41. Пайка металлов, припои и флюсы.

Пайкой называется технологический процесс образования неразъемного соединения деталей при помощи относительно легкоплавких металлических сплавов — припоев.

В ремонтном производстве пайка успешно применяется при заделке трещин в трубах и тонкостенных резервуарах, соединении электропроводов, сборке радиаторов и т. д.

Паять можно углеродистые и легированные стали, цветные металлы и иге сплавы, а также другие металлы.

Различают мягкую пайку с помощью легкоплавких оловянно-свинцовых припоев, температура плавления которых не превышает 400—450°С, и твердую — с помощью тугоплавких медно-цинковых, серебряных, никелевых и других припоев, имеющих температуру плавления свыше 450—500°С. Мягкие припои имеют малую прочность, обычно их предел прочности при растяжении 5—7 кгс/мм .

Мягкая пайка применяется в тех случаях, когда не требуется высокая прочность шва, а необходимы главным образом герметичность или электропроводность паяного соединения.

Твердая пайка позволяет получать прочные и температуро-устойчивые швы, которые близки к прочности материала соединяемых деталей. Их предел прочности при растяжении до 50 кгс/мм2.

При пайке мягкими припоями места спайки надо хорошо зачищать, а при пайке твердыми припоями такой тщательной зачистки не производят.

Во многих случаях детали перед пайкой залужают, это позволяет производить пайку при меньшей температуре нагрева.

При пайке алюминия и его сплавов часто применяют ультразвуковое лужение.

Пайку мелких деталей проволоки и ультразвуковое лужение производят погружением в ванну с расплавленным припоем.

Мягкие припои состоят из олова, свинца и небольшого количества примесей — сурьмы, меди, висмута и мышьяка. Сурьма как присадка увеличивает прочность припоя, а присутствие висмута понижает температуру плавления припоя. Наиболее распространенные оловянно-свинцовые и серебряные припои приведены в табл. 95 и 96.

Все оловянно-свинцовые припои (табл. 95), кроме ПОС4-6, позволяют получить соединение вполне удовлетворительного качества. По технологическим свойствам (плотности шва) наилучшими припоями являются ПОС-61 и ПОС-30. Чистое олово применять для пайки не рекомендуется из-за возможности возникновения «оловянной чумы» и потери прочности шва в эксплуатационных условиях при температуре ниже 18°С.

Мягкие серебряные припои (табл. 96), изготовленные на свинцовой основе с добавлением серебра, кадмия и других эле¬ментов, значительно улучшили технологические и антикорро-зийные свойства паяного шва. Висмутовые припои, состоящие из висмута ~ 45—56%, оло¬ва ~ 9—10% и свинца ~ 34—46%, очень легкоплавки (темпе¬ратура плавления от 79 до 95°С), по весьма хрупки. Кадмиевые припои, содержащие олова ~ 12—14%, свинца ~ 25—26%, висмута до 50% и кадмия 10%, более легкоплавки (температура плавления от 60 до 70°С), чем висмутовые. Применяют их в тех случаях, когда от спаиваемых швов не требуется большой прочности. Мягкие припои изготовляются в виде прутков, кусков проволоки диаметром 3 мм, трубок с внутренней набивкой флюсом (вес флюса около 5% веса припоя), порошка и пасты, состоящей из смеси порошка припоя и флюса. Флюсы могут быть в виде порошка, пасты или жидкое. Основные данные о наиболее распространенных для пайки металлов флюсах приведены в табл. 102, 103 и 104. В тех случаях, когда по многим причинам нельзя применять твердые флюсы, пайку производят в восстановительной или инертной атмосфере, а также в вакууме. Существенное значение при пайке имеет величина зазора между соединяемыми кромками, которая для большинства припоев лежит в пределах 0,05—0,15 мм. Нагрев при пайке мягкими припоями производят обычным паяльником из красной меди. Наряду с этим применяют также газовые, электрические, ультразвуковые и абразивные паяльники. Пайку ультразвуковыми паяльниками производят без флюса. Абразивный паяльник применяют при пайке алюминия легкоплавкими припоями без флюса. При этом в процессе пайки происходит разрушение окисной пленки вследствие трения абразива запрессованного в тело паяльника. Абразивная пайка требует дополнительного подогрева соединяемых деталей. Нагрев спаиваемых деталей твердыми припоями можно производить при помощи паяльной лампы, ацетилено-кисло-родной, бензино- и газовоздушной горелок, кузнечного горна и нагревательной печи. Рекомендуется производить нагрев соединения при пайке изделия из стали, а также из медных и никелевых сплавов твердосплавными припоями при помощи ацетилено-кислород-ной горелки, а при пайке деталей из алюминиевых и магниевых сплавов — бензино- или газовоздушными горелками.

Припой - это легкоплавкий сплав металлов. Иными словами, металл, который плавится при сравнительно низкой температуре - обычно 200...300 градусов. Припой служит своеобразным электропроводящим клеем, с помощью которого металлические детали скрепляются между собой. В отличие от сварки, где скрепление происходит за счёт взаимодействия расплавленных масс самих деталей, при пайке детали не повреждаются: плавится только припой. Это требует меньшей температуры, меньшего времени, жрёт меньше энергии и более безопасно.

Припои бывают разные. При монтаже электронных схем применяются мягкие оловянно-свинцовые припои. Самый ходовой из них - ПОС-61. Первые три буквы названия переводятся как Припой Оловянно-Свинцовый. Далее идёт число, обозначающее процентное содержание олова в припое. В ПОС-61 соответственно, 61% олова, остальные 39% - свинец. Его температура плавления - 180 градусов.

Флюс

Второй материал, который нужен для пайки - это флюс. Заметим, что он не имеет никакого отношения к зубам в-общем и к больным зубам в частности. Просто он так называется.

Флюс - это вещество, помогающее снять слой окисла с поверхности металла. С другой стороны, флюс предохраняет металл от окисления в процессе пайки и способствует равномерному растеканию припоя по поверхности металла. Во-общем, без флюса - никуда.

Флюсы, как и припои, весьма разнообразны. Нам удобнее разделить всё разнообразие флюсов на две большие группы: кислотные и бескислотные. Из этих двух групп мы выберем бескислотные.

Самый распространённый бескислотный флюс - это всеми любимая канифоль. На севере нашей Ленобласти, в царстве чахоточных сосен, канифоль можно добывать своими руками. Ведь канифоль - ни что иное, как переработанная (очищенная) сосновая сера.

Не припомню, чтобы канифоль как-то классифицировалась по видам. Правда различается по сортам (по степени очистки). Чем чище канифоль, тем она меньше пахнет при паянии, и тем медленнее загрязняется жало паяльника. Впрочем, запах у канифоли довольно приятный, а жало будет всё равно загрязняться, медленно-ли быстро-ли, хоть ты тресни. Поэтому чистота канифоли - не тот параметр, за которым стоит гоняться.