-
Содержание и задачи дисциплины
Дисциплина «Теоретические основы пайки» содержит основные сведения о процессах, происходящих при образовании паяных соединений. Основываясь на знаниях, полученных студентами при изучении «Физики», «Химии», «Материаловедения», в курсе последовательно изучаются закономерности взаимодействия материалов на различных стадиях образования соединений. Значительное место уделено поверхностным взаимодействиям припоя и паяемого металла, определяющим образование связей и условия заполнения паяльных зазоров. Подробно рассматриваются особенности процессов контактного плавления материалов, образования химических соединений, кристаллизации паяного шва, во многом определяющих состав, структуру и свойства паяных соединений.
Вводятся понятия об основных технологических параметрах пайки, их влияние на процессы формирования паяного шва. Рассматривается паяемость основных конструкционных материалов.
После изучения дисциплины студент должен знать основные закономерности процессов смачивания и капиллярного течения припоев, контактного плавления и растворения взаимодействующих материалов, кристаллизации паяных швов при различных термических циклах пайки, понимать сущность физико-химических явлений при формировании паяного шва, уметь применять полученные знания при выборе припоев, методов активирования паяемой поверхности, способов нагрева и термического цикла пайки различных конструкционных материалов.
2.2. Распределение фонда времени по темам и
ВИДАМ ЗАНЯТИЙ
|
№ № пп |
Наименование разделов и тем |
Аудиторные занятия |
Самост. работа |
Всего Часов |
|
|
лекции |
лаб.занятия |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20. |
I. Введение
Пайка, история ее развития и роль в условиях современного производства. Физико-химические и технологические особенности. Определение пайки. Принятая терминология и классификация способов пайки.
II. Активирование поверхностей взаимодействующих материалов при пайке.
Поверхность. Оксидные пленки на поверхности металлов, особенности их образования и роста. Основные стадии образования соединений при пайке. Виды связей между атомами. Механические и физические способы активирования поверхностей. Химические способы активирования. Диссоциация, растворение и восстановление оксидов. Активирование флюсами.
III. Взаимодействие жидкого припоя с паяемым металлом.
Смачивание, как стадия образования физического контакта. Уравнение Юнга. Адгезия и работа адгезии. Уравнение Дюпре. Смачивание в равновесных и неравновесных системах. Затекание припоя в зазор. Капиллярное течение припоев. Растекание припоя по паяемой поверхности. Влияние способа обработки и подготовки поверхности на процесс растекания. Контактное твердо-жидкое плавление паяемого материала в жидком припое. Кинетика растекания паяемого материала и возможности регулирования этого процесса. Контактно-реактивное плавление и технологические особенности контактно- реактивной пайки. Контактное плавление с подводом одного из компонентов в паровой фазе. Процессы испарения, переноса и насыщения в технологических процессах пайки. Особенности образования и кинетика роста прослоек химических соединений при взаимодействии припоя с паяемым материалом. Влияние интерметаллидных фаз на механические свойства паяных соединений.
IV. Кристаллизация жидкого припоя при пайке.
Особенности кристаллизации паяных швов. Кристаллизация паяных швов содержащих эвтектику. Особенности формирования структуры и кристаллизации при пайке разнородных материалов. Кристаллизация при пайке композиционными припоями. Изотермическая кристаллизация паяного шва при диффузионной пайке. Процессы диффузии в твердом состоянии.
V. Паяемость конструкционных материалов. Методы исследования и контроля паяных соединений
Паяемость легких и цветных металлов и сплавов. Паяемость конструкционных сталей, чугуна, коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов. Паяемость неметаллических материалов с металлами. Методы исследования состава, структуры и своиств паяных соединений. Дефекты и методы их контроля. |
2
2
4
2
2
4
4
2
2
2
2
4
2
2
2
4
4
2
2
4 |
2
4
4
4
4
|
1
1
2
2
2
1
2
2
1
2
2
2
|
3
2
5
4
4
6
10
3
4
8
3
10
4
2
2
10
4
2
2
4 |
3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ.
I.Введение.
1. История развития пайки. Место и перспективы развития пайки в современной технике. Возможности, достоинства и недостатки пайки. Традиционные области применения.
/1/ стр. 4-7 /2/ стр. 4-25 /3/ стр. 5-16
2. Определение и классификация способов пайки по особенностям получения припоя и кристаллизация паяного шва, заполнения припоем паяльных зазоров и по способам удаления оксидных пленок. Определение и классификация припоев. Основные системы применяемых в промышленности припоев и их особенности. Определение и классификация паяльных флюсов.
/3/ стр. 46-140 /4/ стр. 58-98; 103-128
II. Активирование поверхностей взаимодействующих материалов при пайке.
4. Стадии образования соединений при пайке. Оксидные пленки на поверхности металлов и особенности образования их рости. Активирование поверхностей паяемого материала и припоя.
/2/ стр. 6-14 /1/ стр. 24-36
5. Механические и физические методы активирования поверхностей. Абразивная и абразивно-кристаллическая пайка и лужение. Ультразвуковая пайка и лужение.
/1/ стр. 70-74 /3/ стр. 173-177
6. Химические методы активирования взаимодействующих материалов при пайке. Диссоциация оксидов. Восстановление оксидов. Реакции аксидов с компонентами газовых флюсов и парами металлов. Активирование поверхности паяемого металла при пайке в вакууме и автовакуумном нагреве. Взаимодействие флюсов с материалами при пайке.
/1/ стр. 37-70 /3/ стр. 140-196
III. Взаимодействие жидкого припоя с паяемым металлом.
7. Смачивание, как стадия образования физического контакта. Определение. Удельные свободные поверхностные энергии и связь между ними при смачивании. Уравнение Юнга. Адгезия. Уравнение Дюпре. Методики определения смачивания. Смачивание в равновесных и неравновесных системах.
/1/ стр. 74-80 /2/ стр. 87-92
8. Растекание. Определение и количественная оценка. Влияние технологических факторов на процесс растекания. Капиллярное течение припоев. Технологические пробы.
/1/ стр. 80-89
9. Контактное твердо-жидкое плавление и его влияние на формирование состава и структуры паяных швов. Общее и локальное растворение паяемого материала в припое. Закономерности процесса и возможности управления. Влияние на механические свойства паяных соединений и конструкций.
/1/ стр. 103-119 /3/ стр. 250-252, конспект
10. Контактно- реактивное плавление и его особенности. Основные схемы контактно-реактивной пайки. Возможности регулирования процессом. Технологические особенности.
/3/ стр. 52-65, конспект
11. Контактное плавление при подводе одного из компонентов в паровой фазе. Процессы испарения и переноса паров металлов. Стадии контактного плавления. Технологические возможности регулирования.
Конспект.
12. Образование химических соединений в паяных швах при взаимодействии припоя и паяемого металла. Форма образующихся фаз и механические свойства паяных соединений. Образование интерметаллидных фаз при пайке разнородных материалов. Технологические возможности управления процессом образования и роста прослоек химических соединений.
/2/ стр. 131-152, конспект
IV. Кристаллизация жидкого припоя при пайке.
13-15. Особенности кристаллизации паяного шва. Влияние стенок паяльного зазора на формирование структуры паяных швов, ориентированная кристаллизация паяных швов содержащих эвтектику. Химическая неоднородность паяных соединений. Особенности формирования структуры паяных швов при пайке материалов разного химического состава. Кристаллизация при пайке композиционным частично-расплавляемым припоем.
/1/ стр. 109-122 /5/ стр. 91-109, конспект
16. Кристаллизация паяного шва при диффузионной пайке. Технологические параметры диффузионной пайки. Кристаллизация при пайке под давлением. Диффузионные процессы в паяных соединениях в твердой фазе. Термообработка паяных соединений.
/3/ стр. 71-79 /5/ стр. 73-78, конспект
V. Паяемость. Качество и виды дефектов в паяных соединениях.
17. Паяемость. Пайка меди и сплавов на ее основе. Флюсовая пайка. Пайка самофлюсующимися припоями. Бесфлюсовая пайка. Контактно-реактивная пайка.
Пайка алюминиевых и магниевых сплавов. Особенности пайки. Припои и флюсы. Бесфлюсовые способы пайки. Пайка титана и сплавов на его основе. Особенности взаимодействия титана с газами и компонентами припоев.
Контактно-реактивная, диффузионная пайка.
/1/ стр. 195-197, 202-213 /3/ стр. 260-311, 343-354
18. Пайка конструкционных сталей. Флюсовая пайка. Бесфлюсовая пайка. Пайка чугуна. Пайка коррозионно-стойких сталей.
Припои. Флюсы. Бесфлюсовые способы пайки.
Пайка жаропрочных сплавов. Припои. Пайка в нейтральных газовых средах с газовыми флюсами.
/1/ стр. 197-202 /3/ стр. 311-343, конспект
19. Пайка графита, стекол и керамики с металлами. Металлизация неметаллических материалов. Особенности взаимодействия припоев с паяемыми металлами.
Адгезионно-активная пайка.
/1/ стр. 213-215 /4/ стр. 272-288, конспект
20. Дефекты паяных соединений и методы их контроля. Методики исследования состава и структуры паяных соединений. Методы испытания паяных соединений.
/1/ стр. 243-257 /3/ стр. 237-242, конспект