Загальні відомості. Паяння - процес нероз'ємного з'єднання двох металевих поверхонь за допомогою проміжного розплавленого металу (припою).

Паяння - процес нероз'ємного з'єднання двох металевих поверхонь за допомогою проміжного розплавленого металу (припою).

Одна з умов забезпечення міцного зчеплення припою з металевою основою, тому що при низькому поверхневому натягу припою останній добре розтікається по металу деталі, заповнює всі його нерівності (механічне зчеплення).

Рис. 6.13. Умова рівноваги краплі розплавленого припою на металевій поверхні

Однак при паянні необхідно забезпечити надійне фізико-хімічне зчеплення, що відбувається при взаємній дифузії припою і основного металу і супроводжується утворенням інтерметалідних твердих розчинів.

Це забезпечується підбором припоїв з необхідними фізико-хімічними характеристиками, режимів паяння і підготовкою поверхні деталі до паяння.

Класифікація і характеристика припоїв

Припої повинні мати комплекс гарних фізико-механічних, фізико-хімічних і експлуатаційних властивостей: мати високу рідинотекучість, змочуваність, невисоку температуру плавлення, досить високу міцність, пластичність і ін. Розрізняють м'які (легкоплавкі) і тверді (тугоплавкі) припої.

До м'яких припоїв (температура плавлення до 500 °С) відносяться олов'яно-свинцеві сплави. Вони мають низьку механічну міцність, але широко застосовуються внаслідок низької температури плавлення. У ремонтній практиці для паяння бензобаків, радіаторів, трубопроводів застосовують наступні м'які припої: ПОС-18, ПОС-30, ПОС-50, ПОС-64. У марці буква П означає припій, О і С - відповідно, що його основою є олово і свинець; чисельне значення вказує на середній вміст олова (18, 30, 50, 64 %).

До твердих припоїв (температура плавлення більше 500 °С) відносяться мідь, латунь, срібло.

Чиста мідь (температура плавлення 1083 °С) має добру рідинотекучість і високу міцність зчеплення. Однак при високій температурі схильна до окислювання. Тому чисту мідь застосовують для паяння рідко, переважно в захисних газах.

Срібні припої ПСр-10, ПСр-12, ПСр-25 і т.д. (10, 12, 25 %-. срібла) застосовують для відповідальних з'єднань, коли потрібна висока корозійна стійкість (контакти електричних приладів і ін.). У ремонтному виробництві широко використовуються мідноцинкові (латунні) припої: ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54 і ін. У позначеннях цих припоїв цифри вказують вміст міді у відсотках, інше - цинк із незначними присадками свинцю і заліза. Температура плавлення мідно-цинкових припоїв нижча, ніж мідних, і становить у середньому 840...860 °С.

Для паяння алюмінієвих деталей використовують припої із силумінів, для швидкорізальної сталі і твердих сплавів - ГПФ, ГФК та ін.

Характеристика флюсів

Флюси призначені для розчинення і видалення окисних плівок, захисту поверхні металу від окислювання, зменшення поверхневого натягу, поліпшення змочуваності і адгезії припою.

Застосовують рідкі і тверді флюси. Рідкі флюси, що застосовуються при паянні м'якими припоями, являють собою 20-50 % розчини хлориду цинку або хлориду амонію.

Іноді для усунення корозії (особливо при паянні міді) застосовують кислотні флюси (каніфоль й ін.); їх наносять не на паяльник, а на місце паяння після розігріву деталі.

Тверді флюси (бура, суміш бури з борною кислотою, борним ангідридом) застосовують для паяння тугоплавкими припоями. Нержавіючі сталі паяють із активізованим флюсом, що одержують додаванням до бури 30-70 % тетрафторбората калію або 40 % фториду калію. При паянні алюмінію використовують флюс, до складу якого входять хлорид літію, фторид калію і інші компоненти.

Технологічний процес паяння включає наступні операції:

1. Очищення деталі від окислів, іржі, бруду.

2. Знежирення сильно забруднених деталей промиванням у бензині, 10 %-му розчині каустичної соди.

3. Поверхню протравлюють в 15...20%-му розчині сірчаної кислоти, при необхідності забезпечити високу зчеплюваність. Після травлення залишки кислоти нейтралізують 10%-м розчином каустичної соди і промивають у гарячій і проточній холодній воді.

4. Деталі підганяють до необхідних розмірів, витримуючи при монтажі певний зазор. При паянні м'якими припоями він повинен бути в межах 0,005...0,2 мм, а твердими - 0,03...0,05. Від величини зазору залежить взаємна дифузія припою і основного металу деталі і міцність з'єднання.

5. Зачищення місць паяння наждачною шкуркою або механічним шляхом до блиску.

6. Нанесення на місце паяння флюсу.

7. Процес паяння. При паянні м'якими припоями використовують звичайні або електричні паяльники, які розігрівають до температури 400...450 °С, очищають його кінець зануренням у флюс, набирають припій і наносять тонким шаром на спаюванні поверхні. Шов повинен бути по можливості тонким і рівномірним.

При паянні твердими припоями флюс у вигляді порошку або пасти наносять на місце пайки, а деталь нагрівають паяльною лампою, газовим пальником, електроконтактним методом або струмами високої частоти. При паянні сталевих деталей температура нагрівання не повинна перевищувати температуру їх термічної обробки.

Сірий чавун погано піддається паянню, тому що графіт перешкоджає з'єднанню припою і деталі. Тому перед паянням на поверхню чавунної деталі наносять підшар міді, латуні або «випалюють» графіт полум'ям ацетилено-кисневого пальника, покривши поверхню пастою з опилок заліза і борної кислоти.

Оксидну плівку при паянні алюмінію знімають за допомогою шкребків або розчиняють флюсами АФ-4А. Ефективно застосовувати для цієї мети спеціальний ультразвуковий паяльник типу УП-21, за допомогою якого руйнується тверда оксидна плівка. Після паяння деталь повільно охолоджують, очищають від надлишку припою і промивають.

Паянням усувають дефекти в радіаторах, масляних і паливних баках, трубопроводах, припаюють контакти електропроводів приладів, твердосплавні пластини різальних інструментів і т.д.

Контрольні питання

1. Способи зварювання і наплавлення.

2. Зварювання під шаром флюсу і зварювання в захисних газах.

3. Вібродугове наплавлення

4. Зварювання чавунних деталей.

5. Електроконтактне приварювання металічного шару.

6. Індукційне наплавлення.

7. Лазерне зварювання і наплавлення.

8. Способи відновлення деталей паянням.