Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Технології, секрети, рецепти

 
   


Пайка виробів з металу.

В контексте

Пайка - це процес з'єднання металів, що знаходяться в твердому стані, за допомогою розплавленого сполучного металу або сплаву - припою. припоєм називають присадний матеріал або сплав, що вводиться в зазор між сполучаються поверхнями вироби (деталі), здатний утворювати повне з'єднання. Хімікати, що застосовуються при пайку, сприяють видаленню окислів і забруднень з місць пайки і захищають поверхні при нагріванні від нових утворень, називають флюсами.

Пайка - один з найбільш надійних методів з'єднання деталей. У народному господарстві застосовують різні способи пайки: пальником, в паяльних печах і апаратах, індукційну пайку, пайку з допомогою електронного променя, лазера і ін

У ювелірній промисловості пайка поширена у зв'язку з універсальністю її як щодо типів і розмірів паяються сполук, так і щодо застосовуваного устаткування. У вітчизняній ювелірній промисловості пайка золотих сплавів здійснюється ручними пальниками, в конвеєрних печах із захисною газової атмосферою і на спеціальних паяльних апаратах точкової пайки. Пайка же виробів зі срібла і кольорових металів до цих пір проводиться тільки ручними пальниками, тому вона є однією з найбільш трудомістких і малопродуктивних операцій.

У процесі пайки між припоєм і паяемим металом виникають міжкристалітної форми зв'язку. При цьому основним технологічним умовою створення паяного з'єднання є забезпечення такої взаємодії припою з паяемим металом, при якому атоми рідкого припою вступають у взаємодію з атомами паяемого металу, тобто відбувається змочування рідким металом твердого. Для якісної пайки необхідно, щоб виникли при змочуванні механічні зв'язку збереглися і після повного затвердіння припою.

Змочування поверхні паяються металів припоєм залежить від співвідношення поверхневих натягів твердого металу і розплаву на границі твердого металу з газовою фазою. Поверхневий натяг як твердих, так і рідких металів залежить від властивостей того середовища, на кордоні з якою воно визначається. Тому змочування кожної конкретної пари металів можна поліпшити, якщо взяти в якості третьої середовища, бере участь у процесі змочування, не звичайну атмосферу, а наприклад, розплав солей - флюси.

З виробничої практики відомо, що без застосування флюсів пайку здійснити важко. Вплив флюсу на змочування і розтікання припою по поверхні металу визначається впливом флюсу на співвідношення значень поверхневих натягів. Флюс може поліпшити розтікання рідкого припою по поверхні твердого металу тільки в тому випадку, якщо флюс збільшує поверхневий натяг твердого металу, що досягається за рахунок видалення плівки оксидів, або зменшує поверхневий натяг припою, що досягається адсорбцією на ньому металевих іонів і цілих молекул солей - флюсів .

Ступінь змочування розплавленим металом металевої поверхні різко змінюється в присутності навіть дуже невеликих кількостей домішок, які, адсорбируясь в поверхневому шарі, різко змінюють вільну енергію поверхні на межі поділу тверде тіло - рідина. Оцінка змочуваності проводиться вимірюванням площі розтікання припою по поверхні основного металу. Розтікання рідкого припою по твердому металу залежить також від шорсткості поверхні, що є своєрідні капіляри, по яких рухається рідкий припой. У результаті такого капілярного течії припой заповнює простір між щільно сполучаються частинами.

Вибір оптимального зазору при температурі пайки дуже важливий, так як він визначає здатність припою до повного заповнення зазору і міцність паяних з'єднань. Необхідно враховувати, що у зв'язку з шорсткістю поверхонь деталей, що з'єднуються фактичний зазор по величині непостійний навіть при щільному контакті деталей. Заповнення зазору рідким припоєм може відбуватися також під дією невеликого розрідження, створюваного розплавленим припоєм в зазорі між сполучаються деталями.

При наявності значної фізико-хімічної взаємодії між рідким припоєм і металом може відбуватися розчинення шорсткуватих виступів, руйнування капілярних каналів, і воно тим більше, чим вище температура пайки, збільшує розчинювальну здатність припою.

Формування структури металу на місці паяних швів пов'язано з протіканням на межфазовой кордоні ряду процесів, що залежать від природи взаємодіючих елементів, ступеня кристалографічного відповідності зростаючих кристалів у структурі основного металу, розподілу температури між твердою і рідкою фазами і ін

Між розплавленим припоєм і основним металом при пайку на невеликій глибині відбуваються процеси взаємного розчинення і дифузії, в результаті яких при затвердінні припою виходить міцне з'єднання деталей. При звичайній капілярної пайку паяемий метал взаємодіє з рідким припоєм, внаслідок чого відбувається дифузія компонентів основного металу в рідкий припой, дифузія їх в рідкому припої і дифузія компонентів рідкого припою в твердий паяемий метал.

Процеси дифузії припою в основний метал при досить великий розчинності у ньому компонентів рідкого припою в значній мірі і визначають склад шва. При охолодженні починається кристалізація металу в паяемом шві і затвердіння. У результаті формується первинна структура, типова для нерівноважної кристалізації. Нерівноважні дифузійні процеси можуть тривати і в твердому стані. Тривалий нагрів або подальший відпал після пайки значно посилюють процес дифузії.

Припій має первісну структуру тільки посередині з'єднання, а в крайових зонах шва збагачений кристалами паяемого металу. На кордоні основного металу також утворюється вузька змішана зона, і тільки за нею видно характерну структура основного металу. Практично ці зони можуть виглядати різному: припій може змішатися з основним металом аж до своєї середньої зони, можна і зовсім візуально не виявити змішану зону в паяної шві, якщо її ширина розрізняється тільки під мікроскопом.

Таким чином, в залежності від властивостей основного металу, припою технології пайки метал паяного шва може мати різну структуру.

При виборі основного металу і припою в процесі конструювання паяних з'єднання необхідно враховувати фізико-хімічні властивості застосовуваних металів і взаємодія основного металу з припоєм і флюсом (електродний потенціал, питомий опір, температуру плавлення, коефіцієнт лінійного розширення, щільність, модуль пружності, твердість ). Так, електродний потенціал є суттєвою характеристикою при визначенні ймовірності корозії. Деталі можуть вийти за межі допуску, якщо не враховувати коефіцієнт лінійного розширення. Необхідно, щоб коефіцієнти лінійного розширення основного металу і припою знаходилися в діапазоні, що виключає при зростанні температури виникнення у вузлі значних напружень.

Існують два основних типи застосовуваних при пайку з'єднань: внапусток i встик. Однак для різних конструкцій можна застосовувати їх різні комбінації і варіанти.

При з'єднанні внахлестку площа перекриття можна змінювати так, що міцність паяних з'єднання буде дорівнює міцності самої тонкої деталі паяемого з'єднання, незважаючи на більш низьку питому міцність припою або наявність невеликих дефектів на шві. Максимальна міцність паяних з'єднання внахлестку виходить в тому випадку, коли перекриття (нахлестка) має товщину більше трьох товщин найтоншій частині паяемого вироби. З'єднання внахлестку забезпечує максимальну ефективність, так як товщина металу в місці з'єднання збільшується.

При з'єднанні встик з'єднується площа не може бути більше поперечного перерізу паяемой деталі. Для отримання міцного з'єднання у цьому випадку необхідно усунути будь-які було дефекти поверхні стику. Застосовують з'єднання встик в тих випадках, коли герметичність і міцність з'єднання не мають особливо великого значення.

Скошені з'єднання є різновидом стикового з'єднання і застосовуються для збільшення з'єднує площа. Проте таке з'єднання складніше піддається вирівнюванню під час процесу пайки, ніж з'єднання внахлестку або встик.

паяні з'єднання можуть піддаватися різного роду навантажень: розтягування, стиснення, удару, втомному наван-ню. З факторів, що впливають на механічну міцність паяних з'єднань, можна виділити наступні:

  • розмір з'єднувального зазору, який визначає товщину шару припою в паяемом шві і є основним фактором, що забезпечує максимальну міцність з'єднання (для різнорідних металів або металів з великою різницею в масі з'єднувальний зазор з-за різних коефіцієнтів термічного розширення слід встановлювати з розрахунком на температуру пайки, а пригону зазору при нормальній температурі робити так, щоб при температурі пайки він досяг необхідної величини);
  • розподіл напружень (перевагу слід віддавати сполукам внахлестку, а стикові і скошені з'єднання застосовують лише в тих випадках, коли з'єднання внахлестку виконати не можна внаслідок обмеженості площі);
  • розміщення припою (при пайку вручну припой присаживают із зовнішнього боку і пайка не викликає ускладнень). Припій можна укладати у вигляді дроту, смужок, шматочків, порошку і т. д. У ювелірній промисловості найбільш часто застосовуються дріт і шматочки припою.

Перед паянням з поверхонь необхідно видалити оксиди і забруднення для прояву дії капілярного тяжіння між припоєм і металом. Пайка після очищення поверхні рекомендується проводити якомога швидше. Час, протягом якого поверхня залишається чистою, залежить від властивостей застосовуваного металу, складу атмосфери, умов зберігання та інших факторів.

Існують хімічний і механічний способи очищення поверхонь.

Найбільш ефективна хімічне очищення, при цьому можна застосовувати чотирихлористий вуглець, трихлоретилен, тринатрійфосфат. Вибір очисника залежить від індивідуальних особливостей очищуваного матеріалу. При цьому необхідно, щоб застосовуваний реактив легко змивався з поверхні металу, так як його залишки можуть пошкодити основному металу або утворити на поверхні небажану плівку.

Механічну очищення здійснюють шліфуванням, обпилюванням, зачисткою сталевою щіткою і т. д. У деяких випадках після механічної застосовується ще і хімічне очищення.

В даний час основним видом нагріву виробів при пайку є полум'яний нагрів ручними пальниками різних конструкцій і нагрівання в конвеєрних печах із захисною газової атмосферою.

Найбільш широко поширена паяння з використанням ручної полум'яної пальника; при цьому не застосовують стандартні ручні пальника, а виготовляють спеціальні. За принципом дії вони відрізняються від стандартних. Кілька поступаючись їм в універсальності, вони мають значно полегшену конструкцію. Маса пальників, як правило, не повинна перевищувати 300 м.

Основні вимоги, які пред'являються до пальника: точність і простота регулювання полум'я; стійкість факела; легкість, компактність, зручність в обігу; безпеку для людини.

Основними видами палива для ручних пальників є газ, бензин і гас, які перед вживанням змішують з киснем або повітрям у різних співвідношеннях. Змішання палива з повітрям може бути здійснено або в пальнику, або поза нею. Перший варіант застосовують при використанні газоподібного, другий - рідкого палива. Принципова схема приготування робочої суміші при використанні рідкого палива (бензину) наступна. Повітря від компресора проходить послідовно через дві посудини, заповнених бензином. Для обігріву пального кожну посудину має «водяну сорочку». Далі повітря насичується парами бензину і надходить в розводячий магістраль (вміст бензину в суміші можна збільшити, підвищуючи температуру води в «водяній сорочці»).

Конструкція пальника визначається в першу чергу видом використаного палива. Пальники, що працюють на газовому паливі, складаються з двох трубок (сталевих або латунних): для подачі газу і для подачі повітря. Кожна трубка забезпечена вентилем, що виконує роль як запірного, так і регулювального клапана. Для змішування газу з повітрям кінець повітряної трубки упаюється в газову трубку або дві провідні трубки ВПАИВАТЬ в третю. На вхідні кінці пальників насаджують насадки. Насадки призначені для змішування газу з повітрям, інжекції повітря з атмосфери і додання смолоскипу певної форми. Насадки можуть бути циліндричними, конічними, що сходять, розходяться і ін Потужність пальників визначається їх призначенням: для пайки великогабаритних виробів застосовують пальники, що мають великі прохідні перетини трубок і насадок.

Пальники, що працюють на суміші бензину з повітрям, простіше по конструкції, ніж газові. Корпус такого пальника являє собою трубку, забезпечену запірним вентилем, який одночасно є і регулювальним. На вихідному кінці трубки встановлюється насадка. По можливості регулювання характеру полум'я бензинові пальники значно поступаються газовим, так як працюють на готовій паливно-повітряної суміші, склад якої залежно від випадкових факторів може змінюватися.

У деяких випадках для особливих видів пайки використовують пальники спеціального призначення. До особливих видів пайки можуть бути віднесені точкова пайка і пайка великогабаритних виробів, що вимагає нагрівання всього корпусу виробу.

Точкова пайка застосовується в тих випадках, коли неприпустимий нагрів виробів або деталей поза зоною пайки. Такі умови можуть скластися при проведенні реставраційних робіт, коли, наприклад, перед паянням неможливо витягнути з виробів вставки; при з'єднанні складних тонких деталей, коли потрібен швидкий, інтенсивний нагрів до високих температур. З впровадженням точного лиття для виготовлення деталей ювелірних виробів точкова пайка набуває особливого значення, оскільки з її допомогою можна виправити багато ливарні дефекти виробів. Вона може бути використана також і для багатоступінчастої пайки одного виробу припоєм одного складу. Здійснюється точкова пайка апаратом моделі 25А. Температура полум'я в пальнику апарату 2700 К, довжина факела до 40 мм, максимальний діаметр полум'я 2 мм.

Для припаювання до корпусу великогабаритного вироби (наприклад, срібного посуду масою 1500 г) філігранного малюнка (філігрань в деяких випадках може займати половину всієї площі поверхні виробу) потрібен високотемпературний нагрів всього корпусу. Пайка таких виробів здійснюється многофакельнимі пальниками. Виріб у цьому випадку рекомендується встановлювати і закріплювати на обертовому столі, що дозволить рівномірно нагрівати паяемую філігрань.

При монтуванні виробів для фіксації під пайку застосовується точкове зварювання - найбільш універсальний метод, придатний для переважної більшості ювелірних виробів. Здійснюється точкове зварювання зварювальними апаратами.

Принцип роботи зварювальних апаратів полягає в тому, що заряджений конденсатор розряджається у момент замикання ланцюга через скріплюються деталі, що перебувають, у свою чергу, між електродами.

утворився при точковому зварюванні шов між деталями досить міцний, і заготівля витримує нанесення флюсу, припою транспортування до місця пайки.

Напруга зарядки конденсаторів і зварювальний струм в залежності від сплаву підбирають дослідним шляхом. Для зварювання (прихватки) золотих сплавів рекомендують наступні напруги: 100-180 В - для деталей товщиною 0,5-1 мм; 150 - 250 В - для деталей товщиною 1-2 мм; 280-350 В - для деталей товщиною понад 2 мм .

Для механізації процесу пайки - найбільш трудомісткою операції при виготовленні художніх виробів - застосовують спеціальні конвеєрні печі, що мають захисну газову атмосферу з диссоциированного аміаку. Захисна атмосфера печей дозволяє виробляти механізовану пайку та термічну обробку виробів без окислення, що скорочує операції зі зняття або відновлення окисленого шару.

Електричні конвеєрні печі складаються з наступних основних вузлів: нагрівальної камери; каналу печі перетином, по якому рухається конвеєрна стрічка; діссоціатора; охолоджуючої камери; пульта управління.

Просмотров: 82450 · Комментарии · Версия для печати

Другие материалы:

Внимание! © X51.project 2007-2018гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Технології, секрети, рецепти.
 
Вверх | Технології, секрети, рецепти | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела
Захист деревини | Дугове зварювання та різання металів | Столярні роботи | Арматура. Арматурні роботи.