Внутренний сервер обновления Adobe Flash Player. Электронная школа macromedia flash mx iii курс: основы программирования в macromedia flash mx модуль iv: команда with. программа «правилка»язык actionscript

Соединение углеродистых низколегированных сплавов

Соединение конструкционных сталей

Соединение жаропрочных сталей

Соединение инструментальных и твердых сплавов

Какой припой выбрать?

Медно-фосфорные

Серебряные припои

Пайка твердым тинолем

Как паять трубы?

Особенности

Особенности серебряных тинолей

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

Применение пайки твердыми припоями

Источники нагрева при высокотемпературной пайке

Припои

Флюсы

Технология высокотемпературной пайки

Внутренний сервер обновления Adobe Flash Player. Электронная школа macromedia flash mx iii курс: основы программирования в macromedia flash mx модуль iv: команда with. программа «правилка»язык actionscript

29.10.2019 Windows и диски

Пайка стали известна с давних времен. Этот метод соединения металлов был распространен в Древнем Риме, Древней Греции, Древнем Египте. Пайка представляет собой процесс образования неразъемного соединения металлов, между которыми вводят припой. Этот расплавленный материал заполняет пространство между двумя деталями, тем самым прочно связывает их. После полного застывания припоя образуется крепкое неразъемное соединение.

Высокотемпературная пайка стали производится при нагреве припоя до температуры плавления выше 450° С.

Существует несколько классификаций пайки. В зависимости от температуры плавления припоя процесс соединения деталей можно разделить на высокотемпературную и низкотемпературную.

Высокотемпературная пайка происходит при нагреве припоя, например, газовой горелкой до температуры плавления выше 450° С. Такой метод приводит к получению связей, способных выдержать большую нагрузку. При высокотемпературной пайке образуются герметичные и вакуумноплотные соединения, способные работать при высоком давлении.

Низкотемпературная пайка может применяться для соединения мелких деталей и тонких пленок. Этот метод позволяет связывать разнородные металлы. Данный вид пайки достаточно прост в исполнении.

Инструменты, необходимые для пайки.

Углеродистые низколегированные стали относятся к сталям общего назначения. Они нашли широкое применение из-за их низкой цены в судостроении, мостостроении, котельных и других специальных областях.

Пайка углеродистой низколегированной стали — наиболее простой процесс соединения изделий. Для этого можно использовать различные припои. На поверхности этих сплавов образуется химически нестойкая оксидная пленка, которую не составит труда восстановить и растворить во флюсах.

Связующим элементом часто выступают медь или ее производные. Реже применяют свинцовые или оловянно-свинцовые связующие материалы. Защитной средой в таком процессе выступает восстановительная атмосфера.

Вернуться к оглавлению

К конструкционным относятся стали с содержанием хрома. Примером могут служить коррозионностойкие, жаропрочные или высокопрочные сплавы. Соединение таких металлов имеет ряд трудностей. Из-за наличия в их составе хрома очень сложно удалить химически стойкую пленку. Благодаря этому факту получение неразъемного соединения производят с применением активных флюсов. Газовой средой в этом случае служит соединение трехфтористого бора и азота (или аргона). Такой процесс можно проводить в вакууме.

При проведении процесса пайки лучше всего использовать определенные аппараты, призванные контролировать характеристики и состав защитной атмосферы, а также степень вакуума. Это довольно дорогостоящая оснастка. Для минимизации затрат на данные аппараты чаще всего на поверхности, подготовленные для соединения, наносят специальные составы. Примером такого покрытия может служить медь, цинк или никель. Данные составы защищают сталь от образования на ее поверхности окислов железа, предохраняют от выгорания легирующих составляющих.

Соединение конструкционных сталей не следует производить при температуре свыше 1100° С. При превышении этого показателя у коррозионностойких сталей снижается пластичность, у жаропрочных — ухудшаются прочностные характеристики, а у высокопрочных — увеличивается хрупкость.

В качестве припоя в таких процессах чаще всего применяют никель, медь, серебро и другие металлы.

Вернуться к оглавлению

В технике часто используют жаропрочные сплавы, состоящие из одной фазы и более. Они состоят из сочетаний никель-хром, никель-железо-хром или других металлов. Эти сплавы отличаются повышенной прочностью и жаропрочностью, устойчивы к коррозии.

Процесс соединения этих металлов происходит при температуре около 1100-1150° С. Превышение данной температуры может привести к ухудшению пластичности, а также пережогу.

Если в сплаве содержатся тугоплавкие составляющие, то при получении неразъемных соединений на поверхности металлов образуется устойчивая оксидная пленка. Эти легирующие добавки необходимо предварительно удалить с помощью кислотно-щелочных растворов. После этого поверхность металла обрабатывают никелем.

В качестве связующих элементов используют медь или никель.

Защитной средой в таком процессе пайки выступает нейтральная газовая среда или вакуум без использования флюсов.

Вернуться к оглавлению

Инструментальные стали очень прочны, тверды, имеют низкую стоимость и высокую доступность. Из-за этих положительных характеристик этот вид сплава приобрел огромную популярность при производстве различного инструмента.

Пайку данного вида сплава производят так же, как и низкоуглеродистых. Однако при температуре нагрева выше 200° С у этих металлов падает твердость, уменьшается теплостойкость материала. Этот недостаток устраняется добавлением в состав инструментальных сталей вольфрама. Применение этой добавки повышает температуру пайки до 550-600° С.

Припоями в этом случае будут служить никель или ферросплавы. Пайку инструментальных сталей следует производить индукционным методом с применением боридо-фторидных флюсов. Для этого процесса подходит пайка в соляных ваннах или газопламенных печах.

Для соединения твердых сплавов применяют те же флюсы, что и для инструментальных сталей, а припоями в этом случае будут служить медно-цинковые сплавы с добавлением марганца, никеля или алюминия, реже медно-марганцевые сплавы. При таком виде пайки применяют механизированный или автоматический способ нагрева металла.

Пайка твердыми припоями

К атегория:

Пайка

Пайка твердыми припоями

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.

Рис. 1. Лужение деталей: а - погружением в ванну с оловом, б - нагрев деталей для облуживания, в - обслуживание растиранием олова

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.

Рис. 2. Пайка твердыми припоями: а - подгонка поверхностей деталей, б - смазывание поверхностей деталей флюсом, в - вставка медной пластины, г - фиксирование соединяемых деталей направляющей прокладкой, д - нагрев деталей

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.

Рис. 1. Классификация способов пайки твердыми припоями

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.

Рис. 2. Формы паяных соединений: 1 - нахлесточное; 2 - стыковое; з - «в ус»

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 – сложный физико-химический процесс, в результате которого получается соединять различные твердые материалы. Сегодня соотечественники часто устанавливают в своих домах алюминиевые и медные трубы, и порой возникает необходимость в ремонте медных труб или их монтаже. В этом деле непременно понадобится необходимое оборудование, инструмент и материалы. Естественно понадобится припой для пайки медных труб, к выбору которого следует отнестись со всей серьезностью.

Пайка труб, в том числе медных, может производиться мягким и . Таким образом, соединение медных труб мягким припоем достигается за счет температуры 425 гр. С, в то время как для соединения твердым припоем понадобится температура от 460 до 560 гр. С. Применяется чаще газ и горелка.

Тип тиноля можно определить соотношением меди, а также других сплавов в его составе. Так, если состав тиноля содержит серебро, то он называется серебряным. Стоит отметить, что чем больше в составе вещества находится серебра, тем ниже температура его плавления, а также лучше смачиваемость и обтекание зоны пайки.

Отличное качество соединения медных труб достигается за счет применения медно-фосфорных припоев, однако их температура плавления существенно выше, да и смачиваемость уступает аналогичному показателю серебряных тинолей.

Во время пайки медь-медь медно-фосфорным припоем флюс, как правило, не применяется. Для соединения медь-медь, медь-бронза используется флюс. Капиллярный зазор в условиях применения серебряного тиноля должен составлять от 0, до 0,15 миллиметров, а во время использования медно-фосфорных – 0,025-0,15.

Предназначением трехкомпонентных медно-фосфорных тинолей с содержанием серебра до 15% является высокотемпературная обработка преимущественно в холодильной промышленности, где работает газ.

Температура плавления медно-фосфорных тинолей сравнительно невелика. Такие материалы достаточно текучи во время обработки металла рассматриваемых медных труб, некоторых сплавов меди. Стоит отметить важный плюс: в данном случае применение флюса в обработке меди нецелесообразно, так как состав вещества содержит фосфор.

Паяные швы, полученные в результате применения данного материала, выходят прочные. Наиболее требовательно к применению тинолей подобной группы холодильное оборудование. Холодильное оборудование нуждается в соединении, испытывающем незначительные вибрационные нагрузки, к тому же за счет увеличенного содержания в составе серебра пластичность материала возрастает.

Во время пайки элементов арматуры необходимо охлаждение нетермостойких элементов с целью недопущения перегрева. В процессе соединения металла настоятельно рекомендуют использовать продувку сухим азотом (используется специальный аппарат), предназначенную для того, чтобы оборудование было защищено от окалины. Медно-фосфорные вещества не используются в работе со сталями по причине образования хрупкой пленки фосфитов на шве.

102 – Трехкомпонентный медно-фосфорный «инструмент», в состав которого входит 2% серебра. Данный материал довольно экономичный, обладает средним растеканием. Рекомендации по использованию: применять следует при монтаже холодильных систем для соединения частей, не подвергающихся вибрационным нагрузкам. Также нужен паяльник или газ с горелкой.
105 - Трехкомпонентный медно-фосфорный тиноль с содержанием в составе 5% серебра. Данный инструмент обладает пластичностью и медленным растеканием, в связи с чем способен заполнять значительные зазоры. Интересно знать, что для обработки медных труб данным средством паяный шов может выдерживать незначительные ударные и вибрационные нагрузки. Рекомендации по применению: желательно использовать для соединения меди, ее сплавов в холодиной промышленности.
115 – Трехкомпонентный медно-фосфорный тиноль с 15% серебра в составе. Вследствие высокого содержания серебра может похвастать наибольшей пластичностью. Средство рекомендуется использовать для соединения деталей из меди, сплавов меди (медных труб). Паяный шов способен выдерживать лишь умеренные ударные и вибрационные нагрузки во время термических циклов. Широко применяется во время пайки холодильных установок, где используется специальные газ.

Предназначением серебряных материалов с содержанием серебра до 55% является высокотемпературная процедура в области пищевой и холодильной промышленности.

Главными особенностями серебряных припоев является низкая температура плавления, достаточно хорошее смачивание паяемых материалов. Веществам посильно отличное заполнение зазоров между соединениями, образование плотно-вакуумных швов.

Применение их требует холодильное оборудование во время монтажа, а также изготовления. Тиноль обладает более низкой температурой растекания в сравнении с предыдущей группой припоев, что позволяет им использоваться во время обработки арматуры.

1530 – Четырехкомпонентный материал, в состав которого входит 30% серебра. Обладает экономичностью, средним растеканием по рабочей поверхности, способностью отлично заполнять зазоры. Применяется во всех изделиях, не беря во внимание изделия пищевой промышленности по причине содержания кадмия.
530 Sn – Четырехкомпонентный материал с содержанием серебра до 30%. Высокая температура плавления (используется газ и горелка), отлично формирует паяный шов практически в любом положении – не все полезные качества припоя.
538 Sn – Четырехкомпонентный материал с серебром до 38%.

Сегодня доступна обработка металлов твердым припоем, подходящим в особенности для капиллярно-щелевой пайки, соединения медных труб систем водоснабжения, систем газоснабжения (природный, жидкий газ), для монтажа холодильных установок. Работа с твердым припоем позволяет создавать качественные соединения в процессе обработки материала.

Для соединения медных труб может потребоваться паста, специальный аппарат (газ) и другие материалы, инструмент, оборудование. Для пайки нужна четкая инструкция (порядок действий). И вообще, потребуется технология пайки медных труб.

Для соединения металла, если вы решили воспользоваться своими руками, потребуется необходимый инструмент, оборудование и материалы. Рассмотрим, какой же инструмент понадобится брать своими руками во время пайки?

Для пайки понадобится:

Труборез (необходимый инструмент);
Газовый аппарат (горелка);
Металлическая шерсть;
Также понадобится обзавестись бессвинцовым припоем;
Флюс;

Процедура:

Наносим флюс на зачищенный участок металла;
Своими руками надеваем зачищенный фитинг, используя при этом соответствующий инструмент;
Используем газовый аппарат: газ горелки греет медь до момента смены цвета;
Теперь воспользуемся припоем.

Пайка медных трубок, а также других медных элементов - серьезный технологический процесс, требующий от мастера предельной осторожности, знаний и умений.

Разделение пайки на низкотемпературную и высокотемпературную носит, в некоторой степени, условный характер. По своей физической природе пайка твердыми припоями не отличается от пайки мягкими. Как и последняя она представляет собой процесс образования неразъемного соединения двух металлов с помощью третьего (называемого припоем), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых металлов.

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.

Что отличает высокотемпературную пайку от низкотемпературной, кроме температуры плавления припоев? Прежде всего - значительно более высокая прочность паяного соединения, обусловленная большей прочностью твердых припоев в сравнении с мягкими.

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.

Область применения пайки твердыми припоями определяется ее промежуточным положением между низкотемпературной пайкой и сваркой. Везде, где требуется получить более прочное соединение, чем это можно сделать с использованием мягких припоев, способное к тому же работать в условиях высоких температур, и в то же время сохранить структуру соединяемых металлов, не допустить их разупрочнения и деформации (как это имеет место при сварке), применяют высокотемпературную пайку.

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.

В качестве источников нагрева при высокотемпературной пайке может использоваться любое оборудование, которое позволяет нагревать паяемые детали несколько выше температуры плавления используемых припоев. Эта температура может колебаться в пределах 450-1200°C. При использовании тугоплавких материалов, таких как латунь или технически чистая медь, требуется нагрев, превышающий 1000°C, при использовании среднеплавких припоев требуется температура нагрева в 700-800°C.

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.

Основная заслуга в образовании прочных и термоустойчивых соединений при высокотемпературной пайке принадлежит меди. Она не только входит практически во все твердые припои, но в большинстве из них выполняет главную роль, являясь основой припоев.

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.

Основным компонентом флюсов для пайки твердыми припоями являются борные соединения - бура (Na 2 B 4 O 7), борная кислота (H 3 BO 3), борный ангидрид (B 2 O 3). Для усиления активности борных флюсов, например при пайке нержавеющих и жаростойких сталей, в них добавляются соединения фтора - фтористый кальций, фтористый калий. Применяются специальные флюсы, регламентированные ГОСТ 23178-78 - под марками ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х. В первые два входят борная кислота, бура и фтористый кальций. Они используются для пайки нержавеющих и конструкционных сталей и жаропрочных сплавов. Флюс ПВ209 состоит из фтористого калия, борного ангидрида, калия тетрафторбората. Флюсы ПВ209Х, ПВ284Х состоят из борной кислоты, гидроксида калия, плавиковой кислоты. Флюсы ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х можно использовать для пайки меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей.

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.

Температура плавления в °С

Примерное назначение

Универсальный, для пайки меди и медных сплавов, стали, никеля

Эвтектический с высокой электропроводностью, пайка проводов

Легкоплавкий, самофлюсующий - ся, для меди и медных сплавов, не пригоден для чёрных металлов

Особо легкоплавкий, универсальный, для меди и медных сплавов, стали, никеля

В приведенном примере в качестве паяемых деталей выбраны части гаечного ключа. В качестве припоя - материал, представляющий собой пруток, покрытый флюсом. Необходим также высокоактивный флюс, подходящий для нержавеющих сталей. Инструментом нагрева является газовая горелка.

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.

Имеется несколько способов пайки твёрдыми припоями. Эти способы могут быть классифицированы (фиг. 212) по способу нагрева металла в процессе пайки. Твёрдые припои иногда разделяются на тугоплавкие с температурой плавления 875-1100° и легкоплавкие с температурой плавления ниже 875°. Отдельную группу составляют алюминиевые припои. Обычные твёрдые припои раз

деляются на медные, медноцинковые, медноникелевые и серебряные. Наиболее важные твёрдые припои стандартизованы.

Фиг. 212. Способы пайки твёрдыми припоями.

Состав и примерное назначение медноцннко - вых припоев по ГОСТ 1534-42 даны в табл. 24. Состав и примерное назначение серебряных припоев по ОСТ 2982 даны в табл. 25.

Кроме указанных стандартных припоев, представляют известный интерес и могут находить промышленное применение припои, указанные в табл. 26. В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь в температурой плавления 1083°.

Стандартные медноцинковые припои (состав в процентах)

Таблица 24

Основой большинства флюсов для твёрдой пайки является бура Na2B407, кристаллизующаяся с 10 частями воды с образованием крупных прозрачных бесцветных кристаллов Na2B407 10Н2О. Кристаллическая десятиводная бура начинает плавиться при 75°, по мере усиления нагрева постепенно теряет воду, сильно вспучиваясь и разбрызгиваясь, и переходит в безводную соль - плавленую или жжёную буру, плавящуюся при 783°. Бура в расплавленном состоянии может быть нагрета до высоких температур без заметного испарения, весьма жидкотекуча и энергично растворяет окислы многих металлов, в особенности окислы меди.

Для усиления действия флюса к буре часто добавляется борная кислота В (ОН)3, благодаря которой флюс становится более густым и вязким, требующим повышения рабочей температуры. Для пони
жения рабочей температуры флюса, что особенно важно для легкоплавких припоев, вводят хлористый цинк ZnCb, фтористый калий K. F и другие галоидные соли щелочных металлов.

Таблица 25

Стандартные серебряные припон (состав в процентах)

						Темпера - j тура плав - і леяия в °С	Примерное назначение
							Пайка латуни,

							менее 58% медн
							Пайка меди, брон
							зы, латуни, стали
							Пайка меди и

							Пайка ленточ

							Пайка проводов

Для пайки нержавеющей стали применяется смесь из равных частей буры и борной кислоты, замешанных до густоты пасты на насыщенном водном растворе хлористого цинка.

Для пайки серого ковкого чугуна в флюсы часто вводятся сильные окислители, например хлорат калия, перекись марганца, окись железа и т. д., для выжигания графита и увеличения чистой металлической поверхности, смачиваемой припоем.

Таблица 26

Б. Серебряные

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 с поверхности флюсом. Флюсующее действие могут производить 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 фосфорно-кислые соединения. Поэтому фосфористые медные припои не требуют флюсов для пайки медных сплавов, что очень удобно на практике.

Порошкообразные флюсы можно посыпать тонким слоем на кромки, причём 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 пристаёт к прутку.

Пасты и жидкие растворы наносятся кистью или в них обмакивается припой. Можно изготовлять пасту из флюса с порошкообразным припоем и наносить её на кромку перед пайкой.

Для пайки имеют важное значение подготовительные работы, часто определяющие качество соединения. Широко применяются три основные формы паяных соединений: нахлёсточное, стыковое и соединение в ус (фиг. 213). Наиболее распространённым является нахлёсточное соединение, удобное для выполнения и весьма. прочное. Увеличивая перекрытие нахлёсточного соединения, можно повышать его прочность и в большинстве случаев достигнуть равно-
прочности с основным металлом. Стыковое соединение обладает лучшим внешним видом и при хороших припоях и правильном выполнении часто может обеспечить достаточную прочность (предел прочности может доходить до 40-45 кг! мм1). Стыковое соединение применяется в тех случаях, когда удвоение толщины металла нежелательно. Соединение в ус, требующее усложнённой подготовки кромок, совмещает преимущества стыкового и нахлёсточного соединений и обеспечивает хороший внешний вид и отсутствие выступающих кромок и удвоения толщины. Соединение в ус даёт возможность достичь равнопрочности с целым сечением за счёт увеличения рабочей площади соединения.

0,08 мм, для пайки медью в защитном газе рекомендуются зазоры не более 0,012 мм. Строгие требования к величине зазора предписывают достаточно чистую механическую обработку поверхностей, гак как грубая обработка, например опиловка напильником или опескоструивание, может быть причиной чрезмерного расхода припоя в соединении и резкого падения его прочности.

Для получения хорошего смачивания припоем, поверхность, подлежащая пайке, должна быть безукоризненно чистой.

Обезжиривание может производиться горячей щёлочью, три - хлорэтиленом или четырёххлористым углеродом. Окислы удаляются травлением в кислотах с последующей тщательной промывкой и сушкой.

Механическая чистка производится протиркой концами, тонкой наждачной шкуркой, шлифованием тонкими номерами шлифовальных кругов, щётками и т. д. При сборке часто применяется предварительное нанесение флюса на кромки с размещением припоя между кромками; в этом случае применяется 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 сжимами, 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, покрывается перед пайкой пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивается раствором хромовой кислоты и т. п. веществами, устраняющими прилипание припоя к поверхности изделия.

В соответствии с приведённой выше классификацией приведём краткое описание основных способов выполнения процесса твёрдой пайки.

Газовая пайка. При этом способе нагрев места пайки осуществляется газовыми горелками. Для пайки мелких деталей пользуются горелками, работающими на воздухе с природным (метаном) или другим горючим газом или же ацетиленом. Для крупных деталей применяются горелки, работающие на кислороде с метаном или другими горючими газами, в особенности ацетиленом. Кислородно-ацетиленовые горелки применяются как специального типа для пайки, дающие широкий факел, так и нормальные, сварочные. Специальные горелки для пайки дают менее концентрированный нагрев и охватывают пламенем сразу значительную поверхность; пламя поддерживается с небольшим избытком ацетилена.

Пайка погружением. При этом способе пайка производится погружением изделия в ванну с расплавленным припоем или в ванну с расплавленными солями. Для металлических ванн обычно используются медноцинковые припои. Расплавленный припой в ванне покрывается слоем флюса. Поверхность изделия, которая должна остаться чистой от припоя, смазывается пастами и растворами, препятствующими её смачиванию.

Соляные ванны для твёрдой пайки устраиваются по типу соляных ванн для термообработки стали. Особенно удобны ванны с электрическим нагревом. Соляная смесь обычно составляется из хлоридов калия и бария КС1 + ВаС12. Состав ванны для любого температурного интервала можно подобрать, меняя соотношения составных частей соляной смеси.

Детали собираются с нанесеним флюса на поверхность, подлежащую пайке, и с размещением припоя между кромками или около места соединения, после чего скрепляются и обмакиваются в ванну. Соляная ванна обеспечивает постоянный температурный режим с точностью ± 5° и защищает место пайки от окисления. Когда деталь вынута из ванны, её защищает от окисления при охлаждении плёнка расплавленных солей, которая по охлаждении может быть удалена промывкой в горячей воде. Применение соляных ванн для твёрдой пайки заслуживает большого внимания. Весьма вероятно широкое распространение этого метода в нашей промышленности в ближайшие годы.

Пайка погружением в ванны отличается высокой производительностью, однородностью качества пайки и может быть механизирована.

Электрическая пайка. Электрический нагрев места пайки может быть осуществлён различными методами: электрической дугой прямого или косвенного действия, пропусканием тока через место сварки, вихревыми токами, которые индуктируются в металле изделия переменными магнитными полями, за счёт разогрева контакта между поверхностью изделия и токоподводящим электродом и т. д.

Для пайки дугой прямого действия медноцинковые припои мало пригодны, ввиду летучести цинка и сильного его испарения и выгорания под действием высокой температуры дуги. Наиболее пригодны тугоплавкие медные припои с содержанием фосфора или кремния. Для пайки используется угольная дуга, которая направляется преимущественно на конец стержня припоя, касающегося основного металла, и не должна расплавлять кромок изделия.

Угольная дуга косвенного действия (дуговая горелка) заменяет газовую горелку и даёт возможность выполнять процесс пайки всеми типами твёрдых припоев, как медноцинковых, так и серебряных. Технологически дуговая горелка менее удобна, чем газовая, и применяется обычно лишь при небольшом объёме работ по пайке.

Электрическая пайка сопротивлением может выполняться на нормальных сварочных контактных машинах или на специальных электрических аппаратах для пайки. Нагрев места пайки производится пропусканием через него тока большой силы. Ток получается от низковольтного трансформатора, встроенного в корпус аппарата для пайки и составляющего с ним одно целое.

Более универсальными электрическими аппаратами для пайки являются аппараты, работающие по способу горячего контакта между угольным или графитным электродом и изделием. Такой аппарат состоит из двух основных частей: понижающего трансформатора, подвижного или стационарного, и клещей для пайки, соединяемых с зажимами трансформатора гибкими проводами, которые могут иметь значительную длину, что придаёт установке гибкость и универсальность применения.

Понижающий трансформатор изготовляется по типу трансформаторов для электрических контактных машин. Первичная обмотка трансформатора делается секционированной, что даёт возможность регулировать напряжение вторичной обмотки и рабочую силу тока путём переключения витков первичной обмотки, как это делается в контактных машинах. Первичная обмотка трансформатора включается в электрическую цепь контактором с кнопочным управлением. Кнопка включения помещается на ручке паяльных клещей (фиг. 214) или выносится в форме отдельной переносной педали. Рабочие токоподводящие контакты паяльных клещей выполнены в форме сменных призматических блоков - брусков из электродного угля или графита. Зажатие детали производится зажимным винтом, включение нагревающего тока - кнопкой на ручке клещей. Рабочие токи для пайки обычно находятся в пределах 500-1000 а.

Паяльные клещи присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора гибкими проводами достаточного сечения и требующейся длины (обычно до 2-3 м). Для пайки меди обычно пользуются фосфористыми медными припоями и для пайки стали серебряными
припоями. Фосфорно-медные припои для пайки чёрных металлов непригодны.

Пайка токами высокой частоты. В последнее время быстро развивается и начинает находить широкое промышленное применение новый весьма эффективный способ пайки токами высокой частоты. Метод основан на нагреве металла у места пайки вихревыми токами, которые создаются переменным магнитным полем высокой частоты. Переменное магнитное поле, в свою очередь, создаётся намагничивающими обмотками - индукторами. При приближении индуктора к поверхности изделия возникают вихревые токи в зоне металла, подвергающейся магнитному воздействию индуктора. Действие индуктора тем сильнее, чем меньше расстояние между индуктором и нагреваемым металлом. Для возможного уменьшения расстояния применяют индукторы с изоляцией из тугоплавкой эмали; в этом случае расстояние между индуктором и нагреваемым металлом может быть снижено до 0,3-0,5 мм.

Нагревание токами высокой частоты сосредоточивается в очень тонком поверхностном слое металла, в котором возникают вихревые токи. Нижележащие слои нагреваются вследствие теплопроводности. Малый объём разогреваемого металла позволяет вести нагрев весьма быстро с высоким к. п. д.

Процесс пайки отличается чистотой, удобством выполнения, легко поддаётся механизации и может быть хорошо приспособлен к условиям массового производства однотипных деталей. Все эти преимущества обеспечивают нагреву токами высокой частоты возможность широкого промышленного использования при пайке. Препятствием к применению токов высокой частоты пока служит довольно высокая стоимость и некоторая сложность установок для получения этих токов. По мере упрощения и удешевления установки найдут широкое применение для процесса пайки.

Пайка в печах. Нагрев под пайку может производиться также в различных печах, по устройству аналогичных печам для термообработки стали. Применяются, например, очковые печи с нефтяным отоплением, широко применяются муфельные печи, в особенности удобны электрические муфельные печи. Пайка ведётся посредством нагрева деталей с заранее нанесёнными флюсом и припоем, который закладывается между соединяемыми кромками или

помещается рядом с местом пайки. Пайка в печах с применением флюса трудоёмка, требует достаточно квалифицированной рабочей силы и не имеет перспектив на особенно широкое промышленное применение. Значительно важнее пайка в печах в восстановительной атмосфере; этот вид пайки имеет перспективы на широкое применение в массовом производстве.