Сварка в машиностроении.Том 4 (1041441), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Для сплавов ОТ4-1 и ВТ20 получены т,р — 1Огэ !5 кгс/мм, о, = / в = 8 —:10 кгс/ммв. При пайке припоем ПСр 92 концентрация меди на границе титан — припой остается на уровне 8 — 10аа, что позволяет получить более высокие прочностные свойства ивяных соединений (тор — 18 —:22 кгс/мм", о, = 15 —:18 кгс/ммх). Результаты измерения твердости и распределения химических элементов по сечению паяпых соединений для припоев ПСр 72 и ПСр 92 приведены ня рис, 4. Эти же данные подтверждаются японскими учеными, которые считают, что содержание меди в серебряных припоях для пайки сплавов титана не должно превышать 10%, а в случаях превьнпения указанного содержания меди в припое в состав припоя 1гелесообразно вводит~ никель, образующий с медью твердый раствор и тем самым сиижа1ощий концентрацию меди на границе припой — титан.
351 Пирата различнотх лтеталлпе 350 Технология пайки и кансгпруироеание полно.х соединений Пайка титана низкотемпературнымн припоями затруднена из-за окисной пленки, находящейся на его поверхности В связи с этим пайку указанными припоями можно проводить в безокислительной среде при температурах выше 750' С или на воздухе по покрытиям при более низких температурах. В качестве покрытий наибольшее распространение получнлн: никель, наносимый гальваническим и химическим способалти, и медь, наносимая гальваническим способом.
Возможно горячее лужение титана оловом в ваннах при температурах выше 700 — 750' С и процесс пайки оловом в вакууме или аргоне при тех же температурах. ПАЙКА АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Спожность пайки алюминия и его сплавов определяется прежде всего трудностями удаления и разрушения окисной пленки, имеющейся на поверхности паяемых деталей.
Окись алюминия имеет температуру плавления 2050" С и нерастнорима ни в твердом, ни в жидком металле. В связи с разницей в коэффициентах теплового расширения при нагреве в окисной пленке возникеаот мельчайшие трещины, однако в контакте с атмосферой, содержащей кислород, сплоп1ность пленки восстанавливается.
Для удаления н разр)шения окисцоч пленки при пайке используют флюсы на основе хлористых и фтористых солей калия, на1рия, лития; в качестве активных растворителей в флюсы вводят добавки фторндов. Окнсцая пленка, имеющаяся на поверхности алюминия н его сплавов, защищает металл от коррозии, поэтому применение активных флюсов, разрушщощих окнш1ую пленку, содержащих в составе хлориды и фториды, вызывает опасность коррозии ивяных соединений. Последующая промывка соединений от остатков флюса, особенно нахлесточных, мало эффективна.
В связи с этим большое внимание уделяется процессам пайки без применения флюса. Среди этих процессов можно назвать пайку в парах магния (аргон или вакуум 10-ь мм рт. ст. + пары магния) (141, в глубоком вакууме (10-» —:10 а мм рт. ст.), а также припоями, содержащими галлий !15!. Первый и второй процессы основаны на применении для нагрева при пайке алюминия среды с низким парциальным давлением кислорода.
В первом случае такая среда создается в результате скатывания кислорода парами магния, во втором случае — за счет глубокого вакуума. Действие паров магния связывают с непосредственным взаимодействием паров магния с поверхностью ал1оминия и припоя (14). При нагреве магний, исгаряясь, разрушает окисную пленку на алюминии, проникая в ее поры и трещины, и обеспечивает смачивание паяемой поверхности чаще припоями типа силумин, Галлий обладае~ высокой проникающей способностью и при нарушении сплошно и! пленки легко проникает в мельчайшие трещины и ее дефекты, создавая условия для растекания припоя.
Алюминий обладает относительно низкой температурой плавления 660'С, в связи с чем для пайки технически чистого алюминия (сплав АД1) может быть допущена температура нагрева не выше 600 — 620' С. Химический состав н допустимые температуры нагрева для некоторых сплавов алюминия приведены в табл.
10. Сплавы алюминия, упрочняемые иагартовкой, нечувствительны к нагреву в отожженном состоянии до любой температуры, не превышающей предельн~ допустимую для ннх. При необходимости сохранить прочность нагартованного состояния следует выбирать припои с температурой ниже 350 — 400' С (темпера. тура разупрочнення). Сплавы алюминия, упрочняемые термической обработкой, нужно паять при температуре 200 †2' С или совмещать температуру пайки с температурой тер" мической обработки для данного сплава, равномерно нагревать в печи и охлаждать на воздухе, т.
е, создавать условия неполной закалки, Последующее 1О. Химический состав и дооустимые температуры нагрева некоторых алюминиевых сплавов Средний химический состав ' н основные компоненты, Допустимая температура нагрева нри па~ ке 'С Основа сплава Марка сплава Со Мк Мп 7п упрочняемые нагартовкой (деОормируемые! До 620 590 » 500 А! — Мп ЛМц — — 1 1,5 Л1 — Мя АМг — 2,5 0,5 А! — Мя ! АМг6 — 1 6,0 ! 0,6 Унрочняемые термической оерайоткой Л! — С вЂ” Мя А! — Си — Мн А! — Еп — Ми — Св Д!6 1 45 ! 1 5 1 06 1 — 1 200 — 250 нли 450 — 505 Д20 ~ 6,5 ~ — ~ 0,6 1 — ~ 1?0 — 250 или 500 — 540 В95 1,5 2,4 0,4 6,0 До 475 Специальные материалы До 500 А! — А!кО„ СЛП-! Спеченный алюминий с содержанием Л1,0„ около 10'~, Алюминий остальное старение,(искусственное или естественное) приводит к получению высокой прочности.
Пайку алюминиевых материалов типа САП (спеченныи алюминиевый сплав) проводят при температурах до 500'С вследствие его вспучивания и деформации при более высокой температуре. Для низкотеьшературной пайки алюминия и его сплавов применяют пригон на основе олова, цинка с добавками кадмия, алк1миния, меди, серебра н других элементов, имеющих температуру плавления до 350 — 450'С и используемыл с неорганическими флюсами на основе фторнстых и хлористых солей, олова, цинка, натрия, и органическими фл1осами на основе фйорборатов кадмия, нинка, аммония, Температура плавления флюсов Ф59А, Ф61А, Ф54А находится в пределах 180 — 250 С.
Применение при низкотемпературной пайке высокоактивных флюсов требует тщательного удаления их остатков после пайки, так как они представляют потепциальну1о опасность появления коррозии. Для того чтобы исключить опасное действие фл1осов„разработаны методы пайки по барьерным покрытиям, наносимым гальваническим н химическим способами, напылением и плакировннием.
В качестве покрытий используют медь, никель, цинк, серебро, никельфосфорные покрытия, осажденные из специальных растворов. Пайку по покрытиям оловянно-свинцовыми припоями проводят с применением бескислотных и актпвированных флюсов. Для низкотемп«ратурной пайки или луже~ив оез флюса используют способы удаления пленки абразивом, ультразвуком. В первом и втором случаях окисная пленка удаляется с помощью абразивных инструментов: шабера, металлических щеток, напильника, металлическим порошком, а также кристаллами припоя, находящегося в твердо-жидком состоянии. Процесс разрушения окисной пленки с помощью ультразвука основан на явлении кавнтации, возникающей а при!кое под действием ультразвуковых колебаний, передающихся от вьюокочастотного генератора через магнитострнкцнопный излучатель к припою.
353 352 Технология пайки и конструирование паяных соединений Пайка различных металлов Лужение или пайку произвочят с помощью ультразвуковых паяльников или погружением в ванны с расплавленным припоем, оснащенные ультразвуковым устройством. Для лужения и пайки ультразвуком рекомендуются припои, содержащие олово, цинк и кадмий. Для высокотемпературной пайки алюминия и его сплавов применяют припоя на основе алюминия, содержащие медь, кремний, цинк.
Наиболее применимы силумин эвтектический и припой 34А с температурами плавления 577 и 525' С соответственно. Для пайки с флюсами широкое применение нашел флюс 34А. Ввиду большой активности флюса 34А и возможного растворения алюминия хлористым цинком, входящим в его состав, для тонкостенных конструкций рекомендуют флюсы менее активные — типа Ф5, в которых хлористый цинк заменен хлористым оловом. При пайке алюминия погружением в солевые ванны, выполняющие роль флюса и среды для нагрева, возможно применение ванн с флюсами различных составов.
Примером может служить флюс состава: 49 — 51% КС1, 22 — 25то ЕпС1, !5 15ого КаС1, 3 5о/о КР, 3 5оо А1Ра (А. с. 351047 (СССР)!. Прочность соединений, паянных с флюсами, невысока; при пайке силумином максимальная прочность на отрыв составляет 7 — 9 кгсlмм' (сплав АМц, температура пайки 550" С). При высокотемпературной пайке используют бесфлюсовые способы: контактного плавления в вакууме, в парах магния и в глубоком вакууме с остаточным давлением 1 ° 1О-в —:1 ° 10-з мм рт.
ст. При контактном плавлении на поверхность алюминия наносят тонкие слои покрытий, например, меди или серебра, которые при нагреве проникают сквозь дефекты окисной пленки и образуют с алюминием екидкую фазу — припой. Образовавшаяся жидкая фаза обеспечивает смачивание и растекание припоя по всей паяемой поверхности. Пайку контактным плавлением проводят в вакууме 1 ° 10 з —:1 !0 ' мм рт. ст, с приложением давления, способствующего удалению излишков жидкой фазы из зоны соединения. Этот метод можно использовать при пайке алюминия с медью при нанесении на медь серебряного покрытия, а также паять алюминий, используя контактное плавление в системах алюминий — медь, серебро, кремний. Г1окрытия наносят на поверхность алюминия с помощью термовакуумного напыления, плакнрования, гальванических процессов и других способов.
При пайке в парах магния применяют контейнеры с аргоном нли вакуумом, в которые закладывают магний. При пайке в парах магния на сплавах АМц и АМг получены соединения с высокой прочностью и хорошей коррозиопной стойкостью. Получены положительньуе результаты по пайке алюминия и его сплавов в глубоком вакууме (1 ° 10 а —;1 ° 10 з мм рт. ст.).
плйкл тугопллвких митлллов Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе обладают высокими температурами плавления и термоэмиссионными свойствами, способностью активно окисляться и поглощать газы при повышенных температурах. Материалы этой группы обладают высокой коррозионной стойкостью в определенных агрессивных средах. Молибден и волы~рам образуют летучие окислы, интенсивно испаряющиеся при нагреве выше 600 С, В связи с этим на детали, изготовленные из этих материалов, предназначенные для работы на воздухе прн высоких температурах, требуется наносить защитные покрытия. Молибден и вольфрам отличаются малой плотностью нрн 20" С и охрупчиваются после нагрева выше температур рекрнсталлизацни вследствие роста зерна.
Ниобий и тантал при нагреве на воздухе выше 200" С активно окисляются и взаимодействуют с азотом. Окисление этих металлов и взаимодействие с азотом приводит к образованию на поверхности окисных и нитридных пленок. В связи с высокой активностью тугоплавких металлов к взаимодействию Рис. 5. Схема пайки в кварцевой трубке с нагревом ТВЧ: т — резиновыя шланг для подачи аргона; Š— трубка для подачи аргона; Š— резиновая пробка; 4 — кварцевая трубка„ 6 — индуктор; 6 — паяемыя образец; ? — керамические трубки; Е подставка; У вЂ” трубка для выхода аргона с газами и способностью окисляться при нагреве для пайки требуется высокая чистота среды по кислороду и азоту.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
