1.3. Выбор способа нагрева

Для реализации технологического процесса пайки необходим нагрев до температур, превышающих температуру плавления припоя. Для этих целей служат различные нагревательные устройства, каждое из которых обладает как недостатками, так и достоинствами. При этом выбор способа нагрева для провода индуктирующего обусловлен его конструктивными особенностями, видом производства и т.д. основные способы нагрева, применение которых возможно при изготовлении провода индуктирующего.

1.3.1. Пайка нагретыми штампами, блоками и нагревательными матами

При пайке крупногабаритных толстостенных изделий со слож­ной криволинейной наружной формой, с большой поверхностью спая удобен нагрев в специальных штампах. Внутренняя поверхность штампов по форме и размерам соответствует наружной форме паяемых деталей. Нагрев в штампе (например, печной обеспечивает равномерный прижим паяемых деталей. Фольгу припоя предварительно укладывают в зазор между паяемыми деталями. Такие способы пайки были использованы, например, для соединения двух половин самолетных лопастей в их продольном сечении.

При пайке однотипных деталей графитовые блоки могут быть установлены в губках электроконтактной сварочной машины.

Для пайки крупногабаритных изделий с плоской внешней формой, вместо блоков удобно использовать нагревательные маты (электрообогревательные «одеяла»). Маты состоят из изолированных друг от друга нихромовых или инконелевых лент. Изоляцией служит мягкая стеклоткань из каолиновых волокон. Перед пайкой собранное изделие размещают в стальном тонкостенном вакуумируемом контейнере. Пневматический прижим паяемых деталей осуществляется с помощью плоского сварного «мешка» из стальной фольги, укрепляемого в контейнере между паяемым изделием и стенкой контейнера. При пайке «мешок» надувают под небольшим давлением аргоном.

Таким способом паяют, например, панели с сотовым наполнителем из коррозионно-стойких сталей переходного класса. Технологический процесс пайки сотовых наполнителей состоит операции сборки, укладки в контейнер с пневматическим прижимом, вакуумирования контейнера, создания избыточного давлен аргона в прижимном «мешке». Контейнер нагревают матами при 940 °С в течение 15 мин, охлаждают воздухом через верхнюю и нижнюю проточные вентиляционные камеры до 100°С [4].

1.3.2. Пайка погружением

Нагрев паяемых деталей без доступа воздуха можно вести погружением их в расплавленные соли, припой или нагретое масло выполняющие кроме их обычных функций также роль теплоносителя.

Нагрев паяемой детали происходит в результате теплообмена между металлом детали и жидкой средой, нагретой до рабочей температуры пайки. Скорость нагрева деталей при таком способ в 3—6 раз больше скорости нагрева этих же деталей в воздушных печах. Слой соли или припоя защищает паяемое изделие от окисления при охлаждении на воздухе после того как оно вынуто из ванны.

Длительность процесса пайки в жидких расплавленных солях или припоях редко превышает 2 мин. Этот способ высокопроиз­водителен, так как он допускает одновременную быструю пайку большого числа деталей и легко может быть механизирован.

Большая равномерность и скорость нагрева металлических деталей в жидких средах значительно снижает рост зерен, степень обезуглероживания и т. д. Число деталей, погружаемых одновре­менно в ванну, ограничено объемом ванны и снижением темпе­ратуры жидкой среды, происходящим в результате нагрева погру­жаемых деталей. Значительное преимущество пайки в соляных и флюсовых ваннах — возможность совмещения этого процесса с нагревом под закалку.

Этот способ пайки отличается высокой производительностью, а при достаточно большом отношении массы жидкой ванны к массе паяемого изделия позволяет поддерживать температуру расплава с точностью до 5°С, обеспечивая минимальные тепловые дефор­мации паяемых деталей, а следовательно, высокую точность пая­ного изделия.

Пайка погружением имеет следующие недостатки [5,6]:

повышенный расход электроэнергии, связанный с потерей теплоты через зеркало жидкой ванны в результате излучения и конвекционного обмена;

создание дискомфортных условий вследствие теплоизлучения и испарения вредных для здоровья компонентов расплавов;

необходимость устранения наплывов припоев с изделия после пайки погружением в жидкий припой и большая трудоемкость опиловочных работ;

необходимость удаления воздушных «мешков» изделия, осо­бенно при горизонтальном расположении зазоров;

существенные остаточные деформации при пайке трубчатых телескопических узлов, например труб велорам;

низкая коррозионная стойкость декоративно-защитных покры­тий на изделиях, паянных погружением в расплавы солей;

значительный расход солей (флюсов) и припоя;

необходимость рафинирования расплавов жидких ванн от примесей.

Пайка погружением в расплавленные соли и флюсы. Пайка в ваннах с расплавленными солями происходит при температуре на 20—40°С выше температуры плавления припоя. Для пайки сталей могут быть использованы ванны солей бария и хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов, применяемые обычно в терми­ческих цехах. При пайке стальных изделий латунью одновременно может быть осуществлено жидкостное цианирование и цемен­тация.

В связи с тем, что при быстром нагреве в соляных ваннах не успевает произойти обесцинкование латуни, вместо меди в качестве припоя можно использовать латунь Л62 или Л60, и паять при более низких температурах, что снижает степень коробления паяемого изделия и позволяет экономить медь и электроэнергию

При этом способе вызывает трудности укладка припоя, который при ненадежном закреплении может быть сбит движущейся жидкой средой. Кроме того, невозможна пайка изделий, в которых соль, заполнившая зазор между соединяемыми деталями мешает заполнению его припоем. В этом случае в деталях создают дренажные отверстия для выхода воздуха и вытекания соли. При пайке медью или латунью пользуются чаще всего солевыми смесями, состоящими из 20—30 % NаС1 и 80—70 % ВаСl Расплав поваренной соли NаС1, применяемый иногда для этой цели, менее удобен из-за разъедающего действия и плотных густых паров, образующихся над солевой ванной при температуре пайки.

Латунные и медные детали газовой аппаратуры, испарителей и холодильников при более низкой температуре (серебряными припоями ПСр 12М, ПСр 45 и ПСр 25) удобно паять в ванне из расплавленной соли. При пайке стальных изделий в ваннах, содержащих 25—50% цианистого натрия, в результате цементации и азотирования поверхности изделий образуется тонкий твердый слой, трудно поддающийся обработке резанием. Поэтому перед пайкой в ваннах, содержащих цианистые соли, детали должны быть обработаны до точных размеров.

Перед пайкой серебряными припоями латунных или медных деталей последние необходимо флюсовать бурой вручную или погружением их на 3—5 с в кипящий насыщенный водный раствор буры. Подобное флюсование применяют иногда и при пайке стальных деталей латунью, если подготовка поверхности недостаточно качественная и детали имеют значительную разностенность.

Для сохранения размеров изделие при пайке закрепляют в специальных приспособлениях. Резьба в таких приспособлениях нежелательна. В некоторых случаях для этой цели используют прихватку точечной сваркой, штифтовку, керновку, расчеканку и пр. Развальцовка не всегда удобна, так как она может препят­ствовать затеканию припоя в зазор.

Собранное изделие перед погружением в ванну для удале­ния с него влаги нагревают до температуры 120—150°С и только после этого погружают в соляную ванну, нагретую до рабочей температуры пайки.

При пайке медных и латунных де­талей серебряными припоями ПСр 12М, ПСр 72 и ПСр 45 рекомен­дуют следующие температуры пайки: 830—850°С, 835°С и 730— 780°С соответственно [4].

Паять лучше при полном погружении, чтобы подогрев изде­лия был равномерным и не происходило окисление части детали, не погруженной в ванну. Длительность пайки устанавливается с помощью реле времени.

В серийном производстве процесс пайки часто механизируют. Например, собранные узлы подвешивают на подвесках карусель­ной установки и опускают в соляную ванну с помощью пневмати­ческой педали. После пайки и остывания до температуры 200— 250°С деталь промывают в горячей воде для удаления остатков соли и затем просушивают в сушильных шкафах. Детали, под­вергаемые после пайки закалке в воде, последующей промывке не подвергают.