Kvasnickij_Pajka_mat

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

В.В. Квасницький, В.Ф. Квасницький, Б.В. Бугаєнко, Г.В. Єрмолаєв

ПАЯННЯ МАТЕРІАЛІВ

Дослідження фізико-хімічних процесів та технологічних факторів при паянні

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник

Миколаїв 2006

Способи паяння та джерела теплоти

Лабораторна робота № 1 СПОСОБИ ПАЯННЯ ТА ДЖЕРЕЛА ТЕПЛОТИ

Мета роботи: вивчити застосовувані джерела нагрівання матеріалів при паянні, принципіальну будову пристроїв та обладнання і особливості застосування паяння нагрітим інструментом, зануренням у ванну припою, газовим полум’ям, в печах, на установках для дифузійного зварювання і паяння у вакуумі та дуговим розрядом з порожнім катодом, струмами високої частоти.

1.1. Загальні відомості

Паянням називають технологічний процес з’єднування матеріалів у твердому стані за допомогою припоїв, які розплавляються, змочують з’єднувані поверхні, затікають в зазори між ними та після кристалізації утворюють спаяне з’єднання.

Припоєм називають метал або сплав для паяння та лудіння, який вводиться між з’єднуваними поверхнями і має більш низьку температуру плавлення, ніж основний метал.

Лудінням називають процес утворення на поверхні заготовки шару припою шляхом змочування розплавленим припоєм поверхні та подальшої його кристалізації.

Процеси паяння класифікують за багатьма ознаками. На рис. 1.1 наведено класифікацію способів паяння за стандартом1 СРСР, випущеним у 1979 р. Він передбачає сім ознак: видалення оксидної плівки, отримання припою, заповнення припоєм зазору, кристалізація припою, наявність стиснення деталей, одночасність виконання паяння та джерела нагрівання деталей при паянні. Класифікація, терміни та визначення процесів

1 ГОСТ 17349–79. Пайка. Классификация способов. – Взамен ГОСТ 17349–71; введен 01.01.81. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 4 с.

5

Паяння матеріалів

передбаченні також стандартами Україні: ДСТУ 2222-932 і ДСТУ 3761.4-983. Оскільки в навчальному посібнику використовуються ДСТУ, то їх терміни та визначення наведено на рис. 1.2. В основному такі ж способи паяння за джерелом тепла виділяються в німецькому стандарті DIN8505, частина 3, але вони конкретизовані стосовно м’якого паяння (Welchlöten, WL), тобто низькотемпературного паяння, твердого паяння (Hartlöten, HL) і високотемпературного паяння (Hochtemperaturlöten, HTL), які відносяться до температур вище 1000 °С. Крім цього, принципово однакові способи паяння об’єднані в групи. Наприклад, способи паяння паяльником, нагрітими блоками, роликами відносяться до групи способів паяння нагрітим інструментом, способи паяння у ванні припою шляхом занурення, протягування, хвилею припою тощо об’єднані в групи паяння рідким припоєм. Окремо виділені групи способів паяння електричним струмом, променем, газом тощо.

1.2. Паяння нагрітим інструментом

Паяння нагрітим інструментом виконують низькотемпературними припоями. В якості розігрітого інструменту використовують паяльники періодичної або безперервної дії, нагріті блоки (штампи) або нагрівальні мати.

Паяльник – інструмент для нагрівання основного металу в місці з’єднання до температури паяння та припою до повного розплавлення і нанесення його на деталь. За допомогою паяльника та флюсів також очищають поверхню від оксидів під час паяння.

2ДСТУ 2222-93. Зварювання, високотемпературне та низькотемпературне паяння, паяння-зварювання металів. Перелік та умовні позначення процесів. – Чинний від

01.01.04. – К.: Держстандарт України, 1993. – 28 с.

3ДСТУ 3761.4-98. Зварювання та споріднені процеси. Частина 4. Паяння та лудіння. Терміни та визначення. – Чинний від 01.01.99. – К.: Держстандарт України, 1999. – 28 с.

6

8

Класифікація, терміни, визначення процесів паяння та лудіння

Паяння матеріалів

Найпростішим є паяльник молоткового типу періодичної дії. Його робочий кінець має форму молотка і може нагріватись від будь-якого постійного джерела тепла (полум’я, піч тощо).

Найбільш широке застосування знайшли електричні паяльники. Електропаяльник – це зазвичай стержень із міді або бронзи, один кінець якого має форму, зручну для нанесення припою в зазор і розігрівання основного металу, а другий – закріплений в стальній оболонці з нагрівачем. Стержень і нагрівач з’єднані з ручкою із теплоізоляційного матеріалу. Конструкцію електропаяльника показано на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Конструкція електропаяльника зі змінним наконечником:

1 – наконечник; 2 – корпус; 3 – керамічний ізолятор; 4 – нагрівач; 5 – ручка

Паяльник нагрівається періодично або постійно від нагрівача, що живиться електричним струмом. Перенесення теплоти від паяльника до деталей через шар розплавленого припою проходить досить швидко.

Кількість теплоти, необхідної для розігрівання з’єднуваних деталей, зростає зі збільшенням їх маси. Тому для паяння таких деталей використовують більш масивні паяльники. Оскільки маса паяльників для ручного паяння обмежена (0,25…1 кг, інколи до 2 кг), то при паянні масивних деталей їх можна попередньо підігрівати від інших джерел теплоти.

Мідь паяльника в контакті з припоями схильна до ерозії. Хімічна ерозія паяльника зменшується при використанні припою ПОС61, легованого ~ 1,5 % Cu, а також при застосуванні наконечника з бронзи, легованої цирконієм, хромом і оловом.

Електропаяльники випускаються різних типорозмірів та потужності.

10