Плазменно-дуговая сварка

Электронной плазмой называют ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, ионов и электронов. Для получения плазменного пла­мени через электрическую дугу (рис. 6.33), горящую между анодом (+) и катодом (-), пропускают поток газа. Сжатый в сопле 3 газ, под воздействием электрической дуги, ионизируется и превращается в плазму, температура которой составляет 20 000-30 000 °С. Различают плазменную дугу прямого и косвенного действия. Дуга прямого действия (рис. 6.33а) горит между вольфрамовым электродом 1 (катод) и издели­ем 5 (анод). Температура такой дуги достигает 20 000-30 000 °С.

Дуга косвенного действия (рис. 6.33б) горит между воль­фрамовым электродом 1 и медным соплом 3. Температура пла­мени горелки 4 достигает 15 000 °С и выше. Ток к вольфрамовому электроду подводят через мундштук 2, а к корпусу горелки  вбли­зи сопла. В качестве плазмообразующего газа для сварки исполь­зуют главным образом аргон.

Плазменной дугой сваривают углеродистые и легирован­ные стали, тугоплавкие и цветные металлы, а также неметалли­ческие материалы толщиной от нескольких десятков микрометров и выше. Швы, полученные плазменной сваркой, отличаются ма­лой зоной термического влияния.

Рис. 6.33. Схемы горелок для плазменной наплавки: 1  электрод; 2  мундштук для подводки тока; 3  сопло; 4а  электрическая дуга; 4б  пламя горелки; 5  заготовка

Прочие виды сварки

Кроме рассмотренных, широ­ко применяемых в различных отраслях промышленности и строительстве видов сварки, используют различные специальные виды сварки, например, сварку труб осуществляют токами высокой частоты, сварку рельсов  газопрессованной сваркой, сварку стержней  трени­ем, для тонкой сварки вольфрама и молибдена применяют сварку элек­тронным лучом и т.д. В электронике широко применяется лазер­ная сварка. Всего насчитывается около 50 различных видов свар­ки. В основе любого вида сварки заложен принцип смешивания металлов на молекулярном уровне, поэтому сварочный шов от­личается высокой прочностью.

6.2.7. Пайка

Пайка  процесс соединения заготовок в твер­дом состоянии, благодаря металлической связи, осуществляемой с помощью припоя  сплава, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла. Неразъемное соединение образуется в результате расплавления припоя, сма-­

чивания им основного материала, взаимной диффузии с основ­ным металлом и застывания. Пайка не вызывает коробления и окисления поверхностей соединяемых заготовок. Для взаимной диффузии необходимо, чтобы спаиваемые поверхности были очищены от оксидов и загрязнений, а жидкий припой и основной металл  защищены от окисления. С этой це­лью при пайке используются различные флюсы, предохраняющие металлы и сплавы от окисления при повышении их температуры при пайке.

Процесс пайки заключается в нагреве паяемых заготовок и в расплавлении припоя. Для получения соединения высокого качества температура нагрева заготовок в зоне шва должна быть на 50-100 °С выше температуры плавления припоя. Нагрев заго­товок и расплавление припоя, в зависимости от его вида, произ­водят медными паяльниками, газовыми горелками, электрическим током в печах, индукционным током, а также в печах-ваннах с расплавами солей.

Все применяемые припои стандартизованы, имеют опре­деленный химический состав, марку и назначение. В зависимости от температуры плавления припои подразделяют (ГОСТ 19248-73) на особо легкоплавкие (< 145 °С), легкоплавкие (145...450 °С), среднеплавкие (450...1100 °С), высокоплавкие (1100...1850 °С), ту­гоплавкие (> 1850 °С). Припои, температура плавления которых ниже 450°С, обеспечивают получение паяных соединений с небольшими пределами прочности, например, при пайке медных проводов. К низкотемпературным при­поям относятся сплавы олова, свинца, висмута и кадмия. Припои, температура плавления которых выше 450 °С, позволяют получить соединения с более высокой прочностью, не уступаю­щие сварным. К таким припоям относятся медные, медно-цинковые, серебряные и др. Особое применение находят сереб­ряные припои, обозначаемые маркой ПСр. и числом, показываю­щим процентное содержание серебра в припое (например, ПСр.28 содержит 28 % серебра). Такие припои используют при пайке медных труб, находящихся в вибрации, например, при пайке труб в холо­дильниках.

Большое влияние на качество пайки оказывают флюсы. Их выбирают в зависимости от вида припоя и материала загото­вок. Например, при пайке медных проводов в качестве флюса ис­пользуется канифоль.

После окончания пайки необходимо удалять остатки флюсов, особенно таких, которые вызывают коррозию. Флюсы удаляют про­мывкой в горячей или холодной воде, в 5%-м растворе кальцини­рованной соды, ультразвуковыми и другими методами. Пайку применяют для сборки изделий и сборочных еди­ниц, в радиотехнике, радиоэлектронике  для пайки проводов, из­готовления печатных плат и т.д.

Паять можно заготовки из углеродистой и легированной стали всех марок, твердых сплавов, чугунов, редких металлов и их сплавов. Преимуществами пайки являются: чистота соединения, отсутствие оплавления металла, сохранение формы и размеров изделия, дешевизна и небольшая трудоемкость, недостаток  малая прочность при внешней нагрузке.