Добавить в закладки

Нагрев при высокотемпературном соединении

Для «твердой» пайки применяют только газ со смесью: ацетилен-воздух или пропан-кислород, допускается газ со смесью ацетилен-кислород.

По возможности цикл нагрева должен быть коротким, при этом пламя горелки необходимо постоянно перемещать по всей длине и окружности соединения. Для быстрого нагрева горящий газ должен иметь небольшое ярко-синего цвета пламя. Соединительные детали пламенем горелки необходимо нагревать до получения темно-вишневого цвета изделий (750°С), при этом теплота должна распределяться равномерно.

При достаточном прогреве деталей припой, который подается к кромке раструба, начинает плавиться и поступать в зазор соединения. Для улучшения пайки соединения припой нужно немного прогреть пламенем горелки. Припой должен плавиться от температуры нагретого соединения, а ни в коем случае не от пламени горелки.

Искусство высокотемпературной пайки заключается в необходимости выполнить такое минимальное нагревание соединения, при котором одно касание прутком припоя приведет к полному заполнению капиллярного зазора с образованием галтели.

После застывания припоя влажной тряпкой необходимо удалить флюс (все видимые его остатки). В сантехнике, после того как монтаж трубопровода закончен, проводится технологическая промывка системы для удаления всех остатков флюса, которые остались на внутренних поверхностях труб. Флюс является агрессивным веществом и оказывает негативное влияние на организм человека.

Теперь вы знаете, как паять медные трубы. Соблюдая простые правила монтажа, которые заключаются в добросовестной очистке поверхности, нагреве соединений до необходимой температуры, неподвижности соединения при остывании припоя, можно гарантированно получить соединения с высокой прочностью.

Низкотемпературная пайка (мягкая пайка)– получила широкое распространение во второй половине 20 века в связи с массовым производством электронной техники. Компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны – изготавливают с применением паяния. Применяемые в производстве микроэлектроники технологии пайки – сложные процессы с использованием дорогого оборудования.

Однако, до настоящего времени, представляет интерес когда-то традиционное, но незаслуженно забытое, использование мягкой пайки в областях, связанных с изготовлением изделий из металлов. Радиолюбители, моделисты, профессиональные инженеры могут эффективно пользоваться паянием в своей работе. Мягкая пайка не требует ощутимых материальных затрат на оборудование и расходные материалы, что особенно привлекательно для предприятий малого бизнеса и научных лабораторий (наверное сохранившихся в нашей стране).

Соединения спаянные мягкими припоями, не выдерживают больших механических нагрузок, чтобы усилить их прочность, в ряде случаев их скрепляют заклепками, винтами или делают фальцы. Припой в этом случае рассматривают, как средство уплотнения соединения. (см. Рекомендации по практике низкотемпературной пайки конструкционных изделий). В токоведущих соединениях мягкие припои обеспечивают необходимую электропроводность. Паять мягкими припоями можно разные металлы, однако степень подготовки их под пайку, флюсование и очистка различны. Цинк, серебро сравнительно легко растворяются в расплавленном припое, поэтому тонкие листы и проволоку из них необходимо паять как можно быстрее и при более низкой температуре. Применение мягких припоев для пайки стальных деталей требует предварительного лужения соединяемых поверхностей. Только в этом случае можно получить качественное паяное соединение.

Пайка мягкими припоями может быть выполнена:

паяльником
погружением деталей в ванну с расплавленным припоем
пламенем паяльной лампы или горелки
инфракрасным излучением
горячим воздухом

Чаще всего низкотемпературная пайка выполняется при помощи паяльника.

Паяльник представляет собой кусок чистой меди, насаженный на ручку, которому придана молоткообразная форма (мощные паяльники) или форма стержня (маломощные паяльники). В результате высокой теплопроводности и теплоемкости меди паяльник хорошо аккумулирует тепло и быстро передает его на рабочую часть, что ускоряет проведение процесса пайки.

Паяльники для периодического нагрева нагреваются с помощью бензиновой или керосиновой лампы, газовой горелки и т.д., такой нагрев используют для мощных паяльников. Паяльники для непрерывного нагрева – электрические.

Перед пайкой рабочую часть паяльника зачищают напильником, а затем облуживают. Форма поверхности рабочей части может быть различной, в зависимости от задачи пайки. Перед пайкой на соединяемые поверхности наносится флюс, а затем паяльником с прутка припой подается в места соединений. Если паяют мелкие изделия, можно пользоваться припоем, осевшим на лезвии паяльника.

Когда паяльник и место пайки достаточно нагреты, припой легко затекает в зазор между деталями и соединение получается достаточно прочным. При недостаточном нагреве паяльника припой не растекается под ним, а «мажется». Хотя по внешнему виду соединение получается удовлетворительным, но будет непрочным, так как в зазор припой не затекает.

Не следует допускать перегрева паяльника, ток как это приводит к быстрому разъеданию его рабочей части расплавленным припоем.

При пайке массивных деталей, для осуществления качественной пайки, производят предварительный нагрев деталей до 100-150ºC.

Для получения качественного соединения детали перед пайкой должны быть зачищены до металлического блеска, а места пайки покрыты флюсом. При пайке изделий из меди, латуни, бронзы и луженой жести припой хорошо затекает в зазоры при их одностороннем нагреве паяльником. В случае пайки изделий из стали или припайки деталей из цветных металлов к стальным необходимо облуживание поверхности стальных деталей (по ним припой растекается хуже).

Следующая страница>>

§ 10. Пайка металлов. Высокотемпературная и низкотемпературная пайка. . Флюсы для пайки медью, медно-цинковыми и медно-никелевыми припоями.

Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения металлов и их сплавов без их расплавления путем заполнения зазора между ними припоем - промежуточным металлом или сплавом в жидком состоянии.

Различают два основных вида пайки: высокотемпературную и низкотемпературную (ГОСТ 17349-71). Температура плавления припоев для низкотемпературной пайки составляет ниже 550° С, а для высокотемпературной пайки - свыше 550° С. При низкотемпературной пайке предел прочности соединения составляет 5-7 кгс/мм 2 , а при высокотемпературной пайке - до 50 кгс/см 2 .

Низкотемпературную пайку осуществляют обычно электрическими паяльниками, а высокотемпературную - горелками, работающими на ацетилене или газах - заменителях ацетилена.

В основу припоев с низкой температурой - плавления (мягких припоев) входят свинец, олово, сурьма, а в основу припоев с высокой температурой плавления (твердых припоев)-медь, цинк, кадмий и серебро.

Типы паяльных швов приведены на рис. 95.

Рис. 95. Типы паяных соединений (швов) :

а - стыковые, б - внахлестку, в - с отбортовкой, г - втулочные, д - специальные (для заплат на алюминиевых деталях)

Для высокотемпературной пайки применяют медно-цинковые припои ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54 и др.

Пайка производится с применением флюсов - активных химичеких веществ, предназначенных для очистки и поддержания в чистоте поверхностей паяемого металла с целью снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания жидкого припоя. Составы некоторых флюсов для пайки приведены в табл. 48.

48. Флюсы для пайки медью, медно-цинковыми и медно-никелевыми припоями

Компоненты	Состав, %	Область применения
Кислота борная Бура Кальций фтористый	70 21 9	Пайка конструкционных нержавеющих и жаропрочных сталей латунью и жаропрочными припоями
Бура	100	Пайка углеродистых сталей, чугуна, меди, твердых сплавов медно-цинковыми припоями
Бура Кислота борная	80 20	Пайка низкоуглеродистых сталей и медных сплавов
Бура Кислота борная	50 50	Пайка нержавеющих сталей, твердых и жароупорных сплавов медно-цинковыми и медно-никелевыми припоями. Флюс разводят на растворе хлористого цинка
Кислота борная Бура Кальций фтористый	78 12 10	Пайка медными припоями углеродистых, нержавеющих и жароупорных сталей, твердых и медных сплавов
Бура Кислота борная Кальций фтористый	50 10 40	Пайка твердых сплавов медью, медно-цинковыми и медно-никелевыми припоями
Бура Калий марганцевокислый	95 5	Пайка чугуна медью и медно-цинковыми припоями. Флюс разводят на концентрированном растворе хлористого цинка
Бура Кальций фтористый Натрий фтористый	75 10 15	Пайка припоями на медной основе
Кислота борная Бура Кальций фтористый Лигатура (4% Mg, 48% Cu, 48% Al)	80 14 5,5 0,5	Пайка нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов латунью и другими припоями с температурой плавления 850-1100° С
Бура Кислота борная Кальций хлористый	58 40 2	Пайка латуни и меди

Создание медных водопроводов – занятие для состоятельных домашних мастеров. Тем не менее, можно сэкономить и на такой дорогостоящей затее. Работы по соединению труб легко выполнить самостоятельно.

Тем более что технология пайки медных труб пригодится не только при строительстве дома. Ремонт изделий, в которых применяется медь – не такая редкость. Это может быть теплообменник, самогонный аппарат, и даже медный провод большого диаметра. Принцип работы приблизительно одинаков.

Пайка медных труб своими руками – особенности работы с материалом

Медь – это металл с высокой теплопроводностью. С точки зрения пайки, свойство имеет как достоинства, так и недостатки.

Преимущество заключается в том, что при небольшом перерыве в нагреве, материал будет самостоятельно сохранять тепло, и процесс не будет прерван
Недостаток – для компенсации теплопотерь в виде рассеивания, необходим более мощный источник нагрева. К тому же, способность накапливать тепло может вызвать локальный перегрев. Это чревато сгоранием флюса, и потерей его очистительной способности
Еще один недостаток – пайка медных трубок всегда приводит к сопутствующему нагреву всего изделия, а также точек его крепления. Необходимо работать в защитных перчатках и позаботиться о защите всех предметов, которые касаются заготовки даже на большом расстоянии.
Главное достоинство – вам не потребуется специальный или дорогостоящий инструмент для пайки медных труб. Оборудование доступно, и, как правило, имеется в запасе у любого домашнего мастера.
Нагревательный элемент. Это может быть паяльник с массивным жалом, портативная горелка для пайки медных труб, или строительный фен большой мощности

Важно! Использование бензиновой паяльной лампы недопустимо, поскольку такое пламя вызывает жирную копоть, нарушающую адгезию припоя.

Если применяется паяльник – его мощность должна быть не менее 100 Вт. Жало массивное и широкое, чтобы обеспечить большую площадь прилегания к месту спайки. Такой паяльник называется молотковым.

Флюсы применяются стандартные. Такими-же производится пайка медных проводов. В инструкции необходимо посмотреть максимальную температуру, которую выдерживает флюс. При ее превышении материал начинает разлагаться, а в худшем случае – обугливаться. Тогда никакой очистки не произойдет, напротив – место спайки будет зашлаковано, адгезия низкая.

Краткий экскурс по типам флюсов

Фосфорные растворители

Такой состав не только очищает поверхность от окислов, но и вытесняет воду из места пайки. Удаление остатков после окончания пайки не требуется. Самостоятельно изготовить такой флюс затруднительно.

Назначение

Настоящая инструкция распространятся на пайку электромонтажных схем ХИТ с помощью электропаяльника.

Инструкцией надлежит руководствоваться при разработке технологических процессов, пайке, ремонте, контроле и приемке паяных конструкций.

Отступления (ужесточенные или сниженные требований) от настоящей инструкции могут быть внесены в маршрутные карты (или другие технологические документы) по согласованию с главным технологом и представителем заказчика. Вспомогательные материалы, приспособления, оборудование и инструмент, необходимые для низкотемпературной пайки даны в Приложении.

Выполнение низкотемпературной пайки с помощью электропаяльника должно производиться при соблюдении правил техники безопасности, изложенных в инструкции по ТБ.

Подготовка электропаяльника и его обслуживание в процессе работы

Включить электропаяльник в сеть и нагреть его до температуры плавления канифоли (120 °С).

Удалить окалину с рабочей части паяльника с помощью напильника или корщетки.

Погрузить рабочую часть паяльника в канифоль и облудить ровным слоем припоя.

Не допускать охлаждения паяльника процессе работы, т.к. при этом происходит окисле припоя и ухудшаются условия пайки.

Не допускать охлаждение паяльника до температуры плавления припоя, так как пайка таким паяльником ухудшает качество паяного шва.

Работать с электропаяльником, включенным в сеть через регулятор температуры необходимо в тех случаях, когда это требование оговорено маршрутной картой на пайку изделия.

Подготовка поверхности деталей под пайку

Обезжирить поверхность деталей, имеющих масляные или другие загрязнения, гальваническим путем.

Зачистить механическим путем до полного удаления покрытия (в зоне пайки) с поверхности деталей, к паяным швам которых предъявляются требования герметичности.

Не подвергать зачистке детали с луженой поверхностью.

Зачистить механическим путем до металлического блеска зону пайки деталей (не предусмотренных предыдущим пунктом):

имеющие лакокрасочные покрытия;
не имеющие гальванопокрытий в виде лужения, серебрения, меднения, цинкования;
с никелированной поверхностью, конструкция которых не позволяет удалять остатки флюса (после лужения) методом промывки.

Обезжирить поверхность всех деталей одним из следующих способов:

гальваническим;
погружением в ванну с растворителем;
протиркой зоны пайки бязевым тампоном, смоченным в растворителе.

Хранить детали в чистом и сухом помещение не более трех суток.

Выполнить повторную зачистку, если время хранения превысило трое суток.

Направить детали на сплошной контроль ОТК согласно требований таблицы 1.

Лужение

Подготовить электропаяльник к работе согласно требованиям, изложенным в разделе «Подготовка электропаяльника и его обслуживание в процессе работы».

Покрыть с помощью кисточки тонким слоем флюса зону пайки детали.

Использовать в качестве флюса 5-7%-ный раствор хлористого цинка и этилового спирта при лужении стальных и никелированных деталей, конструкция которых позволяет удалять остатки флюса методом промывки. В остальных случаях пользоваться флюсом ЛТИ-1 или ЛТИ-120.

Прогреть с помощью паяльника поверхность детали до температуры плавления припоя.

Погрузить рабочую часть паяльника в канифоль и набрать на нее избыточное количество припоя.

Применять для лужения припой той же марки, что и при пайке узла.

Прижать паяльник к детали и растереть припой по обслуживаемой поверхности.

Выполнить работы при интенсивном нагреве детали и при минимальном времени лужения.

Покрыть зону лужения ровным и тонким слоем припоя.

Внести в зону лужения дополнительное количество флюса, если припой не растекается по обрабатываемой поверхности.

Не подавать в зону лужения избыточного количества (сверх необходимого) припоя и флюса.

Прекратить лужение после того, как обрабатываемая поверхность детали будет покрыта ровным и тонким слоем припоя.

Разрешить лужение деталей выполнять методом погружения в ванну с расплавленным припоем.

Удалить остатки флюса с деталей после лужения методом промывки в растворителе. Разрешить удалять остатки флюса методом протирки бязевым тампоном смоченным в спирте.

Направить детали на сплошной контроль ОТК согласно требованиям таблицы 1.

Хранить детали после лужения в чистом и сухом помещении.

Подготовка проводов к пайке и лужение

Нарезать провода и изоляционные трубки в размер согласно чертежу.

Удалить с проводов изоляцию на длину, указанную в чертеже.

Удалять изоляцию разрешается техническим путем или инструментом исключающим надрез жил провода (например с помощью электроприспособления под вытяжной вентиляцией).

Закрепить концы изоляционной оплетки проводов с помощью нитроклея АК-20 или с помощью маркировочной бирки на клее или маркировочной ленты.

Зачистить шлифовальной шкуркой концы проводов не имеющие гальванопокрытий.

Выполнить лужение концов проводов (если такое предусмотрено маршрутной картой) согласно требований изложенных в разделе «Лужение».

Пайка

Произвести сборку узлов и деталей под пайку соблюдая следующие требования:

Выдержать зазор между собранными деталями 0,1-0,15 мм – для нелуженых поверхностей и не более 0,05 мм – для луженых;

Выполнить сборку таким образом, чтобы полностью исключалась возможность смещения деталей друг относительно друга, как в момент пайки, так и в процессе охлаждения узла после пайки.

Установить на паяемый узел приспособление для теплоотвода, если это предусмотрено маршрутной картой.

Обезжирить бязевым тампоном, смоченным в спирте, поверхность паяемых деталей. Не производить обезжиривание только в том случае, если в маршрутной карте имеются соответствующие указания.

Покрыть с помощью кисточки тонким слоем флюса зону пайки деталей.

Подготовить к работе электропаяльник согласно требованиям изложенным в разделе «Подготовка электропаяльника и его обслуживание в процессе работы».

Прогреть с помощью паяльника поверхность деталей до температуры плавления припоя, обеспечивая наибольший тепловой контакт между паяльником и деталями.

Прогревать более интенсивно детали с большей массой или детали, изготовленные из материала с меньшей теплопроводностью.

Погрузить рабочую часть паяльника в канифоль, а затем набрать на нее избыточное количество припоя. Марка припоя указана в чертеже.

Прижать паяльник к паяемым деталям и растереть припой по соединяемым поверхностям.

Покрыть зону пайки ровным и тонким слоем припоя.

Внести в зону пайки дополнительное количество флюса, если припой не растекается по обрабатываемой поверхности.

Разрешить непосредственную подачу припоя в зону пайки при значительной протяженности паяемого шва и малой площади теплоконтакта между паяльником и деталями.

Не подавать в зону пайки избыточного количества припоя (сверх необходимого для обеспечения чертежных размеров).

Разрешить пайку изоляторов узла ИКЗ, и других мелких деталей, выполнять под кожухом электроплитки включенной в сеть через регулятор температуры, при обязательном контроле температуры в зоне пайки с помощью термопары. Считать рабочей температурой такую которая превышала бы на 50-70 °С температуру плавления припоя.

Выполнить работы при интенсивном нагреве и минимальном времени пайки.

Контролировать время пайки только в том случае, если в маршрутной карте имеются соответствующие указания.

Прекратить пайку после того, как припой заполнит зазоры между паяемыми деталями, а зона пайки окажется покрыта тонким слоем расплавленного припоя.

Удалить остатки флюса с деталей бязевым тампоном (или кистью) смоченным в спирте. Если в маршрутной карте есть указания о недопустимости применения спирта, то удаление флюса производить методом механической зачистки.

Направить детали и узлы после пайки на сплошной контроль ОТК согласно требований таблицы 2.

Исправлять дефекты паяного шва необходимо с учетом следующих требований:

Выполнить подпайку одного и того же дефекта паяного шва разрешается не более двух раз.

Произвести распайку узла с помощью паяльника и очистить поверхность деталей от остатков флюса и припоя.

Произвести подготовку деталей к перепайке с учетом требований предыдущих разделов.

Выполнить перепайку узла с учетом требований данного раздела.

Направить на повторный сплошной контроль ОТК детали и узлы после перепайеи или подпайки.

Выполнить контроль с учетом требований таблицы 2.

Покрыть электроизоляционным лаком типа НЦ-62 или УР-231, слегка подкрашенным родамином паянный шов в том случае, если в маршрутной карте есть соответствующее указание.

Направить на сборку или другие способы контроля, согласно техническим требованиями чертежа, детали и узлы прошедшие контроль качество согласно таблицы 2.

Таблица 1 - Разбраковка деталей поступающих на лужение и после лужения

Наименование дефекта	Результат разбраковки	Методы исправления
Следы коррозии, ржавчины, окисной планки, краски, масла и других загрязнений	Не допускаются
Заусенцы на кромках паяемых деталей	Не допускаются	Устранить механической зачисткой
Гальванические покрытия (кроме лужения) в зоне пайки на деталях, к паяным швам которых предъявляются требования герметичности	Не допускаются
Никелевое покрытие на деталях, конструкция, конструкция которых не позволяет удалять остатки флюса методом промывки	Не допускаются	Устраняются механической зачисткой
Надрез жил при механической зачистке концов проводов или при удалении с них изоляции	Брак
Шереховатость лужения поверхности	Не допускаются	Устранить повторным лужением
Постороние включения в припое	Не допускаются	Устранить повторным лужением
Не спай (наличие частично не облуженной поверхности)	Не допускаются	Устранить повторным лужением
Наличие остатков флюса на луженой поверхности или детали	Не допускаются	Устранить повторной промывкой

Таблица 2 - Разбраковка деталей после пайки

Наименование дефекта	Результат разбраковки	Методы исправления
Непропай	Не допускается	Устранить подпайкой
Неспай	Не допускается	Устранить подпайкой
Усадочная пористость в паяном шве	Не допускается	Устранить подпайкой
Трещины в паяном шве	Не допускается	Устранить перепайкой
Занижение размеров паяного шва	Не допускается	Устранить напайкой
Завышение размеров паянного шва: не мешающие элементам дальнейшей сборки при котором дальнейшая сборка невозможна	Допускается Не допускается	Устранить перепайкой
Наличие остатков флюса на паяном шве паяемом материале	Не допускается	Устранить повторной очисткой
Протекание флюса по токоотводам при пайке их с борнами: не достигающее изоляционных втулок достигающее изоляционных втулок	Допускается Не допускается	Устранить повторной очисткой