2. ПАЯНЫЕ И КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

2.1. Паяные соединения

В отличие от сварки при пайке межатомные связи между элементами образуются путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления» смачивания поверхностей припоем, затекания припоя в зазор и

последующей его кристаллизации.

Припой

–

материал для пайки

с

температурой плавления

ниже

Т

температуры плавления паяемых материалов. Пайку используют для

соединения как однородных, так и разнородных материалов. С помощью пайки

соединяют черные и цветные металлы и сплавы, стекло, керамику, графитУ. При

этом применяют оловянносвинцовые, серебряные, медные, медноцинковые,

цинковые и другие припои. Некоторые типовые конструкции паяных

соединений показаны на рис. 2.1, а их обозначения приведены в скобках в

подрисуночной надписи.

Паяные швы изображают по ГОСТ 2.313-82 на видахНи разрезах сплошной

линией толщиной 2S. К этой линии подводят линию-выноску, ив которой

ставят

знак

в

виде полуокружности (см.

рис. 2.1,Ба - ж). Паяные

швы,

рис

выполненные по замкнутой линии, обозначают линией-выноской с

окружностью (Ø3…4 мм) на конце (см.

. 2.1, г). Форма и размеры профиля

чертеже

паяного шва могут быть показаны в сечениий. Обозначение материала припоя

указывают в спецификации или на

детали в технических требованиях.

о

Некоторые сведения о наиболее широко применяемых припоях приведены в

табл. 2.1.

Допускаемые

напряжения в паяных соединениях зависят от многих

и

факторов: свойств основного материала, припоев, шла соединения, толщины

шва, рода силовых нагрузок, температурного режима эксплуатации и других.

з

При расчете паяных соединенийт

допускаемые напряжения определяются по

формулам:

о

п

,

(2.1)

где

Р

[

] и [τ] – допускаемые напряжения на растяжение и срез;

и

–

разрушающие

напряжения при растяжении и

срезе

соответственно;

n – коэффициент запаса прочности при статических нагрузках принимают n = 2, 5...3, а при переменных нагрузках – n = 3...5.

Значения разрушающего напряжения на растяжение σв приведены в табл. 2.1.

Примеры предела прочности на срез паяных соединений металлов приведены в табл. 2.2 и 2.3.

35

			основного металла; α - угол скоса; β - угол соединения деталей
			Рис.2.1. Паяные соединения:
а - стыковое (ПВ-1); б - косое (ПВ-3); в - нахлесточное (ПH1); г - телескопическое (ПН-4);
д - тавровое (ПT-I); е - угловоео(ПУ-2); ж - соприкасающееся (ПС-3); a1, a2- толщина шва;
			з	- толщина
	ℓ - длина слоя припоя; b1, b2 - ширина шва; R - радиус кривизны детали; S1, S2
		о
	Области примененияинекоторые механические характеристики указаны в
	п
табл. 2.1.
е
Р

36

Таблица 2.1. Области применения и некоторые механические характеристики

распространенных припоев

Основной

Предел

Относительное

Припой

металл

прочности

Назначение

припоя

МПа

удлинение, %

пайка трубопроводов,

ПСр 40

патрубков и других

серебро

380-440

18-37

деталей и узлов из

ПСр 45

медь

370-440

16-35

У

конструкционных сталей ,

работающих при

Т

температуре 350-450 °С

ПОС 61

43

46

пайка электроаппаратуры,

ПОС 40

приборов, реле,

олово

38

52

Н

ПОС 10

оцинкованных

свинец

32

44

ПОССу

радиодеталей при жестких

45

35

Б

61-0,5

требованиях к температуре

ПОССу

олово

35й

18-2

36

пайка в

ПОССу

свинец

65

15

автомобилестроении

4-4

сурьма

и

р

пайка холодильных

ПОССу

сурьма

45

устройств тонколистовой

48

40-2

о

упаковки припой широкого

назначения

т

МПЦ 54

медь

350

21

пайка меди, томпака

цинк

и стали

и

Примечание. Буквы в обозначении марок припоев:

П –

з

; 0 – олово; С – свинец; Ср – серебро; Су – сурьма; М – медь; Ц

– цинк.

припой

буквенного

обозначения указывают содержание этих

Цифры

после

в процентах.

п

Надежным методом определения допускаемых напряжений в паяных

соединениях является испытание образцов при условиях, близких к

элементов

производственным. Для паяных соединений встык рекомендуется испытание до

момента разрушения.

РПоэтому условие прочности при работе слоя припоя на растяжение имеет вид

(см. рис. 2.1 а)

(2.2)

37

где F – нагрузка, на соединение, Н;

А – площадь слоя припоя в сечении, перпендикулярном к направлению действующей нагрузки,мм2;

b – ширина шва, равная минимальной толщине соединяемых деталей без радиуса галтели (утяжки) шва (условно принимают b = (Smin – 0,5) мм);

	ℓ – длина слоя припоя, мм.																				У
																					Таблица 2.2
																				Т
	Значения τв соединений оловянно-свинцовым припоем ПОС 40[1]
																	Н				°С
								Предел прочности, МПа, при температуре,
				-196			-									Б
	Основной			183			-
	металл			-96						-183			-96			-60				+20		+85
				60
				+20
				+85
	Сталь 20			60						55			55			51				28		22
	Сталь			30						34	р					50				32		20
	12X18H9T												30
															й
	Медь МЗ			35						33			34			35				27		16
										о			и31
	Латунь Л63			29						29						27				22		22
							т														Таблица 2.3
			з					τв соединений серебряными припоями [1]
			Значения
		о
	Основной металл				и								П	редел прочности, МП					а
																				ПСр 25
									ПСр 40						ПСр 45
	п							240 - 290							180 - 260					190 -240
	12X18H9T
	40ХНМА							330 - 460								-					-
	Медь								З50 - 460						350 - 410					З50 - 430
	ЗОХГСА
										250						250					-

Р Стыковые соединения в паяных изделиях стараются применять реже из-за невысокой прочности. Косой стык следует выполнять под углом не более 30° [5]. Наиболее распространены при пайке нахлесточные соединения, так как позволяют изменением величины нахлестки достигать равнопрочности паяного соединения. Испытания последнего типа соединения проводятся на образцах, имеющих длину нахлестки (ширину шва) b = 2,5 S. Тогда условие прочности при работе слоя припоя на срез запишется в виде (см. рис. 2.1, в, г):

38

,	(2.3)
где A – площадь нахлестки соединяемых элементов, мм²;
S – толщина образца, мм;	У
ℓ – длина слоя нахлестки (равна ширине соединяемых плоских деталей
или длине окружности по диаметру стыка трубчатых деталей; в последнем
случае ℓ = π·D), мм.	Т
Телескопическое паяное соединение испытывается	на образцах

аналогичных конструкций, поэтому разрушающее напряжение τ вычисляется

по последней формуле. На качество соединения существенное влияние

оказывают величина паяльного зазора (табл. 2.4) и условия течения припоя в

Б

ней. Чем лучше припой смачивает поверхность основного металла, тем

меньшим можно назначить зазор. При увеличении зазоров прочность паяного

соединения уменьшается из-за образования пустот, не заполненныхН

припоем,

флюсовых включений и т.п.

Указанные в табл. 2.4 зазоры должны быть выдержаны при нагреве до

температуры пайки.

и

при

й

Таблица 2.4

Зазоры, применяемые

пайке металлов [2]

Основной металл

о

Зазор, мм

Основа припоя

т

Медь

0,02 - 0,15

стойкие

Латунь

0,05 - 0,30

Углеродистые стали

Серебро

0,05 -0,15

о

Медь

0,05 – 0,12

Коррозионно-

Латунь

0,05 – 0,30

стали

Серебро

0,05 – 0,12

п

з

Никель-хром

0,05 – 0,10

Медь-цинк

0,10 – 0,30

Р

и медные сплавы

Медь-фосфор

0,02 – 0,15

Серебро

0,03 – 0,15

МедьАлюминиевые сплавы

Алюминий

0,10 – 0,30

39