3.2. Способы пайки.

Пайка погружением в расплавленные соли

электродные трехфазные.

Границы применения.

Размеры: преимущественно мелкие и средние детали.

Материал: углеродистые и конструкционные стали, жаропрочные сплавы, медь, никель, алюминий и их сплавы.

Область использования: производство свертных стальных труб, металлорежущего инструмента, корпусов радиоэлектронной аппаратуры из алюминиевых сплавов, медных и алюминиевых теплообменных аппаратов и др.

Степень механизации: высокая.

Параметры пайки: температура ванны на 30—50 °С выше температуры плавления используемого припоя, продолжительность пайки от 5 с до 3 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,2 мм.

Припои: медные, серебряные, алюминиевые.

Соли: смеси, содержащие хлориды натрия, бария, калия, кальция и фториды калия, алюминия.

Техника пайки. При пайке погружением в расплавленные соли необходима тщательная сборка деталей. Паяемые детали фиксируют точечной сваркой, развальцовкой, кернением или в специальных приспособлениях из коррозионностойкой стали. Припой размещают так, чтобы он не был смещен солевой средой. Массивные детали предварительно нагревают в печи до 300—350 °С, а затем погружают в расплавленную соль. В отдельных случаях для повышения качества пайки применяют предварительное флюсование с использованием фторсодержащих солей.

После пайки и охлаждения до 200—250 °С детали промывают в горячей воде до полного удаления остатков соли и сушат в потоке воздуха или в печи при 100—120 °С.

Соли перед загрузкой в печь или ванну должны быть обезвожены, так как в присутствии влаги некоторые компоненты, например LiCl, теряют флюсующие свойства.

Пайка погружением в расплавленные припои

Применяются стационарные установки, автоматы роторного типа, комплексно-механизированные линии, установки с электромагнитными нагнетателями припоя.

Границы применения.

Размеры: преимущественно мелкие и средние детали.

Материал: углеродистые стали, твердые сплавы, медь, латунь, алюминий.

Область использования: массовое производство печатного монтажа, узлов электрооборудования, консервной тары, теплообменников, режущего и бурового твердосплавного инструмента.

Степень механизации: высокая.

Параметры пайки: температура ванны на 30—50 °С выше температуры плавления используемого припоя, продолжительность пайки от 5 с до 3 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,2 мм.

Припои: оловянно-свинцовые, алюминиевые и медные.

Флюсы: канифольные, канифолесодержащие, гидразиновые, анилиновые и флюсы на основе буры и борной кислоты.

Техника пайки. Детали очищают от окислов и жировых загрязнений, обезжиривают, травят, фиксируют между собой и флюсуют. В одних случаях детали флюсуются при погружении, проходя через слой флюса, в других — флюс наносят в специальной ванне. При пайке детали погружаются в припой целиком или частично в зависимости от расположения паяного шва.

Внимание! Во избежание значительного понижения температуры расплавленного припоя в ванне, масса последнего должна не менее чем в 20 раз превышать массу детали. Время пребывания детали в припое должно быть минимальным из-за растворения паяемого материала и насыщения припоя железом, медью и т. д.

Пайка световым лучом

Применяются установки с кварцевыми, аргонными и ксеноновыми лампами.

Границы применения.

Размеры: тонколистовые детали.

Материал: высоколегированная сталь, титановые и алюминиевые сплавы, металл с керамикой и др.

Область использования: производство, летательных аппаратов, пайка узлов электровакуумных приборов, радиоэлектроника, электротехническая промышленность.

Степень механизации: от средней до высокой.

Параметры пайки: мощность излучения 150—5000 Вт, диаметр пятна нагрева 1—15 мм, температура до 1700 °С (максимальная), продолжительность лайки от 5 с до 3 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,2 мм.

Припои: оловянно-свинцовые, серебряные и медные.

Флюсы: низкотемпературные и высокотемпературные.

Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная подготовка соединяемых деталей. При пайке световым лучом обеспечивается нагрев с малой тепловой инерционностью. Достоинством лучистого нагрева является бесконтактный подвод энергии, в том числе через оптически прозрачные стенки. Пайку выполняют на воздухе, в инертной среде и вакууме. В тех случаях, когда необходим локальный нагрев, используют специальные малогабаритные кварцевые йодные лампы накаливания

Лазерная пайка

Используются установки с твердотельными и газовыми лазерами, устройства для групповой пайки.

Границы применения.

Размеры: тонкостенные и разнотолщинные (в соотношении 1:50) детали.

Материал: высоколегированная сталь, тугоплавкие металлы и сплавы, алюминий, титан.

Область использования: радиоэлектроника, производство летательных аппаратов, медицинская промышленность.

Степень механизации: от средней до высокой.

Параметры пайки: температуры пайки на 30—50 °С выше температуры используемого припоя, продолжительности от 5 с до 3 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,01—0,2 мм.

Припои: преимущественно в виде покрытий (золотые, серебряные и медные).

Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная подготовка соединяемых деталей. Процесс пайки протекает на воздухе, в вакууме или в защитной атмосфере. Высокая удельная тепловая мощность лазерного луча способствует испарению с поверхности припоя и основного металла окисных пленок, что позволяет осуществлять пайку без применения флюсов. Импульсной пайкой соединяют чаще всего проволоку между собой или проволоку с более массивными элементами. Пайку металлов значительных толщин выполняют газовыми лазерами

Электронно-лучевая пайка

Применяются низковольтные электронные пушки (типа НВ, НВС и АВЧ), пушки со средним ускоряющим напряжением (типа СВ) и высоковольтные электронные пушки (типа ВВ-120Н).

Границы применения.

Размеры: преимущественно мелкие и тонкостенные детали.

Материал: высоколегированная сталь, тугоплавкие металлы, металлокерамика.

Область использования: изготовление высокоточных деталей; производство летательных аппаратов, радиоэлектроника, медицинский инструмент, трубчатые теплообменники.

Степень механизации: высокая.

Параметры пайки: ускоряющее напряжение 5—8 кВ, ток луча 1,5—10 мА, частота колебания луча 1,5—3 Гц, амплитуда колебаний пучка 3—5 мм, разрежение 1,33—0,001 Па, время пайки 20—40 с.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,01-0,2 мм.

Припои: используются припои с узким интервалом кристаллизации; медные, никелевые, серебряные, оловянно-свинцовые.

Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная подготовка поверхности детали. Пайка может производиться как неподвижным сфокусированным лучом, так и сканирующим (совершающим, например, поперечные колебания).

Пайка электросопротивлением

Используются машины для контактной сварки, контактные клещи, сварочные трансформаторы и специальные установки.

Границы применения.

Размеры: детали толщиной 1—20 мм.

Материал: углеродистая сталь, медь, бронза и различные сочетания металлов.

Область использования: серийное и массовое производство; пайка твердосплавного инструмента, ленточных пил, наконечников проводов, обмоток возбуждения электродвигателей, деталей приборов и электронной техники.

Степень механизации: высокая.

Параметры пайки: сила тока 500—1000 А, вторичное напряжение 0,5—10 В, продолжительность пайки 1,5—10 с.

Тип соединения: внахлестку, ширина зазора 0,1—0,3 мм.

Материал электродов: графит для деталей из меди и хромистая медь, вольфрам и жаростойкие сплавы для пайки стальных изделий.

Припои: меднофосфорные, серебряные и оловянные припои.

Техника пайки. Перед пайкой следует предварительно подготовить поверхности паяемых деталей. Припой наносят на контактные поверхности в виде плакирующего слоя или укладывают в виде проволоки или ленты. Для равномерного нагрева деталей ток иногда прерывают. После растекания припоя ток выключают, а давление сохраняют до полного затвердевания.

Пайка с применением косвенного нагрева наиболее эффективна для соединения деталей с различным поперечным сечением, так как в этом случае деталь меньшего размера нагревается за счет теплопередачи от более массивной.

Индукционная пайка

Используются высокочастотные установки с ламповым и машинным преобразователями, специальные индукционные установки.

Границы применения.

Размеры: при средних частотах (1—10 кГц) возможна пайка стали толщиной 5—15 мм и меди толщиной 4—12 мм; при высоких частотах (0,1—5 МГц) выполняется пайка стали толщиной 0,1—3 мм и меди толщиной 0,3—3 мм.

Материал: преимущественно углеродистая сталь, медь, латунь, алюминий и другие металлы.

Область использования: массовое производство деталей простой конфигурации; машиностроение, автомобилестроение, металлообрабатывающая и электротехническая промышленность, изготовление медицинского оборудования и др.

Степень механизации: высокая.

Параметры пайки:

Таблица 2. Параметры пайки.

	Средняя частота	Высокая частота
Мощность, кВт	200—300	2—30
Продолжительностьпайки, с	30—240	5—60

   

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,3 мм.

Припои: медь, припои на основе меди, никелевые.

Техника пайки. В зависимости от конструкции паяемых деталей нагрев осуществляют непосредственно от индуктора (прямой нагрев) или за счет теплоотдачи от графитового или стального вкладыша, нагреваемого ТВЧ (косвенный нагрев). Расстояние между индуктором и деталью выбирают в пределах 2—20 мм в зависимости от размера, конфигурации и толщины стенок изделия. Для пайки тонкостенных деталей берут меньший зазор, для толстостенных — больший.

Глубину проникновения тока определяют из выражения

h = K/√f,

где f — частота тока; К — коэффициент, зависящий от материала и температуры. Для малоуглеродистой стали при температуре выше 780 °С (выше точки Кюри)  K = 600, при температуре 20 °С для меди К=70 и для алюминия К = 80.

Пайку осуществляют с применением флюсов, защитной атмосферы и вакуума

Пайка в вакуумных печах

Применяются печи непрерывного действия, колпаковые элеваторные, муфельные, безмуфельные и др.

Границы применения.

Размеры: толщина деталей 1—10 мм.

Материал: высоколегированные стали, тугоплавкие металлы (титан, тантал, молибден, ниобий и их сплавы), медь, никель; металлы и сплавы с керамикой, стеклом и графитом.

Область использования: производство летательных аппаратов, электроника, приборостроение.

Степень механизации: от средней до высокой.

Параметры пайки: вакуум от 1,33 до 0,01 Па, для нержавеющих сталей 1,33 Па; для сплавов, содержащих титан и алюминий, 0,01 Па. Мощность нагрева 20—500 кВт, продолжительность пайки 3—30 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,2 мм.

Припои: медные, никелевые, серебряные.

Газопламенная пайка

Применяются горелки, работающие на ацетилене, пропане и бытовом газе, установки для механизированной газопламенной пайки.

Границы применения.

Размеры: детали любой формы толщиной 1—10 мм.

Материал: углеродистые и низколегированные стали, серый чугун, медь, никель, медно-никелевые сплавы, алюминий, серебро, золото и др. металлы.

Область использования: мелкосерийное и массовое производство; изготовление трубопроводов, теплообменников, деталей автомобилей, электротехнических и ювелирных изделий, устранение дефектов чугунного и алюминиевого литья.

Степень механизации: от малой до высокой.

Параметры пайки: температура пайки выбирается на 30—50 °С выше температуры применяемого припоя, избыточное давление пропана 100—400 кПа, ацетилена 60—80 кПа, бытового газа 30 кПа. Продолжительность пайки 0,5—3 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина 0,1—0,3 мм.

Припои: оловянно-свинцовые, оловянно-цинковые, алюминиевые, медные, серебряные, золотые и др.

Флюсы: выбираются в зависимости от температуры пайки и припоя; при массовом производстве используют газообразные флюсы.

Техника пайки. Перед пайкой необходима предварительная подготовка поверхности деталей. Пайку выполняют с применением флюсов за исключением соединений из меди, паяных серебряно-медно-фосфористыми и медно-фосфористыми самофлюсующими припоями. При нагреве изделий горелками используют факел пламени на расстоянии ~ 10 мм от конца ядра. При пайке массивных деталей применяют многосопловые горелки, обеспечивающие мягкий и равномерный нагрев. Пайка медно-цинковыми припоями качественно получается при нагреве окислительным пламенем за счет уменьшения испарения цинка. При нагреве нержавеющих сталей рекомендуется нормальное пламя с целью исключения образования карбидов хрома, способствующих развитию межкристаллитной коррозии. При пайке разнородных и разнотолщинных материалов пламя направляют на деталь, имеющую большую теплопроводность и массу.

Пайка паяльником

Применяются электрические паяльники непрерывного и периодического действия.

Границы применения.

Размеры: толщина деталей 0,2—2 мм.

Материал: сталь, никель, медь, латунь, цинк и др.

Область использования: ручная и механизированная пайка печатного монтажа, электротехнических изделий, многожильных проводов и ремонт бытовой радио- и электроаппаратуры.

Степень механизации: от низкой до высокой (специальные установки).

Параметры пайки: мощность нагрева 4—2000 Вт, температура паяльника 100—600 °С, время пайки 10—60 с.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,3 мм.

Припои: оловянно-свинцовые, свинцовые, висмутовые, индиевые.

Флюсы: канифольные, канифолесодержащие, гидразиновые, анилиновые, галогенидные  и др.

Техника пайки. В зависимости от конфигурации паяемого шва стержни паяльника могут иметь различную форму. Перед пайкой стержень паяльника необходимо очистить от окалины и «блудить припоем. С поверхности паяемых деталей удалить жировые загрязнения, окислы и нанести флюс. Когда температура металла в зоне пайки достигнет рабочей, стержнем паяльника переносят припой в соединительный зазор. Если припоя требуется много, то он расплавляется паяльником непосредственно на паяемой детали.

Пайку микропроводов выполняют с помощью микропаяльников типа МЭП мощностью 4—30 Вт. Для печатного монтажа используют паяльники мощностью 25—60 Вт, а для пайки объемного монтажа 50—120 Вт.

Пайка в печах с контролируемой атмосферой

Для работы используются конвейерные шахтные, камерные, колпаковые, элеваторные печи и др.

Границы применения.

Размеры: толщина деталей 1—10 мм.

Материал: углеродистые, низколегированные и высоколегированные стали, медь и твердые сплавы.

Область использования: массовое производство однотипных деталей, автомобилестроение, полупроводниковая и электронная промышленность, изготовление твердосплавного инструмента, теплообменников, холодильников и др изделий.

Степень механизации: высокая.

Параметры пайки: мощность печи 10—500 кВт, температура печи 1150°С при пайке медью или на 50 °С выше температуры плавления используемого припоя. Продолжительность пайки 5—30 мин в зависимости от толщины соединяемых деталей.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,01—0,2 мм.

Припои: используются припои с узким интервалом кристаллизации; медь для пайки углеродистых и низколегированных сталей; медные, никелевые и серебряные припои для соединения высоколегированных сталей; медно-фосфорные и серебряные припои для пайки меди.