 |
Технологические и вспомогательные материалы при пайке
|
|
|
|
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Донской государственный технический университет»
Кафедра «Технология конструкционных материалов»
Технология пайки металлов
Методические указания по выполнению лабораторной работы
Ростов-на-Дону, 2010
Составители: А.Ю.Кем, В.А.Кохановский, В.В.Рубанов, Э.К.Синолицын, Л.А.Арестова
УДК 621.791.3
Технология пайки металлов: метод. указания по выполнению лабораторной работы/ Ростов-на-Дону, Издательский центр ДГТУ, 2010, с.
Изложены основные сведения о технологии процессa пайки и применяемых материалах, необходимые и достаточные для выполнения лабораторной работы по получению и определению прочности паяного шва. Предназначены для специальностей 050501; 080502; 150201-150204, 150206; 150900; 151900; 190206, 190603; 220401-220402; 260601; 280202 всех форм обучения.
Печатается по решению методической комиссии факультета НТиКМ
Рецензент — д.т.н., проф. кафедры МиАСП Е.Л.Стрижаков
© А.Ю.Кем и др., 2010
© Издательский центр ДГТУ, 2010
Цель работы. Получение неразъемного соединения флюсовой пайкой паяльником с использованием готового припоя и определение прочности паяного шва.
1. Используемые приспособления, инструменты и материалы: паяльник электрический ГОСТ 7219-83; приспособление для крепления паяемых образцов; стенд для проведения испытаний на срез при растяжении; пластинчатые латунные/медные заготовки для пайки; припой ПОС40/ПОС61 ГОСТ 21930-76; флюс — канифоль сосновая ГОСТ 19113-84; расходные материалы.
|
|
|
Общие сведения
Пайкой называется образование соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, смачивания их припоем, затекания припоя в зазор между паяемыми деталями и последующей его кристаллизации (ГОСТ 17325-79).
Технологический процесс пайки состоит из операций подготовки поверхности паяемого материала и припоя, сборки, собственно пайки, обработки паяного изделия после пайки и контроля качества.
Паяные соединения деталей являются неразъемными. Это связано с тем, что вследствие контактного плавления металлических деталей при пайке могут изменяться их форма, размеры и состояние материала. В связи с этим чисто физический разъем паяемого соединения, аналогичный, например, развинчиванию или разъему механических соединений с прокладками, невозможен. Возможны лишь распайка, разъединение по шву в результате плавления при нагреве выше температуры его солидуса, после чего нельзя получить детали в состоянии, аналогичном исходному, поскольку изменены форма, размеры, состояние металла в местах, смоченных припоем, шероховатость поверхности.
Типы паяных соединений
Тип паяного соединения определяется расположением соединяемых поверхностей деталей (рис.1). При расположении деталей «внахлестку» (рис.1, а) поверхность спая параллельна их осевой линии. Пересекающиеся детали могут быть запаяны «втавр» (рис.1, д) или «в угол» (рис.1, е), при этом поверхность спая располагается под углом к осевой линии деталей или параллельно одной из них и перпендикулярно к другой. Наибольшее применение имеет соединение пайкой деталей, продолжающих одна другую (внахлестку, вскос, встык — рис.1.а, г, в). Рис.1, б,ж иллюстрируют телескопическое и соприкасаемое соединения.
Рис.1.Типы паяных соединений
Технологические и вспомогательные материалы при пайке
Припой — технологический материал для пайки и лужения с температурой плавления ниже температуры плавления паяемых материалов (ГОСТ 17325-79).
|
|
|
Наиболее широкое применение при пайке нашли готовые припои, которые, в частности, классифицируются по таким признакам, как, например, температурный интервал плавления (различают 5 классов, в т.ч. легкоплавкие 145-450оС, среднеплавкие 450-1100оС); содержание основного или наиболее дефицитного компонента (оловянные, оловянно-свинцовые, серебряные); способ изготовления и вид полуфабриката (лист, лента, фольга, проволока, пруток). В работе используются оловянно-свинцовые припои, которые предназначены главным образом для создания герметичности паяного узла и надежной электропроводности. Из них сплавы ПОС 40 (олово — 40%, сурьма — 2%, свинец — остальное; Тпл.=490К) и ПОС 61 (олово — 61%, сурьма — 0,8%, свинец — остальное; Тпл. =460К) являются основными припоями для электромонтажной пайки, для пайки проводов и токопроводящих деталей.
Жидкий припой смачивает только чистую поверхность паяемого металла. В связи с этим при формировании паяного соединения необходимы условия, обеспечивающие физический контакт паяемого материала и жидкого припоя при температуре пайки. Осуществление такого контакта возможно в местах удаления с поверхности металла оксидных пленок. Удаление оксидных пленок осуществляется, как правило, с использованием паяльных флюсов. По признакам (физическим, химическим, электрохимическим), определяющим процесс удаления оксидов с поверхности паемого материала, способы пайки объединены в группу СП2.
Флюс — вспомогательный материал при пайке, предназначенный для удаления адсорбированного кислорода или оксидной пленки с поверхности паяемого металла или припоя и для предотвращения ее образования при пайке на воздухе, для изменения поверхностного натяжения жидкого припоя.
Флюсы (ГОСТ 19250-73) классифицируют по температурному интервалу активности (например, для низко- и высокотемпературной пайки); по механизму действия на оксидную пленку (например, электрохимического, химического или защитного действия); агрегатному состоянию при поставке.
Флюс должен иметь температуру плавления ниже температуры солидуса припоя, хорошо cсмачивать поверхности паяемого металла и припоя, растекаться и затекать в зазор между соединяемыми деталями, удалять адсорбированные паяемыми поверхностями газы, сохранять покровное действие до конца пайки. Флюс должен быть легче припоя и образовывать с ним два несмешивающихся слоя.
|
|
|
В настоящей работе в качестве флюса используется канифоль сосновая, относящаяся к флюсам химического действия для низкотемпературной пайки меди, ее сплавов и сталей.
Механизм действия флюса заключается в том, что оксидные пленки металла и припоя растворяются или разрыхляются и всплывают на поверхность флюса. Вокруг очищенного металла образуется защитный слой флюса, препятствующий возникновению оксидных пленок. Жидкий припой замещает флюс и взаимодействует с основным металлом. Слой припоя постепенно увеличивается и при прекращении нагрева затвердевает.
Главная составная часть канифоли — абиетиновая кислота С 20 Н 30 О 2, плавящаяся при 173оС. При нагреве выше 300оС канифоль обугливается, что затрудняет процесс пайки.
Способы пайки
Технологическая классификация способов пайки регламентирована ГОСТ 17349-79 и предусматривает выделение 4-х основных групп:
-CП1 -по формированию паяного шва (примеры классификационных признаков: по получению припоя - готовым припоем; по заполнению шва - капиллярная; по кристаллизации паяного шва - кристаллизация при охлаждении);
- СП2 - по удалению оксидной пленки (пример классификационных признаков — флюсовая);
-СП3 - по источнику нагрева (пример классификационных признаков — паяльником);
-СП4 — по осуществлению давления на детали (пример классификационных признаков — без давления).
Таким образом, процесс пайки, осуществляемый в данной работе, может быть охарактеризован: «готовым припоем капиллярная с кристаллизацией при охлаждении флюсовая пайка паяльником без давления».
Указанный выше процесс пайки паяльником реализуют при условии предварительного лужения поверхностей паяемых образцов. Лужение заключается в предварительном нанесении на поверхность детали несмешивающихся слоев припоя и флюса. Детали паяют по облуженным поверхностям при повторном нагреве плотно прижатых деталей до полного расплавления облуженного слоя.
|
|
|
