Пайка металлов: отличие от сварки и особенности подготовки поверхностей

Физическая сущность процессов пайки и сварки

Пайка металлов: отличие от сварки и особенности подготовки поверхностей

СВАРКОЙ И ПАЙКОЙ ПОЛУЧАЮТ НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЗАГОТОВОК ( В ОТЛИЧИИ ОТ СОЕДИНЕННЫХ БОЛТАМИ , ВИНТАМИ). Сваркой обеспечивают монолитное соединение, пайкой через прослойку припоя.

Образование неразъемных соединений возможно благодаря ненасыщенности связей поверхностных атомов (рис. 5.1 ). Чтобы поверхностные атомы ,соединяемых заготовок вступили во взаимодействие ,они должны базироваться на расстояние , соизмеримое с размерами атомов (10-7- 10 –8 см ).

Этому препятствуют микронеровности соединяемых поверхностей (Rz 1-300 мкм , т.е. 10 –4 –10 –2 см) и поверхностные загрязнения : жировые и окисные пленки , адсорбированные газы . Загрязнения возникают и удерживаются именно благодаря ненасыщенности связей.

Чтобы создать неразъемное соединение нужно по всей плоскости соединения обеспечить условия для надежного взаимодействия : убрать загрязнения и обеспечить сближение атомов. При расплавлении кромок обе задачи решаются одновременно: загрязнения растворяются в расплаве , расплав обеспечивает нужное межатомное сближение.

Этот метод называется сваркой плавлением. Он реализуется с помощью различных источников тепла с высокой концентрацией энергии: дуги плазменной струи или газового факела , электронного и светового сфокусированных лучей и других..

Основными проблемами этого метода являются:

А) защита расплавленного металла от взаимодействия с атмосферными газами.Для защиты применяют шлаковые покрытия и инертные газы (аргон ).

Б) сохранение высокого уровня свойств металла околошовной зоны, т.е. зоны мощного термического воздействия. Одни металлы переносят такое воздействие практически не меняя свойств ( например низкоуглеродистые нелегированные стали), другие металлы очень чуствительны и требуют специальных защитных или исправительных ( последующая т/о) мер.

Пайка также обеспечивает жидкую прослойку (расплавлением припоев) между соединяемыми поверхностями. Температура плавления припоев значительно ниже температуры плавления соединяемых металлов. Отрицательные влияния в околошовной зоне минимальные, но припой не в состоянии справиться с загрязнениями. Эту задачу решают с помощью специальных флюсов, растворяющих загрязнений.

Сдавливая пластичные металлы (Al, Cu, Pb) в холодном состоянии и практически все металлы, подогретые до пластического состояния, можно также обеспечить прочные неразъемные соединения.

Сближение атомов обеспечивается сдавливанием, очистка загрязнений- предварительной подготовкой поверхности и разрушением загрязнений в ходе пластических деформаций соединяемых поверхностей. Эти способы называются сваркой давлением. Для них характерны минимальные отрицательные последствия в околошовной зоне.

К сварке давлением относятся: холодная сварка,сварка взрывом,диффузионная и другие. В некоторых видах сварки совмещаются оба метода сварки- плавление и давление: стыковая, трением, ультразвуковая и другие.

Методы сварки плавлением.

Электрические дуговые сварки.

Сущность дуговой сварки.

Дуга ( рис.5.2.) это зона высокой плотности в ионизированном газе. При поступлении тока к аноду (+) движутся электроны, к катоду(- ) – ионы металла и газа. При переменом токе движение пульсирующее. Электроны имеют большую скорость и кинетическую энергию, поэтому на аноде выделяется больше тепла.

Основной ток идет через наиболее разогретые точки- катодное и анодное пятна. Для зажигания дуги необходимо ионизировать пространство между анодом и катодом (дуговое пространство ).

Это можно сделать путем нагрева катода (термоэлектроная эмиссия) или подав в дуговое пространство высокочастотный импульс высокого напряжения- с помощью специального устройства осцилятора.

Для поддержания высокого уровня ионизации, особенно при неравномерном токе, необходимо в покрытие (обмазку) электрода или в флюсы, насыпаемые на деталь, ввести соединения щелочных металлов (Na, K,Ca). Щелочные металлы легко отдают электроны и поддерживают ионизированное состояние дугового пространства. Это особенно важно при переменном токе в

момент смены полярности, когда напряжение и ток падают до нуля (обычно с частотой 50Гц). При дуговой сварке применяют расходуемые электроды в виде проволочных стержней (рис.5.2)

с (ручная дуговая сварка),в виде незащещенной проволки,используя защиту газами (Ar,CO2) или флюсами насыпаемыми вдоль шва на деталь (при авто- или полуавтоматической сварке). Применяют также и нерасходуемые электроды из тугоплавких материалов (вольфрам с примесью лантана-ионизатор).

При использовании нерасходуемых электродов необходимо использовать присадочные прутки состава свариваемого материала. Они нужны для заполнения шва жидким металлом.

Для дуговой сварке используют как переменный ток (ручная дуговая сварка), так и постоянный. При использовании последнего применяют прямую полярность – электрод–катод и обратную – электрод–анод (рис. 5.3 ).

Анод плавится быстрее, поэтому прямую полярность применяют для увеличения тепловой мощности на детали, а обратную для уменьшения (сварка тонких материаллов). Обратную полярность применяют также, когда нужно использовать катодный эффект.

Он состоит в том, что на катоде тяжелыми ионами разрушаются окисные пленки (сварка алюминия) и усиленно распыляется металл (воздушно-дуговая резка).

5.2.1.2Вольт – амперная характеристика дуги.

1 участок – момент зажигания дуги , нужно повышенное напряжение (60-80В), для его ионизации ( при неличие осцилятора не нужно) .С увеличением ионизации ток растет , напряжение падает.

2 участок – устойчивое горение дуги . При напряжениях 20-40 В (чем больше дуга ,тем выше требуется напряжение) На этом участке ток будет таким, какой обеспечит источник питания.

3 участок – появляется тогда,когда тепловое пятно займет весь торец электрода. Тогда, для увеличения силы тока вновь потребуется увеличивать напряжение. Большие плотности тока (уч-к 3) применяют при автоматической и полуавтоматической сварках. Для этого нужны источники тока с восходящей характеристикой и осцилятором.

При ручной дуговой сварке работают в зонах 1 и 2. В этом случае нужны источники сварочного тока с падающей характеристикой. Они обеспечат высокое напряжение зажигания дуги (рис 5.4 т.А) , нужный рабочий ток (рис 5.4 т.В) и ограничение тока короткого замыкания (рис 5.4 т.С) Иначе можно сжечь источник питания. Наклон кривых (2) и ,следовательно , ток в точке В регулируются

Источники сварочного тока

Для питания переменным током применяют (рис5.5) понижающие трансформаторы сварочные ( ТС) Степень трансформации определяется соотношением витков первичной (n1) и вторичной (n2) обмоток (n1 : n2 ~ 3-3,5) .

Сечение проводов вторичной обмотки рассчитывается на ток определенной силы , указываемый в маркировке (ТС 120, ТС 300 и.т.д) Чтобы получить падающую характеристику в цепь последовательно включают индуктивное сопротивление – дроссель (ДР) Чем больше ток в обмотке дросселя , тем больше его сопротивление и тем ниже напряжение ,т.

е крутопадающая связь между I и U см. (рис 5.6) Сердечник дросселя с зазором Z Вращая ручку можно менять величину Z : при уменьшении зазора возрастает сопротивление и ток уменьшается и наоборот (рис 5.

6) Z1> Z2> Z3 В некоторых трансформаторах входную мощность (силу тока) сдвигая (увеличивая ток) или раздвигая (уменьшая ток) первичную и вторичную обмотки расположенные на одной стороне.

Для получения постоянного тока используют выпрямители или преобразователи сварочные(ВС или ПС)

Выпрямители сварочные (рис 5.7) Это трансформаторы дополненные выпрямляющими полупроводниками . Их называют диоды или вентили. Определение полярности : при опускании проводов в подсоленную воду , на катоде будут выделятся пузырьки (Н2)

Полупроводники чуствительны к перегреву, поэтому их крепят на ребристых металлических радиаторах , а ВС снабжают вентилятором.

Преобразователи сварочные ( ПС 300, ПС 500) Это специальные генераторы постоянного тока , вращаемые двигателями переменного тока. Их легко отличить по внешнему виду – цилиндрический корпус.

Обмотка возбуждения генератора имеет две катушки – основную и регулирующую. Ток в регулирующей катушке пропорционален сварочному току.

Если магнитные поля основной и регулирующей катушки противоположны , то генератор имеет крутопадающую характеристику , если поля одного направления – восходящую.

Сварочные агрегаты. Это генераторы вращаемые двигателями внутреннего сгорания. Устанавливаются на тележках.

Читайте также:  Пайка алюминия в домашних условиях: принцип работы

Источник: https://lektsia.com/1×8641.html

Подготовка металла к сварке

Сварка металлических заготовок – это не только работа с электродом или газовой горелкой. Это несколько позиций, которые влияют на качество конечного результата. А именно: подготовка металла к сварке, настройка сварочного аппарата с выбором режима сваривания и, конечно, техника проведения самого процесса. Есть еще несколько моментов, но они менее значительны.

Итак, что входит в понятие – подготовка деталей к сварке. Здесь достаточно большой список операций, с помощью которых облегчается сам процесс и увеличивается качественная характеристика сварного шва. В подготовительный процесс перед соединением металлических заготовок входит:

  • правка;
  • разметка;
  • при необходимости гибка заготовок;
  • разделка и чистка кромок свариваемых деталей;
  • сборка конструкций перед началом соединения.

Все операции значимые, поэтому надо более детально разобрать их.

Нередко металлические профили разного типа поступают на объекты или в цеха в деформированном виде. Подчас это случается при их транспортировке или при проведении погрузо-разгрузочных работ. Стыковать в плоскости сваривания их очень сложно. А это снижает качество сварного шва и конфигурацию сваренной конструкции. Поэтому правка таких профилей – важнейшая операция.

Ее делать можно на холодном металле или с подогревом (газосваркой). Все зависит от сложности деформированных частей и их размеров. Есть два вида правки: ручная и при помощи специальных приспособлений. В первом случае для этого используются кувалда, молоток или специальный ручной пресс.

Кувалдой или молотком можно править, используя чугунные или стальные плиты, на которых и проводится сам процесс. Ручной пресс представляет собой винтовое устройство с двумя плитами, между которыми и укладывается деформированная часть профиля.

Зажимая винтом плиты между собой, создается давление, которое и выправляет заготовку под сварку.

В качестве специальных приспособлений необходимо отметить листоплавильные валки или пресса разного вида. Все они воздействуют на металлические изделия при помощи электродвигателей, мощность которых передается через редукторы, что увеличивает давление на деформированную часть заготовок.

Разметка заготовок

Понятно, что нередко металлические профили по длине не совпадают с размерами необходимых в конструкции деталей. Поэтому их необходимо подрезать под нужные размеры. Очень часто даже срезаются части заготовок не в продольной плоскости, а в поперечной. Перед резкой на профили наносятся те самые нужные размеры.

Существует несколько способов нанесения, которые отличаются друг от друга использованием разных устройств.

  • Ручной способ. Обычно для этого используют простые измерительные инструменты типа рулетка, линейка, штангенциркуль и так далее. Если производится сварка нескольких однотипных деталей (мелкосерийная партия), то разметка проводится по заранее изготовленным шаблонам. Не самый лучший вариант, потому что трудоемок, с малой скоростью проведения. Кстати, чаще всего шаблоны изготавливаются из алюминиевых листов или профиля.
  • Оптический. Для этого используются разметно-маркировочные машины, которые программируются по заранее установленным размерам для определенной конструкции. В состав аппарата входит пневматический керн, который и наносит разметку. Необходимо отметить, что скорость нанесения таких машин – 10 м/мин.
  • Существуют специальные машины, которые, в принципе, разметку на металлические профили не наносят. В них заложена программа, которая определяет конфигурацию и размеры отрезаемых частей заготовок. В аппарат вводят металлический профиль, и он сразу режет его под необходимую форму. Данная технология называется мерная резка.

В процессе подготовки деталей под сварку резка металла является одной из важнейших подготовительных операций. Как уже было сказано выше, подогнать профиль под необходимый размер без резки не получится.

Этот непростой процесс делится по технологии проведения на две категории: механическая и термическая.

В первом случае – это механическое воздействие при помощи различных инструментов, к которым можно отнести ручные и механические (электрические или пневматические).

К первой группе относятся ножовка и ножницы по металлу, болгарка. Ко второй гильотина, отрезные станки разных моделей, пресса и так далее.

Термическая резка – это, по сути, расплавление металла по нанесенной разметке.

Ее также можно выполнять вручную, используя кислородный резак, плазматрон, дуговую сварку и прочие способы, или при помощи станков и аппаратов в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Термическая технология резки металлов считается универсальной, потому что с ее помощью можно делать рез в разных плоскостях и в разных направлениях (прямолинейно и криволинейно).

Подготовка кромок под сварку

Чистота и конфигурация кромок – очень важная составляющая сварочного процесса. Что касается конфигурации кромок, то они могут быть плоскими, V-образными и Х-образными. Первые чаще всего используются для стыковки тонких заготовок, вторые и третьи для толстых.

Подрезать кромки можно ручными инструментами или на станках. Это так сказать, холодный вариант. Термический – при помощи горелок вручную или на автоматах. Холодная подготовка кромок – это подрезка фасок профилей.

Для габаритных заготовок используют фрезерные станки, фаски небольших деталей изготавливают различными ручными инструментами. Необходимо отметить, что кромки, изготовленные по-холодному, более качественные. При этом точность сборки свариваемой конструкции в разы выше.

Фаски после термической обработки иногда необходимо доработать до нужной формы и размеров.

Что касается чистоты, то необходимо обозначить, что любые металлы при соприкосновении с воздухом, начинают окисляться. На поверхности свариваемых поверхностей образуется оксидная пленка, которая является жаростойкой. Так вот от нее и необходимо избавиться.

Поэтому перед началом сварочных работ кромки и прилегающие к ним участки зачищаются железной щеткой вручную или с помощью болгарки.

Если торцы свариваемых кромок имеют пятна масла или жира, то правило номер один – все это нужно еще и обезжирить, применяя любой растворитель.

https://www.youtube.com/watch?v=mezhsU5kAGw

В промышленных условиях чистка может производиться песко- или дробеструйными аппаратами. А химическая чистка с погружением деталей в ванну с химикатами, где заготовка должна пролежать определенное время. Есть и струйный способ очистки, когда химические растворы подаются на фаски струей под давлением.

Обычно химическая чистка металлических заготовок производится, когда нужна подготовка заготовок из цветных металлов, механическая для черных стальных деталей.

Сборка деталей

Последний этап в таком процессе, как подготовка металла под сварку, это сборка деталей, которая обеспечит их пространственное расположение, а также необходимые зазоры для сваривания. Очень часто для сборки используются различные шаблоны, стенды, прижимные устройства, кондукторы и прочие приспособления. Их основная задача – состыковать две заготовки в необходимой плоскости.

После чего обычно по линии соединения производится прихватка. Это, когда шов не проваривается полностью, а соединение производится короткими (нередко точечными) сварными швами. Длина такого шва не более 50 мм. Провар производится на треть глубина основного корня, расстояние между ними 10-100 см.

Подготовка труб

Подходить к подготовке стыков труб под сварку нужно также ответственно, особенно к тем, которые укладываются в трубопровод, работающим под большим давлением. На что необходимо обратить внимание.

  • Трубы из углеродистой и низколегированной стали под аргонодуговую ручную сварку надо обрабатывать только механическим холодным способом.
  • После термической резки фасок проводится доработка механическим способом. Глубина снятия металла зависит от марки стали.
  • Кромки должны быть без перепадов, острых углов, заусенец и вырывов.
  • Торец обязательно перед свариванием проверяется на перпендикулярность.
  • Проверяется толщина стенок, она должна быть одинаковой по всей окружности соединяемых торцов двух труб.
Читайте также:  Сварочные аппараты инверторные ресанта саи-190 - полезный инструмент

Как видите, сварочно-подготовительный процесс – это достаточно серьезное мероприятие, в которое входит большое количество различных операций. На них выделяется немало времени, но подчас именно они гарантируют качество конечного результата.

Поделись с друзьями

Источник: https://svarkalegko.com/tehonology/podgotavlivaem-metall-k-svarke.html

Процесс паяния и заливки металлов: последовательность и отличия от сварки

Воскресенье, 18 Ноябрь 2012 19:02

Пайка – процесс соединения металлических поверхностей, находящихся в твердом состоянии, расплавленными припоями, которые заполняют промежуток между поверхностями и образуют паянный шов при кристаллизации.

Паяние является хорошо распространенным процессом, как при изготовлении, так при ремонте деталей. Этот приём известен людям уже 3-5 тыс. лет. При раскопках находят паянные медно-серебрянным припоем трубы, украшения, оружие.

Пайка незаменима в радиоэлектронике, ракето-, самолето-, автотракторостроении. С помощью пайки изготовляются трубопроводы, радиаторы , электрооборудование и др. Процесс пайки свободно поддается механизации и автоматизации.

Пайка выполняется в следующей последовательности:нагрев спаиваемых деталей до температуры, близкой к температуре плавления припоя;расплавление припоя и нанесение его на заранее обработанные детали;заполнение припоем шва; растворение основного металла в расплавленном шве и взаимная диффузия металлов;

кристаллизация шва.

Для выполнения пайки надобно, чтоб частицы расплавленного припоя вступали в прочный контакт с поверхностями соединяемых деталей. Капля расплавленного припоя растекается (смотри рис.1) по поверхности до определенного предела. Пайка возможна, когда припой хорошо смачивает твердое тело.

Если жидкость не смачивает твердое тело , то пайка невозможна. Хорошего смачивания только и можно добиться соответствующей подготовкой поверхности ( механическая обработка для удаления окислов, обезжиривание для удаления жировых загрязнений) и подбором припоя и флюса .

При хорошем смачивании заполняются все зазоры и поры и обеспечивается прочное соединение деталей.

Рис.1.Смачивание поверхностей (детали) припоем.

Хотя процесс пайки является родственным сварке, но есть принципиальные отличия:

      1. Образование шва при пайке происходит за счет заполнения расплавленным припоем капиллярного зазора между поверхностями и взаимной диффузии металлов.
      2. При пайке не плавится основной металл, а только припой, а при сварке плавится свариваемый и присадочный материал. Шов образуется без расплавления кромок паяемых дет-й.

Прочность соединений деталей при пайке ниже чем при сварке, но во многих случаях является достаточной для конкретных изделий. При этом пайка имеет некоторые технологические преимущества перед сваркой:

      1. Дает возможность соединения разнородных металлов и даже металла с неметаллом.
      2. Температура нагрева детали при пайке значительно ниже, чем при сварке, при пайке нет значительных остаточных деформаций и не происходит коробления, не расплавляются кромки и не изменяется структура и механические свойства соединяемых деталей.

пайка припой Hits 3017

Источник: http://contragent.com.ua/stati/item/process-pajki-i-zalivki-metallov-posledovatelnost-i-otlichiya-ot-svarki

Mig-пайка и особенности сварки оцинкованных металлов

Значительная часть свариваемых конструкций и изделий требуют защиты от коррозии.

Чаще всего для такой защиты используют метод оцинковки, то есть поверхности металлов защищают нанесением цинксодержащих покрытий, поскольку цинк обладает высокой коррозионной стойкостью и является достаточно недорогим металлом.

В то же время при сварке оцинкованных метеллов возникают проблемы, которые приводят к ухудшению механических свойств и внешнего вида шва, и, самое главное – к разрушению защитного антикоррозионного слоя.

В большинстве случаев решением проблемы качества соединений будет применение вместо полуавтоматической MIG-сварки метода MIG-пайки. Данная технология быстрыми темпами набирает популярность в таких областях, как: автомобилестроение и автосервис, монтаж систем вентиляции, кондиционирования и охлаждения, производство легких металлоконструкций, кровли и элементов фасадов, дымоходов, корпусов электрооборудования.

В процессе традиционной полуавтоматической MIG-сварки оцинкованных изделий происходит испарение и выгорание цинка, в силу разницы физических свойств основного металла и металла покрытия (температура плавления цинка 420° C, температура кипения цинка 907° C, а стали – соответственно 1450-1520° C и 2700° C).

Образующиеся в сварочной ванне пары и оксиды цинка приводят к появлению пор, шлаковых включений, трещин и крайне нестабильному горению электрической дуги.

Защитный слой гальванического покрытия в месте сварного соединения разрушается, поэтому в большинстве случаев после традиционной сварки необходимы дополнительные затраты на повторную антикоррозионную обработку участков поверхностей в зоне сварных швов.

Предлагаемый новый способ соединения MIG-пайкой технологически повторяет процесс полуавтоматической электродуговой сварки плавящимся электродом в среде инертного защитного газа, отличаясь от сварки лишь тем, что при его использовании основной металл не расплавляется. MIG-пайка может выполняться с помощью сварочных аппаратов для импульсно-дуговой сварки.

Возможность программирования наложения электрических импульсов на основной сварочный импульс в этих аппаратах позволяет управлять процессом переноса электродного металла в ванну расплавленного припоя, а также осуществлять дозированное вложение тепла, позволяющее не перегревать металл, учитывая температуру кипения цинка и дополнительную термическую деформацию.

Образующееся паяное соединение обладает более высокой, по сравнению со сварной низкоуглеродистой сталью, механической прочностью, которая примерно равна прочности латуни. Нельзя не упомянуть и о степени термической деформации деталей в процессе пайки, которая значительно ниже, чем при сварке, и поэтому на готовом изделии менее заметно коробление.

И наконец, в отличие от традиционной сварки, MIG-пайка, в большинстве случаев, позволяет получить шов, не поддающийся коррозии.

В качестве защитного газа для MIG-пайки чаще всего используется аргон, а в качестве припоя (присадочного материала) применяются проволоки, близкие по химическому составу сварочной проволоке для сварки меди и ее сплавов CuSi и CuAl. Температура плавления этих проволок от 800 до 1000° C.

При такой температуре в сварочной ванне основной металл – сталь – не расплавляется, а цинк покрытия, незначительно расплавляясь и подмешиваясь в ванну, после кристаллизации образует на поверхности соединение, близкое по химическому составу к латуни и, следовательно, обладающее свойством защищать сталь от коррозии.

Таким образом, дополнительная антикоррозионная обработка мест соединения после MIG-пайки не требуется. Кроме оцинкованной листовой стали, технология MIG-пайки позволяет также соединять черную и нержавеющую листовую сталь, а также их комбинации.

В каталоге нашего интернет-магазина Вы найдете большой ассортимент сварочных аппаратов для MIG-пайки. От небольших сварочных полуавтоматов для автосервиса, таких как: DIGITAL MIG 180 и TECHNOMIG 200  итальянского производства TELWIN, до больших профессиональных аппаратов для промышленного применения, например: PHOENIX 301 CAR EXPERT и PHOENIX 500 PULS немецкого производства EWM.

Источник: https://Evrotek.Spb.ru/info/stati/i_welding/24635/

Пайка и сварка металлов

Главная » Статьи » Пайка и сварка металлов

Пайка металлов, как и сварка, относится к методам создания неразъемных соединений. Но эти два способа имеют коренное отличие:

1. сварка – способ соединения металлов путем их местного нагрева до температуры плавления. В результате слияния расплавленных металлов в одной

2. общей сварочной ванне образуется прочное соединение элементов изделия или конструкции;

пайкой называется процесс соединения металлов при помощи присадочного металла (припоя), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых материалов. Основной металл при том остается в твердом состоянии.

Пайка определяется следующими факторами:

  • физическими – температурой и давлением (этими же факторами определяется и сварка);
  • конструктивными – величиной нахлеста и зазора между элементами, подлежащими пайке;
  • физико-химическими – наличием флюса и припоя, состав которых должен взаимодействовать с основным металлом;
  • технологическими – способами нагрева металла, ввода в зону пайки припоя.

Классификация методов пайки

Процесс пайки классифицируется по следующим параметрам: температуре, давлению, готовности припоя.

По температуре

В зависимости от температуры нагрева металлов различают пайку:

  • высокотемпературную;
  • низкотемпературную.

Границей, которая отделяет эти два способа, является значение температуры, равное 450 градусов.

Читайте также:  Аппарат для сварки ленточных пил. технология и оборудование

По давлению

По этому параметру различают:

  • пайку металлов с фиксированным зазором;
  • прессовую пайку.

Первый способ является самым распространенным. Как и сварка под давлением, прессовая пайка была известна давно. Но широко применяться она стала только в последнее время. В результате такой технологии сокращается время пайки, повышается прочность паяных соединений.

По готовности припоя

Степень готовности припоя влияет на многие особенности процесса пайки. Припой может быть:

  • изготовлен заранее;
  • образовываться в процессе пайки в результате контактного (реактивного или твердо-газового плавления) либо восстановления металлов из составляющих флюса.

Технология пайки

Как и сварка металла, пайка включает в себя несколько технологических переходов, каждый из которых оказывает самое прямое влияние на качество результата.

Подготовка поверхности металла к пайке

Эта операция необходима для обеспечения взаимодействия основных металлов и припоев. В этом плане сварка менее требовательна к предварительной обработке поверхности. Цель подготовительных работ – удаление с поверхности деталей масел, жиров, окалины, грязи и тех оксидов, которые не поддаются удалению во время флюсования или воздействия активных газовых средств.

Подготовка поверхности включает в себя:

  • механическая обработка;
  • обезжиривание;
  • удаление неметаллических пленок механическим или химическим способом. Последний состоит их нескольких операций: травления, промывки, нейтрализации остатков травильного раствора и сушки. Состав травильного раствора зависит от марки основного металла и припоя;
  • нанесение на поверхность паяемого металла барьерных или защитных покрытий. Назначение операции – улучшение растекания припоя, взаимодействия его с основным металлом, повышение коррозионной стойкости соединения, (а иногда для предотвращения взаимодействия припоя с паяемым металлом). Покрытие может наноситься плакированием, гальваническим, вакуумным и другими способами;
  • термообработка основного металла. Эта операция производится не всегда, но в некоторых случаях (для снятия внутренних напряжений и, как следствие, охрупчивания металлов под воздействием расплавленного припоя) детали перед пайкой проходят через процессы отжига или отпуска (таких мероприятий часто требует и сварка).

Операция пайки

Собственно пайка происходит согласно заданным циклам температур и времени, величиной приложения давления. Все эти параметры зависят от вида паяемого металла: алюминия, легких сплавов, стали, чугуна и пр.

Пайка алюминия

Алюминий длительное время считался непригодным для пайки, так как окисная пленка, образующаяся на его поверхности, отличается высокой химической стойкостью. Немалые сложности доставляет и его сварка. Все попытки паять алюминий припоями, используемыми для пайки стали или меди, заканчивались неудачей. Сейчас проблема решена, алюминий паяют даже в домашних условиях.

Сварка и пайка алюминия требует тщательной подготовки его поверхности:

  • обезжиривание. В качестве обезжиривающего состава можно использовать:

— бензин;

— ацетон;

— раствор четырехкомпонентный, содержащий – гидроокиси натрия (20-50 г/литр воды), соды кальцинированной (15-50 г/л), тринатрийфосфата (250-50 г/л);

— раствор едкого натра (40-60 г/л).

Растворы подогреваются в ваннах. Рабочее место при этом должно быть оборудовано местной вытяжной вентиляцией в обязательном порядке, независимо от того, в промышленных или гаражных условиях выполняется операция.

В четырехкомпонентном составе алюминий обезжиривается в течение 2-3 минут при рабочей температуре 70-80 градусов. В растворе едкого натра детали обезжириваются тоже 2 — 3 минуты, но температура его должна быть не менее 40, но не более 60 градусов;

  • сушка. Элементы, предназначенные для пайки, сушатся на воздухе в течение 10-2 минут.
  • Удаление окисной пленки. Пленку можно удалять:

— механическим путем (алюминий и припой обрабатывают наждачной бумагой или металлической щеткой);

— химическим путем. Этот способ заключается в пяти переходах:

ü травление в тех же растворах, в которых проводилось обезжиривание;

ü промывка в воде температурой от 50 до 70 градусов в течение 30 – 40 секунд;

ü осветление в двадцатипроцентном растворе азотной кислоты (температура – от 17 до 28 градусов) в течение 10 – 20 секунд;

ü промывка в горячей (проточной) воде;

ü сушка в течение 20-30 секунд в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100 градусов.

Такая технология в условиях производства не представляет сложности. Но в домашних мастерских организовать ее непросто. Поэтому народные умельцы «разрабатывают» свои способы подготовки алюминия к пайке. Одним из таких методов является использование специальной насадки на электропаяльник.

Подготовка поверхности с применением насадки

Насадка представляет собой цилиндрическую деталь, с одного конца которой сверлится глухое отверстие под жало паяльника, а второй конец заправляется на усеченный конус.

На торце конуса нарезаются продольные зубья с острыми вершинами. Общая длина насадки составляет 70 мм. Вдоль отверстия под жало (диаметром 9 мм) прорезаются сквозные пазы – всего 4 штуки, расположенные диаметрально.

Получается нечто, похожее на цангу.

Насадка применяется только для зачистки окисной пленки. Поэтому, если планируется паять много деталей, лучше подготовить два паяльника: один – для флюсования алюминия (с использованием вышеописанной насадки), второй – непосредственно для пайки.

Технология пайки с использованием насадки

  • Зону пайки очистить механическим путем до свежего металла.
  • На зубья насадки нанести канифоль и поднести ее к месту пайки.
  • Наносить расплавленную канифоль на алюминий, одновременно выполняя возвратно-поступательные движения паяльником. При этом зубья насадки будут соскабливать вновь образовавшуюся окисную пленку, а флюс равномерно распределится по поверхности металла.
  • Взять на электропаяльник каплю олова (его предварительно посыпают канифолью) и распределить ее по зоне пайки. Если луженая поверхность получится излишне шероховатой, при помощи разогретого жала излишки олова удалить.
  • Таким образом подготовить все детали, подлежащие соединению. После этого можно приступать к пайке изделия.

Пайка конструкционных сталей

На поверхности стали тоже образуется окисная пленка, ее состав зависит от легирующих добавок, среды хранения, длительности нагрева и т.д. Для ее удаления применяются шлифовальные круги, наждачная бумага, пескоструйка и дробеструйка.

Если есть потребность в обработке большого количества мелких деталей, целесообразно применять метод химической обработки – травления в водных растворах кислот.

Например, для травления низкоуглеродистой стали используют 10-15%-ный раствор серной кислоты.

Технология подготовки поверхности стали

  • Травление в растворе следующего состава:

— серная кислота – 1 объем;

— азотная кислота – 3 объема;

— фтористый натрий – 50 г/л.

Температура раствора – 17-28 градусов. Травление длится в течение 5-20 минут. Раствор помещается в керамическую ванну (или стальную, футерованную винипластом).

  • Обработка (чернение) поверхности в растворе соляной кислоты (25-30%).
  • Промывка в воде – проточной холодной.
  • Промывка в горячей воде.
  • Промывка в щелочном растворе для нейтрализации остатков кислоты (10-15%ный раствор соды).
  • Сушка при температуре 100 градусов.

Пайку стали выполняют оловом или припоями оловянно-свинцовыми. Пайка оловом приводит к образованию твердого раствора олова с железом.

Пайка латунью

Этот метод пайки стали применяется, в основном, при сборке художественных композиций из стали. Причем элементы круглого сечения для пайки латунью не подходят из-за небольшой площади соприкосновения. Флюсом служит бура, смоченная водой.

Техника пайки латунью

  • Подготовленные элементы из стали соединяются между собой биндрой (проволокой стальной).
  • Собранное таким образом изделие помещается в горн и разогревается докрасна.
  • На место пайки наносится бура. Под действием температуры она плавится и растекается по зоне пайки.
  • Не снимая слой буры, латунным прутком прикасаются к местам соединения.

Источник: http://www.samsvar.ru/stati/pajka-i-svarka-metallov.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector