Применяемая технология пайки медных проводников и радиоэлементов

Технология пайки меди и ее сплавов

Технически чистая медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью и достаточно высокой коррозионной стойкостью. Она устойчива против атмосферной коррозии вследствие образования на ее поверхности тонкой защитной пленки, состоящей из CuS04-3Cu (ОН)2. Медь — относительно прочный (σв = 21 кгс/см2 и пластичный металл (б = 45 ÷ 50%).

С уменьшением содержания в меди газовых примесей пластичность ее возрастает до 62%. При повышенных температурах прочность меди уменьшается, а пластичность возрастает. Ценным свойством меди является ее способность сохранять высокую пластичность вплоть до температуры жидкого гелия 4,2 К (-269°С).

Для повышения прочности и придания меди особых свойств (жаропрочности и коррозионной стойкости и др.) ее легируют различными добавками. Сплавы на основе меди обладают высокими механическими и другими ценными качествами.

Поэтому во многих отраслях техники для изделий, работающих в условиях повышенных и криогенных температур, в качестве основного металла широко применяются медь и ее сплавы, обладающие необходимым комплексом свойств. Пайка этих материалов может производиться всеми известными способами.

Обратите внимание

Наиболее широкое распространение в промышленности получила пайка паяльником, газовыми горелками, погружением в расплавленный припой и в печах.

Пайка низкотемпературными припоями нашла большое применение благодаря простоте и общедоступности этого способа. Ограничения в ее применении вызваны лишь тем, что паяльником можно осуществлять пайку только тонкостенных деталей при температуре 350° С.

Массивные детали вследствие большой теплопроводности, превышающей в 6 раз теплопроводность железа, паяют газовыми горелками.

Для трубчатых медных теплообменников применяется пайка погружением в расплавы солей и припоев. При пайке погружением в расплавы солей используют, как правило, соляные ванны-печи. Соли обычно служат источником тепла и оказывают флюсующее действие, поэтому дополнительного флюсования при пайке не требуется.

При пайке погружением в ванну с припоем предварительно офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, который при температуре пайки заполняет соединительные зазоры. Зеркало припоя защищают активированным углем или инертным газом.

Недостатком пайки в соляных ваннах является невозможность в ряде случаев удаления остатков солей или флюса.

Широкое распространение в промышленности находит пайка в печах, поскольку при этом обеспечивается равномерный нагрев соединяемых деталей без деформации даже при больших габаритах изделий.

При пайке изделий из меди оловянно-свинцовыми и другими легкоплавкими припоями используют обычно канифолыно-спиртовые флюсы, водные растворы хлористого цинка или хлористого аммония.

Пайка серебряными припоями успешно идет при применении флюсов на основе соединений бора и фтористых соединений калия. Эти флюсы хорошо очищают поверхность меди от окисной пленки и способствуют растеканию припоя.

Недостатком флюсовой пайки меди является трудность получения герметичных соединений. Кроме того, остатки флюса являются очагами коррозии. Поэтому пайку чаще всего осуществляют в восстановительных или нейтральных газовых средах.

Пайку меди в азоте можно осуществлять при температуре 750-800°С.

Важно

К недостаткам этого метода можно отнести сложность оборудования по очистке азота, а также отсутствие возможности осуществлять пайку при температуре ниже

Имеются сведения о применении пайки меди в среде аргона припоем ЛС 59-1 с дополнительным флюсованием мест пайки водным раствором буры.

Пайку в вакууме успешно применяют для соединений многих металлов, в том числе и меди. Этот вид пайки достаточно экономичен, совершенно безопасен и производится в вакуумных печах или контейнерах, загруженных в обычные печи. Паяные швы, полученные при применении нагрева в вакууме, отличаются чистотой, прочностью металла шва и высокой коррозионной стойкостью.

К недостаткам способа пайки в вакууме следует отнести сложность применяемого оборудования.

Соединение меди при низкотемпературной пайке производится стандартными оловянно-свинцовыми припоями ПОССу 30-0,5; ПОС 40; ПОССу 40-0,5, ПОС 61 и свинцово-серебряными припоями ПСр 1,5; ПСр 2,5; ПСр 3 с использованием флюсов на основе хлористого цинка или канифольно-спиртовых.

Соединения, паянные оловянно-свинцовыми припоями, теплостойки до температур 100-120°С.

При снижении температуры до -196÷-253°С предел прочности этих соединений увеличивается в 1,5-2,5 раза, достигая 4,5-7,5 кгс/мм2; при этом пластичность резко снижается.

Совет

Хрупкость оловянно-свинцовых припоев и паянных ими соединений при низких температурах объясняется аллотропическим превращением олова и образованием в шве хрупких интерметаллидов, которые при низких температурах являются очагами развития трещин.

Для оловянно-свинцовых сплавов, содержащих менее 15% олова, падение ударной вязкости не происходит. Это обусловлено тем, что свинец, являясь основой сплава, с понижением температуры увеличивает ударную вязкость, давая во всех случаях вязкий излом.

Высокая пластичность свинца делает его нечувствительным к надрезу. Поэтому вполне закономерны стремления применять для пайки изделий криогенной техники припои на основе свинца с содержанием олова менее 15%.

Однако практика их применения показала, что они нетехнологичны, плохо смачивают основной металл и не затекают в соединительные зазоры.

Например, применение припоя, на основе свинца, легированного серебром (припой ПСр 3), позволяет получать теплостойкие и хладостойкие соединения из меди.

Введение в этот припой 5% Sn (ПСр 2,5) улучшило его технологические свойства, однако при комнатной температуре соединения, паянные припоями ПСр 3 и ПСр 2,5, обладают низкой прочностью. Предел прочности при срезе равен 1,2-1,8 гкс/мм2.

Легирование свинца оловом до 16% и кадмием до 5% делает припой ПСр 1,5 более технологичным, однако он становится малопластичным даже при температуре 20° С.

Применение кадмиевых припоев требует специального навыка, так как технологичность их значительно ниже, чем у оловяно-свинцовых. Соединения меди кадмиевыми припоями ПСр 5 КЦН, ПСр 8 КЦН теплостойки до температуры 350° С, но малопрочны (σв = 2,9 кгс/мм2) из-за образования в шве хрупких интерметаллидов и нехладостойки.

Припои на основе цинка редко применяют для пайки меди ввиду интенсивного растворения ее в расплаве припоя. При этом предел прочности на срез не превышает 1,5 кгс/мм2.

Обратите внимание

Цинковые припои, легированные медью и серебром, также плохо растекаются по меди. Легирование этих припоев оловом и кадмием (ПЦА8М, ПЦКд, СрСУ 25-5-5) хотя и несколько улучшает их растекаемость, но швы становятся хрупкими.

Для пайки меди находят также применение припои на основе медно-фосфористой эвтектики с добавлением серебра. Швы, паянные этими припоями, достаточно прочны (σв = 25 -7- 30 кгс/мм2), теплостойки до температуры 800° С, но непластичны. В условиях низких температур прочность соединений меди, паянных этими припоями, увеличивается, но пластичность резко падает.

Широкое применение для пайки медных конструкций находят припои ПСр 45, ПСр 40, ПСр 25, ПСр 12.

Пайку этими припоями осуществляют нагревом ацетилено-кислородным пламенем или в печах с использованием коррозионно-активных флюсов № 209, 284. После пайки конструкций остатки флюса необходимо удалять промывкой в горячей воде. Пайку теплообменной аппаратуры осуществляют с применением припоя ПСр 72 или ПСр 71 в вакууме.

При пайке деталей из медных сплавов, конструкция которых позволяет производить пайку под давлением, в качестве припоя можно использовать серебряное покрытие (10-25 мкм) или тонкую серебряную фольгу.

При нагреве выше 779° С медь взаимодействует с серебром с образованием в шве сплава типа припоя ПСр 72. Пайка этим (контактно-реактивным) методом осуществляется без применения флюса в вакууме или в инертной среде.

Припои на медной основе тугоплавки и вызывают растворение (эрозию) основного металла, поэтому для пайки меди их применяют реже, чем серебряные. Диффузионная пайка меди может быть выполнена галлием, индием, оловом, свинцом, припоями ПОССу 40-2, ПОС 61 путем поджатая деталей в вакууме или аргоне при температурах 650-800°С и длительных выдержках.

Припой в месте пайки можно наносить напылением в вакууме, гальваническим способом или в виде тонкой фольги.

Важно

Капиллярную пайку меди низкотемпературными припоями можно производить при зазорах 0,05-0,5мм и температурах 650-900°С в вакууме или аргоне. При этом соединения меди, паянные индием, галлием, оловом, припоями ПОС 61 и ПОС 40, хрупкие и малопрочные, предел прочности на срез не превышает 4-7 кгс/мм2.

При пайке меди свинцом соединения хотя и малопрочны, но пластичны. При применении припоя системы Pb — Ag — Sn — Ni (ПСр 7,5) можно обеспечить предел прочности при растяжении 14 кгс/мм2 с достаточно высокой пластичностью, угол изгиба образца, паянного встык, 130°.

Источник: http://www.prosvarky.ru/brazing/process/11.html

Технология надёжной пайки радиодеталей

Вновь довелось собирать электронное устройство на печатной плате китайского изготовления. В какой-то степени технология уже была отработана, сначала устанавливаю  детали с применением способа фиксации, в виде оформленного со стороны дорожек колечка из вывода электронного компонента, а затем, когда уже платка полностью «забита», произвожу пайку.

Данный способ понравился тем, что не только не нужно после каждой вставленной на место детали браться за паяльник и производить пайку соединения, но и тем, что установленный компонент имеет уже жёсткость фиксации, при которой нет необходимости удерживать его в дальнейшем при пайке, также колечко возможно разместить строго в пределах контактного «пятачка» (не высовывается «хвостик» в сторону). 

Однако способ гибки фиксирующего кольца, применённый в прошлый раз, когда на конце вывода электронного компонента кольцо формировалось путём изгиба, при помощи пинцета, вокруг шила, не был идеальным.

Электронный компонент, при изгибе вывода, норовит провалится и тем самым оставленный вывод получается длиннее необходимого, в итоге фиксация (прижим к плате детали) с первого раза получается не всегда.

Стал пробовать варианты и нашёл оптимальный.

Из инструмента потребуются маленькие круглогубцы с диаметром кончиков чуть меньше диаметра контактных площадок, так же не большие кусачки, а из приспособлений отрезок оболочки провода (кембрик) длиной примерно 6 мм (подбирается по месту). И ещё необходимо выполнить парадоксальное условие – не спешить, тогда всё свершиться очень быстро.

Выводы электронного компонента изгибаются. Компонент устанавливается на предназначенное ему на плате место и на вывод одевается кембрик (отрезок изоляции).

Совет

Вывод откусывается на уровне края кембрика. Пробовал без него, но тогда нужно суметь очень точно выдержать необходимую длину, иначе кольца будут больше или меньше одного витка. Конечно мелочь, но уж кому как по вкусу.

Читайте также:  Как правильно выпилить круг электролобзиком?

Кембрик снимается. Край вывода зажимается кончиками круглогубцев, которые поворачиваются вокруг собственной оси, одновременно придавая ему форму колечка. Его диаметр должен соответствовать диаметру контактной площадки. Следующим движением колечко с некоторым усилием прижимается к контактной площадке, при необходимости выравнивается относительно её.

О результатах монтажа

Пусть форма контакта не идеальна, зато надёжность соединения высокая, такая пайка эрозии подвержена гораздо слабее.

Эрозия это когда между оловом на контактной площадке и  стоящим торчком обрезке вывода детали (как вариант крохотный загиб на бок) со временем образуется воздушный зазор, то есть пропадает контактное соединение.

Особенно быстро это происходит там, где во время работы присутствует нагрев, например в блоках питания.

Видео

В отсутствие видеосъёмки всё происходит гораздо быстрее, ибо есть возможность держать плату ближе к себе, а так намного удобней. Автор Babay iz Barnaula

   Форум

Источник: http://radioskot.ru/publ/konstruktiv/tekhnologija_nadjozhnoj_pajki_radiodetalej/13-1-0-1256

Пайка медных проводов: оборудование и инструкция

Пайка это хороший способ соединять провода, он не уступает в долговечности и проводимости соединениям с использованием сварки, однако применяется значительно реже. Происходит это по той причине, что пайка более сложный процесс, и перед его началом нужно изучить схему проводки.

И времени на создание хорошего соединения проводов потребуется значительно больше. Однако есть и плюсы, оборудование для сварки обычно имеет высокую цену, а для пайки достаточно обычного паяльника, и канифоли, которая стоит совсем не больших денег. К тому же необязательно иметь высокую квалификацию, или проходить специальные курсы.

Освоить такой способ соединения проводов может каждый при наличии времени и желания.

Необходимое оборудование

Лучше всего применять для пайки различных медных проводов, паяльную станцию. С её помощью можно изменять температуру жала, однако нужно также подходить к этому обдуманно.

Паяльная станция стоит не дешево и смысл её брать есть только в случае довольно частого выполнения паяльных работ. В остальных случаях для того чтобы иногда соединять провода, подойдет и обычный паяльник имеющий мощность тока до 60 Вт.

Такой мощности вполне достаточно чтобы произвести все необходимые работы в обычных домах, и спаивать скрутку из 3х-5ти проводов сечением 1,5-2,5 мм2.

Припои следует использовать мягкие оловянно-свинцовые, имеющие низкую температуру плавления, такие как ПОС-40, ПОС-60. Обезжиривать поверхность перед пайкой медных проводов и покрытия их припоем нужно с использованием химически нейтральной канифоли или безкислотных растворов.

Как правильно производится пайка медных проводов?

Сначала нужно удалить изоляцию примерно с 5 см проводника, потом их нужно покрыть слоем припоя (облудить). Это делается с помощью покрытия провода паяльным флюсом. Затем расплавленный припой наносится с помощью жала паяльника на проводник, после чего он получает серебристый оттенок.

Чтобы увеличить прочность, провода соединяют скруткой, и затем пропаивают уже её. В итоге получается, что во время пайки припой растекается по нагретой и облуженной поверхности скрутки.

Нужно проверить стык после пайки, чтобы не пришлось откручивать коробку в случаее если у вас скрытая электропроводка.

Обратите внимание

Для пайки медного очищеного провода соединенного в скрутку, на него давят жалом паяльника с необходимым количеством припоя. Скрутка разогревается и расплавленное олово, растекаясь, попадает между проводами, заполняя промежутки между ними. После того как пайка завершена провода изолируются специальной изоляционной лентой или термоусадочной трубкой.

Однако она обеспечивает отличный контакт и высокую долговечность, поэтому является одним из самых лучших способов разрешенных «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

Кроме того нет необходимости наличия дорогостоящего оборудования, и с этим делом может справиться обычный человек, у которого есть паяльник и возникла необходимость заняться электропроводкой в квартире или на даче.

Все это означает что пайка самый простой и эффективный способ соединения проводов даже в бытовых условиях.

Видео

Источник: http://positroika-doma.ru/elektroprovodka/payka-mednyh-provodov-oborudovanie-i-instrukciya

Пайка твердым и мягким припоем медных труб

Применение медных труб позволяет устроить эффективную и долговечную систему отопления или водоснабжения. Наиболее простым и распространенным способом соединения таких изделий является технология пайки.

Она предполагает наличие припоя – термопластичного вещества, обеспечивающего герметизацию стыка путем плавления и затекания под действием высокой температуры. После остывания он твердеет и фиксирует соединение.

Пайка труб из меди осуществляется разными видами припоя

Подготовка медных труб

Данные изделия отличаются прочностью, долговечностью, выдерживают высокие значения давления и температуры, а также не боятся ультрафиолетового излучения.

Для спаивания труб из меди понадобятся труборез, расширитель, молоток, рулетка и фаскосниматель. Выбор трубореза определяется диаметром используемых изделий. Он позволяет получить ровный срез, который перпендикулярный к оси трубы.

Фаскосниматели применяются для снятия грата и фаски с краев изделий. Снятие заусенцев с внешних и внутренних краев труб облегчает их всовывание друг в друга.

Фаскосниматели бывают в круглом корпусе (с ограничением диаметра трубы в 3,6 см) либо в виде карандаша.

Если соединение медных труб не предполагает использование фитингов, то используется труборасширитель.

В помещении проведения пайки медной трубы не должно находиться легковоспламеняющихся и горючих веществ. Также необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и проветривание.

Для качественного соединения важен ровный срез, поэтому трубу нужно обрезать специальным приспособлением — труборезом

Материалы, необходимые для работы

Пайку медных труб можно выполнять самостоятельно. Для работы потребуются:

  • припой;
  • стальная щетка;
  • флюс;
  • кисть;
  • паяльник или газовая горелка.

Припой имеет вид проволоки с температурой плавления меньшей, чем у меди. Это позволяет выполнять соединение изделий нагреванием. С помощью стальной щетки при подготовительных работах очищаются внутренняя поверхность фитинга и внешняя часть трубы.

Припой бывает высокотемпературный, представляющий собой тонкую проволоку из меди с добавлением до 6% фосфора и имеющий температуру плавления 600-800 °С, и низкотемпературный – из олова, плавящегося при 300-400 °С.

Жидкий флюс наносится на муфту и трубу до сборки соединительного узла, твердый – расплавляется в зоне пайки.

Важно

Флюс в виде пасты представляет собой загустевшую смесь, которая может быть нанесена как до, так и после процесса стыковки.

Флюс очищает от окислов поверхность трубы, защищает место пайки от кислорода, способствует растекание припоя и улучшает сцепления соединяемых деталей.

Для разогрева металла и припоя необходима газовая горелка

Различают газовые горелки со стационарным баллоном или одноразовым. Существует отдельный вид горелок – ацетилен-кислородные, которые отличаются своей конструкцией. Выбор мощности аппарата для пайки осуществляется по температуре плавления припоя. Профессиональными инструментами проводится пайка медных труб твердым припоем, полупрофессиональными – твердым и мягким припоем.

Особенности припоев и флюсов

Существует большое количество твердых и мягких припоев, которые могут обеспечить качественную пайку медных труб. Низкотемпературные припои дают шов с несколько худшими механическими параметрами, но позволяют выполнять работы при температуре, которая не оказывает сильного влияния на прочность металла труб. Около 95-97% таких припоев составляет олово, остальная часть – прочие элементы.

Наиболее хорошие технологические свойства у соединений, содержащих серебро. Существуют трехкомпонентные припои, в состав которых входят олово, серебро, медь. Флюсы, применяемые для низкотемпературной пайки, зачастую содержат хлорид цинка.

Достаточная прочность соединения при пайке мягким припоем достигается большой площадью контакта элементов. Для газопроводов используется только высокотемпературная пайка, обеспечивающая наилучшую прочность и надежность.

Низкотемпературный припой состоит из олова и имеет вид проволоки

Допустимое давление в трубопроводах при использовании разных типов пайки приведено в таблице.

Таблица 1

Тип пайки Температура среды, которая транспортируется, °С Давление, атм
Низкотемпературная 30 16
65 10
110 6
Высокотемпературная 30 40
65 25
110 16

Для высокотемпературной пайки обычно используются медно-фосфорные припои. Они выпускаются в виде прутков.

Рекомендуется применение флюса и припоя одного производителя как для низкотемпературной, так и высокотемпературной пайки.

Пайка мягким припоем

Низкотемпературная пайка применяется при установке водопроводных и отопительных сетей с температурой теплоносителя до 130 °С и диаметром труб до 10 см.

Пайка при низкой температуре подходит для монтажа водопроводов

Технология соединения медных изделий мягким припоем предполагает предварительную зачистку поверхностей, нанесение кисточкой флюс-пасты и вставку элементов друг в друга. Далее, место соединения раскаляется газовой горелкой до 200-250 градусов. Припой наносится на край соединения.

Во время пайки важно помнить, что температура пламени горелки может достигать 1 тыс. градусов, поэтому для разогрева элементов достаточно 15-20 секунд. Для равномерности нагрева пламя необходимо постоянно перемещать. Контроль степени прогрева выполняется по цвету флюса. После его потемнения необходимо брать припой.

После введения мягкого припоя в зону пайки при соприкосновении с нагретой медной трубой оловянная проволока начинает таять и скользить по флюсу в шов. Постепенно разогретая масса заполняет пространство между раструбом и трубой.

Пайка твердым припоем

Пайка медных труб своими руками с использованием твердого припоя проводится, если планируется эксплуатация системы при температуре выше 110 °С. Для соединения необходима температура выше 700 градусов, поэтому пайку выполняют газопламенным способом.

Медно-фосфорный припой выпускается в виде прутьев и применяется для высокотемпературной пайки

Применение медно-фосфорного припоя не требует наличия флюса. Если правильно обеспечить равномерный нагрев концов изделий, то он заполнит зазор. Готовность соединения проверяется прутком припоя – он должен плавиться.

Этапы пайки такие:

  1. Собирается и прогревается стыковочный узел.
  2. В точку соединения раструба и трубы вводится припой, который размягчается горелкой.
  3. После первого сцепления труба проворачивается и размягченный припой наматывается на последующий участок стыка.

Преимуществами технологии пайки медных труб твердым припоем является:

  • хорошая прочность шва;
  • возможность уменьшения ширины соединения;
  • применимость в системах, работающих при высокой температуре.

Так как правильная пайка медных труб твердым припоем должна исключать перегрев изделий, что приводит к разрывам, то выполнение работ лучше доверить специалистам.

Трубы, соединенные твердым припоем, используются в отопительных системах

Основные ошибки при пайке своими руками

Перед тем, как паять медные трубы необходимо убедиться в отсутствии дефектов на их поверхности, которые часто появляются при нарезке изделий. Надежность шва во многом зависит от чистоты материалов, используемых в работе. Для труб диаметром 6-108 мм ширина полученного соединения может составлять 7-50 мм.

Читайте также:  Как сделать регулятор мощности паяльника своими руками

Иногда при нанесении флюса некоторые участки трубы пропускаются, что влечет за собой некачественное сцепление припоя с изделием. К похожему результату приводит перегрев трубы, при котором флюс сгорает.

Во время пайки важно выполнять требования техники безопасности, поскольку работы связаны с применением открытого пламени и химически активных веществ. Перед тем, как паять медные трубы, необходимо позаботиться о средствах индивидуальной защиты: рукавицах, очках и т. д.

Правильно организованные и выполненные работы по соединению медных труб обеспечит долгий срок службы трубопровода.

Источник: http://TrubaMaster.ru/pajka/pajka-mednyh-trub.html

Методы пайки

Темы: Пайка.

Применяемые методы пайки:

  1. Капиллярная пайка. Припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями. Припой и металл при этом химически не взаимодействуют. Это наиболее распространенный метод пайки.
  2. Диффузионная пайка — длительная выдержка при высокой температуре. Происходит упрочнение шва за счет взаимной диффузии компонентов припоя и основного металла. Химического взаимодействия нет, образуется твердый раствор.
  3. Контактно-реактивная пайка. В этом случае между соединяемыми деталями или между деталями и припоем протекают активные реакции с образованием в контакте легкоплавкого соединения.
  4. Реактивно-флюсовая пайка. Шов образуется за счет реакции вытеснения между флюсом и основным металлом.
  5. Пайка — сварка, шов образуется способами сварки, но в качестве присадочного материала используется припой.

Методы пайки определяются химическими свойствами припоя, флюса и металла и режимом пайки (температура, время и т.д.) В зависимости от источника тепла осуществляется пайка следующими способами :

  1. пайка в печах ;
  2. пайка сопротивлением;
  3. индукционная пайка ;
  4. пайка паяльниками;
  5. пайка газовыми горелками.
  6. пайка погружением в расплавленный припой ;

В качестве припоя используются чаще всего сплавы металлов.

Основные требования к припоям :

1. Иметь температура плавления как минимум на 50-100оС ниже температуры плавления паяемых металлов.

2. Обеспечивать хорошее смачивание металла и хорошее заполнение шва пайки.

3. Образовывать прочные, пластичные и корррозионно- устойчивые швы.

4. Иметь коэффициент линейного расширения не отличающийся резко от коэффициента линейного расширения паяемых металлов.

Припои делятся на две группы : мягкие (температура плавления ниже 500оС), и твердые (выше 500оС).

Совет

Мягкая пайка дает относительно невысокую механическую прочность, используется для деталей, работающих при невысокой температуре и небольших вибрационных ударных нагрузках : радиаторы, топливные баки, электрические провода и т.д.

Наиболее распространенные оловянно-свинцовые (олово в чистом виде как припой не используется) припои ( цифра в названии припоя означает содержание в нем олова) : ПОС-18 (17-18% олова, 2-2,5% сурьмы и 79-81% свинца) используется для пайки неответственных деталей ; ПОС-30 и ПОС-40 — для швов, имеющих достаточную прочность и надежность, ПОС-50 и ПОС-61 — для деталей, швы у которых не должны окисляться при работе (электрооборудование и др.).

Твердая пайка выполняется в том случае, когда необходимо иметь прочный шов или шов, работающий при высоких температурах (топливо- и маслопроводы, контакты реле, и т.д.). К твердым припоям относятся : медные, медно-цинковые, латунные, алюминиевые и серебряные.

Медно-цинковые припои (первая цифра в названии припоя означает содержание меди в припое, остальное цинк и небольшое количество примесей) : ПМЦ-36 — для пайки латунных изделий ; ПМЦ-48 — для деталей из медных сплавов, не подвергающихся ударным нагрузкам и изгибу; ПМЦ-54 — для пайки меди, бронзы и стали, не подвергающихся ударным нагрузкам.

Для получения эластичного и прочного соединения используются в качестве припоев латуни Л-62 и Л-68. (сплав меди с цинком — до 80% , с добавками алюминия, свинца, никеля — до 10%).

Для пайки ответственных конструкций используются серебряные припои : ПСр-12 ( 36%меди, 12%серебра, не более 1,5% примесей, остальное цинк); ПСр-45 для пайки латуни, меди и бронзы (контакты проборов электрооборудования) ;ПСр-70 для пайки электрических проводов, требующих низкого электрического сопротивления в местах пайки.

Для пайки деталей из алюминия и его сплавов используются алюминиево -кремниевые припои (силумины) и алюминиево — медные сплавы (34А и 35А). Припой 35А имеет более высокие механические качества и выше температуру плавления , чем 34А.

Для удаления с поверхности окисных пленок и защиты их от дальнейшего окисления служат флюсы, которые или растворяют окислы, или химически взаимодействуют с окислами и которые в виде шлака всплывают на поверхность шва. Также флюсы способствуют улучшению смачивания поверхностей пропоем. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя.

При пайке мягкими припоями применяются нашатырь (или хлористый аммоний), водный раствор хлористого цинка и хлористого аммония с концентрацией 20-50%. Соляную кислоту в качестве флюса не используют, а применяют водный раствор хлористого цинка, который получают травлением водного раствора соляной кислоты цинком:

HCl + Zn2→ Zn Cl2 +H2.

Для исключения дальнейшей коррозии паяных деталей применяют канифоль, которую необходимо наносить на место пайки, но не на паяльник, т.к. при перегреве на паяльнике она может потерять свои флюсующие свойства.

При пайке твердыми припоями в качестве флюса используют буру или смесь её с борной кислотой и борным ангидридом. Подбором количества борного ангидрида изменяют температуру плавления флюса.

Обратите внимание

Паяние деталей мягкими припоями выполняется чаще всего с помощью паяльников (медных и электрических), а твердыми припоями — газовыми горелками или индукционным нагревом. Рабочая часть паяльника натирается нашатырем для удаления окислов, облуживается. Поверхность шва обезжиривается флюсом, паяльником расплавляется и переносится припой на место пайки и равномерно распределяется по ней.

Детали ходовой части строительных и дорожных машин имеют очень большой износ. В этом случае для восстановления их целесообразно применять заливку жидким металла (литейную сварку), т.к. другие способы (автоматическая наплавка, постановка бандажей и т.д.) не дают хорошего качества и очень дороги.

Деталь нагревают и помещают в кокиль, тоже нагретый до 200-250оС.

Через летники заливают в кокиль жидкий чугун или сталь, которые заполняют пространство между изношенной деталью и стенкой кокиля, происходит сварка металла, компенсирующая износ.

Для деталей ходовой части последующей механической обработки не требуется. По сравнению с другими способами стоимость восстановления снижается в два-три раза, а долговечность находится на уровне новой детали.

Источник: http://weldzone.info/technology/soldering/265-soldering-methods

Технология пайки металлов

Кислота ортофосфорная (паяльная)

В практике выполнения электромонтажных работ, при ремонте электрического оборудования и эксплуатации элек­троустановок, наряду со сваркой, для соединения меж собой деталей из однородных и разнородных металлов, применяется пайка.

 Соединение металлов и деталей, способом пайки имеет ряд преимуществ, перед соединением их сваркой.

Главные достоинства заключаются в последующем: сое­диняемые детали греются до температур, при ко­торых их структура и механическая крепкость не изме­няются; при соединении деталей и узлов отпадает необходимость в дополнительной обработке мест соединения (как это осуществляется при сварке); оборудование и приспособления, используемые при пайке, значи­тельно дешевле, чем при сварке; при помощи пайки можно сделать сложные узлы и детали из различ­ных материалов и сплавов, простых по форме и методу производства; высочайшая крепкость соединения; не происходит коробления и деформации соединяемых деталей.

К недочетам пайки, по сопоставлению со сваркой сле­дует отнести относительную сложность технологическо­го процесса и относительно, огромную затрату труда на выполнение равноценных соединений.

Пайка в электромонтажном производстве и при ремонтных работах применяется исключительно в тех случаях, если не может быть при­менена электросварка либо если пайка является единственным методом соединения деталей, например- пайка петушков обмотки электронных машин, пайка кабельных муфт и др.

Основными методами соединений и оконцеваний проводов и кабелей с медными и дюралевыми жилами являются опрессовка и сварка (электронная и термитная). Но в ряде организа­ций, где еще не освоены опрессовка и сварка, приме­няется пайка соединений.

Суть пайки заключается в соединении меж собой, жестких железных деталей и проводников при помощи расплавленного припоя. Температура плавле­ния припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых деталей. Припой должен отлично смачи­вать металл соединяемых деталей, просто разливаться по поверхности и растворять металл базы, у шва в месте пайки.

Поверхность деталей, подлежащих пайке, очищают от окислов и загрязнений, механическим и хим методом. Для хим чистки поверхностей применя­ются флюсы. Во время нагрева флюсы, соединяясь с окислами, образуют шлак, всплывающий на поверх­ность припоя.

Кроме растворения и удаления грязищи и окислов с поверхности соединяемых деталей, флюсы защищают металл базы и припой от окисления в процессе пайки. Выбор флюса находится в зависимости от применяемо­го припоя и свойства соединяемых пайкой ме­таллов.

Припои и флюсы

Важно

Зависимо от температуры плавления и прочно­сти используемые припои делятся на мягенькие и твердые. К мягеньким относятся припои, температура плавления которых ниже 4000С; к жестким – темпера­тура плавления которых выше 500°С. Предел прочно­сти мягеньких припоев около 5-7 кГ/мм2 твердых при­поев – до 50 кГ/мм2

Большая часть мягеньких припоев представляет собой сплавы, основой которых являются олово и свинец, а для пайки алюминия- цинк. Хим состав мягеньких припоев приведен в приложениях. Предназначение и об­ласть внедрения более всераспространенных марок мягеньких припоев приведены в табл. 1.

Не считая перечисленных в приложении 1 оловянно-свинцовых припоев используются безоловянистые припои (свинец 98,5-98,9% цинк 1% и др.).

Эти припои на­много дешевле оловянисто-свинцовых и используются для неответственных паек латуни и стали. Механиче­ская крепкость пайки безоловянистыми припоями ниже, чем оловянно-свинцовыми припоями.

Но примене­ние припоя без дефицитного олова оправдывает его ис­пользование.

 Таблица 1

Область внедрения более всераспространенных оловянно-свинцовых припоев

ПОС-61Облуживание за ранее посеребренных, а потом обмедненных поверхностей фарфоровых изоляторов кабельных муфт перед спайкой их на заводе с металлическими головками н фланцами. Пайка проводов к выводам аппаратов телефонно­го типа.

Припой- ПОС 61

    ПОС-50Пайка медных жил проводов и кабелей, мед­ных заземляющих проводников к металлической броне и свинцовой оболочке.

Читайте также:  Как самостоятельно залить масло в домкрат

ПОС-40Пайка медных жил проводов и кабелей, мед­ных заземляющих проводников к металлической броне и свинцовой оболочке, пайка деталей электро­аппаратов.

ПОС-30То же, что ПОС-40, и для пайки изделий нз цинка, стали, латуни.

ПОС-18Пайка свинца, лужение металлической брони перед припайка к ней заземляющих проводников, пай­ка стали, свинца, латуни, цинка, покрытого цинком железа.

ПОСС-4-6Пайка свинца со свинцом, оконцеваний и сое­динений медных жил кабеля и присоединений заземляющих медных жил к броне кабелей, при условии подготовительного облуживания ка­бельных жил, наконечников, гильз и брони при­поями ПОС-18 либо ПОС 30; пайка стали, лату­ни, белоснежной жести.

Методом прибавления в оловянно-свинцовые припои висмута либо кадмия, добиваются понижения температуры плавления припоев на 60-180°С.

Эти припои могут применяться для пайки тонких оловянных изделий, в каче­стве плавких вставок предохранителей, также для пайки деталей, особо чувствительных к перегреву.

Оловянно-свинцовые припои для пайки изделий из алю­миния и его сплавов неприменимы, потому что свинец силь­но понижает коррозийную стойкость паяного шва. По­этому для пайки алюминия и его сплавов рекомендуют  использовать легкоплавкие припои, не содержащие сви­нец и основой которых является цинк.

Припои оловянно-свинцовые с кадмием марки ПОСК

Хим состав жестких припоев приведен в при­ложениях . Предназначение и область примене­ния более всераспространенных марок жестких припо­ев приведены в табл. 2. Эти припои представляют со­бой сплавы, основой которых являются серебро и медь, медь и фосфор, медь и цинк.

Совет

Из этой группы припоев более дорогостоящими являются серебряные при­пои, которые в ряде всевозможных случаев заменяются более деше­выми медно-цинковыми и медно-фосфористыми припоя­ми.

Необходимо подчеркнуть, что место пайки, выполненное серебряными припоями, обладает высочайшей прочностью, пластичностью и электропроводностью, чего не всегда можно достигнуть при применении медно-цинковых и медно-фосфористых припоев; не считая того, серебряными при­поями можно паять темные, цветные металлы (медь, латунь, бронзу) и серебро, в то время как область при­менения других жестких припоев более ограничена.

Таблица 2

Область внедрения более всераспространенных серебряных и медно-цинковых припоев

ПСр-70  – Для пайки токоведуших соединений, если ме­сто пайки не обязано иметь резкого понижения электропроводности, по сопоставлению с электропро­водностью соединяемых деталей.

ПСр-50 Кд ПСр-45 — Для пайки большинства металлов. Для пайки стали, никеля, меди, бронзы и пластинок жестких сплавов. Место пайки не подвержено коррозии и не разрушается под воздействием вибраций и ударных нагрузок.

ПСр-25 — То же, но когда нужна особенная чистота места спая. Плохо выдерживает ударные нагрузки.

ПСр-25ф  —  Для пайки меди, бронзы, латуни. Не требу­ет внедрения флюса.

ПСр-10 — Для пайки темных и цветных металлов, ра­ботающих при температуре до 800° С, также для пайки пластинок жестких сплавов.

ПМЦ-36 — Для пайки латуни, содержащей до 68% ме­ди, также для узкого паяния по бронзе.

ПМЦ-48 — Для пайки медных сплавов с содержанием меди более 68%.

П МЦ-54 — Для пайки бронзы, меди, жести, стали.

 Таблица 3

Область внедрения припоев для пайки дюралевых оболочек и жил кабелей и проводов

А — Для всех случаев пайки и лужения жил про­водов и кабелей.

Б — Для пайки дюралевых жил и оболочек про­водов и кабелей.

Мосэнерго — Для пайки жил проводов и кабелей сечени­ем 16 мм2 и выше в тех случаях, когда место пайки накрепко защищено от попадания воды и когда при пайке обеспечен повышенный нагрев.

Для пайки пластинок твердого сплава к режущему инструменту в качестве припоев используются специ­альные прочные сплавы, электролитическая медь и латунь . Температура плавления этих припоев колеблется в границах 900-1300° С.

К высо­копрочным припоям относятся сплавы, состоящие из меди, никеля, цинка, железа и других частей.

У ла­тунных припоев крепкость места пайки на растяжение при температуре до 400°С выше, чем у медных, а при более больших температурах напротив крепкость пайки медными припоями выше, чем латунными.

При выборе припоя для пайки следует учитывать сле­дующее: температура плавления припоя должна быть более чем на 600 С ниже температуры плавления спаиваемых деталей, а если спаиваемая деталь работа­ет при больших температурах, то температура плавле­ния припоя должна быть не меньше чем на 3000С ниже температуры нагрева деталей в работе; еслив одном узле используют поочередную пайку нескольких деталей, то нужно использовать припои с после­довательно понижающейся температурой плавления; крепкость паяного шва должна быть близка к прочно­сти соединяемых деталей; припой в расплавленном со­стоянии должен отлично смачивать спаиваемые поверх­ности, заполнять зазоры меж спаиваемыми деталями и не создавать в месте пайки воздушных раковин, ослабляющих место соединения; расплавленный припой должен обеспечивать непрерывный процесс пайки; при соединении токопроводящих частей припой обязан иметь электропроводность, близкую к электропровод­ности спаиваемых проводов и деталей; припой должен быть дешевеньким и недефицитным.

В качестве флюсов при пайке используются следую­щие материалы:

Соляная кислота — (разбавленная) применяетсяприпайке цинка и покрытого цинком железа мягенькими припоя­ми. Раствор соляной кислоты (15-20%) появляется добавлением в воду технической соляной кислоты (дымящейся).

Категорически воспрещается вливать во­ду в кислоту, потому что это вызывает бурную реакцию, сопровождаемую выплескиванием кислоты и возмож­ными травмами работающих. Вливать соляную кислоту в воду необходимо маленькими порциями.

С соляной кисло­той следует обращаться очень осторожно, потому что, по­падая на тело, она вызывает ожоги, разрушает ткань одежки, а ее пары оказывают вредное воздействие на органы дыхания.

Раствор хлористого цинка — называемый травленой соляной кислотой, используется при пайке мягенькими припоями стали, меди и медных сплавов. Для пайки алюминия хлористый цинк непригоден. Концентрация аква раствора хлористого цинка, используемого в ка­честве флюса, колеблется в границах от 20 до 50% (0.33-0.

Обратите внимание

45 кг твердого хлористого цинка на 1 л во­ды). Раствор хлористого цинка приготавливают также конкретным растворением цинка в соляной кис­лоте (0,3-5,5 кг цинка на 1 л соляной кислоты).

В за­груженный в сосуд цинк добавляют соляную кислоту до того времени, пока не закончится выделение пузырьков водородаи на деньке сосуда осядет цинк.

Хлористый цинк-аммоний

Хлористый цинк-аммоний — применяется при пайке мягенькими припоями и представляет собой смесь 16 час­тей раствора хлористого цинка с 11 частями нашатыря. Добавление в хлористый цинк аммония увеличивает ак­тивность флюса и понижает температуру его плавления.

Канифоль — применяется при пайке мягенькими припоя­ми меди, медных сплавов (проводников, деталей элек­тро- и радиоаппаратуры). также алюминия. Канифоль применяется в виде порошка либо раствора в спирте.

Нашатырь — применяется для чистки рабочей поверх­ности паяльничка. Как флюс он не может быть исполь­зован, потому что испаряется без расплавления при тем­пературе 160-180°С.

Паяльныйжир —используется при пайке мягенькими при­поями медных жил проводов и кабелей, при пайке свинцовых муфт к свинцовой оболочке кабелей, для пайки проводников заземления к броне и свинцовой оболочке кабелей.

Паяльный жир состоит из: канифоли 19-15 весовых частей, животного жира либо стеарина 5-6 весовых частей, нашатыря 2 весовых части, хло­ристого цинка 1 весовая часть, воды 1 весовая часть. Для этих же целей применяется флюс, состоящий из канифоли 30 частей, стеарина 30 частей, хлористого цинка 25 частей, хлористого аммония 5 частей, воды 10 частей.

При отсутствии паяльного жира в качестве флюса для пайки медных жил кабелей и свинцовых муфт применяется канифоль либо стеарин.

Флюс для пайки дюралевых жил проводов и кабелей

Флюс для пайки дюралевых жил проводов и кабелей — представляет собой раствор из 20 весовых час­тей канифоли и 100 весовых частей денатурированного спирта.

Бура, либо борнокислый натр — применяется для пайки жесткими припоями стали, меди, бронзы, латуни, пла­стинок жестких сплавов. Для усиления деяния буры к ней добавляют борную кислоту и поташ. Во избежа­ние вспучивания буры при пайке ее нужно зара­нее прокалить и растолочь в маленький порошок.

Во время пайки бура может образовать при остывании твердую непрозрачную корку, которая не растворяется в воде и тяжело удаляется напильником- это является ее не­достатком. Заместо незапятанной буры нередко используют наименее дорогостоящую смесь, которая состоит из 8 частейбу­ры, 3 частей поваренной соли, 3 частей поташа.

Бура применяется в виде порошка либо пасты, замешанной на воде либо спирте.

Борная кислота — применяется при пайке нержавею­щихсталей и жаропрочных сплавов.

Флюсы, используемые при пайке алюминия и его сплавов, должны обеспечивать разрушение крепкой окисной пленки с поверхности спаиваемых деталей. В ка­честве флюсов для этой цели используются консистенции хлори­стых солей, в которые добавляют фтористые соли ка­лия, натрия, лития и др. Зависимо от хим состава флюс имеет разную температуру плавления и может применяться при различных припоях.

Флюс марки Ф 380Л (34А) – более всераспространен при пайке жесткими при­поями (на базе алюминия) , состоящий из: хлористого калия 47%, хлористо­го лития 38%, фтористого натрия 5%, хлористого цин­ка 10%. Температура плавления этого флюса 380С.

Для пайки алюминия мягенькими припоями может приме­няться флюс, состоящий из: хлористого цинка 90%, хлористого аммония 8%, фтористого калия 1,2%, фто­ристого лития 0.6%, фтористого натрия 0,2%. Темпера­тура плавления этого флюса 220°С.

При пайке алюми­ния мягими припоями также используют фтористые флюсы на базе триэтаноламина с температурой пла­вления 180-2500С.

Важно

При подборе флюсов следует подразумевать, чтоб флюсы обеспечивали хим чистку поверхностей спаиваемых деталей во время их нагревания, также не допускали их окисления во время пайки; улучшали смачивание и растекание припоя в месте пайки; темпе­ратура плавления флюса должна быть ниже темпера­туры плавления припоя на 30-40°С; чтоб флюс имел малый удельный вес и в процессе паяния всплывал на поверхность, не растворялся в спаиваемых металлах и не оказывал на их вредного хим воздействия. По окончании пайки остатки флюса должны просто уда­ляться.

Г. И. Гуревич “Как паять” Библиотека электромонтера.

Источник: http://elektrica.info/tehnologiya-pajki-metallov/

Ссылка на основную публикацию