 |
Сущность процесса и материалы для пайки
|
|
|
|
Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения заготовок с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распая изделия.
По прочности паяные соединения уступают сварным. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. При пайке металлы соединяются в результате смачивания и растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердевания его после охлаждения, Прочность сцепления припоя с соединяемыми поверхностями зависит от физико-химических и диффузионных процессов, протекющих между припоем и основным металлом.
По условию заполнения зазора пайку можно разделить на капиллярную и некапиллярную. По механизму образования шва капиллярная пайка подразделяется на пайку с готовым припоем, когда затвердевание шва происходит при охлаждении; контактно-реактивную пайку; реактивно-флюсовую; диффузионную. К некапиллярным способам относятся пайка-сварка и сварка-пайка.
При капиллярной пайке припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями и удерживается в нем за счет капиллярных сил. Соединение образуется за счет растворения основы в жидком припое и последующей кристаллизации раствора. Капиллярную пайку используют при соединении внахлестку.
При диффузионной пайке соединение образуется за счет взаимной диффузии компонентов припоя и паяемых материалов, причем возможно образование в шве твердого раствора или тугоплавких хрупких интерметаллидов. Для диффузионной пайки необходима продолжительная выдержка при температуре образования паяного шва и после завершения процесса —при температуре ниже солидуса припоя.
|
|
|
При контактно-реактивной пайке между соединяемыми металлами или соединяемыми металлами и прослойкой промежуточного металла в результате контактного плавления образуется сплав, который заполняет зазор и при кристаллизации образует паяное соединение. При реактивно-флюсовой пайке припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом. Реактивно-флюсовую пайку можно вести без припоя и с припоем.
При пайке-сварке соединение образуется так же, как при сварке плавлением, но в качестве присадочного металла применяют припой
При сварке-пайке соединяют разнородные материалы с применением местного нагрева, при котором более легкоплавкий материал нагревается до температуры плавления и выполняет роль припоя.
Наибольшее применение получили капиллярная пайка и пайка-сварка. Диффузионная и контактно-реактивная пайки более трудоемки, но обеспечивают высокое качество соединения.
Припой должен хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью, быть дешевым и недефицитным.
Припои представляют собой сплавы цветных металлов сложного состава. Все припои по температуре плавления подразделяют на особо легкоплавкие (температура плавления меньше145 °С), легкоплавкие (температура плавления 145< 450 °С), среднеплавкие (температура плавления 450 <1100°С) и тугоплавкие (температура плавления >1050°С).
К особолегкоплавким и легкоплавким припоям относятся оловянно-свинцовые, на основе висмута, индия, кадмия, цинка, олова, свинца. К среднеплавким и высокоплавким припоям относятся медные, медно-цинковые, медно-никелевые, с благородными металлами (серебром, золотом, платиной). Припои изготовляют в виде прутков, проволок, листов, полос, спиралей, дисков, колец> зерен и т, д., укладываемых в место соединения.
|
|
|
Изделия из алюминия и его сплавов паяют с припоями на алюминиевой основе с кремнием, медью, оловом и другими металлами. Магний и его сплавы паяют припоями на основе магния с добавками алюминия, меди, марганца и цинка. Изделия из коррозионно-стой-ких сталей и жаропрочных сплавов, работающих при высоких температурах (выше 500 °С), паяют тугоплавкими припоями на основе железа, марганца, никеля, кобальта, титана, циркония, гафния, ниобия и палладия.
Флюсы паяльные применяют для очистки поверхности паяемого металла, а также для снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания и смачиваемости жидкого припоя. Флюс (кроме реактивно-флюсовой пайки) не должен химически взаимодействовать с припоем. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя. Флюс в расплавленном и газообразном состояниях должен способствовать смачиванию поверхности основного металла расплавленным припоем.
Пайка: Изделия не расплавляются, расплавляется припой. В нем идут диффузионные процессы. Распространение молекул одного вещества между молекулами другого.
Сварка: две части сварной конструкции оплавляются. Образуется общая ванна. Она кристаллизуется.
10. ГАЗОВАЯ СВАРКА
При сварке место соединения нагревают до расплавления высокотемпературным газовым пламенем (рис. 5.17). При нагреве газосварочным пламенем 4 кромки свариваемых заготовок 1 расплавляются, а зазор между ними заполняется присадочным металлом 2, который вводят в пламя горелки 3 извне. Газовое пламя получают при сгорании горючего газа в атмосфере технически чистого кислорода.
41. Обр. металлов резанием – процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла для получения требуемой геометрической формы, точности размеров и шероховатости поверхности детали.
Сущность метода пласт деформация: поверхностные слои металла, контактируя с инструментом высокой твердости, в результате давления оказываются в состоянии всестороннего сжатия и пластически деформируются. Давление осуществляется только по зоне контакта. Инструмент – ролики и шарики, перемещающиеся относительно заготовки.
|
|
|
Электроэрозионный метод основан на явлении эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного Эл тока. Температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода возрастает до 10000-12000 С. При этой температуре, мгновенно, испаряется элементарный объем металла.
Эл/химические методы основаны на явлении анодного растворения при электролизе. При прохождении пост Эл тока ч/з электролит на пов-ти заготовки, являющейся анодом происходят хим. реакции и поверхностный слой, превращаясь в хим. соединение, уходит в раствор или удаляются механически.
Ультразвуковые методы. УЗО – разновидность механич. обработки Основана на явлении магнитострикции(способность ферромагнитных сплавов или металлов изменять размеры в переменном магнитном поле). Колебании Эл/м поля при УЗО 16-20кГц, амплитуда колебаний сердечника 5-10мкм(со стержнем-концентратором до 40-60мкм). К концентратору крепят рабочий инструмент - пуассон.
Лучевые методы. Электронно-лучевая. Метод основан на превращении кинетич. энергии пучка в тепловую. Под действием высокой температуры происходит испарение металла с поверхности заготовки. Лазерная обраб-ка(тепловое воздействие светового луча высокой энергии). Плазменный(плазму, имеющую температуру 10000-30000 С направляют на обрабатываемую поверхность заготовки).
42 Обр. металлов резанием – процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла для получения требуемой геометрич. формы, точности размеров и шероховатости поверхности детали.
Скорость резания путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в направлении главного движения резания за единицу времени. Измеряют в м/мин, кроме шлифования, полировки и некоторых др. видах обраб. резанием, где ее измеряют в м/с.
Подача s – путь точки лезвия режущего инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за оборот или за двойной ход заготовки или инструмента. мм/об – сверление, точение; мм/дв. хода – строгание, долбление; мм/мин – фрезерование и т.д. Подачи: продольная, поперечная, вертикальная, наклонная, круговая, тангенциальная, окружная и т.д.
|
|
|
Глубина резания t – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью заготовки, измеренное перпендикулярно последней, за один рабочий ход инструмента относительно обраб-емой пов-ти.
Основное технологическое время – время, затрачиваемое непосредственно на процесс изменения формы и размеров заготовки и получения пов-ти требуемой шероховатости.
[При токарной T0=(L*i)/(nsпр)]
Главное движение резания Dr – прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью и в процессе резания; движение подачи Ds – прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки; касательное движение Dк – прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента; результирующее движение резания De – суммарное движение режущего инструмента относительно заготовки, включающее главное движение резания, движение подачи и касательное движение.
43 Образование поверхностей по методу копирования заключатся в том, что форма режущего лезвия инструмента является образующей линией, совпадающей по форме с образующей линией поверхности, или имеющей форму, обратную ей. Направляющая лиия воспроизводится вращением заготовки или поступательным движением инструмента. Это формообразующее движение. Второе движение, направленное перпендикулярно пов –ти необходимо для получения определенного размера поверхности.
Образование поверхностей по методу следов заключатся в том, что образующая линия является траекторией движения точки(вершины) режущего лезвия инструмента, а направляющая линия – траектория движения точек заготовки. Оба движения формообразующие.
Образование поверхностей по методу касания заключатся в том, что направляющей линией служит касательная к ряду геометрических вспомогательных линий, являющихся траекториями движения точек режущего инструмента. Образующей линией служит режущее лезвие инструмента. Формообраз. движение – подача sпр.
Образование поверхностей по методу обкатки заключатся в том, что образующая линия является огибающей кривой ряда последовательных положений режущего лезвия инструмента в результате двух согласованных относительных движений заготовки и инструмента. Направляющая линия образуется поступательным движением инструмента.
а) б) Метод копирования. Форма режущего инструмента является образующей линией.
|
|
|
Метод следов. Образующая 1 является следом движения точки лезвия режущего инструмента. Направляющая 2 траектория движения точек заготовки, в)
Метод касания. Направляющей 2 служит касательная к ряду геометрических вспомогательных линий, являющихся траекториями движения точек инструмента. Образующей линией служит режущее лезвие, формообразующим движением является продольная подача, г)
Метод обкатки. Образующая линия 1 является огибающей кривой ряда последовательных положений инструмента в результате согласованных движений заготовки и инструмента. Направляющая 2 воспроизводится поступательным движением инструмента, д)
Обработка металлов резанием - это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла для получения требуемой точности размеров и шероховатости поверхности деталей.
44 Схема:
Движущийся резец под действием силы Р вдавливается в металл, в металле возникают упругие деформации. При дальнейшем движении резца упругие деф-ции переходят в пластические. Пластические деформации приводят к сдвиговым. Сдвиговые деформации вызываю скольжение отдельных частей зерен по кристаллографическим плоскостям(плоскостям скольжения) в определенных направлениях. Когда пластические деформации достигают наибольшей величины, а напряжения превысят силы внутреннего сцепления зерен металла, скалывается элементарный объем металла.
Виды стружек: 1) Сливная стружка образуется при резании пластичных металлов и сплавов и представляет собой сплошную ленту с гладкой внутренней (прирезцовой) стороной. С внешней стороны слабо выраженные зазубрины.
2) Стружка скалывания образуется при резании средних по твердости материалов. Гладкая c внутренней стороны и с явно выраженным зазубринами с наружней.
3) Стружка надлома образуется при обработке хрупких металлов, состоит из отдельных элементов, не связанных между собой.
Для получения стружки надлома на режущем инструменте выполняют стружкозавивательные и стружколомательные устройства, применяют прерывистый процесс резания, изменяют геометрию режущего инструмента, режим резания, а при изготовлении деталей на автоматах используют специальные автоматные стали.
Силы резания
В результате сопротивления металла деформированию возникают реактивные силы, действующие на резец: нормального давления и трения. Силы трения. Т1=f1(Py1+Pn1) и T2=f2(Py2+Pn2). Равнодействующая сил резания R=Py1+Pn1+Py2+Pn2+T1+T2. Вертикальная составляющая Pz, радиальная составляющая Py, осевая составляющая Px.
Эмпирическая формула определения Pz: Pz=CPztxPzsyPzvnPzkMPz Cpz коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала, t глубина резания(мм), s подача(мм/об), v скорость резания(м/мин), kMPz – коэффициент. Учитывающий прочие факторы.
Схема, поясняющая образование нароста на резце и обработанной поверхности при точении металла. Причины образования нароста, положительные и отрицательные его свойства. Способы устранения нароста на резце при точении металла.
Нарост – наслоение металла при деформировании срезаемого слоя.
Образование нароста объясняют тем, что геометрическая форма инструмента не является идеальной с точки зрения обтекания ее металлом. При некоторых условиях обработки силы трения между передней поверхностью инструмента и частицами срезанного слоя становятся больше сил внутреннего сцепления, и при наличии опред-х температурных условий металл прочно оседает на передней поверхности инструмента в виде нароста.
Положительные свойства: полезны при черновой обработке 1)возникают большие силы резания 2)снимается большой слой металла 3) выделяется большое количество теплоты.
Отрицательные: вреден при чистовой обработке. При его наличие изменяются: 1) форма передней поверхности 2)состояние трущейся поверхности 3)условия теплопередачи
|
|
|
