Глава 20 Пайка металлов и сплавов

§20.1. Сущность и схема процесса

Пайка – это соединение металлических заготовок без расплавления с помощью присадочного сплава , имеющего температуру плавления ниже основного металла. Расплавляясь, припой заполняет зазор между заготовками, при охлаждении он кристаллизуется и обеспечивает прочную связь между ними.

Качество паяного соединения определяется чистотой поверхностей соединяемых заготовок, поэтому их предварительно очищают, обезжиривают и удаляют оксиды. При пайке обеспечивается межатомная связь между припоем и основным металлом.

По технологическому признаку пайку разделяют на капиллярную, диффузионную, контактно – реактивную, реактивно – флюсовую и пайку- сварку. Чаще всего применяют первую и последнюю разновидности пайки.

На рис. 20.1 показаны сборка перед пайкой (а), паяное соединение (б), растекший и закристаллизовавшийся припой 1.

Рис.20.1. Схема капиллярной пайки:

А – сборка перед пайкой; б – паяное соединение

Два типа паяных соединений – внахлестку и стыковое – являются основными, остальные представляют комбинации основных.

Стыковое соединение применяется при изготовлении не ответственных паяных соединений, внахлестку – в случаях более жестких требований по несущей способности и герметичности.

§4. Конструктивные стали

Конструктивные легированные стали (ГОСТ 4543 – 71) применяют для изготовления различных деталей и машин. В зависимости от условий работы они должны обладать необходимыми механическими свойствами: высокой прочностью при значительных статистических нагрузках, пластичностью и вязкостью при динамических воздействиях, достаточной выносливостью при знакопеременных нагрузках, твердостью и износостойкостью.

Из сталей нормальной и повышенной прочности наибольшее применение имеют стали с повышенной твердостью поверхности и вязкой сердцевиной (цементуемые, азотируемые и упрочняемые ТВЧ) и улучшаемые стали, содержащие, как правило, в сумме не более 5% легирующих элементов.

Низкоуглеродистые (0,1…0,3 %С) легированные стали подвергаются цементации и нитроцементации.

Этими технологическими методами упрочняются шестерни, зубчатые колёса, червяки, оси, рычаги переключений, поршневые пальцы и др. В качестве легирующих элиментов для цементуемых сталей используют хром, никель, марганец, молибден, титан и др. Для деталей, работающих в условиях износа при трении (поршневые пальцы, шлицевые валы), применяют стали 15Х, 20Х, 15Ф, 20Ф, 18ХГ, а также стали повышенной прочности, вязкости и прокаливаемости марок 20ХН, 12ХН2, 12ХН2М и др. Для тяжело нагружённых зубчатых колёс с высокой прочностью сердцевины зуба используют стали 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, 30ХГТ, а стали 20ХГР, 27ХТР, 20ХНР, 20ХГНР с микродобавками бора применяют для деталей, работающих на трении и при ударных нагрузках (червяки, кулаки шарнира).Детали машин, изготовленные из этих сталей, подвергают упрочняющей термической обработки

(закалке и низкому отпуску), и низкоуглеродистые стали наряду с твёрдой поверхностью(HRC58…63) имеют достаточно прочную и вязкую сердцевину, устойчивую к воздействию циклических и ударных нагрузок.

Азотируемые стали 38Х2Ю и 38Ч2МЮА используют для изготовления деталей с большой твёрдостью и износостойкостью поверхности (валики водяных насосов,

плунжеры, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания и др.).

В качестве сталей, упрочняемых поверхностной закалкой с нагревом ТВЧ, выбирают среднеуглеродистые стали 40Х, 45Х, 47ГТ, ШХ4РП (РП- регламентированная прокаливаемость), которые применяют для изготовления зубчатых колёс, крестовин, деталей подшипников качения, подвергающихся высоким изгибающим, крутящим и контактным нагрузкам.

Улучшаемые легированные стали (0.4…0.5% °С) применяют для большой группы деталей машин, работающих не только при статических, но и в условиях циклических и ударных нагрузок(валы, штоки, шатуны и др.).Хромистые стали 40Х, 45Х, 50Х относятся к дешёвым конструкционным материалам. С увеличением содержания углерода в них повышается прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Хромокремнемарганцевые стали 30ХГСА, 35ГСА содержат по 1% Cr, Mn и Si и называются хромансилями. Эти стали, сочетающие хорошие технологические и механические свойства, широко применяют в автомобилестроении (валы, детали рулевого управления). Хромоникелевые стали 40ХН, 45ХН, 50ХН имеют высокий температурный запас вязкости и меньшую склонность к хрупкому разрушению в сравнении с хромистыми. Для изготовления пружин и рессор используют легированные стали 50С2, 55С2, 50ХФА, 60С2ХА и др., обладающие высокой упругостью, выносливостью, достаточной вязкостью и пластичностью. Предел выносливости рессор повышают путём специальной обработки рессорных листов дробью(наклеп), что повышает срок службы в 5…8 раз. Подшипниковые стали ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ, служащие для изготовления подшипников качения , обладают высокой твёрдостью и выдерживают большое количество циклов высоких контактных напряжений. По своей природе перечисленные хромистые стали близки к углеродистым сталям примерно 1% °С. Особое положение занимает коррозийно-стойкая шарикоподшипниковая сталь 95Х18 для деталей, работающих при температуре до 500°С.