Paika_lab

Лабораторна робота № 4

ФЛЮСИ ДЛЯ ПАЯННЯ

Мета роботи: вивчити основні типи, класифікацію та технологічні

особливості використання флюсів для паяння.

Завдання роботи:

-Вивчити основні типи паяльних флюсів.

-Ознайомитися з особливостями впливу компонентів флюсів на властивості припоїв та процес паяння.

-Отримати навики вибору флюсів для паяння.

1.ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Впроцесі паяння для отримання якісного, надійного паяного з’єднання використовують спеціальні матеріали – флюси.

Флюси – це активні хімічні речовини, які призначені для очищення металу, що паяється, від поверхневих оксидів, зниження поверхневого натягу та покращення розтікання рідкого припою. Залежно від технології флюс може використовуватися у вигляді рідини, пасти або порошкоподібної фракції. Серед існуючих сучасних матеріалів для паяння є паяльні пасти, що в своєму складі містять частини припою разом із флюсом та припої у вигляді дроту з флюсом всередині.

Флюси для паяння повинні відповідати наступним вимогам:

- характеризуватися відсутністю хімічної взаємодії з припоєм: в процесі паяння на міжфазній границі рідкий припій-флюс відсутнє змішування;

- температура плавлення флюсу нижча ніж припою на 50-100° С: рідкий флюс повинен забезпечувати очищення поверхні деталей, які з’єднуються, до плавлення припою від домішок і неметалевої плівки та захист паяного

20

з’єднання від впливу навколишнього середовища;

- хімічна інертність або мінімальна активність до паяних матеріалів

(корозійна активність залишків флюсу до паяного шва і основного металу після паяння повинна бути також мінімальної);

-забезпечувати руйнування або видалення поверхневих неметалевих плівок, які утворюються на поверхні деталей і припою під впливом температури та навколишнього середовища;

-в розплавленому та газоподібному станах сприяти розтіканню припою та забезпечувати його з’єднання з основним металом деталей, що паяються;

-не змінювати свого складу при температурах, що характерні для процесу паяння;

-легко видалятися з поверхні після паяння.

Відповідно до ГОСТ 19250-73 "Флюсы паяльные. Классификация"

паяльні флюси класифікуються за наступними ознаками: 1) по температурному інтервалу активності (низькотемпературні (до 450 °C), високотемпературні

(понад 450 °C)); 2) за властивостями активатора, що визначає характер взаємодії (каніфольні, кислотні, галогенідні, фторборатні, боридно-вуглекислі); 3) за механізмом дії (захисні, реактивні, хімічної дії, електрохімічної дії); 4) за агрегатним станом (тверді, рідкі, у вигляді пасти).

Захисні (некорозійні) флюси характеризуються слабкою активність,

нездатні розчиняти оксидну плівку на поверхні більшості металів і застосовуються в основному при паянні міді і її сплавів, а також сталевих виробів, які вкриті сріблом, міддю, оловом або кадмієм. До таких флюсів відносять каніфоль та її розчини на основі спирту (флюс ФКСп, табл.1) або органічних розчинників. Некорозійні флюси можна використовувати тільки для паяння легкоплавкими припоями.

Слабокорозійні флюси більш активні в порівнянні з некорозійними і в своєму складі містять тварині жири, мінеральні масла, органічні кислоти

21

(молочну, олеїнову, стеаринову, бензольну та інш.), їх розчини на основі води,

спирту або органічних кислот (флюс ФКТС, табл.1).

22

каніфоль або інші компоненти, що не викликають корозії. Слабокорозійні

флюси легко випаровуються, згорають або розкладаються при нагріванні. Їх

застосовують для паяння легкоплавкими припоями. Корозійні флюси

складаються з неорганічних кислот, хлоридів і фторидів металу (Ф59А, 34А,

Ф380МГ, ПВ200 табл. 1). Їх застосовують у вигляді водяних розчинів та в

твердому і пастоподібному стані. Корозійні флюси здатні руйнувати стійкі

оксидні плівки чорних і кольорових металів. Ці флюси ефективні при паянні

більшості металів будь-яким методом.

23

2. ЗМІСТ РОБОТИ

Якість паяння і можливість отримання паяного з’єднання багато в чому залежать від вибору флюсу. При цьому необхідно враховувати метал, що паяється, склад припою та флюсу, спосіб нагріву, температуру і швидкість паяння. Органічні флюси при дії на них відкритого полум’я швидко розкладаються і втрачають свою активність, тому ці флюси не слід застосовувати при паянні газополуменевими пальниками.

Пастоподібні флюси зручні при паянні в печах із захисною атмосферою.

Якщо паяння проводять швидко, то необхідно використовувати дуже активний флюс; при тривалому процесі паяння флюс може бути менш активний, але досить стійкий до розкладання.

Флюс повинен забезпечувати змочування основного металу припоєм і бути безпечним в роботі. Придатність флюсу визначають на чистій пластині основного металу. Для цього на одну її сторону наносять флюс, а іншу сторону

(знизу) нагрівають пальником. Після випаровування вологи на пластині залишається білий наліт, який потім плавиться і рівномірно розтікається по металу. Якщо при нагріванні флюс збирається в кульки то він вважається непридатним для даного металу. Здатність до розчинення оксидної плівки визначають після промивки пластини: якщо під шаром відмитого,

розплавленого флюсу залишається чиста поверхня металу, то флюс досить активний і добре захищає поверхню даного металу від впливу високих температур паяння.

За призначенням флюси діляться на дві основні групи для пайки м’якими і твердими припоями. При монтажному паянні радіоапаратури м’якими припоями в основному використовують безкислотні і активовані флюси.

Безкислотними флюсами називають каніфоль і флюси, виготовлені на її основі з додаванням неактивних компонентів (спирт, гліцерин). Залишки флюсу не повинні викли кати корозії в місцях паяння і змінювати електричний опір

24

ізоляції. Активованими називають флюси, виготовлені на основі каніфолі з введенням активаторів (саліцилової кислоти, солянокислого діетиламіна та ін.).

Паяльні флюси можуть застосовуватися:

- безпосередньо перед паянням - для видалення окисної плівки з матеріалу, що паяється;

- під час паяння - для запобігання утворення окисних плівок.

Механізм дії флюсу полягає в тому що окисні плівки металу і припою під дією флюсу розчиняються і спливають на поверхню. Навколо очищеного металу утворюється захисний шар флюсу, що перешкоджає виникненню окисних плівок. Рідкий припій заміщує флюс і взаємодіє з основним металом.

За умови правильно визначеної температури паяльника припій повинен швидко плавитися, але не стікати з робочої частини паяльника - жала, а каніфоль повинна не згорати миттєво, а залишатися на жалі у вигляді киплячих крапель.

Для проведення високоякісного паяння температуру робочого жала паяльника необхідно контролювати і при необхідності регулювати. Для цього застосовують паяльники з автоматичним регулятором температури або паяльні станції.

3.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

3.1.Розглянути та вивчити основні типи флюсів.

3.2.Вивчити принципи та особливості застосування паяльних флюсів.

3.3.Провести технологічний процес паяння з використанням ряду паяльних флюсів.

3.4.Результати визначення параметрів процесу паяння відзначити в протоколі лабораторної роботи.

3.4.Оформити звіт виконаної роботи.

4.ВИМОГИ ДО ЗВІТУ

Узвіті необхідно відзначити:

4.1. Мету і завдання роботи.

25

4.2.Порівняльний аналіз основних типів паяльних флюсів.

4.3.Висновки по роботі.

5.КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

5.1.Які фізичні явища лежать в основі процесу паяння?

5.2. В чому полягає призначення флюсу?

5.3. Охарактеризуйте основні відмінності некорозійних та корозійних флюсів.

5.4.Які вимоги висуваються до флюсів для забезпечення якісного з’єднання?

5.5. Назвіть основні ознаки класифікації флюсів для паяння.

5.6.Опишіть механізм дії флюсу в процесі паяння.

5.7.Як видаляють залишки флюсу після процессу паяння?

5.8.Яким чином якість і стан поверхні деталей, що паяються впливають на якість паяного з’єднання?

5.9.Назвіть види агрегатного стану паяльних флюсів.

26

Лабораторна робота № 5 ДЕФЕКТИ В ПАЯНИХ З’ЄДНАННЯХ

Мета роботи: ознайомитися з інформацією, яка допоможе вибрати оптимальний метод усунення дефектів та причини їх появи в паяних з’єднаннях.

Завдання роботи:

-Вивчити основні типи дефектів паяних з’єднань.

-Отримати навики виявлення дефектів паяних з’єднань.

-Опанувати методи попередження дефектів паяних зєднань.

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

При виготовленні паяних виробів (конструкцій) дефекти, що утворяться в процесі паяння можна розділити на такі основні групи:

-дефекти заготовок і складання виробу для паяння;

-дефекти паяних швів;

-дефекти готового паяного виробу.

Для забезпечення якості паяної конструкції в першу чергу необхідно забезпечити якість виготовлення заготовок і складання деталей виробу. При складанні необхідно забезпечити наявність оптимальної величини зазорів і надійне закріплення елементів виробу, що з’єднуються.

Характерними дефектами складання виробу для паяння є: нерівномірність зазору між поверхнями, що з’єднуються; зміщення елементів виробу, який паяється. Ці дефекти процесу паяння виникають внаслідок неякісної та неточної обробки заготовок, зміщення заготовок в процесі їх збирання,

відсутності устаткування, яке забезпечувало б фіксацію виробу і окремих його елементів.

Типові дефекти паяних швів (з'єднань):

27

-непропай - несуцільне заповнення зазору припоєм та відсутність зв’язку між припоєм і основним металом;

-тріщини;

-пори;

-шлакові і флюсові включення.

Непропай виникає в результаті відсутності змочування металу, що паяється, припоєм. Щоб уникнути непропаяних місць, необхідно ретельно видалити оксидну плівку з поверхні виробу та забезпечити дотримання встановлених технологією паяння зазорів. Наявність шкідливих домішок у припоях негативно впливає на якість заповнення зазору. Рідкотекучість припою різко знижується при забрудненні його оксидами.

Тріщини в паяних швах можуть виникнути під дією власних напруг в основному металі або внаслідок вібрацій конструкції під час процесу паяння коли припій, який затвердів, недостатньо міцний. До утворення тріщин схильні шви, які паяються припоями, що мають значний інтервал кристалізації.

Розрізняють холодні і гарячі тріщини. Гарячі тріщини утворюються в процесі кристалізації і усадки припою при високих температурах, холодні – при температурі до 200 оС. В залежності від розташування тріщин їх розділяють на три групи:

-у шві паяного з’єднання;

-в основному металі;

-в місці контакту припою з основним металом.

Тріщини в місці контакту припою з основним металом можуть з’являтися в процесі паяння різнорідних металів, які мають значну відмінність в фізико-

хімічних властивостях. Найбільш часто такий дефект спостерігається при паянні твердих сплавів та конструкційних сталей. Тріщини можуть також виникати при паянні мідними та срібними припоями корозійностійких сталей в напруженому стані.

28

В основному металі гарячі та холодні тріщини з’являються під дією власних напружень, які мають місце при складанні, нагріванні під час паяння,

кристалізації металу шва і охолодженні паяного з’єднання. В основному металі тріщини можуть утворюватися під дією розплавленого припою. Поява таких тріщин може бути спричинена проникненням припою по границях зерен основного металу, що послаблює зв’язок між ними.

Виникнення дрібних пор у тому числі непропаїв може спричинятися виділенням в процесі паяння газів, які містяться в припоях та утворюються при випаровуванні окремих компонентів флюсів і припоїв. Пори, непропаї можуть з’явитися також при недостатньому внесені припою або занадто великому зазорі між окрайками деталей, що паяються. Наявність адсорбованого шару вологи у флюсі та прутках припою теж сприяє появі пор, непропаїв.

Шлакові включення в паяному шві утворюються внаслідок недостатньо якісної підготовки поверхні деталей, наявності забруднень (іржі, масла), а

також при тривалому нагріві в процесі паяння коли утворюються шлак, який погано витісняється припоєм. Надлишок кисню в полум’ї газового пальника також призводить до утворення шлакових включень.

Для запобігання утворення дефектів у першу чергу необхідне чітке дотримання технології паяння та надійний контроль якості в процесі виробництва.

2. ЗМІСТ РОБОТИ

Причини виникнення дефектів та рекомендації щодо способів їхнього усунення наведено в табл.1.

При оцінюванні якості паяних зєднань виконується неруйнівний або руйнівний контроль. Технічний огляд виробу на виявлення дефектів здійснюється органолептичним методом або за допомогою мікроскопів.

29