Контактные металлургические процессы при пайке
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 23 ... 69 ... 97 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 скачать книгу Контактные металлургические процессы при пайке Эти металлы образуют с алюминием сплавы с монотектикой в очень широкой области концентраций, такие сплавы расслаиваются в жидком состоянии, а при перемешивании образуют эмульсин ... Не происходило заполнения зазора жидким припоем и при предварительной укладке его перед пайкой в горизонтальный зазор; прн этом припой растекался только по нижней пластине ... По-видимому, наличие на поверхности жидкого растекающегося припоя окиснон пленки, образовавшейся на нем перед расплавлением, препятствовало смачиванию верхней пластины и развитию процесса заполнения зазора жидким припоем ... В этих условиях в отличие от условий в горизонтальном зазоре пары легконспаряющегося элемента в основном улетают вверх, не препятствуя заполнению зазора припоем, а пленка окисла, образовавшаяся на припое перед его расплавлением,гоо ивРИС ... При У-образных зазорах происходило заполнение лишь некапиллярной части шва, вероятно, вследствие попадания в закрытую подложкой капиллярную нижнюю часть зазора паров легкоиспаряющнхея элементов ... Капиллярная пайка с этими припоями была осуществлена при условии вытекания их из питателя — сквозного отверстия в верхней пластине иахлесточного соединения, с уложенной предварительно в него дозой припоя ... С !р каппе люмннин в »в-тектлках с некоторы н металламитемлературе панки паяемого металла в эвтектике, а также упругость испарения компонентов припоя и покрытия в вакууме, характеризующая возможность пе--] реноса их через несллашности в] пленке ... Поэтому пленка окислов иа метал-1 лическом покрытии, особенно образовавшаяся в вакууме, не мо-( жет существенно препятствовать контакту с алюминием и наступлению контактно-реактивного плавления ... При контакте с германием и кремнием процесс активирования может замедляться из-за высокой стойкости пленки их окислов, а прн контакте с германием— также из-за пониженной температуры плавления эвтектики ... Отсутствие в соединениях других ннтерметаллидов системы дает основание предполагать, что образование легкоплавкого интерметаллида при контактно-реактивном плавлении есть результат кинетической реакции между твердым алюминием и металлом покрытия иа первом этапе и между твердым алюминием и жидкой фазой на втором этапе ... С !р каппе люмннин в »в-тектлках с некоторы н металламитемлературе панки паяемого металла в эвтектике, а также упругость испарения компонентов припоя и покрытия в вакууме, характеризующая возможность пе--] реноса их через несллашности в] пленке ... Такие граничные поверхности, постепенно сливаясь с близлежащими аналогичными поверхностями от рядом расположенных участков физического контакта, образуют общую криволинейную поверхность сложной формы ... Развитие глубины общей химической эрозии алюминия Н прн коптактио-реактнвном плавлении с кремнием, медью, серебром, цинком, никелем в зависимости от времени приведено па рис ... Поэтому в качестве покрытия при бесфлюсовой высокотемпературной пайке алюминиевых сплавов в безокиелнтельнон атмосфере пригодны металлы, образующие богатую алюминием эвтектику с температурой плавления ниже 640СС ... Высокая поверхностная активность образующейся при контактно-реактивном плавлении эвтектики позволяет вести процесс высокотемпературной бесфлюсовой пайки в вакууме с разрежением Ю-* мм рт ... Для защиты металла от окл теп-ия в процессе ланки флюс должен: иметь температуру ликвидуса несколько ■ниже температуры солндуса припоя, так как твердый флюс не способе эффективно защищать поверхность металлов от контакта с -воздухом; отачивать и растекаться по поверхности паяемого (материала и рлпоя затекать в зазор между паяемыми поверхностями к смачивать ях, удаляя адсорбированные иа "них газы; сохранять покровное действие до конца пайкн; образовывать с припоем два жидких несмешнвающнхея слоя; иметь плотность меньшую, -чем припои, и всплывать в жидком припоеРеакции между флюсом л окислами лри пайке могут быть химическими, без изменения валентности металлов, участвующих в реакции электрохимическими, сопровождающимися ... Для улучшения смачивания стали вытесняемыми из флюса легкоплавкими металлами во флюс вводят, например, хлорид меди, из которого при ком-, натной температуре вытесняется достаточно тонкий, пористый' подслой меди ... По этой причине нельзя говорить об активности флюса безотносительно к припоям и паяемому материалу, так как удаление окненой пленки происходит, вообще говоря, прн комплексном! нх воздействии ... Активность флюса, оцениваемая по полному удалению окисной пленки с поверхности паяемого металла, необхо-" днма только в тех редких случаях, когда припой способен лишь, к весьма слабому взаимодействию с паяемым металлом, а флюс не реактивен ... Идеальными условиями оценки активио-сти флюса прн заданной температуре пайки является введение его в контакт с припоем и паяемым материалом в изотермических условиях ... Однако при неизотермическом нагреве металла до температуры пайки без флюса в условиях свободного доступа воздуха поверхностный слой металла может интенсивно окисляться ... Прн нагреве предварительно очищенной поверхности паяемого металла под слоем жидкого флюса последний в известной степени защищает паяемую поверхность от доступа воздуха, что улучшает условия флюсования ... Флюс, кроме того, может взаимодействовать с паяемым материалом и припоем и вследствие этого иметь ограниченное время активного действия как в изолированном от металла состоянии, так и в контакте с ним ... Поэтому оценивать активность флюса необходимо по допустимому времени нагрева при иеизо-термнческой и изотермической пайке, а прн большом расходе флюса на единицу площади паяемого материала указывать дозировку флюса ... На участке 2—3 наблюдается наиболее высокая активность флюсов в основном из-за термической диссоциации активаторов и образования активных групп, например хлористого водорода или соляной кислоты ... На участке 3—4 уменьшение растекаемостн припоя объясняется снижением активности флюса из-за уменьшения содержания в нем активаторов в результате их испарения и (нли) разложения ... УГЛЕРОДИСТОЙ И НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛЕП С ПРИПОЕМ ПОС61Окисление активаторов при высоких температурах может быть задержано, а верхняя температура активности флюса увеличена, если пайку проводить в среде нейтральных газов (например, аргона) ... Поэтому флюс, а за ним н припой будут прежде всего «обегать по периметру нахлестки, мешать выходу воздуха нз зазора, что приведет к образованию иепропаев в соединении ... Поэтому с увеличением неравномерности нагрева деталей при панке для уменьшения илн предупреждения образования иепропаев следует выбирать флюсы с более широким температурным интервалом активности ... Следовательно, существует термодинамическая возможность автономного плавления и сварки алюминия при взаимодействии с расплавом этих галогенидовЗНАЧЕНИЯ ИЗОБАРНО-ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА НЕКОТОРЫХ ЖИДКИХ ГАЛОГЕНИДОВ ПРИ РЕАКЦИИ ИХ С АЛЮМИНИЕМНавеску хлорида нли бромида висмута помещали в фарфоровый тигель, частично погруженный в вашгу с жндкнм оловом, ... Температура начала самопроизвольной экзотермической реакции ниже, чем температура галогенида; время до начала резкого подъема температуры образца зависит от начальной температуры галогенида ... Во флюсах, содержащих галогениды тяжелых металлов в ограниченных количествах, это явление выражено слабее, но при этом и экзотермический эффект соответственно слабее ... Иногда предотвращение возникновения интерметаллид иых прослоек или образование их весьма незначительной величины прн пайке ие гарантирует от дальнейшего протекания процессов реактивной диффузии при длительной высокотемпературной работе паяного изделия ... Чулковым были исследованы рост прослоек и соответственно с этим снижение механических свойств прн длительном нагреве соединений из стали 12Х18Н9Т с алюминиевым сплавом АМц, паянных алюминиевыми припоями с целью определения допустимого времени работы таких соединений при повышенных температурах прн заданном сопротивлении срезу ... Затем по экспериментальным кривым роста интерметаллидпого слоя и снижения сопротивления срезу в зависимости от времени выдержки прн постоянной температуре, задаваясь допустимой величиной прочности на срез для паяных соединений, можно определить соответствующую максимальную толщину прослойки химического соединения ... Хорошее смачивание стали припоями в этих условиях происходило только по слою серебра (1—2 мкм), нанесенному предварительно на сталь гальваническим способом ... Образцы с подготовленной поверхностью паялн эвтектическим силумином, толщина контактирующего со сталью слоя напаянного чистого алюминии составляла 100—200 мкм ... НА ТОЛЩИНУ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОЙ ПРОСЛОЙКИ о* При определении толщины ннтер ллидного слов в обрвэцах с предварительны*,ров&ннем стили после длительных вы жск при указанных температурах вычитали начальную толщину и «ггаллндного слоя ... Развитие диффузионной пористости, особенно в прослойке хрупких химических соединении, может быть причиной резкого понижения прочности паяного соединения ... Поэтому для диффузионной пайкн наиболее совместимы сочетания паяемого материала и припоя, имеющие одинаковую основу н не образующие прослоек ннтерметаллидов ... Прн этом ширина шва должна интенсивно расти из-за резкого увеличения предельной растворимости меди в жидком олове, особенно выше температуры разложения фазы е ... Поэтому при диффузионной пайке меди в температурном интервале существования фаз с пониженным содержанием олова н при достаточно большой скорости нагрева в интервале существования е фазы диффузионная пористость в паяемом соединении возникнуть ие должна Прн достаточно медленной скорости нагрева до температуры пайкн в интервале существования е-фазы в ней может успеть развиться мелкая диффузионная пористость ... Однако такая пористость при дальнейшем нагреве соединения до более высоких температур может оказаться неустойчивой вследствие зарастания н коагуляции старых пор ... Рентгеноструктурные исследо в нин показали, что эта прослойка состоит из е фазы и располагается между основным материалом и прослойкой т)-фазы, граница которой со стороны шва состоит из дендритов ... С увеличением температуры изотермической выдержки число пор в е-фазе уменьшается, а их средний диаметр несколько возрастает; повышается и расстояние цепочки пор от границы шва (рис ... Рентгеноструктурные исследо в нин показали, что эта прослойка состоит из е фазы и располагается между основным материалом и прослойкой т)-фазы, граница которой со стороны шва состоит из дендритов ... С увеличением температуры изотермической выдержки число пор в е-фазе уменьшается, а их средний диаметр несколько возрастает; повышается и расстояние цепочки пор от границы шва (рис ... Невысокая прочность соединений, паяных при этой температуре, обусловливается не только развитием ннтср еталлидных прослоек и диффузионной пористости в них, но и высоким содержанием в шве депрессанта (олова) ... В прослойке располагаются заметно укрупненные и сравнительно более редко расположенные диффузионные поры, чем после пайки при 500 СПоеле пайкн при 650СС в течение 15 мин по границе шва с паяемым материалом обнаружены тонкие прослойки остатков е-фазы; пористость располагается в шве неподалеку от этих прослоек (рнс ... Это, по-видимому, связано с неустойчивостью е-фазы вблизи 670°С и интенсивным контактным твердо жидким плавлением медн в олове и расширением шва, так как предельная растноримость медн в олове прн этой температуре вырастет с 10 до 44%, что подтверждается резким увеличением расстояния цепочки диффузионных пор от границы шва ... При продолжающемся нагреве соединения выше 670°С н разложении е-фазы поры еще некоторое время остаются в структуре н могут зарастать при длительных изотермических выдержках ... Образующаяся цепочка коагулированных более круп-ых н редко расположенных пор, по видимому, меньше ослабля-т паяное соединение, чем мелкая строчечная пористость ... Ч«РЗ на толщину О прослойки химического сое-лииеиия Р*,Р и число пор N и лнффу-ио! ной ^и11г стглн идоль ее границы с пап инны слоем ыа длину - !№ ыкм (вреыи контакта I и)с™,» к"н_шт напаянные образцы подвергалимикроисследованню иа металлографическом микроскопе МИМ8, стереоскопической бинокуляре МБС1 и приборе ПМТЗ ... Наибольшее число лунок было обнаружено после растекания прн 900°С; диаметр нх возрастал по мере роста температуры пайки н достигал максимальных размеров при 980°С ... Ширина периферийных участков со временем выдержки при температуре 980°С возрастала, что, по-видимому, было связано с более быстрым испарением с поверхности фосфора ... Такого количества его было достаточно для обеспечения температуры плавления при 950°С и предотвращения развития интенсивной диффузионной пористости в область твердого раствора в стали СтЗ рядом с паяным швом ... Чем меньше 0/Е, тем меньше утШов паяных соединений во многих случаях структурно неоднороден, и поэтому характер его разрушения прн растяжении зависит от наличия в нем хрупких интерметаллидиых прослоек, газовой и диффузионной пористости и их распределения в шве ... Характерно, что при встрече трещины с болеепрочными и пластичмыми включениями б фазы ее развитие затормаживается с образованием следов пластической деформации в виде «усов» у вершины трещины ... С увеличением ширины интерметаллидиых прослоек, появление цепочки диффузионной пористости н особенно при снижении пластичности шва макропластическая деформация в нем ие развивается; пластическая деформация может быть только микроскопической и развиваться в виде «усов» при выходе трещин в пластичную фазу ... Под дейст-ем изгибающего момента, возникающего в процессе растяже-я и повороте плоскости шва, трещина переходит через шов иа ротивоположную его границу, где в том же направлении проделают развиваться единичные трещины по границе шва и лро-ойки 7) фазы (рнс ... Такое упрочнение иозможно при увеличении их высоты, отсутствии в них включений н сплошных прослоек хрупких химических соединений, а также при отсутствии развитой диффузионной пористости и концентраторов напряжений на поверхности галтели ... Причипа — хрупкий поверхностный слой эвтектики, в котором при растяжении образуются многочисленные трещины — своеобразные надрезы для материала конструкции ... Первый случай был исследован лри напайке на пластины меди, висмута, кадмии, евнпца, а также прн напайке индия на алюминиевый сплав АМц, второй случай — пра напайке висмута на медь; третий — при нанайке олова и припоя ПОС4П на медь и латунь ... Учитывая возможные процессы взаимодействуя припоев с напаиваемыми материалами при повышении температуры, а именно увеличение сцепления напаянного слоя с подложкой, рост ннтерметаллидных прослоек на их границе; межэеренное проникание припоя в напаиваемый металл, образование краевых дислокаций в диффузионной зоне соединения, было изучено влияние основных факторов процесса — темп ратуры и времени контакта конструкционного материала с жидким припоем на пластичность основного материала Толщина напаянного слоя была 10—12 мкм ... Л68 — до 500°С, то для образцов нз тех же материалов после нагрева по тому же режиму, предварительно локрытик оло вом нлн ПОС 40, лмеет место более сложная зависимость относительного удлинения от температуры нагрева ... После нагрева прн 400—450°С облуженных медных и латунных образцов на кривой зависимости относительного удлинения от температуры нагрева наблюдается минимум, а при дальнейшем по выпечки температуры—постеленное снижение относительного удлинения ... Такая, величина энергии активации подтверждает, что п области температур 450X1 процесс диффузии олова в медь идет главным образом по границам зерен и дефектам структуры ... Следовательно, в условиях диффузии олова в медь в последней возникают области упругих макронапряжений, а образующиеся дислокации способствуют ускорению диффузии олова о медь ... В области 450°С отмечены пониженная плотность дислокаций в латунн Л68 н меньшая толщина иитерметаллидной прослойки но сравнению с медными образцами, напаянными оловом ... На поверхности образца образуется богатый оловом пластичный слой, что приводит к резкому повышению пластичности напаянных образцов почти до значения относительного удлинения необлуженных образцов ... |
Современные средства защиты сварщиков
Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений
Технология и оборудование контактной сварки. Учебное пособие для машиностроительных и политехнических втузов
Контактные металлургические процессы при пайке
Диффузионная сварка разнородных материалов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений
Сварка в среде защитных газов плавящимся и неплавящимся электродом (Рекомендации для «чайников»)
Технология металлов и конструкционные материалы: Учебник для машиностроительных техникумов