ТОП (нов) / Особенности пайки

ПАЙКА ЧУГУНА

Как известно, сварка чугуна вызывает значительные трудности, в частности, при устранении дефектов на механически обработанных поверхностях из-за значительных его структурных и объемных изменений при нагреве выше точки Ас1. Высокотемпературная пайка является процессом, позволяющим в определенных условиях избежать развитие таких явлений и обеспечить равнопрочность соединений. Паяются главным образом серый и ковкий чугун. Белый чугун не паяют из-за его хрупкости и плохой обрабатываемости.

Для пайки чугуна характерны следующие трудности, мешающие получению качественного паяного соединения:

1. возникновение в нем структурных и объемных изменений в условиях локального (например, газопламенного) нагрева;

2. плохая смачиваемость чугуна расплавленным припоем, обусловленная присутствием в его структуре включений свободного графита.

Для удаления графита обычно применяют пескоструйную обработку с последующим выжиганием графита окислительным пламенем газовой горелки или удаление его электрохимической обработкой в соляной ванне при 450…510°С.

При низкотемпературной пайке легкоплавкими припоями (например, оловянно-свинцовыми) паяемые поверхности можно подготавливать обработкой их флюсами ПВ209 или ПВ284Х при 600…700°С или электрохимическим методом в соляной ванне, с последующим обезжириванием. Наиболее просто пайку чугуна осуществляют при использовании флюсов на основе хлористого цинка с добавками хлористых солей меди и олова. Для облегчения пайки легкоплавкими припоями применяют гальваническое лужение или контактное меднение.

Высокотемпературную пайку чугуна производят припоями на основе меди, например, латунью. Иногда применяют серебряные припои, которые содержат никель и имеют сравнительно низкие температуры плавления и образуют прочные соединения. При высокотемпературной пайке чугуна более целесообразно применять высокоактивные флюсы, такие как ПВ209 и ПВ284Х, которые растворяют графит на поверхности чугуна в процессе пайки, благодаря чему обеспечивается надежное смачивание припоем. При этом нет необходимости принимать меры по удалению графита.

Нагрев при пайке чугуна можно производить до температуры не выше 900°С, используя для этого газовую горелку или паяльную лампу, возможна пайка в печах с контролируемой атмосферой. Перегрев чугуна связан со структурными превращениями, что при последующем его охлаждении ведет к выделению хрупкого цементита (отбеливание). Исходя из этого, следует ограничивать применение меди при пайке ввиду высокой температуры ее плавления. Кроме того, при пайке чугуна нельзя применять припои содержащие фосфор, способствующий образованию в швах хрупких железофосфорных соединений.

Для снятия внутренних напряжений и упрочнения паяных соединений чугунные изделия сразу же после пайки подвергают отжигу при 700…750°С в течение 20 минут.

ПАЙКА МЕДИ И СПЛАВОВ НА ЕЕ ОСНОВЕ

Технически чистая медь нашла широкое распространение в промышленности благодаря своим свойствам: высокой тепло- и электропроводности, коррозионной стойкости, пластичности. Для повышения прочности меди и придания ей особых свойств ее легируют различными добавками.

К числу особенностей меди и ее сплавов, влияющих на выбор способа пайки, относятся:

• химическая стойкость оксидов;

• содержание во многих сплавах легкоиспаряющихся элементов (цинка, кадмия, марганца);

• склонность кислородсодержащей меди и некоторых ее сплавов к водородной хрупкости;

• повышенная способность меди и ее сплавов к хрупкому разрушению в контакте с жидкими припоями;

• повышенная горячеломкость некоторых медных сплавов.

Окисная пленка на поверхности меди и ее наиболее распространенных сплавов – латуней, оловянистых бронз и медноникелевых сплавов – достаточно легко восстанавливается в газовых средах или удаляется флюсами, поэтому процесс пайки меди и медных сплавов не вызывает затруднений и возможен всеми известными способами.

Наиболее широко применяется пайка меди паяльником, газовыми горелками, погружением в расплавы солей и расплавленный припой, пайка в печах.

Пайка меди низкотемпературными припоями нашла широкое применение благодаря простоте и общедоступности этого способа. Для нагрева деталей небольших размеров используют паяльник, а массивные детали нагревают под пайку газовыми горелками. В качестве припоев при низкотемпературной пайки, чаще всего, применяют оловянно-свинцовые припои (ПОС61, ПОС40, ПОССу40-0,5 и др.) и свинцово-серебрянные припои (ПСр1,5, ПСр2,5, ПСр3). Пайку осуществляют с использованием флюсов на основе хлористого цинка (неорганический) или канифольно-спиртовых (органический). Недостатком оловянно-свинцовых припоев является их невысокая пластичность при низких температурах, объясняемая аллотропическим превращением олова и образованием в шве хрупких интерметаллидов. Снижение содержания олова в припое (менее 15%) позволяет избежать охрупчивания при низких температурах. При пайке меди свинцом соединения хотя и малопрочны, но высокопластичны (угол загибы стыковых образцов – до 130°). Также в качестве припоев могут применятся и сплавы на основе кадмия.

Широкое применение для высокотемпературной пайки медных конструкций находят припои ПСр45, ПСр40, ПСр25, пайку которыми осуществляют горелками или нагревом в печах с использованием коррозионно-активных флюсов ПВ209, ПВ284Х. После пайки остатки флюса необходимо удалять.

При пайке погружением в расплавы солей используют, как правило, соляные печи-ванны, при этом соли служат источником тепла и оказывают флюсующее действие, поэтому дополнительного флюсования при пайке не требуется. При пайке погружением в ванну с припоем предварительно офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, который при температуре пайки заполняет соединительные зазоры.

Для меди можно с успехом применять бесфлюсовую пайку в вакууме. Паяные соединения, полученные при этом, отличаются чистотой исполнения, прочностью металла шва и высокой коррозионной стойкостью.

При высокотемпературной пайке меди и некоторых ее сплавов возможна бесфлюсовая пайка на воздухе припоями, легированными фосфором, но в условиях быстрого нагрева.

Флюсовая пайка.

При пайке изделий из медных сплавов, конструкция которых допускает прикладывать давление, возможно осуществление контактно-реактивной пайки без применения флюсов – в вакууме или инертной среде. При этом в качестве припоя можно использовать серебряное покрытие (10…25 мкм) или тонкую серебряную фольгу. При нагреве выше 779°С медь взаимодействует с серебром с образованием в шве сплава типа ПСр72.

Возможна также диффузионная пайка меди с использованием галлия, индия, олова, свинца, путем сжатия деталей в вакууме или аргоне при температурах 650…80°С.

Пайка латуней.

Процесс пайки латуней имеет свои особенности ввиду образования на ее поверхности оксидной пленки и активного испарения цинка при нагреве. На латунях, содержащих до 15% Zn, оксиды состоят из Cu₂O с внедренными в нее частицами ZnO. В сплавах с большим содержанием цинка слой оксида состоит в основном из ZnO, удаление которого более сложно.

При низкотемпературной пайке латуней применяют более активные флюсы, например, при пайке латуней ЛС51-1-1, Л63 используют флюсы на основе хлористого цинка с добавлением азотной кислоты.

Испарение цинка при нагреве приводит к попаданию его паров в жидкий припой и возникновению пор в паяном соединении, снижающих его прочность.