Технологии пайке |

Часть 12

Пятница, 09 Окт 2009

Высокотемпературную пайку марганцовистых бронз осуществляют с использованием флюсов, в состав которых входятфторобораты и фториды щелочных металлов.

При высокотемпературной пайке бронз ввиду их красноломкости следует обращать внимание на конструирование фиксирующих приспособлений и добиваться, чтобы они не препятствовали расширению деталей при нагреве и, следовательно, не создавали в них напряжений, могущих вызвать растрескивание в процессе пайки.

Бериллевые бронзы паять значительно труднее, чем другие медные сплавы, их следует паять немедленно после механической зачистки серебряными припоями с флюсом, в состав которого должны входить фтористые соли.

Медно-никелевые сплавы паяют любым способом и припоем, в том числе и чистой медью. Пайку медью в печи с контролируемой атмосферой необходимо выполнять при высоких скоростях нагрева, так как при длительной пайке основной металл растворяется в припое и прочность шва значительно падает.


Часть 11

Пятница, 09 Окт 2009

В промышленности применяют как двойные сплавы меди с алюминием (простые бронзы), так и более сложные по составу бронзы с добавками марганца, железа, никеля и других элементов. На поверхности алюминиевой и кремнистой бронзы образуется окисная пленка, которая трудно удаляется с использованием обычных флюсов. Изделие перед пайкой необходимо обрабатывать во фтористоводородной или плавиковой кислоте.

При пайке оловянно-свинцовыми припоями применяют активные флюсы с повышенным содержанием соляной кислоты. Рекомендуются предварительная очистка и флюсование поверхности алюминиевой бронзы смесью борной кислоты с хлористыми солями металлов. Марганцевые бронзы следует паять с применением ортофосфорной кислоты.

Алюминиевые бронзы во избежание окисления и образования хрупких интерметаллидов в шве следует паять, применяя быстрые методы нагрева. Введение в припои никеля повышает пластичность и прочность соединений из алюминиевой бронзы. Повышение пластичности, вероятно, обусловлено образованием интерметаллида алюминий — никель, что предотвращает образование окислов алюминия.

Для высокотемпературной пайки алюминиевых бронз серебряными и медно-цинковыми припоями флюсы № 200 и 284 непригодны, так как они не растворяют окислы на их поверхности. Для успешной пайки в эти флюсы необходимо ввести кремнефтористый натрий (10—20%) или флюс Для пайки алюминия (до 50%).


Часть 10

Пятница, 09 Окт 2009

Пайка бронз. Оловянистые бронзы можно паять свинцово-оловянными, серебряными и медно-цинковыми припоями. Пайка высокооловянистых бронз медно-цинковыми припоями нежелательна ввиду близости температуры плавления. Цайку оловянных бронз можно производить любым способом: паяльником, газопламенными горелками, контактным нагревом, нагревом т. в. ч., в соляных ваннах, в печах с контролируемой атмосферой; при этом нагрев изделия следует вести постепенно, так как при высоких скоростях нагрева основной металл склонен к красноломкости.

Пайку можно производить оловянно-свинцовыми припоями с использованием флюсов на основе хлористого цинка с добавками соляной кислоты. При высокотемпературной пайке используют медно-цинковые и серебряные припои с применением флюсов на основе борной кислоты с добавками хлористых и фтористых солей металлов.

Свинцовые бронзы можно паять припоями с флюсами, которые применяют для пайки оловянистых бронз. При этом места пайки необходимо флюсовать более тщательно, поскольку образующиеся на поверхности окислы свинца препятствуют затеканию припоя в зазор.

Алюминиевые бронзы среди медных сплавов выделяются высокими механическими свойствами, в связи с чем их широко используют в машиностроении.


Часть 9

Пятница, 09 Окт 2009

Латунные детали можно паять и в соляных ваннах в интервале температур 850—870° С. Для улучшения затекания припоя в зазор в раствор добавляют 4—5% флюса, содержащего фтороборат калия или буру.

При нагреве латунных деталей в пламени газовых горелок и в печах также происходит испарение и окисление цинка, что ухудшает растекание припоев. При пайке латуни горелкой в восстановительном пламени испарение и окисление цинка удается несколько уменьшить. При этом пористость в паяных швах уменьшается.

Для пайки латуней, богатых медью, используют серебряные припои ПСр 72, ПСр 40, ПСр 45, ПСр 25, ПСр 12, а также латуни с низкой температурой плавления (припои типа ПМЦ 36; ПМК 48; ПМЦ54) и медно-фосфористые.

Для латуней, богатых цинком (ЛС59С, Л63, Л68), применяют припой ПСр 40. Фосфористые припои для них непригодны, так как при этом образуются малопластичные паяные соединения. Последнее объясняется тем, что в паяном шве образуются весьма хрупкие фосфиды цинка.

Для соединений, не подвергающихся вибрационным и динамическим нагрузкам, применяют припои ПМЦ 36 и ПМЦ 48.

Латуни интенсивно растворяются при пайке серебряными и медно-фосфористыми припоями. Поэтому паять их следует с высокими скоростями нагрева для сокращения контакта жидкого припоя и твердого металла. Латунь Л63 интенсивно растворяется в припоях ПСр 40, ПСр 45, ПСр 15, меньше в припоях ПСр 37,5 и ПСр 50 КД.


Часть 8

Пятница, 09 Окт 2009

Латунь медленнее, чем медь, растворяется в расплавах оловянно-свинцовых припоев, поэтому при пайке медленнее растут интерметаллидные слои, что должно положительно отражаться на механических свойствах паяных соединений. Однако соединения, полученные при пайке латуни (Л63) оловянно-свинцовыми припоями, имеют более низкую прочность по сравнению с медью в тех же условиях. Например, предел прочности шединений меди встык, паянных оловом, равен 9 кгс/мм2, свинцом— 3,6 кгс/мм2, а соединений из латуни — 5,9 кгс/мм2 и 2,6 кгс/мм2 соответственно. Снижение предела прочности соединений латуни связывают с пористостью в швах, которую объясняют испарением цинка и попаданием его паров в жидкий припой. Порообразование наблюдается после пайки как низкотемпературными, так и высокотемпературными припоями.

Высокотемпературную пайку латуни в печах с восстановительной или нейтральной атмосферой применяют ограниченно из-за испарения цинка. Пайка латуней в средах возможна только с предварительным флюсованием мест пайки. Например латунь, содержащую до 3% свинца и кремния ЛКС80-3-2, удовлетворительно паяют в газовых средах медно-фосфористыми и серебряными припоями, но с обязательным использованием флюсов. Латунь паяют в печи без флюса только в том случае, если она предварительно покрыта слоем меди или никеля, предохраняющим от испарения цинка.


Часть 7

Четверг, 08 Окт 2009

Капиллярную пайку меди низкотемпературными припоями можно производить при зазорах 0,05—0,5 мм и температурах 650—900° С в вакууме или аргоне. При этом соединения меди, паянные индием, галлием, оловом, припоями ПОС 61 и ПОС 40, хрупкие и малопрочные, предел прочности на срез не превышает 4—7 кгс/мм2.

При пайке меди свинцом соединения хотя и малопрочны, но пластичны. При применении припоя системы Pb — Ag — Sn — Ni (ПСр 7,5) можно обеспечить предел прочности при растяжении 14 кгс/мм2 с достаточно высокой пластичностью, угол изгиба образца, паянного встык, 130°.

Пайка латуней. Процесс пайки латуней имеет свои особенности ввиду образования на поверхности окисной пленки, содержащей ZnO и испарения цинка при нагреве.

На латунях, содержащих до 15% Zn, окислы состоят из Cu20 с внедренными в нее частицами ZnO. В сплавах меди с большим содержанием цинка слой окисла состоит в основном из ZnO, удаление которого более сложно, чем Cu20.

Особенность низкотемпературной пайки латуней оловянно-свинцовыми и другими аналогичными припоями заключается в том, что удаление окисной пленки с поверхности латуней не обеспечивается канифольно-спиртовыми флюсами. Для этого необходимо применять более активные флюсы. Например, при пайке латуней ЛС59-1-1, Л63 используют флюсы на основе хлористого цинка с добавками азотной кислоты.


Часть 6

Четверг, 08 Окт 2009

Для пайки меди находят также применение припои на основе медно-фосфористой эвтектики с добавлением серебра. Швы, паянные этими припоями, достаточно прочны (25 - т - 30 кгс/мм2), теплостойки до температуры 800° С, но непластичны. В условиях низких температур прочность соединений меди, паянных этими припоями, увеличивается, но пластичность резко падает.

Широкое применение для пайки медных конструкций находят припои ПСр 45, ПСр 40, ПСр 25, ПСр 12.

Пайку этими припоями осуществляют нагревом ацетилено-кислородным пламенем или в печах с использованием коррозионно-активных флюсов № 209, 284. После пайки конструкций остатки флюса необходимо удалять промывкой в горячей воде. Пайку теплообменной аппаратуры осуществляют с применением припоя ПСр 72 или ПСр 71 в вакууме.

При пайке деталей из медных сплавов, конструкция которых позволяет производить пайку под давлением, в качестве припоя можно использовать серебряное покрытие (10—25 мкм) или тонкую серебряную фольгу. При нагреве выше 779° С медь взаимодействует с серебром с образованием в шве сплава типа припоя ПСр 72. Пайка этим (контактно-реактивным) методом осуществляется без применения флюса в вакууме или в инертной среде. Припои на медной основе тугоплавки и вызывают растворение (эрозию) основного металла, поэтому для пайки меди их применяют реже, чем серебряные. Диффузионная пайка меди может быть выполнена галлием, индием, оловом, свинцом, припоями ПОССу 40-2, ПОС 61 путем поджатия деталей в вакууме или аргоне при температурах 650—800° С и длительных выдержках. Припой в месте пайки можно наносить напылением в вакууме, гальваническим способом или в виде тонкой фольги.


Часть 5

Четверг, 08 Окт 2009

Например, применение припоя на основе свинца, легированного серебром (припой ПСр 3), позволяет получать теплостойкие и хладостойкие соединения из меди. Введение в этот припой 5% Sn (ПСр 2,5) улучшило его технологические свойства, однако при комнатной температуре соединения, паянные припоями ПСр 3 и ПСр 2,5, обладают низкой прочностью. Предел прочности при срезе равен 1,2— 1,8 гкс/мм2.

Легирование свинца оловом до 16% и кадмием до 5% делает припой ПСр 1,5 более технологичным, однако он становится малопластичным даже при температуре 20° С.

Применение кадмиевых припоев требует специального навыка, так как технологичность их значительно ниже, чем у оловяносвинцовых. Соединения меди кадмиевыми припоями ПСр 5 КЦН, ПСр 8 КЦН теплостойки до температуры 350° С, но малопрочны (ав = 2,9 кгс/мм2) из-за образования в шве хрупких интерметаллидов и нехладостойки.

Припои на основе цинка редко применяют для пайки меди ввиду интенсивного растворения ее в расплаве припоя. При этом предел прочности на срез не превышает 1,5 кгс/мм2.

Цинковые припои, легированные медью и серебром, также плохо растекаются по меди. Легирование этих припоев оловом и кадмием (ПЦА8М, ПЦКд, СрСУ 25-5-5) хотя и несколько улучшает их растекаемость, но швы становятся хрупкими.


Часть 4

Четверг, 08 Окт 2009

Соединение меди при низкотемпературной пайке производится стандартными оловянно-свинцовыми припоями ПОССу 30-0,5; ПОС 40; ПОССу 40-0,5, ПОС 61 и свинцово-серебряными припоями ПСр 1,5; ПСр 2,5; ПСр 3 с использованием флюсов на основе хлористого цинка или канифольно-спиртовых. Соединения, паянные оловянно-свинцовыми припоями, теплостойки до температур 100—120° С.

Хрупкость оловянно-свинцовых припоев и паянных ими соединений при низких температурах объясняется аллотропическим превращением олова и образованием в шве хрупких интерметаллидов, которые при низких температурах являются очагами развития трещин.

Для оловянно-свинцовых сплавов, содержащих менее 15% олова, падение ударной вязкости не происходит. Это обусловлено тем, что свинец, являясь основой сплава, с понижением температуры увеличивает ударную вязкость, давая во всех случаях вязкий излом. Высокая пластичность свинца делает его нечувствительным к надрезу. Поэтому вполне закономерны стремления применять для пайки изделий криогенной техники припои на основе свинца с содержанием олова менее 15%.

Однако практика их применения показала, что они нетехнологичны, плохо смачивают основной металл и не затекают в соединительные зазоры.


Часть 3

Четверг, 08 Окт 2009

При пайке изделий из меди оловянно-свинцовыми и другими легкоплавкими припоями используют обычно канифольно-спиртовые флюсы, водные растворы хлористого цинка или хлористого аммония.

Пайка серебряными припоями успешно идет при применении флюсов на основе соединений бора и фтористых соединений калия. Эти флюсы хорошо очищают поверхность меди от окисной пленки и способствуют растеканию припоя.

Недостатком флюсовой пайки меди является трудность получения герметичных соединений. Кроме того, остатки флюса являются очагами коррозии. Поэтому пайку чаще всего осуществляют в восстановительных или нейтральных газовых средах.

Пайку меди в азоте можно осуществлять при температуре 750—800° С.

К недостаткам этого метода можно отнести сложность оборудования по очистке, азота, а также отсутствие возможности осуществлять пайку при температуре ниже 750° С.

Имеются сведения о применении пайки меди в среде аргона припоем ЛС 59-1 с дополнительным флюсованием мест пайки водным раствором буры.

Пайку в вакууме успешно применяют для соединений многих металлов, в том числе и меди. Этот вид пайки достаточно экономичен, совершенно безопасен и производится в вакуумных печах или контейнерах, загруженных в обычные печи. Паяные швы, полученные при применении нагрева в вакууме, отличаются чистотой, прочностью металла шва и высокой коррозионной стойкостью.

К недостаткам способа пайки в вакууме следует отнести сложность применяемого оборудования.


Часть 2

Четверг, 08 Окт 2009

Пайка низкотемпературными припоями нашла большое применение благодаря простоте и общедоступности этого способа. Ограничения в ее применении вызваны лишь тем, что паяльником можно осуществлять пайку только тонкостенных деталей при температуре 350° С.

Массивные детали вследствие большой теплопроводности, превышающей в 6 раз теплопроводность железа, паяют газовыми горелками.

Для трубчатых медных теплообменников применяется пайка погружением в расплавы солей и припоев. При пайке погружением в расплавы солей используют, как правило, соляные ванны-печи. Соли обычно служат источником тепла и оказывают флюсующее действие, поэтому дополнительного флюсования при пайке не требуется.

При пайке погружением в ванну с припоем предварительно офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, который при температуре пайки заполняет соединительные зазоры. Зеркало припоя защищают активированным углем или инертным газом.

Недостатком пайки в соляных ваннах является невозможность в ряде случаев удаления остатков солей или флюса.

Широкое распространение в промышленности находит пайка в печах, поскольку при этом обеспечивается равномерный нагрев соединяемых деталей без деформации даже при больших габаритах изделий.


Часть 1

Четверг, 08 Окт 2009

Технически чистая медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью и достаточно высокой коррозионной стойкостью. Она устойчива против атмосферной коррозии вследствие образования на ее поверхности тонкой защитной пленки, состоящей из CuS04-3Cu (ОН). Медь —- относительно прочный ( 24 кгс/мм2) и пластичный металл (6 = 45 - г - 50%). С уменьшением содержания в меди газовых примесей пластичность ее возрастает до 62%. При повышенных температурах прочность меди уменьшается, а пластичность возрастает. Ценным свойством меди является ее способность сохранять высокую пластичность вплоть до температуры жидкого гелия 4,2 К (—269° С).

Для повышения прочности и придания меди особых свойств (жаропрочности и коррозионной стойкости и др.) ее легируют различными добавками. Сплавы на основе меди обладают высокими механическими и другими ценными качествами.

Поэтому во многих отраслях техники для изделий, работающих в условиях повышенных и криогенных температур, в качестве основного металла широко применяются медь и ее сплавы, обладающие необходимым комплексом свойств. Пайка этих материалов может производиться всеми известными способами.

Наиболее широкое распространение в промышленности получила пайка паяльником, газовыми горелками, погружением в расплавленный припой и в печах.