118. Паяемость конструкционных и нержавеющих сталей

Возможность образования спая между паяемым материалом и припоем характеризуется паяемостью, т.е. способностью паяемого материала вступать в физико-химическое взаимодействие с расплавленным припоем и образовывать паяное соединение.

В паяных, конструкциях применяются самые различ­ные материалы: стали, чугуны, никелевые сплавы (жа­ропрочные, жаростойкие, кислотостойкие), медь и ее сплавы, а также легкие сплавы на основе титана, алю­миния, магния, бериллия. Ограниченное применение имеют сплавы на основе тугоплавких металлов: хрома, ниобия, молибдена, тантала и вольфрама.

Современные методы папки конструкционных мате­риалов, имеющих различные физико-химические свой­ства, обеспечивают сохранение или незначительное из­менение их исходных свойств.

Конструкционные материалы нагреваются в процессе пайки до температуры ниже точки плавления. Предель­но допустимую температуру нагрева при пайке можно вычислить по формуле:

Т„ = kt_с

где Т„— температура пайки, °С;

t_c—температура начала плавления, т. е. точка солидуса конструкционного материала;

k—коэффициент пропорциональности, значение которого рекомендуется выбирать в преде­лах 0,85—0,95.

119. Паяемость инструментальных твердых сплавов. Особенности пайки составного режущего и штампового инструмента.

Паяемость (ГОСТ 17325-79) – возможность образования качественного паяного соединения из заданного паяемого материала с выбранными припоем и вспомогательными материалами.

Пайку твердосплавных пластинок с державкой обычно осуществляют нагревом токами высокой частоты или погружением в расплавленный припой. В последнем случае пайку совмещают с термообработкой. Закалочной средой для сплавов

марок ВК8 и Т15К6 служит расплав едкого калия (70%) и едкого натрия (30%). Перед пайкой собранный узел обрабатывают в кипящем насыщенном растворе буры (для вольфрамовых пластин) или в 35%-ном водном растворе фтористого калия (для титанокарбидных пластин). При пайке инструмента используются медно-цинковые припои, легированные никелем, марганцем или алюминием.

См. Справочник по пайке стр. 270 – 274

120. Паяемость неметаллических материалов между собой (графит, керамика, кварц, стекло) и с металлами.

Соединение графита с металлами вызывается экономическими соображениями, а также необходимостью реализации положительных свойств графита. Примерами таких конструкций являются длинномерные нагреватели, тигли и лодочки для плавки металлов, электроды дуговых печей, крупногабаритные аноды ртутных выпрямителей, нагреватели шахтных печей, высокотемпературные теплообменники, тепловыделяющие элементы и др.

Пайку металла со стеклом применяют при создании разного рода вакуумных приборов (гермовводы, смотровые окна и т.п.), при изготовлении ламп накаливания (от миниатюрных до мощных генераторных), в производстве крупных зеркал оптических приборов, для облицовывания внутренней части труб нефтепроводов и т.д.

Расплавленные стёкла хорошо смачивают все металлы при условии наличия на их поверхности адсорбирующего слоя окисла и нагрева до соответствующей температуры. Образование прочного соединения между металлом и стеклом зависит от напряжений в зоне спая, наличия газовых пузырей, процесса электролиза и расстекловывания стекла.

Различные стекла спаивают между собой путем их сжатия в размягченном состоянии, а различные стекла с металлами— путем сжатия размягченной стеклянной детали с раскаленным металлом.

Любой металло-стеклянный электровакуумный при­бор содержит несколько спаев стекло-стекло и стекло-металл. Качество получаемых спаев в значительной сте­пени зависит от правильного подбора спаиваемых материалов как по их КТР, так и по другим физико-хи­мическим свойствам. Неправильный подбор спаиваемых материалов и режимов их обработки приводит к образо­ванию различных дефектов. К основным дефектам спаев следует отнести:

1) тепловые напряжения, обусловленные различием в КТР спаиваемых материалов;

2) расстекловывание или кристаллизацию стекла;

3) электролиз стекла;

4) газовые пузыри на поверхности спая.

Тепловые напряжения характерны как для спаев стек­ло-стекло, так и для спаев стекло-металл. Причиной воз­никновения тепловых напряжений является не только различие в КТР спаиваемых материалов, но и. неравно­мерный разогрев или остывание спая. Наличие больших тепловых напряжений в спаях приводит к образованию трещин в стекле или к отлипанию спаиваемых материа­лов. Если же тепловые напряжения не превышают меха­нической прочности спая, то они не столь опасны.

Избежать возникновения тепловых напряжений в спа­ях можно только при идеальном совпадении КТР спаи­ваемых материалов. Однако подобрать материалы с идеальным совпадением КТР во всем диапазоне рабочих температур (от комнатной до температуры спаивания) практически не удается. По степени совпадения КТР спаиваемых материалов спаи можно условно разделить на согласованные и несогласованные.

В согласованных спаях КТР спаиваемых материалов равны или мало отличаются во всем диапазоне рабочих температур. Тепловые напряжения в этих спаях невелики и при правильном подборе режима отжига не причиняют вреда изделию.

В несогласованных спаях КТР спаиваемых материа­лов резко различаются. Чтобы предотвратить развитие больших тепловых напряжений в этих спаях, металличе­скую деталь спая конструируют таким образом, что она может свободно деформироваться при деформации стекла.