Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 72. Пайка металлов

Пайка — это технологический процесс получения неразъемных соединений металлов нагревом до расплавления более легкоплавкого присадочного металла — припоя, заполняющего зазор между соединяемыми деталями. Основной металл при пайке не плавится, а нагревается до температуры расплавления припоя.

В качестве источников тепла при пайке используются газокислородное и газовоздушное пламя, электронагрев, индукционный нагрев, паяльники.

К преимуществам пайки относятся отсутствие расплавления и незначительный нагрев основного металла. Эти преимущества позволяют получать высококачественные соединения не только однородных металлов, но и разнородных металлов и сплавов.

Согласно ГОСТ 17327—71 различают два основных вида пайки: высокотемпературную и низкотемпературную. Температура плавления припоев для высокотемпературной— свыше 550° С, а для низкотемпературной — ниже 550° С. В основу высокотемпературных припоев входят медь, цинк, серебро, а низкотемпературных — свинец, олово, сурьма.

Пайке поддаются чугун, низкоуглеродистая и легированная сталь, медь, никель, алюминий и их сплавы и др. Источником нагрева при газопламенной пайке является сварочное пламя. В качестве основного инструмента используется сварочная горелка. При пайке широкое применение нашли горелки, работающие на газах-заменителях ацетилена. При пайке крупногабаритных изделий применяют многопламенные горелки.

Припои выпускают в виде проволоки, прутков, полос, порошковой проволоки, порошков и пасты.

Для получения надежного паянного соединения припои должны удовлетворять следующим требованиям:

температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления основного металла;

расплавленный припой в сочетании с флюсом должен быть жидкотекуч, хорошо растекаться, проникая в щели зазора, и хорошо смачивать металл,

припой и металл должны взаимно диффундировать и образовывать сплав;

припой должен обладать одинаковой или более высокой, чем основной металл, коррозионной стойкостью,

припой должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к внешнему виду изделий, и не содержать дорогих и дефицитных компонентов.

Все припои для высокотемпературной пайки можно разбить на следующие группы медные, медно-цинковые, серебряные, медно-фосфористые.

Медные припои применяют для пайки стали преимущественно в печах с защитной атмосферой. Медноцинковые — при пайке стали, чугуна, меди, бронзы н никеля.

Лучшие результаты дает припой марки ЛОК 62-06-04, содержащий 60—63% меди; 0,3—04% олова; 0,4—0,6% кремния, остальное цинк. Температура плавления его — 905° С, предел прочности — 45 кгс/мм2.

Серебряные припои можно применять при пайке всех черных и цветных металлов, кроме алюминия и цинка, имеющих более низкую температуру плавления, чем припой. Температура плавления серебряных припоев — 720—870° С. В зависимости от содержания серебра серебряные припои выпускаются марок от ПСрЮ до ПСр 70.

Медно-фосфористые припои находят широкое применение в электропромышленности. Их используют только для панки меди и латуни.

Припои для низкотемпературной пайки готовят на основе оловянно-свинцовых сплавов различного состава. В зависимости от содержания олова (Sn) используют припои марок от ПОС 90 (89—90% Sn) до ПОС 18 (17-18% Sn).

Для низкотемпературной пайки применяют также сурьмянистые припои марки ПОСС-4-6.

Для пайки алюминия в качестве низкотемпературных припоев рекомендуются сплавы: 50% Zn, 45% Sn, 5% А1 и 25% Zn, 70% Sn, 5% Al. Паяные соединения низкотемпературными припоями обладают низкой коррозионной стойкостью, что ограничивает их применение для деталей, работающих в воде или влажном воздухе. Для высокотемпературной пайки алюминия и его сплавов рекомендуются припои, содержащие 10—12% Si; 0,7% Fe, остальное — Al с температурой плавления 577°С, и припой состава 28% Си, 6% Si, 66% Al с температурой плавления 525°С.

При газопламенной пайке применяются флюсы в виде порошков, пасты и газа. Основой большинства флюсов при твердой пайке является бура (NaO). Для усиления действия флюса к буре часто добавляют борную кислоту, благодаря которой флюс становится более густым и вязким, требующим повышения рабочей температуры. Для понижения рабочей температуры флюса, что особенно важно для легкоплавких припоев, вводят хлористый цинк (ZnCl2), фтористый калий (KF) и другие щелочные металлы.

Перед пайкой соединяемые детали тщательно очищают от загрязнений, окалины, окислов, жира и др. Порошкообразные флюсы насыпают тонким слоем на очищенные кромки, причем часто применяют предварительный подогрев кромок с тем, чтобы частицы флюса плавились, прилипали к металлу и не сдувались пламенем горелки при пайке. Порошкообразный флюс наносят также на конец прутка припоя. Пасты и жидкие растворы наносят на поверхность соединяемых деталей кистью или обмакивают в них припой. При пайке наибольшее применение получили нахлесточные соединения. Зазор между соединяемыми поверхностями должен быть минимальным, а при пайке серебряными припоями — 0,05—0,03 мм.

Техника пайки подготовленного соединения сводится к нагреву их до температуры плавления припоя, введения и расплавления припоя. Обычно пайку производят нормальным пламенем.

При пайке медно-цинковыми припоями рекомендуется применять пламя с избытком кислорода. Нагрев ведут широкой частью пламени. Для равномерного прогрева горелкой совершают колебательные движения вдоль шва. После того как флюс, предварительно нанесенный на кромки, расплавится и заполнит зазоры, а изделие прогреется до необходимой температуры, начинают вводить припой. Для гарантии полного заполнения зазора припоем после прекращения подачи припоя горелкой еще некоторое время подогревают место спая. После окончания пайки спай должен медленно остывать, остатки флюса после пайки необходимо тщательно удалять. Для полного удаления флюсов изделие погружают в 10%-ный раствор серной кислоты с последующей промывкой водой. Брак, возникший при пайке, может быть исправлен. Для этого необходимо нагреть деталь до температуры плавления припоя и разъединить спаянные элементы. После этого заново зачистить соединяемые поверхности и повторно произвести пайку.

Контрольные вопросы
  1. Что называется наплавкой?
  2. Для каких целей применяется наплавка?
  3. Как осуществляется наплавка стальных и чугунных деталей латунью?
  4. Какой флюс применяется при наплавке латунью?
  5. Какие сплавы применяются при газопламенной наплавке?
  6. В чем сущность газопламенной пайки и как ее осуществляют?

вверх страницы