14.5. Пайка деталей

Пайка широко распространенный процесс при изготовлении и ремонте деталей. Она незаменима в радиоэлектронике, самолето - и ракетостроении, автотракторостроении. С помощью пайки изготовляются и ремонтируются радиаторы системы охлаждения, трубопроводы, электрооборудование и др. Процесс пайки относительно легко поддается механизации и автоматизации.

Пайкой называется процесс соединения металлических поверхностей, находящихся в твердом состоянии, расплавленными припоями, которые заполняют зазор между поверхностями и образуют паяный шов при кристаллизации. Припои имеют температуру плавления ниже, чем материалы спаиваемых деталей

Для выполнения пайки необходимо, чтобы частицы расплавленного припоя вступали в прочный контакт с поверхностями соединяемых деталей. Капля расплавленного припоя растекается (рис. 14.5) по поверхности до определенного предела. Пайка возможна, когда жидкий припой хорошо смачивает твердое тело. Если жидкость не смачивает твердое тело и не растекается, то пайка невозможна. Хорошего смачивания можно добиться соответствующей подготовкой поверхности (механическая обработка для удаления окислов, обезжиривание для удаления жировых загрязнений) и подбором припоя и флюса. При хорошем смачивании поверхностей заполняются все зазоры и поры и обеспечивается прочное соединение деталей.

Припой не смачивает поверхность детали;

пайка не выполняется

Припой смачивает поверхность детали;

пайка выполняется

Рис. 14.5. Смачивание поверхности детали припоем

В качестве припоев используются чаще всего сплавы металлов. Припои делятся на две группы: мягкие, температура плавления которых ниже 500 С, и твердые - выше 500 С.

Мягкая пайка дает относительно невысокую механическую прочность, используется при ремонте деталей, работающих при невысоких температурах и небольших вибрационных нагрузках: радиаторы, топливные баки, электрические провода и т.д. Наиболее распространенные оловянно-свинцовые (олово в чистом виде как припой не используется) припои (цифра в названии припоя означает содержание в нем олова): ПОС-18 (17…18% олова, 2…2,5% сурьмы и 79…81% свинца) используется для пайки неответственных деталей; ПОС-30 и ПОС-40 - для швов, имеющих достаточную прочность и надежность, ПОС-50 и ПОС-61 - для деталей, швы у которых не должны окисляться при работе (электрооборудование и др.).

Твердая пайка выполняется в том случае, когда необходимо иметь прочный шов или шов, работающий при высоких температурах (топливо- и маслопроводы, контакты реле). К твердым припоям относятся медные, медно-цинковые, латунные, алюминиевые и серебряные припои.

Медно-цинковые припои (первая цифра в названии припоя означает содержание меди в припое, остальное цинк и небольшое количество примесей): ПМЦ-36 — для пайки латунных изделий; ПМЦ-48 - для деталей из медных сплавов, не подвергающихся ударным нагрузкам и изгибу; ПМЦ-54 - для пайки меди, бронзы и стали, не подвергающихся ударным нагрузкам.

Для получения эластичного и прочного соединения используются в качестве припоев латуни Л-62 и Л-68. (сплав меди с цинком, с добавками до 10%алюминия, свинца, никеля).

Для пайки ответственных конструкций используются серебряные припои ПСр-10, ПСр-12 (12% серебра, 36% меди и не более 1,5% примесей, остальное цинк); ПСр-45 для пайки латуни, меди и бронзы (контакты проборов электрооборудования); ПСр-70 для пайки электрических проводов, требующих низкого электрического сопротивления в местах пайки.

Для пайки деталей из алюминия и его сплавов используются алюминиево - кремниевые припои (силумины) и алюминиево - медные сплавы (34А и 35А). Припой 35А имеет более высокие механические качества и выше температуру плавления, чем 34А.

Для удаления с поверхности окисных пленок и защиты их от дальнейшего окисления служат флюсы, растворяющие окислы, или химически взаимодействующие с ними. Также флюсы способствуют улучшению смачивания поверхностей пропоем. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя.

При пайке мягкими припоями применяются нашатырь (хлористый аммоний), водный раствор хлористого цинка и хлористого аммония с концентрацией 20…50%. Соляную кислоту в качестве флюса не используют, а применяют водный раствор хлористого цинка, который получают травлением десятипроцентного раствора соляной кислоты цинком:

HCl + Zn₂ Zn Cl₂ +H₂.

Для исключения дальнейшей коррозии паяных деталей применяют канифоль, которую необходимо наносить на место пайки, но не на паяльник, т.к. при перегреве на паяльнике она может потерять свои флюсующие свойства.

При пайке твердыми припоями в качестве флюса используют буру или смесь её с борной кислотой и борным ангидридом. Подбором количества борного ангидрида изменяют температуру плавления флюса.

При пайке алюминиевых сплавов используются флюсы АФ-4А, Ф-320А, Ф-380А и др., содержащие хлористый литий, фтористый натрий и хлористый цинк, разрушающие окисную пленку алюминия.

Пайка деталей мягкими припоями выполняется чаще всего с помощью паяльников (медных и электрических), а твердыми припоями - газовыми горелками или индукционным нагревом. Рабочая часть паяльника натирается нашатырем для удаления окислов и облуживается. Поверхность шва обезжиривается флюсом, расплавляется припой и паяльником переносится на место пайки и равномерно распределяется по ней.

Порядок пайки деталей:

• подобрать флюс и припой для пайки материалов деталей;

• удалить загрязнения с деталей и механически зачистить поверхности пайки деталей;

• протравить зачищенное место флюсом;

• собрать детали;

• облудить паяльник;

• нагреть детали паяльником;

• выполнить расплавление припоя и нанести его паяльником в зону пайки;

• визуально оценить качество пайки;

• определить прочность пайки на разрыв.

При испытании по манометру разрывной машины (см. раздел 12) фиксируется максимальное давление , при котором происходит разрыв паяного шва. Усилие разрыва N паяного шва определяется по формуле:

N = 123 , Н.