Введение

Технологию сварки и пайки широко применяют в современном машиностроении для получения неразъемных соединений.

Общие требования, предъявляемые к паяным и сварным соединениям:

– прочность;

– герметичность;

– коррозионная стойкость;

– электропроводность;

– внешний вид зоны шва и др.

По назначению сварка и пайка близкие технологии, но имеют и существенные отличия.

К различиям следует отнести температуру процесса, состояние металла в зоне соединения, механические показатели швов.

Сваркой получают соединения только металлических сплавов определенного состава, которые обладают хорошей свариваемостью. Свариваемость – это способность сплавов образовывать сварные соединения с необходимым комплексом показателей.

Пайкой соединяют не только разнообразные металлы, но и неметаллы: стекла, керамику, материалы на основе графита, металлокерамику в разных сочетаниях, как между собой, так и с металлами.

Технология пайки в сравнении с технологией сварки – более ранний технический прием, которым люди овладели в древности при изготовлении предметов обихода, ювелирных изделий.

Эти две технологии хорошо сочетаются между собой и дополняют друг друга в современных областях машиностроения от изготовления радиоэлектронных устройств, вычислительной техники до ракетостроения и строительства космических аппаратов.

В инструментальной промышленности пайку широко применяют для изготовления твердосплавного инструмента, в том числе дереворежущего. В БГТУ вопросами изготовления паяного инструмента, отработкой режимов пайки занимались проф. Моисеев А. В., доц. Козел М. М., доц. Клубков А. П., канд. техн. наук Клубков А. А., ст. науч. сотр. Кириченко В. А., доц. Карпович Д. С., ст. преп. Бавбель И. И.

Методические указания по выполнению лабораторных работ по разделу «Пайка и сварка металлов» написаны на основании их разработок, литературных источников Российской Федерации, Украины, инструкций и рекомендаций европейских фирм, производителей аппаратуры для пайки и сварки металлов.

Лабораторная работа № 1 припои и флюсы

Цель работы:изучить классификацию, химический состав, свойства припоев и флюсов.

Задание:произвести выбор припоя и флюса для пайки углеродистых, нержавеющих, жаропрочных сталей, чугуна, сплавов на основе меди и алюминия, титана, керамики с металлом, керамики с керамикой, твердосплавного инструмента, пищевой посуды.

1. Припои

Пайкой называется технологический процесс соединения заготовок без их расплавления посредством введения между ними расплавленного промежуточного металла-припоя. Припой имеет температуру плавления более низкую, чем температура соединяемых металлов, и заполняет зазор между заготовками за счет действия капиллярных сил.

Паяное соединение неоднородно по строению и составу. Зона пайки включает в себя спаи, диффузионные и прикристаллизованые участки.

Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы, керамику. В качестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур).

Разница между температурами начала плавления и полного расплавления называется интервалом кристаллизации. При осуществлении процесса пайки необходимо выполнение температурного условия:

t₁>t₂>t₃>t₄,

где t₁– температура начала плавления материала детали;t₂– температура нагрева детали при пайке;t₃– температура плавления припоя;t₄– рабочая температура паяного соединения.

Припой – это металл или сплав, вводимый в зазор между соединяемыми деталями или образующийся между ними в процессе пайки, имеющий более низкую температуру начала автономного плавления, чем паяемые материалы.

К припоям предъявляют следующие основные требования:

– температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов;

– необходимо, чтобы расплавленный припой (в присутствии защитной среды, флюса или в вакууме) хорошо смачивал паяемый материал и легко растекался по его поверхности;

– припои должны обеспечивать необходимую прочность, пластичность и герметичность;

– коэффициенты термического расширения припоя и паяемого мате­риала не должны резко различаться;

– припои должны иметь высокую электропроводность при пайке радиоэлектронных и токопроводящих изделий.

По температуре расплавления припои подразделяются на группы: особо легкоплавкие (до 145°С); легкоплавкие (от 145 до 450°С); среднеплавкие (от 450 до 1100°С); высокоплавкие (от 1100 до 1850°С); тугоплавкие (от 1850°С).

На практике припои делят на две группы: мягкие с t_пл до 450–500°С и тугоплавкие (твердые) с более высокой температурой плавления.

При производстве монтажных работ, в быту широкое распространение получила пайка мягкими припоями.