Пайка

Категория:
Cлесарно-сборочные работы


Пайка

Далее:

Пайка металлов известна с глубокой древности. Различными приемами пайки хорошо владели ювелиры античной Греции и Древнего Рима. Тонко и искусно спаянные художественные произведения из золота, серебра и бронзы встречаются в культуре скифов и Древней Руси.

Пайка — неразъемное соединение металлических деталей с помощью расплавленного сплава, называемого припоем.

Для того чтобы осуществить пайку, необходимы следующие условия:
1. Жидкий расплавленный припой должен смачивать поверхность твердого металла, т. е. силы сцепления внутри капли припоя должны быть меньше сил сцепления, возникающих между припоем и спаиваемой деталью.
2. Спаиваемый металл и припой должны плотно соприкасаться друг с другом, т. е. между ними не должно быть оксидной пленки или каких-либо других загрязнений.

Поэтому перед пайкой спаиваемые места необходимо хорошо зачищать шабером, напильником и шкуркой, чтобы удалить с поверхности грязь, жир, краску и т. п. Но кроме механических загрязнений, удаляемых зачисткой, на поверхности металла всегда есть оксидная пленка, которая образуется на металле от соприкосновения с кислородом воздуха. Хотя эту пленку можно удалить механическим путем, в процессе пайки она вновь образуется и тем быстрее, чем выше температура.

Известно, что металлы, имеющие высокую температуру плавления могут растворяться в жидком металле с гораздо более низкой температурой плавления. Например, медь, плавящаяся при 1083 °С, растворяется в расплавленном олове, температура плавления которого 232 °С; точно так же железо, имеющее температуру плавления 1535 °С, растворяется в цинке, температура плавления которого 419 °С; сурьма 630 °С — в свинце 327 °С; углерод 3000 °С — в железе 1535 °С; никель 1455 °С — в меди 1083 °С и т. п.

Современные методы пайки весьма разнообразны и позволяют соединять почти все металлы и сплавы. Однако пайка из-за трудоемкости применяется главным образом в художественных изделиях интерьерного характера, выполняемых в небольших сериях,— декоративных предметах, бытовых и ювелирных изделиях. В последнее время пайка все больше и больше заменяется сваркой.

Различают два основных вида пайки:
1) пайку мягкими припоями с температурой плавления до 400 °С;
2) пайку твердыми припоями — температура их плавления свыше 550 °С.

Пайка мягкими припоями имеет следующие преимущества: незначительный нагрев соединяемых деталей, сохранение размеров и формы деталей, простота способа, высокая плотность шва и др. Недостатки — невысокая прочность и термостойкость в пределах 100°С.

В процессе пайки мягкими припоями производят следующие по порядку операции:
1. Перед пайкой детали подгоняют друг к другу и места пайки тщательно очищают напильником или шкуркой.
2. Очищенные поверхности покрывают флюсом и облуживают.
3. Рабочий (заостренный) конец паяльника тщательно очищают, а если необходимо, запиливают драчевым напильником. Паяльник нагревают и его рабочий конец облуживают, для чего его предварительно погружают или натирают нашатырем (хлористым аммо-
4. Паяльником расплавляют припой и переносят его на соединяемые поверхности деталей.
5. Паяльником медленно водят вдоль шва, пока он не прогре-ется’ и припой равномерно заполняет его.
6. После застывания припоя шов тщательно промывают и высушивают и, если необходимо, зачищают шкуркой, а наплывы припоя удаляют шабером или напильником.

Паяльник обычно нагревают до 400—450 °С. Перегрев паяльника до 600 °С и выше недопустим, так как медь, из которой сделан паяльник, начнет энергично окисляться и не будет брать и держать припой. Кроме того, медь при перегреве поглощает олово, оставшееся на паяльнике, отчего его рабочий заостренный конец становится хрупким и зазубренным.

Спайку предметов мягкими припоями производят на деревянной подкладке, так как металлическое основание поглощает значительную часть тепла, охлаждает детали и затрудняет работу.

Пайка твердыми припоями, у которых температура плавления выше 550 °С, дает прочные, герметичные соединения. Твердые припои в основном состоят из меди, серебра, цинка и др. и применяются для пайки черных, цветных и драгоценных металлов.

Пайку твердыми припоями производят в следующем порядке:
1. Спаиваемые поверхности припиливают и подгоняют. Плотность подгонки во многом обеспечивает успех пайки.
2. Спаиваемые детали соединяют и закрепляют между собой посредством струбцин и других зажимных инструментов, а также связывая проволокой из мягкой стали.
3. Спаиваемые поверхности покрывают флюсом (бурой) и медленно прогревают пламенем горелки или паяльной лампы.
4. На нагретый шов раскладывают припой, и нагревание продолжается до тех пор, пока припой не расплавится и не зальет зазор в соединении.
5. После охлаждения производят зачистку шва и промывку для удаления остатков флюса.

В процессе пайки необходимо внимательно следить за растеканием припоя. Он начинает плавиться, как только расплавится и сделается жидкой бура (флюс). Если припой собирается к одной стороне, значит это место нагрето сильнее и следует подогревать другую сторону, тогда припой пойдет по всему шву. Если же подогрев не дает результатов, необходимо добавить флюс и припой. Из твердых припоев наибольшее распространение имеют латунные припои.

Кроме этих припоев, выпускаемых промышленностью, можно рекомендовать следующие составы припоя, которые легко приготовить;
они дают хорошие результаты и могут быть рекомендованы для ювелирных работ:
серебра 875-й пробы — 4 г, латуни — 1 г (крепкий припой) серебра 875-й пробы — 1 г, латуни — 0,5 г (слабый припой)

Ювелирные припои для золотых изделий по содержанию золота должны соответствовать пробе изделия; для серебряных припоев это не обязательно. В табл. 37 приведены некоторые из ювелирных поипоев, применяемых в ювелирной промышленности.

Флюсы. Их можно разделить на две группы:
1) флюсы, растворяющие оксидные пленки металлов, восстанавливающие окиси металлов до металлов (а иногда растворяющие и сам металл). К ним относятся: соляная кислота, хлористый цинк, борная кислота и бура;
2) флюсы, которые не производят никакого химического действия, а служат лишь для образования защитного покрытия ранее очищенного металла; ими пользуются при пайке оловянно-свинцовым припоем. К ним относятся канифоль, воск, смола и др. В ювелирной промышленности они не применяются.

Соляная кислота применяется для пайки цинка и железных цинковых изделий. После употребления соляной кислоты изделие надо тщательно промывать — лучше в горячей воде, так как оставшаяся на изделии соляная кислота ускоряет коррозию.

Хлористый цинк плавится при 263 °С; приготовляется травлением цинка в соляной кислоте; применяется при пайке мягкими припоями латуни, меди, железа; после пайки изделие необходимо промывать, так как остатки хлористого цинка образуют очаги коррозии. Это наиболее распространенный флюс для оловянно-свинцовых припоев. Выпускается в основном в порошке; он легко растворим в воде в отношении 1 : 4.

Хлористый цинк — аммоний состоит из смеси хлористого цинка (75%) и нашатыря (25%). Такая смесь плавится при 175 °С, т. е. ниже температуры плавления оловянно-свинцовых припоев; он применяется при пайке оловянно-свинцовыми припоями в водном растворе (на 1 ч. порошка 3—4 ч воды).

Бура — универсальный флюс при твердой пайке латуни, меди, бронзы, железа и т. п. Перед употреблением буру лучше прогреть на железном листе, чтобы выпарить из нее кристаллизационную воду (которую она поглощает из воздуха). Температура плавления буры 741°С. После пайки изделие надо положить в отбел (15%-ный раствор серной кислоты), чтобы удалить соли буры (твердую прозрачную корку, которая образуется при соединении расплавленной буры с окислами металлов), или прокипятить в горячем отбеле — тогда корка отстает быстрее.

Стеклянный порошок применяется вместо буры при твердой пайке; его приготовляют так: нагревают стекло и затем быстро бросают в холодную воду — такое стекло легко растолочь в порошок.

Жидкое стекло (флюс для твердой пайки) — приготовляется сплавлением соды с чистым белым порошком стекла. Полученный сплав стекла и соды растворяют в воде и в жидком виде используют как флюс. Жидкое стекло нельзя хранить в стеклянных сосудах с притертыми пробками — их потом невозможно открыть.

Плавиковая кислота (фтористоводородная) — применяется при пайке чугуна медью и латунью.

Флюсом для ювелирной пайки служат бура и борная кислота. Для серебряных изделий применяют насыщенный водный раствор буры, а для золотых лучше применять раствор буры — 10 г и 10 г борной кислоты на 100 г воды.

После пайки золотые изделия 750, 583 и 500-й проб отбеливают в 5—10%-ном растворе соляной кислоты (при температуре 40— 60 °С) или в 10—15%-ном растворе серной кислоты (при температуре 60—70 °С). Эти же растворы применяются и для платиновых изделий.

Золотые изделия 375-й пробы отбеливают в 5—10%-ном растворе серной кислоты (температура около 50 °С). Этот же отбел применяют для серебряных изделий. Кроме того, для отбеливания серебра применяют 1—2%-ный раствор соляной кислоты при температуре 30—40 °С.

Изделия из мельхиора и нейзильбера травят в 10—12%-ном астворе серной кислоты с добавлением хромпика (5 г хромпика на 1 л раствора). Медные, латунные и бронзовые изделия отбеливают в растворах серной кислоты.

Ювелирные золотые изделия после пайки дополнительно обрабатываются 50%-ным раствором серной кислоты при температуре 80 °С; при этом с поверхности удаляется медь и частично серебро и поверхностный слой изделия обогащается золотом и приобретает желаемый цвет.

Изделия с эмалью можно отбеливать только в очень слабых серных, но лучше в соляных отбелах.

—-

Пайкой называют метод получения неразъемных соединений металлических деталей с помощью расплавленных металлов и сплавов, называемых припоями. Пайку применяют для получения прочных и герметичных соединений. Благодаря незначительному нагреву соединяемых материалов паяные изделия сохраняют свою структуру, механические свойства, форму и размеры. Паяют черные и цветные металлы и их сплавы.

Рис. 1. Схема образования соединения с натягом: а — охватывающая деталь, б — охватываемая деталь, в — соединение

Наибольшее распространение в машиностроении получила капиллярная пайка. В качестве припоя используют различные металлы и их сплавы. Температура плавления припоя должна быть по крайней мере на 20—30°С ниже температуры плавления соединяемых материалов. Расплавленный припой, введенный в зазор между деталями (нагретыми до температуры плавления припоя), смачивает их поверхности и проникает в капиллярные трещины, имеющиеся в кристаллических материалах. После охлаждения и затвердевания припой соединяет детали. В процессе пайки наблюдается химическое соединение припоя с материалом деталей и его диффузия в эти материалы.

Различают пайку низкотемпературными и высокотемпературными припоями (имеющими вид пасты, фольги, проволоки, прутка и т. д.).

Низкотемпературные припои (к ним относятся оловянно-свинцовистые с температурой плавления до 300 °С) применяют в случаях, когда не требуется высокая прочность соединений, или когда паяные детали работают при невысокой температуре. Низкотемпературными припоями соединяют такие материалы, как цинк, медь, медные сплавы, мягкая сталь, оцинкованное железо, благородные металлы. Соединения, выполненные такими припоями, имеют низкую стойкость против коррозии.

К высокотемпературным относят медно-цинковые и серебряные припои. . Соединения, полученные ими, имеют высокую прочность, выдерживают высокую температуру нагрева, устойчивы против коррозии. Высокотемпературными припоями соединяют сталь, чугун, медь и ее сплавы, никелевые сплавы, твердые сплавы и др.

Инструменты, оборудование и материалы для пайки.

При использовании низкотемпературных припоев пайку осуществляют паяльниками (периодически нагреваемыми, электрическими, газовыми, бензиновыми и др.). По форме рабочей части различают паяльники прямые и угловые. Рабочую часть паяльника делают из красной меди, которая обладает высокими теплоемкостью и теплопроводностью. Периодически нагреваемый паяльник нагревают паяльными лампами, реже в печах. Газовые и бензиновые паяльники представляют собой комбинации паяльника и соответственно ацетиленокислородной или бензиновой горелки.

При использовании высокотемпературных припоев пайку производят ацетиленокислородными и керосино-кислородными горелками, паяльными лампами в стационарных и переносных горнах и в паяльных печах. Все перечисленные устройства служат для нагрева соединяемых деталей и расплавления припоя.

Поверхности деталей, предназначенные для пайки, зачищают шаберами, напильниками и металлическими щетками. Сами детали соединяют струбцинами, пассатижами, паяльными клещами и другими приспособлениями.

Для удаления пленок оксидов и предохранения металлов от окисления в процессе пайки используют флюсы, в качестве которых применяют травленую соляную кислоту, хлористый цинк, хлористый цинк-аммоний, буру, канифоль. Последняя не растворяет оксидов на поверхности металлов, а только предохраняет их от окисления.

Последовательность работ при пайке. Соединяемые поверхности предварительно обрабатывают точением, фрезерованием, опиливанием и т. д. Полированные поверхности плохо смачиваются расплавленным припоем и уменьшают капиллярные силы. Зазор по всему стыку должен быть равномерным и не превышать 0,03—0,35 мм в зависимости от типа припоя. С увеличением зазора прочность соединения уменьшается, а при недостаточном зазоре могут быть нарушены условия капиллярного течения припоя и смачиваемости поверхностей соединения. Поверхности соединяемых заготовок должны быть полностью и тщательно очищены от окалины, краски и других загрязнений.

Применяют различные виды соединений при пайке: встык — для изделий, к которым не предъявляют высоких требований по прочности; внахлестку — для изделий повышенной прочности; муфтовое — для высокопрочных и герметичных изделий.

Подогнанные заготовки фиксируют относительно друг друга руками, щипцами, в тисках, проволокой и т. д.

Собранные и подогнанные заготовки покрывают соответствующим флюсом, который выбирают в зависимости от свойств соединяемых материалов и припоя. При низкотемпературной пайке на шов наносят (паяльником) припой и прогревают его паяльником до полного расплавления и растекания по шву. Если паяльник не может достать до места пайки, не прогревает заготовки или изделие состоит из большего числа элементов, то производят общий нагрев заготовки. При высокотемпературной пайке припой наносят на шов и заготовки нагревают до температуры плавления припоя паяльной лампой или в печи.

После пайки шов тщательно очищают, промывают и сушат. Оставшийся после пайки флюс можно удалить непродолжительным кипячением в растворе, содержащем 10% каустической соды, 5% машинного масла и 85% воды.

Пайку пластинок твердого сплава к державкам инструмента производят в электрических печах сопротивления в среде защитного газа, который препятствует образованию на поверхностях заготовок оксидов. Соединения после пайки контролируют визуально и проверяют на герметичность. Внутренние дефекты ответственных соединений контролируют рентгеноскопией или ультразвуком.

Лужением называют метод покрытия металлических поверхностей тонким слоем олова или его сплавов. Образующийся на поверхности изделия тонкий слой покрытия называют полудой. Лужение применяют для предохранения поверхностей от коррозии и в качестве технологического покрытия под пайку, под заливку баббитом и т. п.

Лужение осуществляют несколькими способами: горячим растиранием, горячим погружением и гальваническим путем. Наиболее распространено горячее, лужение. Для лужения применяют низкотемпературные оловянно-свинцовистые припои. В качестве флюсов используют хлористый аммоний и хлористый цинк.

При лужении способом горячего растирания подготовленные поверхности покрывают раствором хлористого цинка и нагревают, например, паяльными лампами. Затем вводят олово, которое, соприкасаясь с-нагретой поверхностью заготовки, плавится. В этот момент поверхность посыпают порошкообразным нашатырем (хлористым аммонием). Затем жидкое олово растирают паклей равномерным слоем по всей поверхности.

Лужение способом горячего погружения проводят, помещая заготовку в ванну с оловом, нагретым до 270— 300 °С. Извлеченную из ванны заготовку энергично встряхивают, распределяя тем самым олово равномерным слоем и удаляя его излишки.

После лужения изделие промывают водой и сушат.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум