2. Способы нагрева при печной пайке металлов. Технологический процесс

пайки в печах.

Для пайки используются электрические печи и реже - пламенные печи.

Несмотря на различную конструкцию печей для пайки к ним предъявляются одинаковые основные требования. Во избежание коробления паяемых деталей, нагрев последних должен производиться замедленно; температура печи должна обеспечить расплавление припоя и перегрез его на 50—60° выше точки плавления; для предотвращения окисления деталей при выемке из печи охлаждение их должно производиться в защитной атмосфере. Подготовленные для пайки детали в собранном виде поступают через дверцу в камеру предварительного нагрева, где во избежание коробления они предварительно подогреваются. Из камеры предварительного нагрева паяемые узлы подаются в камеру пайки, которая для сохранения тепла и для поддержания заданной температуры окружена толстым слоем из термоизоляционного материала и закрыта с внешней стороны металлическим кожухом. В этой камере происходит расплавление припоя и заполнение им шва, т. е. осуществляется процесс пайки. Изделие проходит далее в камеру, окруженную водяной рубашкой, где паяные детали медленно охлаждаются до температуры 100—150°; после этого через дверцу они выходят из печи. Предварительно подготовленная защитная атмосфера подается в печь по каналу и заполняет все три камеры печи. Защитный газ находится в печи под небольшим избыточным давлением; при этих условиях воздух не может проникнуть внутрь печи и вызвать окисление паяемых изделий. Избыток защитного газа непрерывно выходит через загрузочное отверстие печи и сгорает вблизи его; продукты сгорания защитного газа должны полностью удаляться вентиляцией. Температура печи контролируется термопарой и автоматически регулируется пирометром. В производственных условиях в зависимости от веса деталей и требуемой производительности для пайки применяются печи трех различных видов: печи с ручным перемещением изделий, печи с сетчатым конвейером и печи с роликовым подом. Кроме специальных печей с горизонтальными проходными камерами, твердую пайку можно производить и в обычных камерных печах в герметически закрытых ящиках, наполненных защитной средой. При малых масштабах производства часто применяются печи с ручным перемещением изделий. Паяемые детали в собранном виде закладываются в лотки или корзины и устанавливаются на рельсы, проложенные на поду внутри печи. Такие печи иногда не имеют камеры предварительного нагрева и состоят лишь из камеры пайки и камеры охлаждения. Защитная атмосфера подается в обе камеры из специальной установки. Чтобы обеспечить достаточное охлаждение деталей, охлаждающая камера делается в 3 раза длиннее нагревательной. Загрузка и выгрузка лотков с деталями осуществляется вручную. Если печь не имеет камеры предварительного нагрева, то детали перед загрузкой в нее подогревают отдельно. Производительность печи с ручным перемещением изделий зависит от температуры плавления применяемого припоя и общего веса изделий. Так, для пайки медью (температура пайки 1150°) производительность печи может быть в пределах 20—100 кг/час. Печи с сетчатым конвейером применяются в поточно-массовом производстве. Они предназначены в основном для мелких деталей, но в больших партиях. Паяемые детали в этих печах устанавливаются непосредственно на сетку, изготовленную в виде ленты из жаростойкой проволоки. Лента при своем движении проходит через камеру пайки и камеру охлаждения. Производительность такой печи достигает 100—300 кг/час. Печи с роликовым подом отличаются от вышеописанных тем, что конвейер их состоит из системы приводных роликов, размещенных по всей длине печи. Подлежащие пайке мелкие детали кладутся в лотки, а крупные устанавливаются непосредственно на рольганг. Загрузка и выгрузка печи производится автоматически в одном и том же месте, так как роликовый конвейер представляет собой горизонтально замкнутую петлю. Этот тип печей предназначен для массовой пайки крупных изделий. Производительность печей составляет 300-1000 кг/час. Приспособления. Если при пайке в печи невозможно применение точечной сварки или какого-либо другого метода скрепления паяемых узлов при их транспортировке, то прибегают к дополнительным устройствам, которые хотя и снижают производительность печи из-за необходимости дополнительной затраты времени и тепла на нагрев их, но являются необходимыми. Приспособления дают возможность паять детали в вертикальном положении и предотвращают смещение паяемых узлов относительно друг друга как при пайке, так и во время транспортировки их в печи.

Нагрев деталей под пайку производят в обычной, восстановительной или обладающей защитными свойствами средах. Пайку твердыми припоями в печах с обычной средой (атмосферой) производят с применением флюсов. При пайке в печах с контролируемой средой подлежащие пайке детали (из чугуна, меди или медных сплавов) соединяют с возможно малым зазором, затем на шов накладывают твердый припой в виде проволоки, кусочков или специально штампованных фасонных колец. Собранные таким образом паяемые узлы помещают в печь, разогретую до температуры, несколько превышающей температуру плавления припоя; в камеру печи из специальной установки подают защитную (контролируемую) атмосферу (восстановительную или обладающую защитными свойствами).

Пайку в печах иногда заменяют пайкой в специальных герметических контейнерах, продуваемых восстановительным газом и устанавливаемых в печь после загрузки в них деталей. Пайка в восстановительной среде обеспечивает соединения высокой прочности, предохраняет соединяемые детали от окисления и обезуглероживания и обеспечивает высокую производительность, так как допускает групповую обработку деталей. При пайке в восстановительной среде деталей из конструкционных сталей применять флюсы не следует, что значительно упрощает технологию. В качестве восстановительной среды применяют диссоциированный аммиак-азото-водородную смесь (2NН₃↔N₂ + 3Н₂).

Для предохранения деталей от обезуглероживания иногда применяют среду на основе окиси углерода. В качестве восстановительных и слабовосстановительных сред применяют еще генераторный древесный угольный газ и продукты сгорания природного газа после удаления СО₂ и Н₂О. К защитным средам относятся нейтральные газы (аргон, гелий). Газовую восстановительную и защитную среды применяют для пайки сталей, чугуна, меди и ее сплавов с оловом и никелем, а также для пайки никеля и его сплавов.

В качестве припоев при пайке в печах служат электролитическая медь М1, М2, латунь Л62 (пайка черных металлов), легкоплавкие серебряные и медные припои (пайка меди и ее сплавов, нержавеющей стали, чугуна), специальные алюминиевые припои (пайка алюминия и его сплавов) и др.

Нагревают соединяемые заготовки в специальных печах: электросопротивления, с индукционным нагревом, газопламенных и газовых. Припой заранее закладывают в шов собранного изделия, на место пайки наносят флюс и затем помещают в печь, где это изделие нагревают до температуры пайки. Припой расплавляется и заполняет зазоры между соединяемыми заготовками. Процесс пайки продолжается несколько часов.             Этот способ обеспечивает равномерный нагрев соединяемых деталей без заметной их деформации.             Крупные детали паяют в камерных печах с неподвижным подом; большую партию мелких деталей – в печах с сетчатым конвейером или роликовым подом. Пайка в печах позволяет механизировать паяльные работы и обеспечивает стабильное качество изделий и высокую производительность труда.