Руководство по пайке металлов
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 21 ... 63 ... 105 ... 147 ... 189 ... 196 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 скачать книгу Руководство по пайке металлов пайке в печи к этому припою добавляют небольшое количество бериллия, который предотвращает возгорание припоя при плавлении. При пайке другими способами добавка в припой бериллия не требуется. ... Припой BNiCr применяется главным образом для соединения нержавеющей стали и сплавов с высоким содержанием никеля, которые работают при повышенных температурах, например для пайки деталей турбореактивных двигателей. Этот припой также применяется для пайки углеродистых и низколегированных сталей. Соединительный зазор применяется в пределах 0,05—0,125 ... Ни-кельхромовый припой сохраняет свою жаропрочность в паяных швах при температуре до 1100° и обладает также очень высокими антикоррозионными свойствами. Припой применяется1 преимущественно для пайки в печи с контролируемой атмосферой сухого водорода без флюса, а также для пайки в печи в стандартной контролируемой атмосфере, но при этом необходимо применять флюс. ... Припой BAgMn применяется главным образом для пайки нержавеющей стали и сплавов с высоким содержанием никеля. Он не обладает высокой прочностью при повышенных температурах, подобно припою BNiCr, но при температурах в пределах 260—480° имеет хорошую прочность. Соединительный зазор для пайки припоем BAgMn применяется в пределах 0,05—0,125 ... сфер. Но принимая во внимание совершенно различные методы применения и характеристики, описание флюсов и атмосфер и табличные данные приведены раздельно. ... Если металлы находятся на воздухе в незащищенном состоянии, то возникают химические реакции. При повышении температуры скорость этих реакций обычно повышается. В большинстве случаев при этом происходит реакция окисления, но в некоторых случаях могут иметь место реакции с образованием нитридов и даже карбидов. Степень окисления изменяется в зависимости от состава металла и природы окислов, т. е. от стойкости, структуры, прочности и других характеристик окисной пленки. На некоторых металлах окислы на воздухе образуются очень быстро даже при нормальной или более низкой температуре. Наличие на поверхности металла таких окислов или других химических соединений препятствует образованию качественных паяных швов. ... Флюсы предназначены не для удаления окислов, масла, смазки и других загрязнений с деталей перед пайкой. Все соединяемые детали перед пайкой должны подвергаться соответствующим операциям очистки в зависимости от особенностей каждого металла (см. гл. 7). ... Флюсы необходимы в процессе пайки для того, чтобы препятствовать образованию окислов или ослаблять действие окислов и других продуктов, которые образуются в процессе пайки, препятствуют пайке и так или иначе ослабляют паяное соединение. Флюс должен находиться в тесном соприкосновении с паяемой поверхностью, чтобы препятствовать образованию окислов на этой поверхности при нагреве. Так как окисная пленка служит главным препятствием при пайке, то основная роль флюса заключается в том, чтобы растворить и удалить эту пленку в процессе пайки. При пайке флюс должен легко вытесняться из зазоров жидким расплавленным припоем и всплывать на его поверхность. ... Важным свойством флюса при температуре пайки является его жидкотекучесть, вследствие чего жидкий припой вытесняет расплавленный флюс из зазора. Другим, родственным этому, свойством флюса является поверхностное натяжение, которое оказывает существенное влияние на смачиваемость припоем основного металла и на затекание припоя в шов. В некоторых случаях флюс может препятствовать испарению летучих компонентов в припое. Эти физические свойства флюса также очень полезны, в особенности при пайке горелкой, как показатели температуры нагрева деталей. ... При пайке меди меднофосфористым припоем ВСиР присутствующий в нем фосфор действует подобно флюсу. В этом случае пайку можно вести без применения флюса, но лучшие результаты получаются все же с применением флюса. ... сфер. Но принимая во внимание совершенно различные методы применения и характеристики, описание флюсов и атмосфер и табличные данные приведены раздельно. ... Если металлы находятся на воздухе в незащищенном состоянии, то возникают химические реакции. При повышении температуры скорость этих реакций обычно повышается. В большинстве случаев при этом происходит реакция окисления, но в некоторых случаях могут иметь место реакции с образованием нитридов и даже карбидов. Степень окисления изменяется в зависимости от состава металла и природы окислов, т. е. от стойкости, структуры, прочности и других характеристик окисной пленки. На некоторых металлах окислы на воздухе образуются очень быстро даже при нормальной или более низкой температуре. Наличие на поверхности металла таких окислов или других химических соединений препятствует образованию качественных паяных швов. ... Флюсы предназначены не для удаления окислов, масла, смазки и других загрязнений с деталей перед пайкой. Все соединяемые детали перед пайкой должны подвергаться соответствующим операциям очистки в зависимости от особенностей каждого металла (см. гл. 7). ... Флюсы необходимы в процессе пайки для того, чтобы препятствовать образованию окислов или ослаблять действие окислов и других продуктов, которые образуются в процессе пайки, препятствуют пайке и так или иначе ослабляют паяное соединение. Флюс должен находиться в тесном соприкосновении с паяемой поверхностью, чтобы препятствовать образованию окислов на этой поверхности при нагреве. Так как окисная пленка служит главным препятствием при пайке, то основная роль флюса заключается в том, чтобы растворить и удалить эту пленку в процессе пайки. При пайке флюс должен легко вытесняться из зазоров жидким расплавленным припоем и всплывать на его поверхность. ... Важным свойством флюса при температуре пайки является его жидкотекучесть, вследствие чего жидкий припой вытесняет расплавленный флюс из зазора. Другим, родственным этому, свойством флюса является поверхностное натяжение, которое оказывает существенное влияние на смачиваемость припоем основного металла и на затекание припоя в шов. В некоторых случаях флюс может препятствовать испарению летучих компонентов в припое. Эти физические свойства флюса также очень полезны, в особенности при пайке горелкой, как показатели температуры нагрева деталей. ... Описание паяльных флюсов преследует цель облегчить потребителю изучение свойств флюсов и таким образом обеспечить более эффективное их применение. Это не значит, конечно, что каждый потребитель сможет сам разрабатывать новые флюсы. Такая работа очень сложна и требует большого опыта и специального оборудования. ... В состав флюсов входит большое число химических компонентов. Собственно флюс представляет собой смесь многих химических соединений, смешанных в определенных соотношениях, обеспечивающих удовлетворительные результаты. После перемешивания химических компонентов флюса (в особенности при нагреве в процессе пайки) между различными составляющими флюса происходят реакции. В результате этого окончательный раствор компонентов флюса при температуре пайки химически и физически совершенно отличен от первоначально смешанных составляющих. Так, например, если во флюсе присутствует фторборат в качестве составляющего компонента, то после смешения компонентов в нем образуются фториды, хотя они первоначально во флюс и не вводились. ... В процессе пайки химические реакции проходят с большой скоростью. Находящиеся во взаимном соприкосновении флюс, основной металл, припой и газообразные продукты реагируют между собой, причем скорость этой реакции возрастает с повышением температуры. Составные части флюса должны действовать таким образом, чтобы соответствовать всем требованиям процесса пайки, в том числе и фактору времени. Флюс не должен слишком сильно растворять основной металл при температуре пайки и должен сохранять свои свойства достаточно долго, чтобы обеспечить надлежащее паяное соединение. ... Активные галоиды, такие как хлориды и фториды, необходимы, например, во флюсах для пайки алюминия и других электроположительных металлов (см. табл. 3 типы 1 ... Приводимый ниже список химических компонентов включает наиболее распространенные составные части, входящие в состав флюсов (описание основных свойств этих компонентов приведено ниже): ... Бораты полезны во флюсах с высокой температурой плавления. Они хорошо растворяют окислы и обеспечивают защиту основного металла от окисления при нагреве в течение длительного периода времени. Большинство боратов плавится и эффективно действует при температуре около 760° или выше. Даже в расплавленном состоянии бораты обладают относительно высокой вязкостью и поэтому должны применяться в смеси с другими солями. ... Бура имеет высокую температуру плавления и активна при высоких температурах пайки. Бура редко применяется в низкотемпературных паяльных флюсах. ... является основным компонентом многих паяльных флюсов, применяется в обычном, а иногда в прокаленном виде. Прокаленная борная кислота реагирует подобно обычной, но имеет несколько более высокую точку плавления. Борная кислота действует главным образом как компонент, очищающий поверхности от окислов. Однако она применяется как составная часть флюса, так как улучшает его вязкость. Кроме того, борная кислота облегчает удаление стекловидных остатков флюса после пайки. Температура плавления борной кислоты ниже, чем температура плавления других боратов, но выше, чем температура плавления фторидов. ... Фторбораты реагируют во многих отношениях подобно боратам. Однако они не обеспечивают настолько же эффективную защиту от окисления, как бораты. В расплавленном состоянии они лучше растекаются и обладают большей способностью растворять окислы, чем бораты. Фторбораты применяются во флюсах в смеси с боратами и карбонатами. Важным компонентом во флюсах является фторборат кремния. Этот препарат имеет более высокую температуру плавления, чем другие фторбораты и обеспечивает хорошее покрытие и смачивание поверхности металла. Высокая температура плавления ограничивает его применение во флюсах. (Соответствующие рекомендации по фтористым составляющим паяльных флюсов см. в гл. 23). ... Фториды легко реагируют при повышенных температурах почти со всеми окислами металлов и поэтому часто применяются в качестве составной части флюсов как очищающий компонент. Их применение особенно важно в тех случаях, когда необходимо удалять с поверхности металлов такие тугоплавкие окислы, как окислы хрома, алюминия и др. Кроме очистки поверхности от окислов, фториды увеличивают жидкотекучесть расплавленных боратов, улучшая капиллярное затекание жидкого припоя. (Рекомендации по фтористым составляющим в паяльных флюсах см. в гл. 23). ... Хлориды действуют подобно фторидам. Они дешевле, но менее эффективны по сравнению со фторидами. Хлориды следует применять со знанием дела, так как при повышенных температурах они имеют склонность окислять поверхности некоторых металлов. ... Щелочи, такие, как гидроокиси калия и натрия, находят ограниченное применение во флюсах вследствие их высокой гигро- ... скопичности, т. е. способности поглощать влагу из воздуха. Даже небольшие добавки щелочи к флюсу делают его гигроскопичным. Поэтому при пайке с флюсом, содержащим щелочи, необходимо рабочую температуру пайки несколько повышать. ... применяются в пастообразных и жидких флюсах для того, чтобы облегчить смачивание флюсом паяемого изделия перед пайкой. Смачивающие компоненты не должны оказывать вредного влияния на свойства паяльного флюса. ... Вода присутствует в паяльных флюсах или в форме кристаллизационной воды, входящей в состав применяемых компонентов, или добавляется отдельно во флюс для того, чтобы сделать его пастообразным или жидким. Если входящая в состав компонентов флюса кристаллизационная вода нежелательна, то ее удаляют прокаливанием этих компонентов. Вода, добавляемая во флюс для образования пасты, должна быть соответствующего качества; чрезмерно жесткую воду для этой цели применять не следует. Если для перемешивания флюса нельзя применить воду, то с соответствующими предосторожностями можно употреблять спирт. ... Важным фактором при выборе флюса являются экономические соображения. Цена флюса не является в ... В табл. 3 перечислены эти группы с указанием номеров по спецификации AWS, определяющих каждую группу. Так как область применения каждой группы флюсов очень широка, то обычно один состав флюса не может наилучшим образом удовлетворить всем предъявляемым к нему требованиям, но каждый состав флюса (за редким исключением) может быть определен соответствующим номером и даст удовлетворительные результаты при применении в ... По данным изготовителей флюсов табл. 3 составлена на основании широкого обзора имеющихся флюсов. Эта таблица предлагается в ... К поставляемому флюсу должны прилагаться рекомендации поставщиков, а при отсутствии опыта рекомендуется производить пробу для выявления свойств флюса. Для успешного применения флюс должен быть химически совместимым как с основными металлами, так и с припоями, применяемыми с данным флюсом, и максимально активен в пределах температурного интервала пайки. ... Для основного металла, определенного припоя или температуры пайки по табл. 3 можно выбрать один или несколько необходимых флюсов. Если выбранные флюсы не удовлетворяют предъявленным к ним требованиям, то можно применить их комбинацию. Когда рекомендуется более одного флюса, то для окончательного выбора необходимо учитывать стоимость флюса и технику безопасности работы с ним (см. гл. 23). ... Для выбора специального флюса с максимальной эффективностью из числа рекомендованных спецификацией AWS имеются следующие критерии: ... Флюсы для пайки в основном применяются в виде порошка, пасты или жидкости. Выбор способа применения флюса зависит от формы паяемой детали и применяемого способа пайки. ... припой и паяемое изделие; он хорошо с ними сцепляется^ Разведенная паста применяется в том случае, когда флюс необходимо наносить на соединение при помощи распыления. ... Для получения жидкого флюса (см. флюс типа 3 в табл. 3) необходимо, чтобы все составные части его полностью растворялись в воде. ... Важной характеристикой сухого или пастообразного флюса является размер его частиц. Наилучшее флюсующее действие наблюдается в том случае, когда частицы флюса имеют минимальный размер и хорошо перемешаны. Полезно непосредственно перед пайкой произвести размол или тщательное перемешивание приготовленного флюса в шаровой мельнице или фарфоровой ступке. ... Жидкий флюс типа 5 применяется почти исключительно при пайке горелкой. Горючий газ горелки пропускают через резервуар с жидким флюсом, в результате чего газ насыщается парами флюса. В процессе пайки газ сгорает, а флюс оседает на паяемую деталь в месте соединения. Обычно жидкий флюс применяется совместно с небольшим количеством другого флюса, предварительно нанесенного вокруг паяемого соединения. ... Успешно применяются также смеси порошкообразного припоя и флюса, которые очень удобны для одновременного присаживания в место соединения припоя и флюса. ... Остатки флюса после пайки необходимо удалить, чтобы устранить возможность коррозионного разрушения паяного соединения химически активными компонентами флюса. Остатки флюса, в особенности, когда с паяемой поверхности удаляется толстая окисная пленка, приобретают стекловидную форму. Чем меньше требуется флюса для хорошо очищенного перед пайкой металла, тем меньше будет стекловидных остатков и легче задача удаления этих остатков. ... Остатки флюса удаляются обычно после полностью завершенного процесса пайки путем промывки спаянных деталей в горячей воде. После промывки детали рекомендуется тщательно просушить. ... Остатки флюса в виде стекловидной пленки малой толщины можно удалять промывкой паяных изделий в холодной воде, прежде чем изделия полностью охладятся после пайки. Это создает тепловой удар, который приводит к растрескиванию и удалению остатков флюса. Такой метод удаления остатков флюса неприменим в том случае, когда происходящая при этом термообработка ухудшает прочность паяных соединений. Трудноудалимые остатки флюса можно снимать химической обработкой паяных соединений в специальных ваннах. Вопросы химической очистки освещены в специальных главах. ... Механические методы удаления остатков флюса применяются обычно в том случае, когда остатки флюса образовали прочную стекловидную пленку, которую невозможно удалить другими спо- ... припой и паяемое изделие; он хорошо с ними сцепляется^ Разведенная паста применяется в том случае, когда флюс необходимо наносить на соединение при помощи распыления. ... собами. Среди механических средств применяются фибровая щетка, проволочная щетка, пескоструйная обдувка, дробеструйная обработка, обдувка паром и даже отбивка молотком и зубилом. При этом необходимо соблюдать предосторожность, чтобы не повредить основной металл и полностью удалить остаток флюса. Мягкие металлы, например алюминий, повреждаются частицами остатков флюса. ... Совершенно очевидно, что применение флюса в надлежащем количестве облегчит удаление его остатков. Если опыт показывает, что для удаления остатков флюса нужно применять более сложные методы, следует применять флюс в количестве, не превышающем необходимую норму. ... Назначение контролируемых атмосфер заключается в том, чтобы предотвращать образование окислов при нагреве, а в большинстве случаев и восстанавливать имеющиеся окислы на припое и основном металле в процессе пайки, чтобы припой мог смачивать основной металл и затекать в зазоры. ... Подобно флюсам контролируемые атмосферы не предназначаются преимущественно для удаления с поверхности паяемого металла толстой окисной пленки, грязи и масла. Все это должно быть удалено с поверхности металла путем очистки перед пайкой в соответствии со специфическими свойствами каждого материала (см. гл. 7). Обычно контролируемые атмосферы применяются при пайке в печи (см. гл. 1). Однако их можно также применять при индукционной пайке и пайке методом сопротивления в специальных случаях. В случае применения для пайки только контролируемой атмосферы (без флюса) изделия получаются совершенно чистыми и очистка их после пайки не требуется. В тех случаях, когда флюс необходим, контролируемые атмосферы даже желательны, так как продолжительность действия флюса при этом увеличивается, а очистка деталей после пайки сводится к минимуму. ... Применение контролируемых атмосфер устраняет образование окислов и окалины по всей поверхности детали после пайки, и поэтому во многих случаях можно производить окончательную механическую обработку деталей перед пайкой. В некоторых случаях, например при производстве электронных трубок, очень важно не применять флюс. Некоторые типы установок и оборудования (как, например, металлические муфельные печи, вакуумные системы) сильно повреждаются или загрязняются, если на них попадает флюс. ... Пайка в среде контролируемых атмосфер широко применяется для получения высококачественных паяных соединений. Пайкой в печи в контролируемой атмосфере можно соединять детали большого веса, выполненные из различных материалов. ... Смеси некоторых атмосфер с воздухом взрывоопасны в широком диапазоне температур. Перед нагревом из реторты, содержащей ... собами. Среди механических средств применяются фибровая щетка, проволочная щетка, пескоструйная обдувка, дробеструйная обработка, обдувка паром и даже отбивка молотком и зубилом. При этом необходимо соблюдать предосторожность, чтобы не повредить основной металл и полностью удалить остаток флюса. Мягкие металлы, например алюминий, повреждаются частицами остатков флюса. ... Совершенно очевидно, что применение флюса в надлежащем количестве облегчит удаление его остатков. Если опыт показывает, что для удаления остатков флюса нужно применять более сложные методы, следует применять флюс в количестве, не превышающем необходимую норму. ... Назначение контролируемых атмосфер заключается в том, чтобы предотвращать образование окислов при нагреве, а в большинстве случаев и восстанавливать имеющиеся окислы на припое и основном металле в процессе пайки, чтобы припой мог смачивать основной металл и затекать в зазоры. ... Подобно флюсам контролируемые атмосферы не предназначаются преимущественно для удаления с поверхности паяемого металла толстой окисной пленки, грязи и масла. Все это должно быть удалено с поверхности металла путем очистки перед пайкой в соответствии со специфическими свойствами каждого материала (см. гл. 7). Обычно контролируемые атмосферы применяются при пайке в печи (см. гл. 1). Однако их можно также применять при индукционной пайке и пайке методом сопротивления в специальных случаях. В случае применения для пайки только контролируемой атмосферы (без флюса) изделия получаются совершенно чистыми и очистка их после пайки не требуется. В тех случаях, когда флюс необходим, контролируемые атмосферы даже желательны, так как продолжительность действия флюса при этом увеличивается, а очистка деталей после пайки сводится к минимуму. ... любую из таких атмосфер при температуре ниже 700°, необходимо тщательно удалить воздух. Например, смесь водорода с воздухом при содержании водорода в пределах от 4 до 75% взрывоопасна. Использованную атмосферу следует или сжигать или быстро разбавлять воздухом путем соответствующей вентиляции. ... В случае применения металла или флюса, содержащих токсичные элементы, необходимо соблюдать меры предосторожности, указанные в гл. 23. Некоторые атмосферы содержат угарный газ (СО), который является отравляющим. Поэтому при использовании таких атмосфер требуется хорошая вентиляция. Использованную атмосферу с угарным газом необходимо сжигать или удалять путем вентилирования. ... В табл. 4 приведены десять рекомендованных типов атмосфер. Примерный состав указан для первых семи типов атмосфер. Эти типы атмосфер расположены в таблице в порядке возрастания трудности их получения и поддержания. ... Первые четыре типа из перечисленных атмосфер приготовляются путем пропускания замеренного количества смеси газообразного углеводорода и воздуха в реторту для реакции горения. В случае природного газа отношение количества воздуха к газообразным углеводородам может составлять 9,5 к 1, ... Для специальных случаев применения атмосфер надо учитывать рекомендации поставщиков материалов и припоев. Для получения хороших результатов атмосфера для пайки должна хорошо подходить как для паяемого материала, так и для припоя. Применяемое ... любую из таких атмосфер при температуре ниже 700°, необходимо тщательно удалить воздух. Например, смесь водорода с воздухом при содержании водорода в пределах от 4 до 75% взрывоопасна. Использованную атмосферу следует или сжигать или быстро разбавлять воздухом путем соответствующей вентиляции. ... В случае применения металла или флюса, содержащих токсичные элементы, необходимо соблюдать меры предосторожности, указанные в гл. 23. Некоторые атмосферы содержат угарный газ (СО), который является отравляющим. Поэтому при использовании таких атмосфер требуется хорошая вентиляция. Использованную атмосферу с угарным газом необходимо сжигать или удалять путем вентилирования. ... Водород (Нг). Водород является активным компонентом, восстанавливающим окислы большинства металлов при повышенных температурах. Однако его присутствие вредно для некоторых металлов вследствие возникновения в них водородной хрупкости, как описано в гл. 2 и других разделах по паяемым металлам. ... (СО). Окись углерода является активным компонентом, восстанавливающим окислы таких металлов, как железо, никель, кобальт и медь, при повышенных температурах. Окись углерода может служить желательным источником углерода при пайке углеродистых сталей, а в других случаях нежелательна вследствие разложения ее на углерод и кислород. Окись углерода может образовываться так же, как примесь при сгорании масла, оставшегося на деталях, при нагреве их до температуры пайки. Окись углерода является ядовитым газом, поэтому при работе с ней необходима хорошая вентиляция. ... (СОг). Углекислый газ применяется как инертный разбавитель атмосферы для пайки в рекомендованных ранее случаях. Его присутствие нежелательно, если он разлагается на кислород, углерод и окись углерода. Содержание углекислого газа в атмосфере пайки может нежелательно увеличиваться при просачивании в нее воздуха. ... Азот в контролируемой атмосфере служит инертным разбавителем атмосферы при пайке определенных материалов. Присутствие азота в атмосфере пайки не допускается, если паяемый материал образует с ним нитриды. ... деталях, плохо очищенных перед пайкой. Его можно также специально добавлять в применяемую атмосферу после соответствующей очистки. Метан служит источником углерода и водорода (при разложении). ... В установке, сконструированной для их использования, пары таких элементов, как цинк, кадмий, литий или пары веществ, содержащих фториды, служат восстановителями окислов металлов или применяются для очистки атмосферы, содержащей кислород. Пары этих элементов успешно применяются для восстановления окислов на сплавах во время пайки. Эти пары токсичны (см. гл. 23). ... Инертные газы, например гелий, аргон и криптон, не реагируют с металлами. В установке, сконструированной для их применения, эти газы препятствуют испарению летучих компонентов во время процесса пайки и допускают применение менее прочных реторт, чем требуется при вакуумной пайке. Инертные газы в состоянии поставки иногда содержат нежелательные пары воды; в этом случае газы необходимо осушать. ... Фиг. 14. График равновесного состояния окислов в контролируемой атмосфере. ... каждого окисла нанесены линии, представляющие собой границу равновесного состояния между металлом и его окислом. Значения температур и точек росы, расположенные ниже этих линий, характеризуют собой условия, при которых данный окисел может быть восстановлен водородом. Выше этих линий металл, о котором идет речь, может быть окислен парами воды. ... Из фиг. 14 видно, что точка росы оказывает большое влияние на равновесие металлических окислов таких металлов, как марганец, хром и кремний. Например, окись хрома (СГ2О3) ... Приведенные кривые помогают понять действие водорода и водяных паров при соответственном восстановлении металлических окислов и окислении металлов, но они не дают полной характеристики контролируемых атмосфер. Эти кривые не указывают ни скорости, с которой будет происходить восстановление, ни физической формы окисла. Кривые показывают, возможно ли при данной температуре удаление окислов с поверхности металлов по принятой химической реакции при условии указанных состава газа и температуры. Предполагается, что в каждом случае окисел восстанавливается до металла в одну стадию. ... Возможно также, что сложные металлические окислы могут вести себя совершенно отлично от составляющих их простых окислов. Следует отметить, что окислы алюминия, магния, бериллия, кальция и титана способны восстанавливаться только при очень высоких температурах в атмосфере с очень низкой точкой росы. Обычно равновесная температура значительно выше обычной температуры пайки. Если паяемый металл содержит небольшое количество этих элементов (ниже 0,5%), то пайка его происходит удовлетворительно. Но если в паяемом металле имеется большее количество указанных элементов, то наряду с атмосферой необходимо применять и флюс или покрывать паяемые поверхности гальваническим покрытием, чтобы закрыть трудно восстанавливаемые окислы. ... Данные фиг. 14 находятся в грубом соответствии с действительными наблюдениями. Заметным отклонением является то, что медь окисляется при температурах между 65—180° даже в водородной атмосфере с точкой росы ниже —18°. Необходимо иметь в виду, что опыты по пайке в контролируемой атмосфере не дают точных ре- ... каждого окисла нанесены линии, представляющие собой границу равновесного состояния между металлом и его окислом. Значения температур и точек росы, расположенные ниже этих линий, характеризуют собой условия, при которых данный окисел может быть восстановлен водородом. Выше этих линий металл, о котором идет речь, может быть окислен парами воды. ... Из фиг. 14 видно, что точка росы оказывает большое влияние на равновесие металлических окислов таких металлов, как марганец, хром и кремний. Например, окись хрома (СГ2О3) ... Приведенные кривые помогают понять действие водорода и водяных паров при соответственном восстановлении металлических окислов и окислении металлов, но они не дают полной характеристики контролируемых атмосфер. Эти кривые не указывают ни скорости, с которой будет происходить восстановление, ни физической формы окисла. Кривые показывают, возможно ли при данной температуре удаление окислов с поверхности металлов по принятой химической реакции при условии указанных состава газа и температуры. Предполагается, что в каждом случае окисел восстанавливается до металла в одну стадию. ... Возможно также, что сложные металлические окислы могут вести себя совершенно отлично от составляющих их простых окислов. Следует отметить, что окислы алюминия, магния, бериллия, кальция и титана способны восстанавливаться только при очень высоких температурах в атмосфере с очень низкой точкой росы. Обычно равновесная температура значительно выше обычной температуры пайки. Если паяемый металл содержит небольшое количество этих элементов (ниже 0,5%), то пайка его происходит удовлетворительно. Но если в паяемом металле имеется большее количество указанных элементов, то наряду с атмосферой необходимо применять и флюс или покрывать паяемые поверхности гальваническим покрытием, чтобы закрыть трудно восстанавливаемые окислы. ... Данные фиг. 14 находятся в грубом соответствии с действительными наблюдениями. Заметным отклонением является то, что медь окисляется при температурах между 65—180° даже в водородной атмосфере с точкой росы ниже —18°. Необходимо иметь в виду, что опыты по пайке в контролируемой атмосфере не дают точных ре- ... зультатов, если не принимать чрезвычайных мер по'предотвращению загрязнения атмосферы. Некоторые из загрязняющих компонентов, которые могут встретиться, упомянуты в разделе «Состав контролируемых атмосфер». Другая трудность при проведении опытов по исследованию атмосфер заключается в том, что очень трудно или почти невозможно производить анализ газов при температуре пайки в непосредственной близости от паяемых изделий. ... Строгая теоретическая обработка результатов опытов должна включать реакции не только восстановления газом металлических окислов, но и все возможные другие реакции — между окислом и металлом, между металлом и атмосферой, а также процессы, происходящие вследствие неустойчивости окислов. Влияние сплавляющихся элементов, входящих как в паяемый материал, так и в припой, помимо всего прочего, усложняет проблему. Когда будет найдено решение всех этих проблем, можно будет заранее выработать требования, предъявляемые к контролируемой атмосфере для каждого случая пайки. Между тем рекомендациями поставщиков материалов и оборудования следует пользоваться тогда, когда встречаются затруднения или разрабатывается максимально эффективный и высокопроизводительный процесс пайки. ... Для наибольшей эффективности процесса пайки можно выбирать многие различные комбинации основного металла и припоя, применяя подходящую стандартную контролируемую атмосферу и обходясь при этом без тщательного контроля атмосферы, который представляет потенциальный источник трудностей. ... В основном атмосферу следует выбирать по табл. 4 для рекомендованных материалов и припоев, применяемых для пайки. Сноски, помещенные под таблицей, имеют очень важное значение и должны быть учтены при разработке состава атмосфер. Когда паяемый металл чувствителен к науглероживанию или обезуглероживанию (см. гл. 15, 16 и 17), то применяемая атмосфера и температура пайки должны выбираться с таким расчетом, чтобы указанные реакции места не имели. ... Если применяемый для пайки металл может охрупчиваться при воздействии на него водорода (см. гл. 2 и 14) или химически соединяться с водородом (например, тантал), то количество водорода в применяемой атмосфере должно быть ниже соответствующего максимального значения. ... Наиболее широко контролируемая атмосфера применяется при пайке стали медью (ВСи). В этом случае можно успешно применять атмосферы типов 1, 2, 3, 5 или 6 (см. табл. 4) в зависимости от состава стали и предъявляемых к ней требований. ... зультатов, если не принимать чрезвычайных мер по'предотвращению загрязнения атмосферы. Некоторые из загрязняющих компонентов, которые могут встретиться, упомянуты в разделе «Состав контролируемых атмосфер». Другая трудность при проведении опытов по исследованию атмосфер заключается в том, что очень трудно или почти невозможно производить анализ газов при температуре пайки в непосредственной близости от паяемых изделий. ... Строгая теоретическая обработка результатов опытов должна включать реакции не только восстановления газом металлических окислов, но и все возможные другие реакции — между окислом и металлом, между металлом и атмосферой, а также процессы, происходящие вследствие неустойчивости окислов. Влияние сплавляющихся элементов, входящих как в паяемый материал, так и в припой, помимо всего прочего, усложняет проблему. Когда будет найдено решение всех этих проблем, можно будет заранее выработать требования, предъявляемые к контролируемой атмосфере для каждого случая пайки. Между тем рекомендациями поставщиков материалов и оборудования следует пользоваться тогда, когда встречаются затруднения или разрабатывается максимально эффективный и высокопроизводительный процесс пайки. ... Для наибольшей эффективности процесса пайки можно выбирать многие различные комбинации основного металла и припоя, применяя подходящую стандартную контролируемую атмосферу и обходясь при этом без тщательного контроля атмосферы, который представляет потенциальный источник трудностей. ... В основном атмосферу следует выбирать по табл. 4 для рекомендованных материалов и припоев, применяемых для пайки. Сноски, помещенные под таблицей, имеют очень важное значение и должны быть учтены при разработке состава атмосфер. Когда паяемый металл чувствителен к науглероживанию или обезуглероживанию (см. гл. 15, 16 и 17), то применяемая атмосфера и температура пайки должны выбираться с таким расчетом, чтобы указанные реакции места не имели. ... Если применяемый для пайки металл может охрупчиваться при воздействии на него водорода (см. гл. 2 и 14) или химически соединяться с водородом (например, тантал), то количество водорода в применяемой атмосфере должно быть ниже соответствующего максимального значения. ... Наиболее широко контролируемая атмосфера применяется при пайке стали медью (ВСи). В этом случае можно успешно применять атмосферы типов 1, 2, 3, 5 или 6 (см. табл. 4) в зависимости от состава стали и предъявляемых к ней требований. ... Для успешного протекания процесса пайки важно, чтобы соединение под пайку было надлежащим образом спроектировано. Правильно спроектированное соединение должно выдерживать рабочие нагрузки, воздействующие на него в процессе эксплуатации, и не иызывать неудобств при сборке отдельных деталей в условиях производства. Поэтому про ... Конструктор может лучше всего донести свою идею до производства, пользуясь стандартными обозначениями, установленными Американским обществом сварщиков. Эти обозначения служат средством для указания требуемой технологии пайки. Если необходимо, то на чертежах должны Пыть сделаны дополни ... Справа показан чертеж соединения до пайкн, а слева —■ желательный вид соединения после пайки. Указания по технологии процесса пайки следует помещать в месте, указанном буквой Т. ... ознакомиться с другими главами настоящей книги, чтобы лучше все уяснить и давать в чертежах соответствующие соображения в отношении сборки, размещения припоя и выбора процесса пайки. ... Конструкция подлежащего пайке соединения зависит от большого числа факторов, наиболее важными из которых являются: ... Приводимые ниже сведения являются основными и могут быть использованы для большинства обычно применяемых металлов и классов припоев. ... Предполагается, что конструктору полностью известны основные характеристики паяемых изделий или агрегатов и их основное назначение. Из оценки этих данных выбирают основной металл, который лучше всего отвечает необходимым требованиям. ... Для пайки любого из наиболее широко применяемых материалов имеются один или несколько припоев. В табл. 5 приведены основные металлы и рекомендуемые припои для пайки как однородных, так и разнородных материалов. ... Иногда для пайки данного узла можно выбрать несколько припоев, чтобы произвести пайку по соседству с ранее паяными соединениями без разрушения первоначальных паяных швов. При этом припои с высокой температурой плавления применяются для пайки первоначальных соединений, а для пайки последующих швов применяются припои с более низкой температурой плавления. Такая пайка называется ступенчатой. ... При пайке разнородных материалов необходимо соблюдать меры предосторожности. Так, при пайке материалов с различными коэффициентами термического расширения особое внимание необходимо уделять тому, чтобы не возникали термические напряжения, которые могут вызвать разрушение основного металла или паяного соединения во время или после пайки. ... Выбор конструкции соединения для специальных целей в большой мере определяется условиями эксплуатации паяного узла, но может также зависеть от таких факторов, как применяемый способ пайки, техника и оборудование для пайки, количество подлежащих пайке деталей, метод размещения припоя и т. д. Если условия эксплуатации паяного соединения жесткие, то паяное соединение должно быть равно по прочности или прочнее наиболее слабой детали паяемого узла. ... Механические свойства припоя в соединении редко соответствуют механическим свойствам подлежащего пайке материала. Удельная прочность припоя иногда бывает выше удельной прочности паяемого металла, но обычно она ниже. На прочность паяного соединения большое влияние оказывают также соединительный зазор (как будет объяснено ниже) и наличие таких дефектов, как ... Существуют лишь два основных типа применяемых при пайке соединений, показанных на фиг. 16. Первый тип — соединение внахлестку, а второй — соединение в стык. Однако для разных конструкций можно применять различные комбинации и варианты соединений внахлестку и в стык. ... При соединении внахлестку площадь перекрытия можно варьировать так, что прочность паяного соединения будет равна проч- ... ности самой тонкой детали паяемого соединения, несмотря на более низкую удельную прочность припоя или наличие небольших дефектов в шве. Максимальная прочность паяного соединения внахлестку получается в том случае, когда перекрытие (нахлестка) — более трех толщин самой тонкой части паяемого соединения. ... Соединение внахлестку следует применять во всех возможных случаях, так как оно обеспечивает максимальную эффективность ... Соединение в стык имеет ограниченную соединяемую площадь, которая не может быть больше поперечного сечения паяемой детали. Для получения прочного стыкового соединения необходимо устранить какие бы то ни было дефекты. В большинстве случаев при стыковой пайке это требование трудно выполнимо. Поэтому соединения в стык применяются в тех случаях, когда паяные соединения работают не в жестких условиях и когда герметичность и прочность соединения не имеют особо большого значения. ... Скошенные соединения (фиг. 17) являются разновидностью стыкового соединения и применяются для увеличения соединяемой площади. Применение скошенного соединения сомнительно в том случае, если полученная соединяемая площадь не будет более чем в 3 раза превышать площадь нормального поперечного сечения соединяемого изделия. ... Существуют лишь два основных типа применяемых при пайке соединений, показанных на фиг. 16. Первый тип — соединение внахлестку, а второй — соединение в стык. Однако для разных конструкций можно применять различные комбинации и варианты соединений внахлестку и в стык. ... При соединении внахлестку площадь перекрытия можно варьировать так, что прочность паяного соединения будет равна проч- ... Скошенное соединение более трудно подготовить и оно труднее поддается выравниванию во время процесса пайки, чем соединения внахлестку и в стык. Т-образные и уголковые соединения относятся обычно к категории стыковых соединений. ... Паяные соединения могут подвергаться различного рода нагрузкам, таким, как растяжение, сжатие, срез, удар и усталостное нагружение. В настоящем разделе описано влияние различных факторов на механическую прочность паяных соединений. ... Соединительный зазор. Соединительный зазор оказывает непосредственное влияние на механическую прочность паяных соединений вне зависимости от характера нагружения. Величина соединительного зазора определяет толщину слоя припоя в паяном шве и является определяющим фактором для получения максимальной прочности соединения. ... Соединительный зазор измеряется между внутренними плоскостями собранного для пайки соединения. Однако зазор следует измерять в определенных условиях, т.е. при нормальной температуре или при температуре пайки. В случае однородных металлов примерно одинаковой массы зазор, измеренный при нормальной температуре непосредственно перед пайкой, является удовлетворительным показателем. При пайке двух разнородных металлов металл с более высоким коэффициентом термического расширения может иметь тенденцию уменьшать или расширять соединительный зазор в зависимости от относительного расположения и конфигурации деталей из этих металлов. Таким образом, когда производится пайка разнородных металлов (или однородных металлов с большой разницей в массе) соединительный зазор следует устанавливать с расчетом на температуру пайки и пригонку зазора производить при нормальной температуре так, чтобы при температуре пайки зазор достиг требуемой величины. ... Удобным показателем величины зазора при температуре пайки является толщина припоя в окончательно выполненном -соединении при условии, что в процессе пайки не имела место значительная диффузия. Толщину припоя в соединении можно измерять в поперечном сечении шва. ... Иллюстрацией влияния соединительного зазора (измеренного на окончательно спаянных соединениях) на прочность шва может служить паяное соединение углеродистой стали. На фиг. 18 показана зависимость предела прочности на срез соединения, спаянного серебряным припоем BAg-1 с применением флюса, от величины соединительного зазора. Кривая может быть выражена более или менее резко, чем это показано на фиг. 18. Однако обычно считается, что для каждого отдельного припоя в сочетании с основным металлом имеется оптимальный диапазон значений зазора, при которых получаются наиболее прочные соединения. ... Скошенное соединение более трудно подготовить и оно труднее поддается выравниванию во время процесса пайки, чем соединения внахлестку и в стык. Т-образные и уголковые соединения относятся обычно к категории стыковых соединений. ... Табл. 6, в которой указана величина зазора для ряда групп припоев, можно принять в качестве рекомендации при конструировании паяных соединений, дающих максимальную прочность. ... При пайке разнородных материалов рекомендуется проверять их коэффициенты термического расширения, в особенности в диапазоне температур пайки, так как могут возникнуть затруднения, к которым относятся следующие: ... 1) когда одна деталь припаивается внутри другой, то расширение этой второй детали может быть таким, что при температуре пайки будет достигнут плотный контакт соединяемых поверхностей. ... В этом случае соответствующие зазоры, рекомендуемые табл. 6, поддерживаться уже не могут, в соединение войдет очень мало {если вообще войдет) припоя и образуется только валик. Перестановка паяемых деталей может привести к обратному положению — увеличению зазора — и предотвратить действие сил капиллярного притяжения; ... 2) если принять во внимание, что припой все же входит в соединение, то большее сужение второй детали приведет к разрушению припоя в шве во время охлаждения. ... Распределение напряжений. На фиг. 19 показаны типовые паяные соединения, обеспечивающие нормальную механическую проч- ... При пайке разнородных материалов рекомендуется проверять их коэффициенты термического расширения, в особенности в диапазоне температур пайки, так как могут возникнуть затруднения, к которым относятся следующие: ... 1) когда одна деталь припаивается внутри другой, то расширение этой второй детали может быть таким, что при температуре пайки будет достигнут плотный контакт соединяемых поверхностей. ... В этом случае соответствующие зазоры, рекомендуемые табл. 6, поддерживаться уже не могут, в соединение войдет очень мало {если вообще войдет) припоя и образуется только валик. Перестановка паяемых деталей может привести к обратному положению — увеличению зазора — и предотвратить действие сил капиллярного притяжения; ... 2) если принять во внимание, что припой все же входит в соединение, то большее сужение второй детали приведет к разрушению припоя в шве во время охлаждения. ... Фиг. 20. Правильные н неправильные конструкции паяных соединений. ... ность. Необходимо помнить, что во всех случаях, где возможно, предпочтение следует отдавать соединениям внахлестку. Стыковые и скошенные соединения применяются лишь в том случае, когда соединения внахлестку выполнить нельзя вследствие ограниченной площади. ... Конструкция паяного соединения должна быть такой, чтобы предотвращать концентрацию напряжений, вызывающих разрушение. Это часто достигается путем увеличения податливости (уменьшения жесткости) тех деталей узла, которые могут служить началом разрушения соединения. ... стрелками). Соединения на фиг. 20, ж; предназначены для вибрационных или знакопеременных нагрузок. В этом случае собранные детали должны дополнительно поддерживаться накладками, припаянными сверху и снизу собранного узла. ... Внешняя подача и предварительное размещение припоя. Очень важным фактором конструирования паяных соединений является способ размещения припоя в соединении. Поэтому конструктор должен знать, какой способ пайки будет наиболее целесообразен. ... Обычно, когда пайка производится вручную, то припой присаживается с внешней стороны и это не вызывает никаких затруднений. Однако при большом количестве подлежащих пайке деталей, требующем применения механизированного или автоматического оборудования для пайки, или в специальных случаях может потребоваться предварительная укладка припоя. Это необходимо при-' нимать во внимание при конструировании соединений. ... Припой можно предварительно укладывать в виде проволоки^ полос, шайб, порошка и др. Наиболее часто применяются проволока и полосы. Некоторые припои можно также наносить на соединения разбрызгиванием подобно процессу, применяемому при металлизации. На фиг. 21 приведены случаи возможного применения припоя в виде проволоки. Следует отметить, что паз или выемка, прорезаемые в основном металле для укладки припоя в виде проволоки, как это показано на фиг. 21, б и в, всегда выполняются в детали, имеющей большее сечение. ... Припой растекается из пазов и распространяется по всему соединению, как это показано на фиг. 22. При подсчете механической ... ность. Необходимо помнить, что во всех случаях, где возможно, предпочтение следует отдавать соединениям внахлестку. Стыковые и скошенные соединения применяются лишь в том случае, когда соединения внахлестку выполнить нельзя вследствие ограниченной площади. ... Фиг. 21. Способы размещения припоя в виде проволоки. ... В конструкциях соединений, где припой укладывается в виде шайб или тонкой плоской полосы, очень важно, чтобы паяемые детали перемещались относительно друг друга во время плавления припоя. В этом случае излишнее количество припоя и флюса выжимается из соединения применением надлежащего давления во время процесса пайки (фиг. 23). ... Электропроводность. При конструировании паяных соединений, предназначенных для токопроводящих изделий, важным ... фактором является их электропроводность. Если соединение сконструировано правильно,то при включении в электроцепь оно не должно повышать электросопротивления. ... медью. Например, электропроводность меднофосфористого припоя ВСиР-5 составляет примерно 10% от электропроводности меди, а серебряный припой BAg-б составляет 24,4% от электропроводности меди. Для того чтобы паяное соединение не повышало сопротивления электроцепи, необхо- ... димо при пайке устанавливать зазор в соответствии с табл. 6. Более короткий путь,через припой в шве по сравнению с более длинным путем через провод пренебрежимо мало увеличивает общее сопротивление электроцепи *. ... На фиг. 24 показан медный токопровод, спаянный меднофосфо-ристым припоем ВСиР-5 при соединительном зазоре 0,125 мм, ... С практической точки зрения следует признать, что при пайке будет иметь место некоторое количество пустот, которые сократят эффективную площадь пути прохождения электрического тока, ... * Расчеты и опыт показывают, что при пайке меднофосфористым припоем медного токопровода длиной 1 м ... фиг. 22. Паяные соединения с канавками для укладки припоя. ... Длина нахлестки, равная 1,5 толщины более тонкой части соединения, даст сопротивление примерно равное сопротивлению цельного медного токопровода (фиг. 25). Применение такого способа соединения дает хорошие результаты. Если это необходимо для удобства пайки или других каких-либо целей, можно применять нахлестку с большим перекрытием. ... При сборке герметичных узлов следует применять пайку внахлестку (или скошенные соединения). Такие соединения не только гарантируют самую высокую прочность шва, но обеспечивают также большую площадь пайки, что уменьшает возможность просачивания через соединение. ... Важным фактором при конструировании паяных узлов или агрегатов, предназначенных для работы под давлением или в вакууме, ... При нагреве в процессе пайки воздух или газ, находящийся внутри закрытого сосуда или yataa, расширяется так быстро, что если сосуд хорошо не вентилируется (не открыт для воздуха), то может произойти выпучивание стенок сосуда. В то же самое время давление может воздействовать на припой, входящий в зазор, и свести к минимуму действие капиллярного притяжения (фиг. 27). ... Глухие отверстия можно считать маленькими контейнерами, где во время пайки создается давление. На фиг. 28 представлены различные конструкции соединений с вентиляционными отверстиями для отвода давления, создаваемого при нагреве во время пайки. ... Легко понять, что правила в отношении максимальных рабочих температур, которые будут претерпевать паяные соединения, представляются очень сложными при применении столь большого количества припоев и основных материалов. При этом действие максимальных температур может быть продолжительным или коротким. Все это является причиной того, что данный вопрос может быть освещен только в общих чертах. Прочность всех металлов и сплавов понижается при увеличении температуры нагрева; припои не являются исключением в этом отношении. Поэтому можно ожидать, что паяные соединения будут также снижать свою прочность при повышении температур. ... К сожалению, имеется мало данных по прочности паяных соединений при повышенных температурах при кратковременных испытаниях на разрыв, и еще меньше данных по испытаниям на ползучесть и разрушение при длительном нагружении. При разработке конструкции с паяными соединениями, рассчитанной на работу при повышенных температурах, необходимо производить расчет на максимальную нагрузку, выдерживаемую соединением. Испытание пробных соединений в действительных условиях эксплуатации является единственным надежным методом, по результатам которого можно судить о сроке службы паяных соединений. ... В табл. 7 указаны максимальные рабочие температуры для различных припоев. Следует отметить, что две температуры указываются из условий назначения конструкции. При выборе припоя и основного материала необходимо учитывать такие факторы, как среда, в которой будет работать соединение, напряжение, продолжительность работы и температура. В тех случаях, когда нагрузка ... При нагреве в процессе пайки воздух или газ, находящийся внутри закрытого сосуда или yataa, расширяется так быстро, что если сосуд хорошо не вентилируется (не открыт для воздуха), то может произойти выпучивание стенок сосуда. В то же самое время давление может воздействовать на припой, входящий в зазор, и свести к минимуму действие капиллярного притяжения (фиг. 27). ... Фиг. 28. Вентилирование несквозных паяных соединений во время пайки. ... Способы очистки обычно разделяются на две категории: химические и механические. Наиболее эффективным считается химический способ очистки, применяемый для удаления всех остатков масла или жиров. В качестве очистительных или растворяющих компонентов обычно применяются четыреххлористый углерод, три-хлорэтилен и тринатрийфосфат. В гл. 23 описана техника безопасности при обращении с этими реактивами. ... Для удаления различных типов окислов и окалины, которые нельзя удалить указанными очистителями, применяются другие реактивы. Выбор требуемого очистителя зависит от индивидуальных особенностей очищаемого материала. Очень важно, чтобы при» меняемый очиститель легко смывался водой с поверхности металла, так как остатки очистителя могут повредить основной металл или образовывать на его поверхности другую нежелательную пленку. ... Нежелательные окислы и загрязнения можно также удалять с поверхности металла такими механическими способами, как шлифование, опиловка, зачистка стальной щеткой, и другими механическими способами при условии, что не будет поврежден соединительный зазор. Однако, если при механической очистке применялся керосин или смазка, то их также необходимо удалить с поверхности металла перед пайкой. ... При применении пайки для ремонта разрушенных деталей, инструмента и пр., необходимо тщательно удалить краску, лак или другие защитные покрытия, которые могут быть на поверхности. , ... Способ сборки и фиксации деталей, предназначенных для пайки, следует выбирать во время конструирования деталей; одновременно нужно определять способ пайки и тип соединения, так как все эти факторы тесно связаны между собой. ... Как правило, желательно применять самые простые способы сборки деталей, которые.надежно гарантируют правильное и устойчивое положение паяемых деталей во время нагрева и охлаждения в процессе пайки. Во многих случаях можно конструировать детали таким образом, чтобы их можно было собирать и паять без применения специальных приспособлений, тогда как в других случаях желательно или необходимо применять зажимы и поддерживающие приспособления, чтобы детали надежно удерживались в правильном положении в процессе пайки. ... Для сборки деталей под пайку без применения вспомогательных приспособлений имеется много способов. Некоторые из этих способов перечислены ниже, а некоторые показаны на фиг. 29. ... Фиг. 29. Примеры сборки деталей под пайку без вспомогательных приспособлений с использованием: ... Если для сборки деталей под пайку применяются приспособления, то при этом нужно учитывать следующие факторы. Масса приспособления должна быть минимальной и оно должно соответствовать своему назначению. Конструирование таких приспособлений следует осуществлять таким образом, чтобы предотвратить их влияние на паяемые изделия в процессе нагрева для пайки, которое может проявляться в чрезмерном отводе тепла от паяемой поверхности или создавать препятствия для растекания припоя. ... Материал для изготовления крепежных приспособлений нужно выбирать с учетом применяемого способа пайки. Например, для пайки в печи надо применять материалы, которые выдерживают температуры, развиваемые в процессе пайки; при этом не должно происходить заметного ослабления или разрушения приспособлений. ... Чтобы гарантировать соблюдение установленного соединительного зазора при температуре пайки, необходимо учитывать величину расширения и сжатия приспособления относительно паяемых деталей. Для этого нужно сравнивать коэффициенты термического расширения паяемого материала и материала, из которого выполнено приспособление. Приспособление должно быть выполнено из таких материалов, которые не сплавляются при повышенных температурах с паяемым материалом (имеется в виду место контакта паяемого изделия и приспособления) и не смачиваются расплавленным припоем. ... Имеются и другие требования, предъявляемые к приспособлениям .для пайки, которые следует учитывать при определенных способах пайки. Например, при пайке горелкой приспособление должно обеспечивать свободный доступ пламени горелки к паяемому соединению, а также возможность введения припоя в шов. При пайке в печи приспособления не должны терять устойчивости при нагреве в процессе пайки. Рычажные системы, кулачковые или системы, в которых используется сила веса, широко применяются для прижатия соединяемых частей во время нагрева и охлаждения. Пружины для этой цели применяются редко, так как при нагреве они теряют упругость. ... Конструирование приспособлений для индукционной пайки также связано со значительными трудностями, так как необходимо, чтобы в поле индукционной катушки попадало только паяемое соединение, исключая все другие материалы. Обычно для такой пайки применяются приспособления, выполненные из фарфора, слюды, керамики или асбеста. ... При других способах пайки к конструированию приспособления для пайки нужен индивидуальный подход исходя из предъявляемых к нему требований. Основные из этих требований сводятся к тому, ... чтобы соединяемые детали были расположены правильно относительно друг друга, независимо от расширения или сжатия их в процессе пайки, чтобы паяемые детали нагревались равномерно, несмотря на различие в массе деталей и приспособления, и чтобы приспособление не оказывало влияния на свободное затекание припоя в соединительный зазор. ... Часто рекомендуется конструировать приспособления с таким расчетом, чтобы они выполняли к тому же и функции отражателя или поглотителя тепла. ... Прочность паяных соединений в большой степени зависит от конструкции соединения, чистоты поверхности применяемых припоев и флюсов, а также от фиксирующих приспособлений. Неправильная техника пайки может быть причиной получения недоброкачественных паяных соединений. Нагрев деталей до температуры пайки рекомендуется производить в течение возможно короткого времени, не ... Любой нагрев узла перед пайкой считается предварительным нагревом. Например, при пайке горелкой первоначальный подогрев преимущественно массивных деталей или деталей с различной толщиной стенок считается предварительным подогревом, хотя сам нагрев и является частью процесса пайки. Предварительный нагрев снижает температурный градиент, сводит к минимуму температурные напряжения в деталях и предотвращает их растрескивание. ... Для получения качественных соединений при газопламенной пайке надо уметь пользоваться горелкой. Обычно желательно применять слабо восстановительное пламя. Регулирование ацети-лено-кислородного пламени относительно просто и выполняется путем наблюдения за характеристикой пламени (по его окраске). Надлежащее регулирование пламени других типов горючих газов более затруднительно, так как здесь не происходит какого-либо заметного на глаз изменения характеристики пламени. В таких случаях регулирование и контроль пламени можно осуществлять при помощи расходомеров или анализа газов. При нагреве деталей для пайки обычно используется внешняя зона пламени, а не внутренний конус. Это отмечено потому, что техника пайки горелкой отличается от техники газовой сварки. ... Величина зоны предварительного нагрева горелкой зависит от размера и формы паяемой детали, а также от коэффициента терми- ... чтобы соединяемые детали были расположены правильно относительно друг друга, независимо от расширения или сжатия их в процессе пайки, чтобы паяемые детали нагревались равномерно, несмотря на различие в массе деталей и приспособления, и чтобы приспособление не оказывало влияния на свободное затекание припоя в соединительный зазор. ... Часто рекомендуется конструировать приспособления с таким расчетом, чтобы они выполняли к тому же и функции отражателя или поглотителя тепла. ... ческого расширения основного материала и типа соединения. Неправильный нагрев преимущественно из-за недостаточно интенсивного перемещения пламени горелки по изделию может вызвать растрескивание, чрезмерную диффузию и окисление применяемого припоя, а также неполное затекание припоя в соединение ... Весьма важно, чтобы соединение равномерно нагревалось до такой температуры (в пределах интервала температур пайки), при которой припой свободно растекается и заполняет соединительный зазор. При пайке не следует допускать перегрева деталей, что лучше всего достигается применением активного флюса с температурой плавления несколько ниже предела температур плавления припоя. В этом случае плавление флюса может служить показателем того, что нагрев металла начинает достигать требуемой температуры пайки. ... Если припой подается с внешней стороны соединения, то его следует вводить в соединение лишь тогда, когда нагрев основного металла достигнет температуры, обеспечивающей плавление и свободное затекание припоя в зазоры. После этого нагрев следует прекратить. Такая техника получения паяного соединения сходна с пайкой мягкими припоями. При таком методе нагрева исключается перегрев. Пламя горелки не рекомендуется направлять непосредственно на припой или флюс для их плавления и растекания. ... По всему паяемому соединению желательно поддерживать достаточно равномерную температуру, для чего необходимо применять многопламенные наконечники на горелке или многопламенные горелки. ... При механизации процесса пайки горелкой детали могут перемещаться, отклоняться или вращаться по мере того, как они проходят через зону нагрева. Пламя в свою очередь может передвигаться вокруг паяемых деталей. При некоторых операциях паяльную лампу или горелку следует располагать таким образом, чтобы детали нагревались по всей площади соединения. В любом случае необходимо обеспечить и поддерживать равномерную температуру металла. ... При ручной пайке горелкой припой в большинстве случаев вводится в соединение с внешней стороны. В случае механизированных операций пайки правильная конструкция соединения позволит укладывать припой в виде кольца, шайбы, прокладки, пасты или порошка. Однако припой необходимо располагать на паяемой детали таким образом, чтобы он не расплавлялся преждевременно от пламени горелки. ... Пайка в печи находит широкое промышленное применение и производится в специально сконструированных печах. Процесс пайки в печи является универсальным и не ограничивается ни паяемым металлом, ни припоем, но при управлении этим довольно сложным процессом необходимо учитывать сочетание ряда факторов, которые будут подробно рассмотрены. ... ческого расширения основного материала и типа соединения. Неправильный нагрев преимущественно из-за недостаточно интенсивного перемещения пламени горелки по изделию может вызвать растрескивание, чрезмерную диффузию и окисление применяемого припоя, а также неполное затекание припоя в соединение ... Весьма важно, чтобы соединение равномерно нагревалось до такой температуры (в пределах интервала температур пайки), при которой припой свободно растекается и заполняет соединительный зазор. При пайке не следует допускать перегрева деталей, что лучше всего достигается применением активного флюса с температурой плавления несколько ниже предела температур плавления припоя. В этом случае плавление флюса может служить показателем того, что нагрев металла начинает достигать требуемой температуры пайки. ... Если припой подается с внешней стороны соединения, то его следует вводить в соединение лишь тогда, когда нагрев основного металла достигнет температуры, обеспечивающей плавление и свободное затекание припоя в зазоры. После этого нагрев следует прекратить. Такая техника получения паяного соединения сходна с пайкой мягкими припоями. При таком методе нагрева исключается перегрев. Пламя горелки не рекомендуется направлять непосредственно на припой или флюс для их плавления и растекания. ... По всему паяемому соединению желательно поддерживать достаточно равномерную температуру, для чего необходимо применять многопламенные наконечники на горелке или многопламенные горелки. ... Оборудование. Печи для пайки могут быть электрическими, газовыми или нефтяными, хотя некоторые процессы пайки можно проводить только в печах определенного типа. Печь выбранного типа должна иметь конструкцию, обеспечивающую создание надлежащей температуры, контроль времени выдержки и состав необходимой для пайки атмосферы. При этом требуется точное регулирование температуры пайки и применяемой атмосферы в соответствии с назначенными условиями процесса пайки. В случае применения конвейерных печей необходимо контролировать скорость передвижения деталей через печь, что позволяет регулировать время выдержки при температуре данного процесса пайки. ... Для выполнения пайки в печи соединения должны иметь специальную конструкцию. Если это возможно, то припой нужно укладывать внутри соединения вблизи самой массивной части. Это предотвратит расплавление и растекание припоя прежде, чем соединяемые детали нагреются до температуры пайки. ... Так как при нагреве в печи подлежащие пайке детали полностью нагреваются до температуры пайки, необходимо особо учитывать расширение металла деталей, чтобы при температуре пайки получить требуемый соединительный зазор. В этом заключается отличие нагрева в печи от местного нагрева, когда нагреваются только само соединение и непосредственно примыкающие к нему поверхности. ... Желательно конструировать такие соединения, которые можно собирать без фиксирующих приспособлений. Любые элементы, служащие для выравнивания и фиксирования паяемых деталей, будут нагреваться до температуры пайки, поэтому из соображений экономии они должны быть небольшого размера, а количество их должно быть минимальным. Очень важно, чтобы материалы, из которых выполняются все элементы для фиксации паяемого узла, при пайке в печи хорошо выдерживали температуру пайки. Во многих случаях целесообразно применять экраны вокруг тонких частей паяемого изделия, чтобы замедлить их нагрев. ... Припои для пайки в печи применяются в виде прокладок, шайб, колец, пасты или порошка. Как уже было упомянуто в гл. 4, некоторые флюсы при температуре пайки имеют тенденцию разлагаться, теряя свои свойства. Эту характеристику следует учитывать при выборе флюсов, исходя из продолжительности процесса и температуры пайки. ... Даже в тех случаях, когда применяется контролируемая атмосфера, иногда рекомендуется наносить на соединения небольшое количество флюса. Этот дополнительно введенный флюс противодействует окислению соединяемых поверхностей, которое может иметь место в продессе нагрева детали до температуры пайки, при которой становится эффективной атмосфера. В случае применения флюса надо соблюдать предосторожность, чтобы не повредить печь. ... Перед пайкой соединяемые поверхности следует тщательно очистить, затем, если необходимо, покрыть флюсом и собрать, уложив на них припой. Перед загрузкой в печь паяе- ... мые детали нужно прогреть и, в случае пайки в контролируемой атмосфере, очистить от посторонних загрязнений все их поверхности (см. гл. 4 и 23). Температура печи должна быть выше температуры ликвидуса припоя примерно на 40—65°. ... Если при пайке в печи термопара не может быть установлена непосредственно у соединяемых поверхностей, то рекомендуется разработать режим пайки *. Когда количество паяемых деталей невелико и точность опытных данных по установлению температуры цикла не гарантируется, то температуру можно приближенно измерить через печное окно или через другие отверстия в печи. ... После пайки необходимо охладить детали. Если пайка производится в контролируемой атмосфере, то спаянные детали охлаждают в той же атмосфере. Во всех случаях следует предотвращать возможность перемещения спаянных деталей относительно друг друга, пока соединение не приобретет достаточную прочность при охлаждении. ... Большое значение на процесс индукционной пайки оказывают такие факторы, как оборудование, соединяемые материалы, конструкция соединения, конструкция индуктора, температура плавления припоя и флюса, а также применяемые приспособления. ... Каждый из этих факторов важен как сам по себе, так и в сочетании с другими факторами. При соответствующем учете указанных выше факторов индукционную пайку можно применять для большинства металлов. ... Оборудование. Установки для индукционной пайки могут быть трех основных типов: машинный генератор, ионный преобразователь и ламповый генератор. Эти установки отличаются по своим рабочим характеристикам. Так, машинный генератор является низкочастотной установкой (до 10 000 ... Промышленностью выпускаются стандартные установки с различной электрической мощностью, а сочетание этих установок согласно рабочим схемам обеспечивает применение их для различных целей. ... время процесса пайки охлаждался циркулирующей внутри него водой. Небольшие индукционные установки мощностью до 0,75 ква ... Индуктор должен выполняться с таким расчетом, чтобы детали нагревались до требуемой температуры с максимальной эффективностью. Для нагрева более чем одного соединения можно применять сверхразмерные индукторы, т. е. индукторы большего размера, чем это необходимо по расчету в пределах развиваемой агрегатом мощности. ... Число витков медной катушки или толщина медного блока зависит от размера требуемой зоны нагрева. При конструировании индуктора следует предусматривать поправку на краевой ... Нагрев деталей индукционным методом осуществляется очень быстро. При этом необходимо обеспечивать достаточное время для надлежащего растекания припоя и хорошего заполнения им паяемого соединения. Обычно лучше применять многовитковые индукторы при использовании полной мощности установки и нагрев до температуры пайки в течение 30—60 сек., чем одновитковый индуктор и нагрев в течение 5—10 сек. Скорость процесса пайки в каждом случае будет одинакова. Слишком быстрый нагрев может также вызвать растрескивание под действием возникающих напряжений (см. гл. 2). ... Так как при пайке индукционным способом происходит местный нагрев, то при конструировании соединения это обстоятельство необходимо учитывать. ... мяемых деталей, вызывая ее более быстрый нагрев и расширение. Это может создать нежелательные неравномерные условия нагрева во время процесса пайки, что необходимо компенсировать первоначально установленным соединительным зазором. Например, если соединительный зазор во время пайки увеличивается, то при сборке соединений в холодном состоянии надо устанавливать уменьшенный зазор и, наоборот. ... Припои обычно применяются в форме колец, прокладок или шайб. В некоторых случаях применяют припой в виде пасты или порошка, но эту форму припоя трудно приспособить к условиям индукционной пайки. ... В тех случаях, когда припой и основной металл требуют применения флюса, первостепенным условием для выбора флюса является температура, при которой будет производиться пайка этим припоем. При индукционной пайке происходит быстрый нагрев, поэтому время выдержки при заданной температуре сводится к минимуму. ... Индукционная пайка в активной (восстановительной) или защитной атмосфере протекает успешно. В случае применения защитной атмосферы на поверхности соединяемых деталей следует иногда наносить небольшое количество флюса, чтобы защитить эти поверхности от окисления, пока защитная атмосфера не достигнет температуры, при которой ее действие наиболее эффективно. ... Перед пайкой соединяемые детали следует тщательно очистить, профлюсовать, если необходимо, и собрать вместе с уложенным на них припоем. Эти операции следует выполнить заранее, но с соблюдением предосторожности. Индукционный способ пайки включает значительное количество ручного труда; следует иметь в виду, что после высыхания флюс может осыпаться. ... Полностью собранные детали фиксируются в определенном положении в индукторе, что обеспечивает одинаковое взаимное расположение паяемых деталей и индуктора. ... Для обеспечения экономичности процесса пайки необходимо 'предусматривать механизмы автоматического регулирования времени пайки. Эти приборы позволяют оператору устанавливать время процесса пайки и поддерживать его одинаковым с точностью до долей секунды. Если необходимо ускорить охлаждение детали :в индукторе после пайки, то следует включить охлаждающую среду, например воздуходувку или водяную струю. Закалку в воде следует применять только после того, как паяное соединение достаточ-,но охладилось и прочно держит детали. ... большая или прерывистая или когда соединение имеет большую протяженность. Для пайки сопротивлением соединяемые детали должны быть расположены так, чтобы к ним можно было приложить давление, не вызывая их искривления при температуре пайки. Там, где это возможно, подлежащие пайке детали следует конструировать так, чтобы их фиксация осуществлялась без дополнительных приспособлений. При этом соединяемые детали должны иметь некоторую свободу перемещения для уменьшения в них внутренних напряжений во время плавления и затекания припоя. ... Одним из обычных источников тока для пайки сопротивлением является понижающий трансформатор, вторичная обмотка которого может обеспечивать достаточно низкое напряжение (от 2 до 25 ... для небольших тонких деталей до нескольких тысяч ампер для крупных. Для пайки сопротивлением можно использовать обычное промышленное оборудование. Машины для точечной сварки всех размеров можно легко переделать для выполнения на них пайки сопротивлением. При пайке сопротивлением надо прикладывать меньшее давление и устанавливать большее время прохождения тока через деталь, чем при точечной сварке. ... Электроды для пайки сопротивлением изготовляются из материалов с высоким электрическим сопротивлением: углеродных или графитовых стержней, вольфрамовых или молибденовых прутков или вкладышей, а в некоторых случаях даже из стали. Тепло, необходимое для пайки, генерируется главным образом в электродах, а нагрев паяемой детали осуществляется за счет ее теплопроводности. Попытки использовать для нагрева детали сопротивление самой паяемой детали обычно кончаются неудачно, так как для этого нужно пропускать ток большой силы, чтобы обеспечить растекание припоя. Такой ток равен сварочному и вызывает перегрев детали. ... Скорость затвердевания припоя при пайке сопротивлением исключительно высокая, так как паяемые детали находятся в соприкосновении с холодным электродом. ... В качестве электродов чаще всего применяют углеродистые или графитовые стержни и блоки, так как они не смачиваются расплавленным припоем и не сцепляются с ним. Для изготовления электродов применяют графит или углеродистые материалы разных сортов , с различным электросопротивлением и твердостью в зависимости от рода выполняемых работ. Из этих материалов можно легко изготовлять электроды требуемой формы, но они считаются дорогими, так как быстро изнашиваются при работе. Покрытие наружной поверхности углеродистых электродов флюсом может удлинить срок их службы. ... Давление, применяемое на машинах точечной сварки, зажимы, специальные клещи или другие приспособления вполне обеспечивают хороший электрический контакт и прочно удерживают паяемые детали вместе, пока плавится припой. Слишком высокое дав- ... ление может вызвать растрескивание электрода из углеродистого материала. Давление следует поддерживать как во время пропускания тока, так и после его выключения до тех пор, пока соединение не станет достаточно твердым, допускающим перемещение собранного узла. ... Время пропускания тока через паяемое соединение может быть различное: примерно от одной секунды для небольших тонких деталей до нескольких минут при пайке больших деталей. Обычно время протекания тока контролируется вручную оператором, который визуально определяет время достижения температуры пайки и степень затекания припоя в зазор. При пайке сварочными машинами методом сопротивления можно применять также стандартные реле времени. ... Для пайки сопротивлением применяются припои в форме шайб, прокладок, колец или в виде порошка. В некоторых случаях припой можно присаживать с внешней стороны в процессе пайки. Пайка меди и медных сплавов наиболее успешно осуществляется меднофосфористыми припоями BCuP, которые являются самофлюсующими. Если применяются серебряные припои BAg, то пайку необходимо вести в контролируемой атмосфере или с применением флюса. Флюс обычно наносят на паяемое соединение в виде тонкоразмельченной влажной смеси непосредственно перед сборкой деталей под пайку. Сухой порошкообразный флюс является хорошим изолятором и препятствует протеканию электротока. В некоторых случаях порошкообразный припой перемешивают с тонкоразмельченным флюсом для обеспечения надежного электрического контакта и пропускания электротока. Одну из соединяемых деталей погружают в эту смесь, где она покрывается флюсом и припоем, а затем устанавливают в приспособление для пайки. ... Жидкие флюсы, обычно не рекомендуемые, в некоторых случаях можно применять при пайке сопротивлением. Пайку сопротивлением без флюса можно производить в восстановительной атмосфере, но эта операция применяется редко из-за трудности поддержания восстановительной атмосферы в зоне пайки. Алюминиевые и магниевые сплавы редко подвергаются пайке сопротивлением. ... Подвергаемые пайке детали следует тщательно очистить, нанести на них припой и флюс, установить после сборки в приспособление для пайки и приложить давление. При пропускании тока электроды нагреваются, благодаря своей теплопроводности нагревают флюс и припой, которые плавятся, смачивают соединяемые поверхности и затекают в зазоры, образуя паяный шов. Сила тока должна быть отрегулирована так, чтобы обеспечить равномерный и быстрый нагрев паяемых соединений. Если сила тока слишком велика, то электроды получают слишком много тепла и быстро сгорают. При этом также имеется опасность сгорания или расплавления паяемых деталей. Если сила тока слишком мала, то время пайки чрезмерно удлиняется. Силу тока можно ... ление может вызвать растрескивание электрода из углеродистого материала. Давление следует поддерживать как во время пропускания тока, так и после его выключения до тех пор, пока соединение не станет достаточно твердым, допускающим перемещение собранного узла. ... Время пропускания тока через паяемое соединение может быть различное: примерно от одной секунды для небольших тонких деталей до нескольких минут при пайке больших деталей. Обычно время протекания тока контролируется вручную оператором, который визуально определяет время достижения температуры пайки и степень затекания припоя в зазор. При пайке сварочными машинами методом сопротивления можно применять также стандартные реле времени. ... регулировать изменением напряжения, подаваемого через трансформатор, а также применением большего количества электродов или электродов с более высоким сопротивлением в цепи. Небольшое, изменение состава электродов, их геометрии и напряжения лучше всего обеспечивает быстроту нагрева и большую продолжительность их работы. ... При прохождении тока через паяемое соединение давление не должно прерываться, иначе возникнет искрение и паяемый узел быстро придет в негодность. После прекращения подачи тока давление на паяемое соединение не должно прекращаться до тех пор, пока припой не затвердеет и соединение не приобретет достаточную прочность, допускающую перемещение узла. Закалка паяных деталей с повышенных температур улучшает структуру шва и способствует удалению флюса. Такая закалка производится только после полной кристаллизации припоя в паяном соединении. ... Применение этого способа обычно ограничивается пайкой мелких деталей, а также проводов и металлических лент. Ванна, обычно выполненная из графита, нагревается с внешней стороны до такой температуры, чтобы припой все время находился в жидком состоянии. Сверху расплавленный припой должен быть покрыт флюсом. Размер плавильной ванны и способ нагрева должны быть такими, чтобы при погружении деталей температура ванны не падала ниже температуры, необходимой для пайки. Перед погружением в ванну подлежащие пайке детали следует очистить и прс-флюсовать. ... |
Сварка, резка и пайка металлов
Променеві методи обробки: Навч. посібник
Сварные базовые детали станков и машин. Обзор
Руководство по пайке металлов
Газовая сварка и резка металлов
Металловедение сварки стали и сплавов титана
Справочник по сварке и склеиванию пластмасс
