Основные типы паяных соединений
Широко применяются три основные формы паяных соединений: нахлесточное, стыковое и соединение «в ус» (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Формы паяных соединений:
1- нахлесточное, 2- стыковое, 3- "в ус"
Наиболее распространенным является нахлесточное соединение (рис. 2.1, поз. 1), удобное для выполнения и весьма прочное. Увеличивая перекрытие нахлесточного соединения, можно повышать его прочность и в большинстве случаев достигнуть равнопрочности с основным металлом. Стыковое соединение (рис. 2.1, поз. 2) имеет лучший внешний вид и при хороших припоях и правильном выполнении часто может обеспечить достаточную прочность (предел прочности может доходить до 400...450МПа). Стыковое соединение применяется в тех случаях, когда удвоение толщины металла нежелательно. Соединение "в ус" (рис. 2.1, поз. 3), требующее усложненной подготовки кромок, совмещает преимущества стыкового и нахлесточного соединений и обеспечивает хороший внешний вид и отсутствие выступающих кромок. Соединение "в ус" дает возможность достичь равнопрочности с целым сечением за счет увеличения рабочей площади соединения.
Существенное значение имеет величина зазора между спаиваемыми кромками, которая должна быть малой как для улучшения всасывании жидкого припоя действием капиллярных сил, так и для увеличения прочности соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05...0,15 мм; для пайки медью в защитном газе рекомендуются зазоры 0,1...0,2 мм.
|
|
|
Подготовка деталей под пайку. Виды нагрева
Строгие требовании в отношении величины зазора при пайке заставляют производить достаточно чистую механическую обработку поверхностей, так как грубая обработка, например опиловка напильником или опескоструивание, может быть причиной чрезмерного расхода припоя в соединении и резкого падения его прочности.
Для хорошего смачивания припоем поверхность, подлежащая пайке, должна быть безукоризненно чистой. Обезжиривать можно горячей щелочью, трихлорэтиленом или четыреххлористым углеродом. Окислы удаляют травлением в кислотах с последующей тщательной промывкой и сушкой.
Механическую очистку производят протиркой ветошью, тонкой наждачной бумагой, шлифованием мелкозернистыми шлифовальными кругами, щетками и т. д. При сборке часто предварительно наносят флюс на кромки и размещают припой между кромками; в этом случае применяют припой в форме фольги или тонкого порошка, или же припой в виде проволоки или ленты, помещаемой около места пайки.
Собранные детали перед пайкой должны быть достаточно прочно скреплены проволочными связками, шпильками, точечной сваркой и т. д., с тем что бы устранить возможность смещения деталей при нагреве и в процессе пайки. Поверхность изделий, которая не должна облуживаться, покрывают перед пайкой пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивают раствором хромовой кислоты и тому подобными веществами, предотвращающими прилипание припоя к поверхности изделия.
|
|
|
Нагрев при пайке осуществляют разными способами. Основные из них — пайка в печах, индукционная, сопротивлением, паяльниками, погружением в расплавы солей или припоев.
При пайке возможны следующие дефекты: смещение паяемых элементов; раковины в швах; пористость в паяном шве; флюсовые и шлаковые включения; трещины; непропай; деформации местные и общие.
Виды флюсов и припоев
Припой прочно соединяется с поверхностью изделия только тогда, когда хорошо смачивает ее, для чего необходимо что бы поверхность была тщательно очищена от оксидов и загрязнений. Для удаления пленок оксидов с поверхностей паяемого материала и припоя и для предотвращения их образования при пайке используют паяльные флюсы. Некоторые припои, содержащие энергичные раскислители (бор, кремний, барий, щелочные металлы и др.) могут сами выполнять роль флюсов, переводя в шлак оксидные пленки. Такие припои называют самофлюсующимися.
|
|
|
Процессы пайки подразделяют по температуре плавления припоя на две группы: пайка низкотемпературными припоями (Тпл до 4500С) и пайка высокотемпературными припоями (Тпл выше 4500С). Низкотемпературные припои используют в промышленности и в быту для пайки изделий, которые не подвергаются воздействию высоких температур и значительных механических нагрузок. Высокотемпературные припои приминяют тогда, когда требуются высокая прочность и (или) работоспособность при повышенных температурах.
Наиболее распространенными низкотемпературными припоями являются оловянно-свинцовые. Обозначают буквами ПОС и цифрами, указывающими содержание олова в процентах. Минимальную температуру плавления 1830С и лучшие технологические свойства имеет припой ПОС-61 эвтектического состава 61%Sn - 39%Pb. Этот припой, а так же припои ПОС-50, ПОС-40 используются для пайки меди, латуни, бронз, сталей.
Пайку низкотемпературными припоями наиболее часто проводят при нагреве паяльником, реже - газовыми горелками и погружением в ванну с расплавленным припоем. В качестве флюса используют канифоль, техническую соляную кислоту, хлористый аммоний (нашатырь) NH4Cl, хлористый цинк ZnCl2 (используется, как правило, вместе с оловянно-свинцовыми припоями для пайки паяльником углеродистых и низколегированных сталей), раствор канифоли в спирте с добавкой ортофосфорной кислоты (используется для пайки коррозионностойких сталей, содержащих на своей поверхности оксидную пленку из Cr2O3) и др. Предел прочности σв большинства низкотемпературных припоев 32...70 МПа, относительное удлинение 35...50 %.
|
|
|
Для низкотемпературной пайки изделий из алюминиевых и цинковых сплавов используют припои на основе цинка с оловом.
К высокотемпературным припоям относят медь, латунь и ряд других медных сплавов, используемых для пайки углеродистых и многих легированных сталей, никеля и никелевых сплавов. Предел прочности σв высокотемпературных припоев достигает 500 МПа.
Медь — самый распространенный из высокотемпературных припоев. Она обладает хорошей жидкотекучестью и легко затекает в капиллярные зазоры.
Для пайки нержавеющей стали медью в качестве флюса применяется смесь из равных частей буры Na2B4O7 и борной кислоты В(ОН)3, замешанных на насыщенном водном растворе хлористого цинка до пастообразного состояния. При пайке серого ковкого чугуна для выжигания графита и увеличения чистой металлической поверхности, смачиваемой припоем, во флюсы часто вводят сильные окислители (хлорат калия, перекись марганца, окись железа и т. д.).
В электротехнической промышленности для пайки меди и ее сплавов широко применяют сплавы меди с 4...9 % Р и добавками других элементов с температурой плавления 8500С. Пайку этими припоями можно производить без флюса, так как они самофлюсующиеся.
Латунями паяют углеродистые стали, медь и чугун при быстром нагреве токами высокой частоты, в печах, пламенем газовой горелки или в соляных ваннах; в качестве флюсов используют буру и различные смеси. В качестве припоев можно использовать простые латуни, например, Л62 (сплав 62%Сu - 38%Zn), но лучше пользоваться оловянокремнистыми латунями, например, ЛОК62-06-04 (62%Сu - 0,6%Sn - 0,4%Si - ост. Zn). Кремний является активным раскислителем, поэтому цинк испаряется меньше и швы получаются более плотными. Температуры полного расплавления медно-цинковых припоев 825...980°С, предел прочности σв 210...340МПа, относительное удлинение 1...48%.
В газовых защитных средах и в вакууме латунями не паяют из-за испарения цинка.
Латуни неприменимы для пайки коррозионностойких сталей типа 12Х18Н10Т из-за образования трещин в соединении: цинк коррозионно-агрессивен по отношению к этой стали. Изделия из нержавеющих сталей паяют в вакууме или в инертных газах припоями на основе медь—никель и медь—никель—марганец (ВПр1, ВПр2, ВПр4 и др.). Они позволяют получать соединения с пределом выносливости 200—240МПа. Температуры полного расплавления этих припоев 900—1280 °С. При пайке в вакууме марганец из припоя частично испаряется, и температура плавления припоя растет. Поэтому температура распайки соединения выше температуры пайки, и оно является жаропрочным до 500 °С и выше.
Изделия из меди и стали, испытывающие повышенные статические и вибрационные нагрузки, предпочтительно паять серебряными припоями (15...71% Ag, остальное — медь и добавки). Они отличаются высокой пластичностью и технологичны. Особенно широко применяют припой ПСр72, содержащий 72% Ag с очень хорошими технологическими свойствами и температурой плавления 7790С. Применение серебряных припоев лимитируется лишь дефицитностью серебра.
Для пайки коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов применяют никелевые припои. Большинство из них содержит хром, повышающий жаропрочность и жаростойкость, а также элементы, снижающие температуру плавления (Si, Р, В, Мn и др.). Температуры плавления этих припоев находятся в интервале 900 — 12800С. Легирование никелевых припоев бором и щелочными металлами обеспечивает им самофлюсуемость и позволяет паять коррозионностойкие и конструкционные стали в среде аргона без флюсов.
Алюминиевые сплавы паяют алюминийкремниевыми припоями. Обычно используют эвтектический сплав силумин, содержащий 12% Si и плавящийся при 5770С. В качестве флюса используют состав 34А, представляющий собой смесь хлоридов и фторидов щелочных металлов.
Порядок выполнения работы
1. На примере представленных образцов изучить виды паяных соединений.
2. С использованием паяльника, обезжиривателя (четыреххлористого углерода), низкотемпературного припоя ПОС-61, необходимых флюсов (канифоли и раствора канифоли в спирте с добавкой ортофосфорной кислоты) осуществить пайку представленных образцов из меди, углеродистой и нержавеющей стали.
3. Для изготовления методом пайки неразъемного соединения из металлического материала, заданных состава и прочности (σв), подобрать виды пайки и паянного соединения, а так же необходимые припой и флюс.
4. Составить отчет с описанием основных закономерностей процесса пайки с указанием ее преимуществ и недостатков по сравнению со сваркой. Представить графическое изображение заданной паяной конструкции, описать технологии подготовки ее элементов под пайку и проведения процесса пайки. Привести основные характеристики выбранных припоя и флюса.
Рекомендуемая литература
1. Иванов С. Л., Кувшинкин С. Ю. Технология конструкционных материалов: Конспект лекций. СПГГИ. СПб, 2001, 75с.
2. Материаловедение и технология металлов: Учеб. пособие. Под ред. Фетисова Г. П. М.: Высш. шк., 2000, 686с.
3. Металловедение и технология металлов: Учебник для вузов. Под ред. Солнцева Ю. П. М.: Металлургия, 1988, 512с.
4. Технология металлов и материаловедение. Под ред. Усовой Л. Ф. М.: Металлургия, 1987, 800с.
5. Ерохин А. А. Основы сварки плавлением. Физико-химические закономерности. М.: Машиностроение, 1973, 448с.
6. Хренов К. К. Сварка, резка и пайка металлов. М.: Машиностроение, 1970, 408с.
7. Справочник сварщика. Под ред. Степанова В. В. М.: Машиностроение, 1982, 320с.
8. Ободянский А. В., Золотарев И. А. Справочное пособие по сварке сталей. Днепропетровск, Промiнь, 1973, 220с.
9. Марочник сталей и сплавов. Под ред. В. Г. Сорокина. М.: Машиностроение. 1989, 350с.
Содержание
1.Сварочное производство. Изготовление деталей ручной электродуговой сваркой....................................................................3
1.1. Основные типы сварных соединений..........................................3
1.2. Подготовка деталей под сварку....................................................5
1.3. Задаваемые параметры и дефекты сварного шва........................8
1.4. Источники питания и параметры сварки...................................11
1.5. Электроды для ручной электросварки с плавящимся электродом...........................................................................................12
1.6. Классификация электродов.........................................................16
1.7. Порядок выполнения работы......................................................18
1.8 Содержание отчета и требования к его оформлению................19
1.9. Пример выполнения задания......................................................19
2. Паяльное производство..................................................................25
2.1. Основные типы паяных соединений..........................................25
2.2. Подготовка деталей под пайку. Виды нагрева .........................26
2.3. Виды флюсов и припоев..............................................................27
2.4. Порядок выполнения работы......................................................30
Рекомендуемая литература..........................................................31
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1100; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!