Сварка и свариваемые материалы. Том 2. Технология и оборудование
.pdf23.4. Газовые среды
Газовые среды используют обычно при пайке в печах для полу чения высококачественных соединений и с целью исключения операции удаления остатков флюса. Для пайки применяют вос
становительные, инертные и различные активированные газовые среды (табл. 23.12).
23.5. Классификация способов пайки
Современные способы пайки в соответствии с ГОСТ 17349—79 принято клас сифицировать по следующим признакам: удалению окисной пленки, кристал лизации паяного шва, получению припоя, заполнению зазора припоем, ис точнику нагрева, наличию давления на паяемые детали, одновременности выполнения паяных соединений.
23.5.1. Пайка в печах с контролируемой атмосферой
Для работы используются конвейерные шахтные, камерные, колпаковые, эле ваторные печи и др.
Границы применения. Р а з м е р ы : толщина деталей |
1—10 мм. |
М а т е р и а л : углеродистые, низколегированные и |
высоколегированные |
стали, медь и твердые сплавы. |
|
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : |
массовое производство однотипных де |
талей, автомобилестроение, полупроводниковая и электронная промышлен |
|
ность, изготовление твердосплавного |
инструмента, теплообменников, холо |
дильников и др. изделий. |
|
|
|
Степень механизации: высокая. |
температура печи |
||
П а р а м е т р ы |
п а й к и : |
мощность печи 10—500 кВт, |
|
1150 °С при пайке |
медью или |
на 50 °С выше температуры |
плавления исполь |
зуемого припоя. Продолжительность пайки 5—30 мин в зависимости от тол щины соединяемых деталей [5, 6].
Тип с о е д и н е н и я : 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, никеле вые и серебряные припои (табл 23.5—23.7) для соединения высоколегиро
ванных сталей; медно-фосфорные и серебряные припои для пайки меди. Вн и м а н и е ! Не рекомендуется применять припои, содержащие цинк и
кадмий. Пайка сталей и чугуна медно-фосфорными припоями не допус кается.
Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная подготовка по верхности деталей. Защитная атмосфера должна быть чистой и сухой. Пайку низколегированных сталей выполняют в среде городского газа. Нержавею щие и высоколегированные стали паяют в атмосфере сухого водорода или диссоциированного аммиака. Требуемое положение паяемых элементов обес печивают с помощью самофиксирования, развальцовки, клепки, насечки, плот ной посадки или специальных приспособлений. Температура детали на вы
ходе 100—200 ВС. |
газа, содержащего |
более |
В н и м а н и е ! При использовании защитного |
||
Ю% водорода, следует учитывать возможность |
взрыва при доступе |
воз |
духа. |
|
|
Металлы, склонные к азотированию, не следует паять в азотно-водород ной среде.
23.5.2. Пайка в вакуумных печах
Применяются печи непрерывного действия, колпаковые элева
торные, муфельные, безмуфельные и др. |
толщина деталей |
1— |
Границы применения. Р а з м е р ы : |
||
10 мм. |
стали, тугоплавкие |
ме |
М а т е р и а л : высоколегированные |
таллы (титан, тантал, молибден, ниобий и их сплавы), медь, никель; металлы и сплавы с керамикой, стеклом и графитом.
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : производство летательных аппаратов, электроника, приборостроение.
Степень механизации: от средней до высокой.
П а р а м е т р ы пайки: вакуум от 1,33 до 0,01 Па, для нер жавеющих сталей 1,33 Па; для сплавов, содержащих титан и алюминий, 0,01 Па. Мощность нагрева 20—500 кВт, продолжи
тельность пайки 3—30 |
мин [5, 6]. |
Тип с о е д и н е н и |
я : см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора |
0,05—0,2 мм.
Припои: медные, никелевые, серебряные (табл. 23.3—23.5). Внима ние! Не рекомендуется применять припои, содер жащие металлы с высокой упругостью паров (цинк, кадмий,
магний, бериллий, марганец, литий).
Техника пайки. При пайке в вакууме необходима тщательная подготовка поверхности деталей. Сборку паяемых элементов производят в приспособлениях с предварительным укладыва нием припоя. После установки деталей в печь ее нагревают и одновременно откачивают воздух. Скорость нагрева выбирают такой, чтобы исключить растворение паяемого металла. Темпе ратура детали на выходе из печи 100—200 °С.
23.5.3. Индукционная пайка
Используются высокочастотные установки с ламповым и ма шинным преобразователями, специальные индукционные уста новки.
Границы применения. Р а з м е р ы : при средних частотах (1—
10 кГц) возможна пайка стали толщиной 5—15 мм и меди тол щиной 4—12 мм; при высоких частотах (0,1—5 МГц) выполня
ется пайка стали толщиной 0,1—3 мм и меди толщиной 0,3— 3 мм.
М а т е р и а л : преимущественно |
углеродистая сталь, медь, |
латунь, алюминий и другие металлы. |
массовое производство де |
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я , |
талей простой конфигурации; машиностроение, автомобилестрое ние, металлообрабатывающая и электротехническая промыш ленность, изготовление медицинского оборудования и др.
Степень механизации: высокая.
П а р а м е т р ы п а й к и [6, 7]:
|
|
Средняя частота |
Высокая частота |
|
Мощность, кВт |
200—300 |
2—30 |
||
Продолжительность |
30—240 |
5—60 |
||
пайки, с |
•' |
|||
Тип с о е д и н е н и я : |
см. ГОСТ 19249—73; |
ширина зазора |
||
0,05—0,3 мм. |
припои на основе |
меди, |
никелевые (см. |
|
Припои: медь, |
||||
табл. 23.3—23.5). |
|
|
|
|
Техника пайки. В зависимости от конструкции паяемых дета лей нагрев осуществляют непосредственно от индуктора (пря мой нагрев) или за счет теплоотдачи от графитового или сталь ного вкладыша, нагреваемого ТВЧ (косвенный нагрев). Расстоя ние между индуктором и деталью выбирают в пределах 2— 20 мм в зависимости от размера, конфигурации и толщины сте нок изделия. Для пайки тонкостенных деталей берут меньший зазор, для толстостенных — больший.
Глубину проникновения тока определяют из выражения h = K l^ f,
где/ —частота тока; К — коэффициент, зависящий от материала и температуры. Для малоуглеродистой стали при температуре выше 780 °С (выше точки Кюри) /(=600, при температуре 20 °С для меди /(=70 и для алюминия /(=80.
Пайку осуществляют с применением флюсов, защитной ат
мосферы и вакуума. |
|
|
|
|
23.5.4. Пайка электросопротивлением |
|
|
|
|
Используются машины |
для контактной |
сварки, |
контактные |
|
клещи, сварочные трансформаторы и специальные установки. |
||||
Границы применения. |
Р а з м е р ы : |
детали толщиной 1— |
||
20 мм. |
|
медь, бронза |
и различ |
|
М а т е р и а л : углеродистая сталь, |
||||
ные сочетания металлов. |
|
серийное и массовое про |
||
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : |
изводство; пайка твердосплавного инструмента, ленточных пил, наконечников проводов, обмоток возбуждения электродвигате лей, деталей приборов и электронной техники.
Степень механизации: высокая.
П а р а м е т р ы п а й к и : сила тока 500—1000 А, вторич ное напряжение 0,5—10 В, продолжительность пайки 1,5—10 с [6, 7].
Тип с о е д и н е н и я : внахлестку, ширина зазора 0,1— 0,3 мм.
М а т е р и а л э л е к т р о д о в : графит для деталей из меди и хромистая медь, вольфрам и жаростойкие сплавы для пайки стальных изделий.
Припои: меднофосфорные, серебряные и оловянные припои (табл. 23.1—23.4).
Техника пайки. Перед пайкой следует предварительно под готовить поверхности паяемых деталей. Припой наносят на контактные поверхности в виде плакирующего слоя или укла дывают в виде проволоки или ленты. Для равномерного нагрева деталей ток иногда прерывают. После растекания при поя ток выключают, а давление сохраняют до полного затвер девания.
Вни ма н и е ! При прямом пропускании электрического тока существует опасность перегрева металла.
Пайка с применением косвенного нагрева наиболее эффек тивна для соединения деталей с различным поперечным сече нием, так как в этом случае деталь меньшего размера нагрева ется за счет теплопередачи от более массивной.
23.5.5. 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) [6]. |
|
|
|
|
мелкие |
|
Границы |
применения. Р аз м е р ы: преимущественно |
|||||
и тонкостенные детали. |
|
сталь, тугоплавкие ме |
||||
М а т е р и а л : |
высоколегированная |
|||||
таллы, металлокерамика |
|
изготовление высокоточ |
||||
О б л а с т ь |
и с п о л ь з о в а н и я : |
ных деталей; производство летательных аппаратов, радиоэлект роника, медицинский инструмент, трубчатые теплообменники.
Степень механизации: высокая. |
|
|
|
||
П а р а м е т р ы |
п а й к и : ускоряющее напряжение 5—8 кВ, |
||||
ток луча |
1,5—10 мА, частота колебания луча |
1,5—3 Гц, ампли |
|||
туда колебаний |
пучка 3—5 мм, разрежение |
1,33—0,001 |
Па, |
||
время пайки 20—40 с [6, 7]. |
19249—73; ширина зазора |
||||
Тип |
с о е д и н е н и я : см. ГОСТ |
||||
0,01—0,2 мм. |
|
с узким |
интервалом |
кри |
|
Припои: используются припои |
сталлизации; медные, никелевые, серебряные, оловянно-свинцо вые (табл. 23.2, 23.7—23.9).
Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная под готовка поверхности детали. Пайка может производиться как неподвижным сфокусированным лучом, так и сканирующим (со вершающим, например, поперечные колебания).
Внима ние! Не рекомендуется применять припои, содер жащие легко испаряемые металлы.
23.5.6. Лазерная пайка
Используются установки с твердотельными и газовыми лазе рами, устройства для групповой пайки.
Границы применения. Р а з м е р ы : тонкостенные и разнотолщинные (в соотношении 1 :50) детали.
Ма т е р и а л : высоколегированная сталь, тугоплавкие ме таллы и сплавы, алюминий, титан.
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : радиоэлектроника, произ водство летательных аппаратов, медицинская промышленность.
Степень механизации: от средней до высокой.
П а р а м е т р ы пайки: температуры пайки на 30—50 °С выше температуры используемого припоя, продолжительность от 5 с до 3 мин [6, 7].
Тип с о е д и н е н и я : см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,01—0,2 мм.
Припои: преимущественно в виде покрытий (золотые, се ребряные и медные).
Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная подго товка соединяемых деталей. Процесс пайки протекает на воз духе, 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. Им пульсной пайкой соединяют чаще всего проволоку между собой или проволоку с более массивными элементами. Пайку метал лов значительных толщин выполняют газовыми лазерами.
23.5.7. Пайка световым лучом
Применяются установки с кварцевыми, аргонными и ксеноно выми лампами.
Границы применения. Р а з м е р ы : тонколистовые детали. Ма т е р и а л : высоколегированная сталь, титановые и алю
миниевые сплавы, металл с керамикой и др.
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : производство, летательных аппаратов, пайка узлов электровакуумных приборов, радиоэлек
троника, электротехническая |
промышленность. |
||
Степень механизации: |
от |
средней |
до высокой. |
П а р а м е т р ы пайки: |
мощность |
излучения 150—5000 Вт, |
диаметр пятна нагрева 4—15 мм, температура до 1700 °С (мак симальная), продолжительность пайки от 5 с до 3 мин (5, 6].
Тип с о е д и н е н и я : см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05—0,2 мм.
Припои: оловянно-свинцовые, серебряные и медные. Флюсы: низкотемпературные (табл. 23.6) и высокотемпера
турные (табл. 23.7).
Техника пайки. Перед пайкой необходима тщательная под готовка соединяемых деталей. При пайке световым лучом обес печивается нагрев с малой тепловой инерционностью. Достоин ством лучистого нагрева является бесконтактный подвод энер гии, в том числе через оптически прозрачные стенки. Пайку выполняют на воздухе, в инертной среде и вакууме. В тех слу чаях, когда необходим локальный нагрев, используют специ альные малогабаритные кварцевые йодные лампы накаливания
23.5.8. Пайка погружением в расплавленные припои
Применяются стационарные установки, автоматы роторного типа, комплексно-механизированные линии, установки с элект ромагнитными нагнетателями припоя.
Границы применения. Р а з м е р ы : преимущественно мелкие
исредние детали.
Ма т е р и а л : углеродистые стали, твердые сплавы, медь, ла тунь, алюминий.
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : массовое производство пе чатного монтажа, узлов электрооборудования, консервной тары, теплообменников, режущего и бурового твердосплавного инстру мента.
Степень механизации: высокая.
П а р а м е т р ы пайки: температура ванны на 30—50 °С выше температуры плавления используемого припоя, продолжи тельность пайки от 5 с до 3 мин [5, 6].
Тип с о е д и н е н и я : см. ГОСТ 19249—73; ширина зазора 0,05— 0,2 мм.
Припои: оловянно-свинцовые, алюминиевые и медные (табл. 23.1—23.6).
Флюсы: канифольные, канифолесодержащие, гидразиновые, анилиновые и флюсы на основе буры и борной кислоты (табл. 23.6, 23.7).
Техника пайки. Детали очищают от окислов и жировых за грязнений, обезжиривают, травят, фиксируют между собой и флюсуют. В одних случаях детали флюсуются при погружении, проходя через слой флюса, в других — флюс наносят в специ альной ванне. При пайке детали погружаются в припой цели ком или частично в зависимости от расположения паяного шва.
Внима ние! Во избежание значительного понижения тем пературы 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.
пламя с целью |
исклю чения об разован и я |
карбидов |
хром а, спо |
|||
собствующих развитию м еж кристаллитной |
коррозии. П ри пайке |
|||||
разнородных и разнотолщ инны х |
м атери алов п лам я н ап р авл яю т |
|||||
на деталь, имею щ ую |
больш ую |
теплопроводность |
и |
массу. |
||
В н и м а н и е ! |
П ри |
пайке необходим контроль |
за |
строением |
||
факела плам ени |
с целью исклю чения копоти, ухудш аю щ ей р а с |
|||||
текание припоя. |
|
|
|
|
|
|
23.5.11. П айка паяльником
Применяются электрические паяльники непреры вного и перио дического действия.
Границы |
применения. Р а з м е р ы : |
толщ ина |
деталей 0,2— |
||
2 мм. |
|
|
|
|
|
М а т е р и а л : сталь, |
никель, |
медь, |
латунь, цинк и< др. |
||
О б л а с т ь и с п о л ь з о в а н и я : |
ручная и |
м еханизирован |
|||
ная пайка |
печатного |
м он таж а, |
электротехнических изделий, |
многожильных проводов и ремонт бытовой радио- и эл ек тр о аппаратуры.
Степень механизации: от низкой |
до высокой (специальны е |
||||||
установки). |
|
|
|
|
|
|
|
П а р а м е т р ы п а й к и : |
мощ ность |
нагрева 4— 2000 |
Вт, тем |
||||
пература п аяльн и ка 100— 600 °С, |
врем я |
пайки |
10— 60 |
с |
(5, 6). |
||
Т и п с о е д и н е н и я : |
см. ГО С Т |
19249— 73; |
ш ирина |
зазо р а |
|||
0,05—0,3 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
П р и п о и : оловянно-свинцовы е |
(табл. |
23.1— 23 .3), |
свинцо |
вые, висмутовы е, индиевые.
Ф л ю с ы : |
каниф ольны е, каниф олесодерж ащ ие, гидразиновы е, |
||||||||||
анилиновые, |
галогенидны е (табл . |
23.6) |
и др. |
|
|
|
|
|
|||
Техника |
пайки. |
|
В зависим ости от |
конф игурации |
паяем ого |
||||||
шва стерж ни паяльн и ка могут иметь различную |
ф орму. П еред |
||||||||||
пайкой стерж ень |
п аяльн и ка необходимо |
очистить |
от |
окалины и |
|||||||
облудить припоем. С поверхности |
паяем ы х д еталей |
удали ть |
ж и |
||||||||
ровые загрязн ен и я, |
окислы и нанести ф лю с. К огда |
тем п ература |
|||||||||
металла в зоне пайки достигнет |
рабочей, стерж нем |
паяльника |
|||||||||
переносят припой |
в |
|
соединительны й зазор . Если |
припоя треб у |
|||||||
ется много, |
то он |
расп лавляется |
паяльником |
непосредственно |
|||||||
па паяемой детали . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пайку м икропроводов вы полняю т с |
помощ ью |
|
м и кроп аяль |
||||||||
ников типа М Э П |
мощ ностью 4— 30 Вт. Д л я печатного м онтаж а |
||||||||||
используют паяльники мощ ностью |
25— 60 Вт, |
а д л я |
пайки |
о б ъ |
|||||||
емного м онтаж а 50— 120 Вт. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
В н и м а н и е ! |
Во |
врем я пайки |
необходим |
контроль за |
тем |
||||||
пературой п аяльн и ка |
во и зб еж ан и е его перегрева. |
|
|
|
|