Общие сведения. Пайкой (паянием) называют процесс соединения металлов в твердом состоянии при помощи расплавленного вспомогательного (промежуточного) металла или сплава, имеющего температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы.
Преимущества пайки перед другими способами соединения металлов: простота и высокая производительность процесса; сохранение точной формы, размеров и химического состава деталей, а при пайке низкотемпературными припоями — сохранение структуры и механических свойств металла, простота и легкость последующей обработки, а кроме того, низкая себестоимость восстановления детали. Основные недостатки пайки низкотемпературными припоями — низкая температура плавления и не всегда достаточная прочность соединения.
При ремонте машин пайку широко применяют для восстановления радиаторов, топливных баков и топливопроводов, электрооборудования, карбюраторов, кабин оперения и других деталей.
Припои. К припоям предъявляются Следующие основные технологические требования: высокая жидкотекучесть и хорошая смачиваемость соединяемых поверхностей; достаточная прочность и пластичность паяных соединений, устойчивость к коррозии. Название припоя определяется его основным компонентом или основными компонентами, а при содержании драгоценных или редких металлов — названием этих металлов (серебряные, золотые и др.).
В ремонтной практике чаще используют оловянно-свинцовые, медные, медно-цинковые, а также серебряные припои.
Оловянно-свинцовые припои представляют собой сплавы олова и свинца с небольшим содержанием сурьмы. В зависимости от содержания сурьмы их разделяют на три группы: бессурьмянистые 10, 40, 61 и 90; малосурьмянистые у 30-0,5; у 40-0,5 и др.; сурьмянистые у 10-2; у 15-2; у 25-2 и др. Цифры после букв показывают среднее процентное содержание олова в припое, а цифры после черточки — максимальное процентное содержание сурьмы. Все три группы оловянно-свинцовых припоев являются низкотемпературными. Эти припои характеризуются хорошей смачиваемостью поверхности большинства металлов и высокой пластичностью; их низкая температура плавления (менее 450 °С) позволяет проводить пайку простейшими средствами (паяльником). С увеличением содержания олова в припое повышаются механическая прочность и коррозийная стойкость соединения, но также увеличивается и стоимость припоя. Свинец повышает пластичность припоя. Эти припои применяют для восстановления деталей, работающих при невысоких температурах.
Бессурмянистые припои более дорогие, поэтому наибольшее применение получают малосурьмянистые. Их используют для лужения, пайки радиаторов, коллекторов генераторов и стартеров, топливных баков, электропроводов и др.
Легкоплавкие оловянно-цинковые припои типа П200А и П250А применяют для пайки алюминия и его сплавов.
Серебряные припои разделяют на легкоплавкие и стандартные. К легкоплавким с температурой плавления от 183 до 342 °С относят сплавы серебра с оловом или свинцом, реже с сурьмой и кадмием. Это припои марок ПСр 2,5; ПСрЗ-97; ПСр 10-90 и др. Содержание серебра в процентах указано цифрами после букв, в этих припоях оно не превышает 10%, а для большинства менее 4%. Серебряные легкоплавкие припои рекомендуются для пайки проводов и других электротехнических соединений.
Стандартные серебряные припои представляют собой в основном сплавы серебра, меди и цинка с незначительным содержанием других компонентов — олова, кадмия, фосфора и марганца. Температура плавления этих припоев от 590 до 822 °С.
Лучшие стандартные серебряные припои — серебряно-медно-цинковые сплавы марок ПСр-10, ПСр-12М; ПСр-25; ПСр-45; ПСр-65 и ПСр-70 (цифры указывают процентное содержание серебра в припое) — позволяют получить высокопрочные и пластичные соединения, но очень дорогие. Эти сплавы применяют для пайки ответственных деталей из стали, меди и ее сплавов.
Флюсы. В зависимости от применяемых припоев, способа пайки, конструкции и размеров соединения используют флюсы в виде порошка, пасты, раствора и газообразные.
Особенности технологии пайки. Места, подлежащие пайке, тщательно очищают от грязи, жировых и оксидных пленок механическим (зубилом, напильником, наждачной шкуркой и др.) или химическим способом. Детали из черных металлов очищают кислотными или щелочными растворами. Цветные металлы очищают механическим путем.
Пайку легкоплавкими припоями обычно выполняют ручным паяльником из красной меди, так как она имеет хорошую тепло-проводимость и способствует быстрому переходу теплоты к рабочей части (наконечнику) паяльника. Перед пайкой наконечник зачищают напильником, а нагретый паяльник обрабатывают нашатырем или хлористым цинком. Подготовленные к пайке поверхности смачивают флюсом и затем паяльником. равномерно, тонким слоем распределяют припой по поверхности.
При пайке тугоплавкими припоями для подогрева деталей используют газосварочные горелки, муфельные и специальные печи, кузнечный горн и другие источники теплоты.
Поверхности, соединяемые пайкой, тщательно подгоняют, а кромки трещин в чугунных деталях разделывают под усиленные швы. Поверхности подогревают до температуры плавления припоя, посыпают их флюсом, облуживают, натирая прутком припоя, и постепенно заполняют весь шов или поверхности соприкосновения деталей в месте пайки.
Восстановление деталей пайкой
Пайкой (паянием) называют процесс получения неразъемного соединения металлов, находящихся в твердом состоянии, при помощи расплавленного вспомогательного (промежуточного) металла или сплава, имеющего температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы.
При ремонте автомобилей пайку применяют для устранения трещин и пробоин в радиаторах, топливных и масляных баках и трубопроводах, приборах электрооборудования, кабин, оперения и т. д.
Пайка как способ восстановления деталей имеет следующие преимущества:
простота технологического процесса и применяемого оборудования;
сохранение точной формы, размеров и химического состава деталей (а при пайке легкоплавкими припоями — сохранение структ¬ры и механических свойств металла);
простота и легкость последующей обработки, особенно после пайки тугоплавкими припоями;
небольшой нагрев деталей (особенно при низкотемпературной пайке);
возможность соединения деталей, изготовленных из разнородных металлов;
достаточно высокая прочность соединения деталей;
Основной недостаток пайки — некоторое снижение прочности соединения деталей по сравнению со сваркой.
Припой в процессе паяния в результате смачивания образует с поверхностью спаиваемой детали зону промежуточного сплава, причем качество паяния в таком случае при наличии чистых металлических поверхностей будет зависеть от скорости растворения данного металла в припое: чем скорость растворения больше, тем качество пайки лучше.
Иначе говоря, качество паяния зависит от скорости диффузии.
Увеличению степени диффузии способствуют:
наличие чистых металлических поверхностей спаиваемых деталей. При окисленной поверхности степень диффузии припоя значительно уменьшается или полностью отсутствует;
предотвращение окисления расплавленного припоя в процессе пайки, для чего применяются соответствующие паяльные флюсы;
паяние при температуре, близкой к температуре плавления спаиваемой детали;
медленное охлаждение после паяния.
В зависимости от назначения спаиваемых деталей швы пайки подразделяются:
на прочные швы (должны выдерживать механические нагрузки);
плотные швы (не должны пропускать жидкостей или газов, находящихся под слабым давлением);
прочные и плотные швы (должны выдерживать давление жидкостей и газов, находящихся под большим давлением).
В паяемых конструкциях применяют стали всех типов, чугуны, никелевые сплавы (жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие), медь и ее сплавы, а также легкие сплавы на основе титана, алюминия, магния и бериллия.
Ограниченное применение имеют сплавы на основе тугоплавких металлов: хрома, ниобия, молибдена, тантала и вольфрама.
Родственным пайке процессом является лужение, при котором поверхность металлической детали покрывают тонким слоем расплавленного припоя, образующего в контакте с основным металлом припой-сплав переменного состава с теми же зонами, что и зоны при пайке.
Лужение можно применять как предварительный процесс с целью создания более надежного контакта между основным металлом и припоем или как покрытие для защиты металлов от коррозии.
Технологический процесс паяния состоит из следующих операций:
нагревания (паяльником, паяльной лампой и другим способом);
предварительного облуживания припоем (паяльником, или на-тиранием, или погружением в припой). Предварительное лужение имеет весьма важное значение, так как в этом случае достигаются повышенные прочность и плотность спая. В случае невозможности предварительного лужения паяние ведут и по чистой поверхности, но результаты будут более низкими. Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется и для последующего паяния;
скрепления мест для спаивания, покрытия их флюсом и нагревания. Детали скрепляют, чтобы места соединений не расходились при небольших механических воздействиях, например при наложении паяльника;
введение припоя, его расплавление и удаление излишков припоя, а также остатков флюса.
Метод паяния в значительной мере зависит от типа применяемого припоя.
Наиболее характерные случаи паяния:
паяльником с применением мягких припоев;
ручной паяльной лампой с применением обычно твердых припоев;
электрическое паяние (место спая служит сопротивлением, через сопротивление пропускается ток низкого напряжения).
При паянии паяльником обычно применяют припои, температура плавления которых не выше точки плавления свинца (327 °С).
Такое паяние производят тогда, когда детали не подвергаются большим нагрузкам или требуют в дальнейшем распаивания.
Если детали подвергаются в процессе работы нагреванию до высоких температур, паяние паяльником с применением мягких припоев исключается.
Подготовку паяльника для работы производят одновременно с подготовкой деталей.
Паяльник слегка проковывают (частично для удаления нагара и окислов), зажимают в тиски и опиливают так, чтобы рабочая часть его была полукруглой.
Если опиливать паяльник без предварительной проковки, то он скоро изнашивается.
Конец паяльника делают полукруглым потому, что в этом случае он не так быстро охлаждается, как острый, лучше прогревает места спайки и равномернее разъедается жидким припоем.
После механической подготовки паяльник облуживают, для чего нагревают его не выше 400 °С; конец паяльника опускают в водный раствор хлористого цинка, после чего горячим паяльником трут о кусок припоя до тех пор, пока вся рабочая часть не покроется слоем полуды.
Во время работы температура паяльника должна быть такова, чтобы капли припоя, приставшие к паяльнику, были в жидком состоянии.
Более удобный способ облуживания паяльника заключается в следующем: в куске нашатыря (хлористого аммония) делают небольшие углубления и туда кладут кусочки припоя.
Проводя горячим паяльником вперед и назад по твердому нашатырю, одновременно касаются и припоя.
Таким образом паяльник облуживается быстрее.
Если нагретым паяльником коснуться шва и одновременно к шву подложить кусок припоя в виде прутка, ленты или проволоки, то припой расплавится и проникнет в шов.
Излишек припоя разглаживают по шву паяльником.
Припой также наносят на шов паяльником, так как к паяльнику всегда прилипают капли припоя, и если концом паяльника проводить по шву, жидкий припой всасывается в шов.
Чтобы новые капли припоя перешли на паяльник, его снова отнимают от шва и прикладывают к куску припоя.
Технологический процесс лужения состоит из следующих операций:
очистки поверхности от посторонних веществ металлической щеткой, песком, известью или шлифовальной шкуркой;
обезжиривания бензином или горячим водным раствором соды или едкого натра;
промывки в воде;
химической чистки от окислов травления в кислотах;
покрытия флюсами (хлористым цинком) кистью или погружением в водный раствор флюса;
подогревания до температуры плавления полуды и лужения.
Лудят небольшие предметы паяльником.
Лужение больших предметов производят методом натирания.
Для этого изделие смачивают раствором хлористого цинка и нагревают до температуры плавления олова, после чего посыпают порошкообразной смесью олова с хлористым аммонием (нашатырем).
Олово при этом плавится и, растертое паклей, образует на поверхности ровный слой.
После лужения остатки флюса отмывают горячей водой.
Чтобы запаять трещину или иной дефект в чугунной детали мягким припоем, производят тщательную механическую очистку места паяния и хорошо смачивают его соляной кислотой.
Затем это место обрабатывают водным раствором хлористого цинка, посыпают порошком нашатыря (хлористого аммония) и подогревают паяльником или паяльной лампой.
Нагревать место пайки надо до тех пор, пока не станет плавиться поднесенный к нему припой.
Тогда натирают припоем место спайки и сейчас же протирают его порошком нашатыря, нанесенного на густую металлическую щетку или паклю.
Эта операция — предварительное лужение перед паянием.
Пока деталь еще горячая, запаивают трещины или иные дефекты паяльником, перемещая его от одного конца трещины к другому.
Если припой не проходит в трещину, необходимо с обоих краев ее снять небольшую фаску, вылудить это место и снова произвести паяние.
Излишек припоя снимается шабером или напильником.
Для паяния алюминия на паяльник надевают рифленый наконечник (рабочая часть его пропилена трехгранным напильником).
Насадку изготовляют из стали и закаливают, с тем чтобы зубцы не срабатывались.
Насадку вытачивают на токарном станке, и ее конец спиливают.
Трубку насадки пропиливают ножовкой на четыре части, это создает пружинистость насадки, и она плотно вставляется в рабочую часть обычного паяльника.
Диаметр отверстия в насадке высверливают в соответствии с диаметром рабочего конца паяльника.
Места спая тщательно очищают до блеска, на зубчики насадки берут расплавленную канифоль и наносят на спаиваемое место.
Когда в процессе облуживания канифоль начнет покрывать алюминий, паяльник короткими движениями передвигают взад и вперед, и зубцы будут скоблить металл.
Таким методом очищают всю поверхность места спая, после чего облуживают очищенные места.
Затем приступают к паянию.
Для этого берут на паяльник каплю олова, предварительно посыпанную канифолью, и подносят к облуженному месту.
Если оно шероховатое, то паяльником снимают эту шероховатость, которая представляет собой пористое олово, смешанное с частичками окиси алюминия, образующейся из за недостатка флюса.
Предварительно на место спая насыпают канифоль, берут на паяльник каплю олова и наносят на спаиваемый шов.
Как только олово смочит место спая, паяльник снимают с металла.
Затем паяние производят вторично, для этого место спая снова посыпают канифолью.
При паянии алюминия, особенно в процессе его лужения, паяльник следует хорошо разогреть и длительное время держать на одном месте и после прогрева металла медленно водить по спаиваемому шву.
Для паяния алюминиевых сплавов рекомендуются припои ПОС- 50 и ПОС-90.
Флюсом служит минеральное масло (особенно рекомендуется оружейное).
Предварительно на спаиваемые швы наносят флюс и затем зачищают места пайки.
Паяние ведут мощным, хорошо прогретым паяльником.
Перед началом паяния металл следует хорошо прогреть.
Для паяния алюминиевых сплавов выпускается и специальный припой П-250А, он состоит из 80 % олова и 20 % цинка.
Перед работой паяльник необходимо облудить указанным припоем, пользуясь канифолью.
Спаиваемые поверхности очищают от остатков флюса марлевым тампоном, смоченным в ацетоне.
Металл или сплав, при помощи которого ведется пайка, называется припоем.
По температуре плавления припоев процессы пайки подразделяются на два основных вида:
пайка легкоплавкими (мягкими) припоями
пайка тугоплавкими (твердыми) припоями
К легкоплавким относятся припои, температура плавления которых ниже 450 °С, а к тугоплавким — припои, температура плавления которых выше 450 °С.
устойчивость к коррозии;
достаточная прочность и пластичность;
температура плавления ниже, чем у соединяемых металлов
Легкоплавкие припои представляют собой сплавы цветных металлов.
Наибольшее применение получили оловянно-свинцовые припои ПОС-18, ПОС-ЗО, ПОС-40, ПОС-50 и ПОС-61.
Цифры показывают процентное содержание олова в припое.
Эти припои имеют хорошую смачиваемость поверхности большинства металлов и высокую пластичность.
Их низкая температура плавления (менее 450 °С) позволяет проводить пайку простейшими средствами (паяльниками).
С увеличением содержания олова в припое повышается механическая прочность и коррозийная стойкость соединения, но также увеличивается и стоимость припоя.
Эти припои применяют для восстановления деталей, работающих при высоких температурах и небольших нагрузках, т. е. для радиаторов, коллекторов генераторов, топливных баков, электропроводов и др.
Легкоплавкие припои оловянно-цинковые типа П-200, П-250А дспользуют для пайки алюминия, его сплавов и меди.
Тугоплавкие припои представляют собой чистые цветные металлы и их сплавы.
Для пайки черных металлов применяют медные припои марок М1 и М2.
Они весьма жидкотекучи, хорошо смачивают поверхности и дают прочные и пластичные соединения.
Недостаток — высокая температура плавления (1083 °С).
Медно-цинковые припои марок ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54, Л-62 и Л-68 (цифры указывают процентное содержание меди в припое) применяют для пайки меди, бронзы, латуни и черных металлов.
С увеличением содержания цинка в этих припоях уменьшается прочность и возникает хрупкость, но цинк снижает температуру плавления припоя.
Поэтому пайку латуни проводят припоем ПМЦ-36, а сталь и чугун лучше паять припоем Л-62.
Лучшие тугоплавкие припои — серебряно-медно-цинковые марок ПСр10, ПСр12М, ПСр25, ПСр45, ПСр65 и ПСр70 (цифры указывают процентное содержание серебра в припое) — позволяют получать высокопрочные и пластичные соединения, но очень дорогие.
Флюсы при пайке используют жидкие и твердые.
В случае применения легкоплавких припоев берут жидкие флюсы, представляющие собой водные растворы хлористого аммиака (нашатырь) и хлористого цинка (цинк, протравленный соляной кислотой).
Для пайки меди (проводов) в качестве флюса часто используют чистую канифоль или соединения на ее основе.
Пайку тугоплавкими припоям ведут с твердыми флюсами, представляющими собой порошки буры и ее смеси с борной кислотой и борным ангидридом.
Для пайки алюминия и его сплавов удобны флюсы Ф320А, Ф380А и другие, содержащие хлористый литий, фтористый натрий и хлористый цинк, активно разрушающие окисную пленку алюминия.
Восстановление деталей пайкой (сущность процесса, технология, припои и флюсы, применяемые при пайке, достоинства, недостатки).
Пайка — процесс соединения металлов или неметаллических материалов посредством расплавленного присадочного металла, называемого припоем и имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла (или неметаллического материала). Процесс пайки применяется либо для получения отдельных деталей, либо для сборки узлов или окончательной сборки приборов. В процессе пайки происходят взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла, чем и обеспечиваются прочность, герметичность, электропроводность и теплопроводность паяного соединения. При пайке не происходит расплавления металла спаиваемых деталей, благодаря чему резко снижается степень коробления и окисления металла.
Процесс пайки заключается в следующем: при нагревании припой расплавляется и, соприкасаясь с нагретым, но свободным от окисной пленки основным металлом, смачивает его, и растекается по его поверхности. Способность припоя заполнять швы зависит от степени смачивания припоем основного металла, его капиллярных свойств и шероховатости поверхности спаиваемых деталей.
Припой — это сплав металлов, предназначенный для соединения деталей и узлов методом пайки. Припой должен обладать хорошей текучестью в расплавленном состоянии, хорошо смачивать поверхности соединяемых материалов и иметь требуемые характеристики в твердом состоянии (механическая прочность, стойкость к воздействию внешней среды, усадочные напряжения, коэффициент теплового расширения и т.п.).
Выбор припоя зависит от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размеров деталей, требуемой механической прочности, коррозионной стойкости и др.
Флюс — вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, флюсы растворяют и удаляют оксиды и загрязнения с поверхности паяемого соединения. Кроме того во время пайки они защищают от окисления поверхность нагреваемого металла и расплавленный припой. Все это способствует увеличению растекаемости припоя, а следовательно, улучшению качества пайки.
Пaйкa кaк спoсoб вoсстaнoвления детaлей имеет следующие преимуществa: прoстoтa технoлoгическoгo прoцессa и применяемoгo oбoрудoвaния; высoкaя прoизвoдительнoсть прoцессa; сoхрaнение тoчнoй фoрмы, рaзмерoв и химическoгo сoстaвa детaлей (a при пaйке легкoплaвкими припoями — сoхрaнение структуры и мехaнических свoйств метaллa); прoстoтa и легкoсть пoследующей oбрaбoтки, oсoбеннo пoсле пaйки тугoплaвкими припoями; небoльшoй нaгрев детaлей (oсoбеннo при низкoтемперaтурнoй пaйке); вoзмoжнoсть сoединения детaлей, изгoтoвленных из рaзнoрoдных метaллoв; дoстaтoчнo высoкaя прoчнoсть сoединения детaлей; низкaя себестoимoсть вoсстaнoвления детaли.
Оснoвнoй недoстaтoк пaйки — некoтoрoе снижение прoчнoсти сoединения детaлей пo срaвнению сo свaркoй.
1.Особолегоплавкие с температурой плавления менее 145 градусов
2.Легкоплавкие более 145 и менее 450 С
3.Среднеплавкие более 450 и менее 1100 С
4.Высокоплавкие более 1100 и менее 1850
5.Тугоплавкие более 1850.
Пайка-процесс соединения металлов в твердом состоянии при помощи расплавленного, вспомогательного(промежуточного)металла или сплава имеющего температуру плавления ниже, чем соединяемые детали.
1.Безсурьмянистые(ПОС 10;ПОС 40;ПОС 61;ПОС 90)
2.Малосурьмянистые (ПОССу 30 – 0,5;ПОССу 40-0,5)
3.Сурьмянистые (ПОССу 10-2;15-2;25-2)
ПОС – припой оловянно-свинцовый
Цифры после букв показывают среднее процентное содержание олова.
А цифры после тире максимальное процентное содержание сурьмы.
Все три группы оловянно – свинцовых припоев являются низкотемпературными – эти припои характеризуются хорошей смачиваемостью поверхности большинства металлов и высокой пластичность, их низкая температура плавления менее 450 градусов позволяет производить пайку простейшими средствами(паяльником)с увеличением содержания олова в припое повышаются механическая прочность и коррозионная стойкость соединения, но так же увеличивается стоимость припоя. Свинец повышает пластичность припоя. Эти припои применяются для восстановления деталей работающих при невысоких температурах и давлении. Безсурмянистые припои более дорогие поэтому наибольшее применение получают малосурмянистые, их используют,для лужения пайки радиаторов,топливных баков, электропроводов и т.д.Медные и медно – цинковые припои- представляют собой проволоку или прутки меди М1 и М2 и медно – цинковые сплавы ПМЦ 36; ПМЦ 48; ПМЦ 54; Л 62; Л 68 и др.
36,48,54 -%меди,ПМЦ-припой медно — цинковый
62,68-%латунь,Л- медно – цинковый(латунь)
Все эти припои достаточно жидкотекучие, хорошо смачивают поверхность,дают прочные и пластичные соединения,но имеют высокую температуру плавления.
Медно – цинковые припои плавятся при температуре 800-900 градусов,а медь при температуре 1083 градуса .С увеличением содержания цинка уменьшается прочность, возрастает хрупкость,но цинк снижает температуру плавления.
а сталь и чугун лучше паять припоями М1,Л62,Л63,ЛК 62-0,5
Серебрянные припои –разделяют на легкоплавкие и стандартные.Леукоплавкие Т=183-342 серебро с оловом.ПСр-2,5,ПСр-10,
Применение пайки при восстановлении деталей
Пайка — процесс соединения деталей в твердом состоянии металлическим расплавом, образующимся из присадочного материала (припоя) непосредственно в месте пайки. Локальный подвод тепла, которым расплавляется припой и подогреваются соединяемые поверхности, производится нагретым паяльником или газовым пламенем.
При ремонте машин чаще используют легкоплавкие припои, температура плавления которых 150-450°С, и средне-плавкие (450-1100°С).
Качество пайки зависит от смачивающей способности припоя, толщины его слоя, а также от чистоты паяемых поверхностей. Чем лучше смачивающая способность, тем лучше припой заполняет стыковые участки. При этом обеспечивается и меньшая толщина слоя припоя между соединяемыми поверхностями.
В паяном соединении между основным металлом и припоем имеет место взаимное растворение металлов. В итоге усиливается химическая неоднородность металла в зоне пайки и ухудшается антикоррозийная стойкость. Влияние этого фактора тем больше, чем толще соединительный слой в паяном соединении. Меньшая химическая неоднородность обеспечивает большую прочность соединения. Поэтому пайку необходимо вести с обеспечением минимальной толщины прослойки присадочного материала, что требует правильного подбора температурного режима пайки.
Перед пайкой проводят предварительную зачистку поверхностей до металлического блеска. Однако на воздухе поверхности окисляются, а при нагреве процесс окисления усиливается. Поэтому необходима очистка от окислов соединяемых поверхностей в процессе пайки. Она достигается с помощью флюсов, которые раскисляют окислы и способствуют очистке от образующихся загрязнений.
При ремонте машин для пайки меди, латуни, бронзы и стали используют обычно бессурьмянистые оловянно-свинцовые припои ПОС 40, ПОС 30 и ПОС 10; малосурьмянистые оловянно-свинцовые — ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 30-0,5 и ПОССу 25-0,5 и сурьмянистые оловянно-цинковые — ПОССу 35-2 и ПОССу 30-2. В приведенных обозначениях цифра после буквенной части указывает среднее содержание олова, а последующая за тире — содержание сурьмы 6%. Эти припои пластичны, обладают хорошей смачиваемостью, коррозийной стойкостью. Более высокую коррозионную стойкость создают припои с боль-шим содержанием олова, а лучшие пластические свойства — с большим содержанием свинца.
При пайке оловянно-свинцовистыми припоями используют флюсы на основе хлористых соединений металлов и канифоли. Большее распространение получили водные растворы хлористого цинка: 40%-ный раствор хлористого цинка; раствор хлористого цинка (10-50%) и хлористого аммония (5-10%), а также флюс- паста 15-85 и др. Они обладают высокой химической активностью.
Флюсы на основе канифоли применяют в тех соединениях, которые нельзя промыть после пайки. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии. Часто используют канифоль и флюсы JITH- 115, ЛТН-120, ЛК-2, КС и др.
Пайку легкоплавкими припоями применяют при ремонте радиаторов, топливных баков, генераторов, электропроводов и др.
Для получения паяных соединений высокой прочности и стойкости к повышенной температуре применяют среднеплавкие припои медные, медно-цинковые и серебряно-медно-цинковые.
Медные припои марок Ml, М2, МФ1 и МФ2 хорошо смачивают поверхности, затекают в мельчайшие зазоры и дают прочные пластические соединения.
Медно-цинковые припои (латуни) марок ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54, П-62 (цифры указывают процентное содержание меди) представляют собой сплавы меди и цинка. Припои ПМЦ применяются для пайки деталей, не испытывающих динамических нагрузок и вибрации ввиду недостаточной пластичности. Латуни Л-62 и Л-68 используют для пайки стали и меди, а МцН48-10, ЛК62-0.5, ЛСЖ62-06-04 — для пайки чугуна. Для пайки режущего инструмента применяют латуни ЛЖМц57-1,5-0,75, МНМц50-2.
Серебряно-медно-цинковые припои марок ПСрЮ, ПСр25, ПСр45, ПСр70 (цифры указывают процентное содержание серебра) позволяют получить соединения с высокой прочностью и пластичностью. На практике чаще применяют припои ПСр25 и ПСр45 при пайке стали, меди и ее сплавов для получения соединений с высокими механическими свойствами. Припой ПСр70 обладает высокой электропроводимостью, поэтому его используют для пайки токоведущих элементов.
Пайку среднеплавкими припоями ведут с использованием флюсов на основе буры и борной кислоты. Наиболее распространенный флюс этой группы — бура. Перед применением ее прокаливают при температуре 400-450°С. Борную кислоту, как менее активный флюс, обычно применяют в смеси с обезвоженной бурой.
Для пайки деталей из алюминиевых сплавов используют алюминиевые припои марок П590А, П755А, П550А, 34А и др. Наиболее распространен припой 34А с температурой плавления 525°С. Пайку ведут газовой горелкой с помощью флюсов марок Ф320А, Ф380А, Ф17 и других, в состав которых входят хлористый калий, хлористый литий, фтористый натрий и хлористый цинк.
Пайку среднеплавкими припоями деталей из чугуна проводят в следующей последовательности. Вначале поверхности соединяемых деталей тщательно подгоняют одну к другой и разделывают кромки под усиленные швы. Затем их подогревают до температуры 900-930 С» ацетилено-кислородным пламенем горелки, посыпают флюсом, облуживают, натирая прутком припоя (латуни), и постепенно заполняют шов. Пайку ведут окислительным пламенем. Детали при пайке нагреваются, что исключает возможность возникновения в них внутренних напряжений. Это выгодно отличает процесс пайки от сварки.
Рис. Подготовка чугунной детали при пайке латунью: S — толщина стенки.
Контакты реле-регуляторов, прерывателей припаивают серебряными или медными (медная лента Ml толщиной 0,1 мм) припоями электроконтактным способом.
Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения или герметичного соединения при помощи присадочных материалов — припоев.
При пайке основной металл детали не плавится. Надежность соединения обеспечивается за счет диффузии припоя в металл и зависит от правильного подбора флюса и припоя, тщательности очистки поверхности и наличия минимального зазора в стыке соединенных деталей.
В зависимости от температуры плавления припои делятся на мягкие и твердые: мягкие припои имеют температуру плавления до 300 °С, а твердые – 800 °С и выше.
Пайка мягкими припоями
Пайка мягкими припоями может обеспечить герметичность шва и электрический контакт, однако дает невысокую прочность соединений.
Мягкими припоями паяют бензобаки, водяные и масляные радиаторы, электропровода.
Из мягких припоев чаще всего применяют ПОС-40, ПОС-З0, ПОС-18. Числа 40, 30, 18 указывают содержание олова в процентах. Кроме олова в состав этих припоев входит 1,5 -2,5% сурьмы, остальное — свинец.
При пайке мягкими припоями стальных и алюминиевых изделий применяют флюсы: хлористый цинк, нашатырь, стеорин, а для меди, бронзы и латуни — канифоль.
Хлористый цинк образуется при растворении цинка в технической соляной кислоте.
Мягкими припоями паяют при помощи паяльников, которые нагреваются в печах, горнах, паяльными лампами или электрическим током. Рабочая часть паяльников делается из чистой меди.
Формы, размеры и вес паяльников зависит от конфигурации и массы паяемой детали.
Пайка твердыми припоями
Когда от соединения требуется высокая механическая прочность и герметичность, детали паяют твердыми припоями. Для пайки стали, чугуна, бронзы, латуни в ремонтной практике широко применяются медноцинковые припои ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54, имеющие температуру плавления 840-890°С.
Числа, стоящие в обозначении припоя после букв (36, 48, 54), указывают процентное содержание меди в припое, остальное — цинк.
Для пайки контактов прерывателей и реле-регуляторов применяют серебряные припои ПСР 25, ПСР 45, ПСР-70.
Числа, стоящие после буквенного обозначения, соответствуют процентному содержанию в припое серебра. Другими основными составляющими серебряных припоев являются медь и цинк.
При пайке твердыми припоями зазоры в местах стыка не должны быть более 0,1мм. В качестве флюсов для пайки твердыми припоями применяют буру или смесь буры с борной кислотой.
Подготовленную к пайке поверхность обмазывают флюсом, нагревают паяльной лампой или газовой горелкой до температуры плавления припоя и вводят припой.
ТЕМА 12. Восстановления деталей пайкой
1.Пайкой называется процесс получения неразъёмных соединений деталей в твёрдом состоянии при помощи расплавленного сплава, называемого припоем.
Пайку применяют при восстановлении радиаторов, топливных и масленых баков, трубопроводов, приборов эл. оборудования и др. деталей, а так же при восстановлении размеров деталей путём постановки ленты или навивки проволоки с последующей их припайкой к поверхности детали.
Припои, применяют как чистые металлы, так и их сплавы.
Требования к припоям:
· температура плавления припоя должна быть ниже температура плавления металла спаиваемых деталей;
· при температуре пайки припой должен хорошо смачивать спаиваемые поверхности и заполнять соединительные зазоры;
· припой должен обеспечивать получение соединений с требуемыми свойствами по механической прочности, противокоррозийной стойкости, электропроводности и т.п.
· коэффициент термического расширения припоя и спаиваемых материалов должны быть близкими по своей величине.
Низкотемпературные припои — tпл С < 450 с;
Наиболее часто применяемыми припоями при ремонте автомобилей являются:
Оловянно-свинцовые припои относятся к низкотемпературным , температура плавления не более 280 с. Они обладают достаточно высокой противокоррозийной стойкостью и высокими технологическими свойствами, прочность пайки по пределу прочности на разрыв не превышает 50..80МПа.
Медно-цинковые припои относятся к высокотемпературным, 1плс 825-905 с, Содержат 36-65% меди, остальное цинк, обеспечивают прочность пайки до 300.. .350МПа,имеют высокие противокоррозийные свойства. Недостаток-возможность испарения цинка, пары интенсивно окисляются, что вредно для здоровья работающих.
Применяются при пайке стальных и чугунных деталей, а также из меди и её сплавов, ПМЦ — 54, Л — 63 и ЛОК — 62 — 06 — 04.
Серебряные припои, применяются только в тех случаях, когда шов должен обладать большой механической прочностью, повышенной стойкостью против коррозии и когда место пайки не должно снижать электропроводимости детали. Они дороже, представляют собой сплав серебра с медью и цинком (серебра от 10 до 70%), прочность пайки от 150 — 450 МПа. Наиболее распространенные при пайке деталей из меди, латуни и бронзы: ПСР— 70, ПСР — 65, ПСР — 45 и ПСР — 20. Припои для пайки алюминия и его сплавов подразделяются на две группы:
· высокотемпературные на основе алюминия;
· низкотемпературные на основе олова, цинка и кадмия, имеют высокую температуру плавления, обладают высокой стойкостью против коррозии и прочностью соединения (прочность пайки на отрыв у припоя 34А 150-180 МПа.
Низкотемпературные припои для пайки алюминия и его сплавов на основе олова, цинка и кадмия применяются при невысоких требованиях к прочности соединений, применяют сравнительно небольшую температуру плавления.
Флюсы, с помощью их освобождаются спаиваемые поверхности деталей от окислов и предохраняют их от окисления в процессе пайки.
К флюсам предъявляются требования, исходя из которых они должны:
· вступать в химическое взаимодействие или растворять окислы при более низкой температуре чем температура; плавления припоя;
· уменьшать силы поверхностного натяжения расплавленного припоя и улучшать его растекаемость;
· хорошо смачивать в расплавленном состоянии металлические поверхности;
· не оказывать коррозийного воздействия на соединяемые детали и припои;
· легко удаляться с поверхности деталей после пайки.
Состав флюса зависит от состава припоя и металла, из которого сделаны спаиваемые детали.
При пайке деталей: — оловянно — свинцовыми припоями — водные растворы хлорных цинка и аммония (нашатыря), деталей эл. оборудования -бескислотные флюсы — канифоли;
· медно — цинковыми — применяют буру или её смесь с борной кислотой в соотношении 1:1;
· серебряными — смеси фтористого калия, фторобората калия и борного ангидрида;
· при пайке алюминия — специальные флюсы, состоящие из смеси хлористых солей калия, лития, натрия и цинка, они активно растворяют тугоплавкие окислы алюминия и способствуют получению прочного соединения.
2. Процесс пайки низкотемпературными оловянно — свинцовыми припоями состоит из трёх операций:
· подготовки детали к пайке;
· обработки детали после пайки.
· зачистку кромок детали от загрязнений и окислов;
· прогрев деталей до температуры пайки;
· флюсование и лужение соединяемых поверхностей;
· сборка изделия с обеспечением зазора между соединяемыми поверхностями в пределах 0,05 — 0,20мм.
Пайка деталей производится паяльником или погружением деталей в расплавленный припой. Кромки спаиваемых деталей нагревают выше температуры полного расплавления припоя на 40-50 о С. Рабочая часть паяльника изготовляется из красной меди. При пайке погружением припой расплавляют в электрическом тигле. размеры которого определяются размером соединяемых деталей. Обработка деталей после пайки включает:
· медленное охлаждение до температуры полного затвердевания припоя;
· паяный шов промывают горячей водой от остатков флюса;
· зачищают от наплывов припоя.
Алюминий и его сплавы паяют обычно абразивными и ультразвуковыми паяльниками (низкотемпературными припоями).
Абразивный паяльник состоит:
· При пайке абразивным паяльником соединяемые детали подогревают до температуры плавления припоя и затем облуживают, натирая абразивным стержнем паяльника, состоящем из смеси порошков припоя (90% по массе) и асбеста (10%). При соприкосновении с нагретой деталью припой абразивного стержня будет плавиться и, следовательно, очистка поверхности спаиваемых деталей от окислов будет происходить под слоем расплавленного припоя, который будет прочно соединяться с основным металлом.
Также пайку алюминия и его сплавов производят применением ультразвукового паяльника, который состоит из:
· магнитострикционного излучателя ультразвуковых колебаний;
Обмотка магнитострикционного излучателя питается от генератора ультразвуковых колебаний, (мощность 40 Вт; частота 18 — 22 ) — паяльник УП- 21. При пайке в расплавленном припое возникают ультразвуковые колебания, которые разрушают окисную плёнку на деталях. Очищенные от окислов поверхности деталей хорошо соединяются с припоем и обеспечивают прочное паяное соединение.
Качество пайки обычно контролируют методом опресовки деталей сжатым воздухом или водой.
3) Пайку высокотемпературными припоями применяют при устранении трещин, пробоин др. повреждений в корпусных деталях (блоках цилиндров, головках блоков, картерах коробок передач и пр.), при восстановлении трубопроводов, при пайке контактов электрооборудования и др.
Подготовка к пайке заключается в подгонке частей поломанных деталей, изготовление накладок для заделки пробоин, разделку кромок трещин и т. д.
При пайке деталей из алюминиевых сплавов соединяемые поверхности обезжиривают раствором кальцинированной соды и промывают водой. Кромки спаиваемых деталей зачищают от окислов и затем покрывают флюсом, который наносят в виде порошка или пасты. После флюсования в шов укладывают припой ( проволока, пластинки, кольца из проволоки и т.п.).
После наложения припоя приступают к пайке. Деталь в месте пайки нагревают до температуры, несколько превышающей температуру полного расплавления припоя и, выдерживают при этой температуре в течение некоторого времени, которое определяется экспериментальным путём.
В зависимости от принятого метода нагрева деталей различают следующие способы высокотемпературной пайки:
· электросопротивлением; в основном применяются в АТП
· в соляных ваннах;
При газопламенной пайке нагрев деталей и расплавление припоя чаще всего производят сварочной горелкой (основной в АТП). Припой в место пайки у вводят в виде прутка, как это делается при газовой сварке. Флюс на место пайки наносят заблаговременно, затем пламенем горелки подогревают кромки детали и после расплавления флюса вводят припой. Пайка электросопративлением обеспечивает высокое качество соединения деталей. Нагрев осуществляется за счёт тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через соединения припоя и спаиваемых деталей. Пайку можно производить на точечных, стыковых и роликовых электроконтактных сварочных машинах. Пайка производится без флюса т.к. флюсы являются изоляторами, но качество пайки получается высоким потому, что нагрев происходит очень быстро, а припой защищён от окисления плотным соединением со спаиваемыми деталями.
Пайка с нагревом деталей ТВЧ, даёт хорошие результаты. Детали подготовленные к пайке, с нанесённым флюсом и припоем помещают в индуктор, питаемый от генератора ТВЧ. Этот способ пайки обладает высокой производительностью, но требует применения сложного оборудования.
1. медные электроды;
2. напаиваемый контакт;
Качество пайки полых деталей контролируют испытанием на герметичность. Другие детали контролируют путём применения таких методов контроля, как люминесцентный, ультразвуковой и др.
Оценивая пайку как способ восстановления деталей, можно отметить след, её преимущества:
· небольшой нагрев деталей, что позволяет сохранить неизменной структуру и свойства металла соединяемых деталей;
· возможность соединения деталей, изготовленных из разнородных материалов
· достаточно высокая прочность соединения деталей;
· простота технологического процесса и применяемого оборудования.
К недостаткам следует отнести некоторое снижение прочности соединения деталей по сравнению со сваркой.
