1, НРО;„гидразин, солянокислый анилин н др.
для улучшения смачнвания в некоторых случаях низкотемпературную пайку проводя1 по гальваническим покрытиям из меди и никеля, наносимым на паяемые поверхности. Наибольшее применение для низкотемпературной пайки нашли малосурьмя. ннстые и сурьмянистые оловянно-свинцовые припои типа ПОССу 30 — О 51 ПОССу 30 — 2 и др. Прн высокотемпературной пайке этих металлов используют в основном припоя медные, медно-цинковые и сереоряные. Из медных припоев исключаются медно-фосфорные из-за опасности образования на границе сталь — припой хрупких соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
