пайка

вызываются большим различием коэффициентов линейного расширения соединяемых пар. Соединение металлов с неметаллическими материалами в результате совместного смачивания их расплавленным припоем образуется также при пайке металлов с графитом. И в этом случае применяют припои, содержащие титан и цирконий, которые являются сильными карбидообразователямй и хорошо смачивают графит. Однако эти припои имеют низкую коррозийную стойкость в расплавах солей, в которых могут работать паяные соединения металла с графитом. Перспективным является припой, состоящий из 35% Аu, 35% Ni и 30% Мо, который пригоден для пайки молибдена с графитом и графита с графитом и дает соединения, устойчивые в среде расплавленных солей.

Соединение металлов с неметаллами осуществляется также путем применения переходных слоев из стекла, глазури и эмали. В спаях металла со стеклом, получаемых с применением легкоплавких промежуточных стекол, опасность образования трещин уменьшается, так как напряжения в контакте металл-стекло оказываются значительно ниже, чем в спаях без переходного стекла. Этот способ позволяет производить предварительное покрытие металла стеклом при строго определенных режимах, а последующее соединение элементов изделия сводится к простому сплавлению стекла со стеклом. Применение предварительного покрытия металла более легкоплавким стеклом рекомендуется также в тех случаях, когда соединяемый металл не смачивается стеклом, с которым он должен быть соединен.

Третья группа технологических процессов соединения металлов с неметаллами, когда на неметаллический материал перед пайкой наносится пленка металла, характерна для пайки металлов со стеклом и керамикой и наиболее распространена в приборостроении. В этом случае перед пайкой на поверхность стекла или керамики путем вжигания (серебра или платины) металлизацией, восстановлением окислов или другими способами наносят слой металла. После этого пайка принципиально ничем не отличается от обычной, применяемой при соединении металлов.

На поверхность деталей из керамики, специальных сортов стекла, слюды и кварца, применяемых в электрорадиоприборах, обычно наносят металлический (серебряный) слой способом, вжигания.

Способ вжигания

Способ вжигания основан на проникновении металлического серебра в поверхностные слои керамики, стекла, слюды и кварца. К такому слою серебра можно припаивать металл.

Сущность вжигания состоит в том, что серебро, содержащееся Б виде химических соединений (А'зСОд или Ag20) в составе пасты, при нагревании до определенной температуры восстанавливается в металлическое серебро и прочно сцепляется с поверхностными слоями керамики, стекла, слюды и кварца, чему способствует плавень (обычно В120з и РЬБЭ), добавляемый в пасту. Для придания пасте способности прилипания к поверхности различных материалов в нее добавляют связку (СНо).

Обработка деталей после пайки

После окончания пайки и охлаждения паяного шва остатки флюсов необходимо удалять.

Если при пайке мягкими припоями используются бескислотные канифолевые флюсы, то остатки их не опасны в отношении коррозии и в доступных местах их удаляют механическим путем, обычно протиркой соединений хлопчатобумажным лоскутом, смоченным спиртом или другим растворителем.

Для удаления остатков флюсов, вызывающих коррозию паяного соединения, применяют промывку в горячей (обычно 50-80"" С) или холодной воде (в проточной или в ваннах), в 5%- ном растворе кальцинированной соды, бензине и в 1-3%-ном растворе натриевого (или калиевого) хромпика, а также протирку мягкой тряпкой или бязью, смоченной спиртом, ацетоном и другими растворителями, и пескоструйную обработку.

11

Некоторые особенности конструирования узлов с паяными соединениями

Типовые паяные соединения показаны на рис. 5. Паяные швы отличаются от сварных швов по. конструктивной форме и образованию. В отличие от сварного шва (рис. 5, а) у лаяного соединения (рис. 5,6) на участке 2-3 гальтель припоя имеет вогнутую форму с очень плавными переходами от припоя к поверхности основного металла.

Рис. 5. Типовые паяные соединения

Зазор по всей ширине нахлестки на участке 1-2 полностью заполнен припоем. Основной металл не оплавляется, геометрические формы кромок и поверхностей соединяемых деталей сохраняются. прочность паяного соединения почти не зависит от размеров галтелей припоя, но сильно изменяется при изменении размера участка 1-2, определяющего величину нахлестки, которая обеспечит прочность паяного шва, равную или превосходящую предел прочности основного металла. Кроме того, сварка идет при последовательном наложении сначала верхнего шва 2 - 5, а затем нижнего, а в процессе пайки образование обеих галтелей и заполнение припоем зазора по ширине нахлестки на участке 1 - 2 происходят почти мгновенно.

12

Рис. 6. Форма и элементы сварного (а) и паяного (б) швов при соединении внахлестку

Тип паяного соединения выбирают с учетом эксплуатационных требований, предъявляемых к узлу, и технологичности узла в отношении пайки. Наиболее распространенным видом соединения является пайка внахлестку. В узлах, работающих при значительных нагрузках, где, кроме прочности шва, необходима герметичность, детали следует соединять только внахлестку. Швы внахлестку обеспечивают прочное соединение, удобны при выполнении и не требуют проведения подгоночных операций, как это имеет место при пайке встык или в ус.

Стыковые соединения обычно применяют для деталей, которые нерационально изготовлять из целого куска металла, а также в тех случаях, когда нежелательно удваивать толщину металла. Их можно применять для малонагруженных узлов, где не требуется герметичность. Механическая прочность припоя (особенно мягкого) обычно бывает ниже прочности соединяемого металла; для того чтобы обеспечить равнопрочность паяного изделия, прибегают к увеличению площади спая путем косого среза (в ус) или ступенчатого шва; часто с этой целью применяют комбинацию стыкового соединения с нахлесткой.

Качество и прочность пайки в значительной степени зависит от применяемого припоя. При выборе припоя необходимо учитывать следующие факторы: материал соединяемых деталей, необходимую чистоту и прочность шва, последующую после пайки обработку (например, термообработку) и условия эксплуатации.

Наличие и величина зазоров между поверхностями деталей, соединяемых пайкой, имеют решающее значение. При больших зазорах или при отсутствии их пайка невозможна. При проектировании паяных соединений величину зазоров необходимо выбирать с учетом материала деталей и типа припоя.

Величина зазоров меньше всего зависит от способа нагрева, так как решающими при пайке являются жидкотекучесть используемых припоев, явление капиллярности, коэффициент линейного расширения материала деталей, соединяемых пайкой, а также направление распространения нагрева во время пайки.

При пайке стальных деталей твердыми припоями зазоры в соединениях обычно выбирают в пределах 0,04-0,05 мм, но допускаются зазоры и больших размеров (иногда до 0,25 мм). При пайке меди и ее сплавов твердыми припоями зазоры задают в пределах 0,076-0,38 мм. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05-0,08 мм, для пайки медью в среде защитного газа - не более 0,012 мм. Зазоры между деталями при сборке под пайку мягкими припоями задают в пределах 0,05-0,2 мм. В этих же пределах нужно выдерживать зазоры при пайке твердыми и мягкими припоями магниевых (иногда до 0,3 мм) и алюминиевых сплавов. Увеличение размера зазора между соединяемыми поверхностями обычно приводят к ухудшению всасывания жидкого припоя под действием капиллярных сил, к понижению прочности соединения и к излишнему расходу припоя.

Высокие требования в отношении величины зазора заставляют производить достаточно чистую механическую обработку соединяемых поверхностей, что необходимо также для более плотного их прилегания друг к другу. Эти поверхности обрабатывают до 4-6-го класса чистоты; более высокий класс чистоты ухудшает смачиваемость припоем соединяемых поверхностей.

Пайка

13