Лабораторна робота № 1 Впплив складу припою на змочування та розтікання при паянні

Мета роботи: визначити вплив компонентного складу припою на розтікання його по поверхні металу.

Завдання роботи:

- Аналіз передумов взаємодії припою та металу.

- Аналіз впливу такої характеристики як стан поверхні металу на розтікання припою.

- Отримати навики оцінки якості розтікання припою.

1. Загальні положення

Паяння – це процес утворення з’єднання з міжатомними зв’язками шляхом нагрівання матеріалів, що з’єднуються, нижче температури їхнього плавлення за допомогою рідкого додаткового матеріалу (припою), при необхідності із застосуванням флюсів і (або) захисних газів. При цьому температура плавлення припою нижча ніж у кожного з матеріалів, що паяються і які у твердому стані змочуються цим припоєм.

Процес утворення паяного шва складається з декількох стадій:

• нагрів металу шва, що паяється, до температури близької, але нижчої температури плавлення припою;

• розплавлення припою;

• розтікання рідкого припою на поверхні твердого металу і заповнення паяного шва;

• розчинення поверхневого шару металу, що паяється у рідкому припої і, як наслідок, взаємна дифузія матеріалів;

• охолодження і кристалізація припою у паяному шві.

Визначальним фактором одержання якісного паяного з’єднання є процес розтікання припою, що називається „змочуванням”. Оцінку якості змочування проводять за величиною крайового кута. Крайовим кутом називається кут між прямою, яка відповідає поверхні матеріалу, що паяється і дотичною, яка проведена із крайньої точки дотику краплі припою з поверхнею (рис. 1).

Рис.1. Схема дії сил поверхневого натягу при змочуванні рідиною твердого тіла: – поверхневий натяг на границі рідина - тверде тіло; – поверхневий натяг рідина - газоподібна фаза; –поверхневий натяг тверде тіло - газоподібна фаза; - крайовий (контактний) кут змочування

У загальному випадку розрізняють повне змочування, добре, задовільне, погане та відсутність змочування (табл.1).

Табл.1. Оцінка якості змочування по величині крайового кута

Контур краплі припою	Крайовий кут змочування, град.	Оцінка якості змочування
	0	Повне змочування
	1 – 45	Добре змочування
	46 – 90	Задовільне змочування
	91 – 179	Погане змочування
	180	Відсутність змочування

Для практичного здійснення процесу паяння і лудіння необхідно забезпечити затікання припою в зазори деталей, що з’єднуються або розтікання припою по поверхні.

Під розтіканням, при аналізі поверхневих явищ, розуміють в’язкий потік шару рідини. Це явище пов’язане не з дією сили ваги, а зі зменшенням вільної поверхневої енергії системи. При розгляді процесів розтікання передбачається, що змочування визначає процес розтікання і таким чином є необхідною умовою процесу.

Самовільне розтікання рідини на відкритій поверхні можливе при досягненні повного змочування у випадку, якщо виконується умова:

(1)

Косинус крайового кута характеризує змочувальну властивість рідини. Повне змочування досягається при ( ). Вважається, що рідина змочує тверде тіло за умови ( ), і відповідно змочування не відбувається при ( ).

Факторами, які визначають протікання процесу змочування є склад, властивості основного металу і припою, температура та час паяння, а також засоби активації поверхні.

До матеріалів, що використовуються для паяння відносяться припої, флюси та захисні гази. Припої – це метали або сплави у вигляді дроту, прутків, листів, фасонних деталей, зерен, порошку. Флюси – неметалічні матеріали, які забезпечують видалення та запобігання утворення плівок на поверхні металу з подальшим змочуванням. Захисні гази виконують захист деталей і припою від окислення при нагріванні.