Глава 11. Пайка материалов

Пайка - процесс соединения металлов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении смачивают паяемые поверхности, заполняют зазор между ними и при кристаллизации образуют паяный шов.

Из этого определения следует:

1. Пайка осуществляется при температуре ниже температур плавления соединяемых металлов. Образование соединения без расплавления кромок паяемых деталей является основной особенностью процесса пайки.

2. Соединение образуется в результате взаимодействия твердых металлов с жидким припоем. Если такого взаимодействия не происходит, паяное соединение не образуется.

3. В процессе пайки в том или ином виде всегда участвует припой. Он может быть размещен у зазора, в зазоре в виде фольги, нанесен на паяемые металлы предварительным облуживанием или образуется в зазоре при контактном плавлении металлического покрытия на границе с основным металлом.

4. Завершающей стадией является кристаллизация жидкой фазы между соединяемыми поверхностями.

Паяемость - свойство металлов образовывать паяное соединение при заданном режиме пайки называется.

Процесс пайки имеет много общего со сваркой плавлением, но между ними есть и много различий, которые необходимо учитывать при решении вопроса, какому из способов отдать предпочтение при создании детали, узла или изделия.

Возможности и маршрутная технология пайки

Пайка позволяет:

- Изготовить сложные по конфигурации узлы и изделия, состоящие из многих деталей, за один цикл нагрева. Следовательно, в отличие от сварки, пайку можно рассматриватькак групповой метод соединения и превращает ее в высокопроизводительный процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации.

- Существенно уменьшить, а иногда полностью исключаются в ней термические напряжения и деформации. Это достигается за счет общего равномерногонагревав печах и ваннах с последующим контролируемым охлаждением паяной конструкции существенно уменьшается.

- Соединять разнородные металлы, а так же металлы с неметаллами – графитом, керамикой.

- Получать неразъемные и разъемные соединения, что особенно важно для радиоэлектронной промышленности.

- Получатьсоединения в скрытых и малодоступных местах с различным объемным расположением деталей, включая разнотолщинные.

- Получатьсоединений, равнопрочные с основным металлом, например, варьируя величиной нахлестки.

- Обеспечитьплавность галтельных участков швов, а следовательно, их высокую прочность и надежность в условиях вибрационных и знакопеременных нагрузок.

- Выбиратьтемпературу процесса из условия сохранения механических свойств материалов изделия после пайки.

Приведенные возможности свойственны всем разновидностям пайки, однако, в ряде случаев в них присутствует своя специфика.

Технологический процесс пайки включает следующие операции:

Подготовка поверхности паяемых деталей к пайке;

- сборка деталей перед пайкой;

- пайка;

- удаление остатков вспомогательных материалов, например, флюса;

- термообработка паяных узлов или изделий;

- механическая обработка;

- нанесения защитных покрытий.

Каждая из операций может быть выполнена с применением соответствующих способов и приемов с учетом принципа совместимости конструкции, паяемого материала и технологического процесса пайки.

Подготовка поверхности металлов под пайку

Для обеспечения при пайке взаимодействия паяемого металла и расплавленного припоя операция предварительной подготовки их поверхности является одной из основных. Она состоит в основном из обезжиривания и удаления оксидных пленок.

Основные способы подготовки:

- термический (горелками, отжиг в восстановительной атмосфере, в вакууме);

- механический (режущим инструментом, пескоструйная или дробеструйная обработка и др.);

- химический (обезжиривание, химическое и электрохимическое травление);

Для улучшения смачиваемости паяемых материалов припоем; защиты основного металла от испарения отдельных компонентов в процессе пайки; предотвращения образования хрупких фаз часто применяют так называемые барьерные покрытия, которые наносят химическим, электрохимическим путем, термовакуумным напылением, с помощью ультразвука.

Химические способы подготовки металлической поверхности к пайке, как правило, являются экологически грязными. Однако в последнее время разработаны экологически чистые способы подготовки в водных щелочных или кислотных полностью биоразлагаемых растворах с добавками ПАВ. В качестве примера рассмотрим технологию (рис. 11.1, табл. 11.1) подготовки поверхности деталей алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов (ПРТ) к пайке в экологически чистом кислотном очистителе Дескалер-ФФ.

Рис. 11.1 Схема технологического процесса химической обработки деталей ПРТ

 

Таблица 11.1

Технологическая цепочка подготовки поверхности деталей алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов

№ поз.	Наименование	Оборудование	Режимы
			Т, º С	t, мин	Концентрация Раствора, %
1	2	3	4	5	6
А	Очистка раствора	Расширительный бак, фильтр-маслоотделитель и фильтр для очистки от механических загрязнений.	-	-	-
1	Первичная очистка поверхности деталей от жировых загрязнений	Ванна с раствором очистителя Дескалер-ФФ. Электронагреватель с системой поддержания заданной температуры раствора, ультразвуком, внутренней циркуляцией раствора, переливным устройством для удаления масла с поверхности раствора	50 ±3	5 ±1	10
2	Мойка	Ванна с горячей водой. Паронагреватель, внутренней циркуляцией воды, переливным устройством для удаления излишков воды	60... 80	2 ÷ 3	-
3	Окончательное  обезжиривание и удаление «старых» оксидных пленок	Ванна с раствором очистителя Дескалер-ФФ. электронагреватель с системой поддержания заданной температуры раствора, ультразвуком, внутренней циркуляцией раствора, соединена с ванной 1 для перекачки в нее раствора	50 ±3	5 ±1	10

Продолжение таблицы 11.1

1	2	3	4	5	6
4	Мойка	Ванна с горячей водой. Паронагреватель, внутренней циркуляцией воды, переливным устройством для удаления излишков воды	60... 80	2 ÷ 3	-
5	Мойка	Ванна с горячей водой. Паронагреватель, внутренней циркуляцией воды, переливным устройством для удаления излишков воды (соединена " каскадом" с ванной № 6)	60... 80	2 ÷ 3	-
6	Мойка	Ванна с горячей водой. Паронагреватель, внутренней циркуляцией воды, переливным устройством для удаления излишков воды (соединена " каскадом" с ванной № 5)	60... 80	2 ÷ 3	-
7	Сушка	Камера с вентилятором.	1200	-	-
Насадку и листы в контейнерах после последней промывки для удаления избытка воды необходимо продуть воздухом высокого давления.
8	Поддержание работоспособности ванн и корректировка состава раствора обеспечивается добавлением в ванну до первоначального уровня свежеприготовленного 10 % раствора Дескалер-ФФ
Б	Очистка воды	Расширительный бак, фильтр для очистки от механических загрязнений, угольный фильтр и ионообменный фильтр.
Позиции 1 – 7 и А, Б объединены в одну линию, оснащенную грузоподъемным устройством.

Данный способ при высоком качестве обезжиривании и полном удалении старых оксидных пленок в отличие от традиционного (щелочного) способа подготовки позволяет при обработке в двух ваннах 10% раствора Дескалер-ФФ в сотни раз уменьшить скорость растворения металла, что сводит к минимуму накопление шлама в ваннах.

Кроме того, за счет образования на поверхности металла тонких фосфатных пленок можно значительно (до 30 суток) увеличить время межоперационного пролеживания деталей перед сборкой изделия. Наконец, вследствие исключительно малой скорости растворения металла толщина тонкостенных деталей за время обработки фактически не изменяется и паяные соединения разрушаются при напряжениях близких к расчетному.

⇐ Предыдущая54555657585960616263Следующая ⇒

Поделиться: