Пайка металлов, сущность процесса.

 

Пайкой называют технологический процесс соединения металлов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении смачивают паяемые поверхности и проникают в основной металл, заполняя капиллярный зазор между ними и образуя паяный шов.

Из сказанного следует, что процесс образования паяного соединения связан с нагревом. Для получения спая наряду с нагревом необходимо обеспечить еще два основных условия: удалить с поверхности металлов в процессе паяния окисную пленку и ввести в соединительный зазор между ними расплавленный связующий металл. При охлаждении (кристаллизации) вступившего во взаимодействие с паяемыми металлами более легкоплавкого связующего металла образуется паяное соединение.

Материалы, подвергаемые паянию, называются паяными, соединяемыми или основными. Вводимый между ними для соединения металл или сплав, имеющий более низкую температуру плавления, называется припоем.

Процесс паяния металлов имеет много общего со сваркой, и прежде всего со сваркой плавлением, но, несмотря на внешнее сходство, между ними имеются принципиальные различия.

Если при сварке плавлением свариваемый и присадочный металл в сварочной ванне находится в расплавленном состоянии, то при паянии паяемый металл не плавится. Образование соединения без расплавления кромок паяемых деталей является основной особенностью процесса паяния.

При паянии формирование шва происходит путем заполнения припоем капиллярного зазора между соединяемыми деталями, т. е. процесс паяния связан с капиллярным течением присадочного металла, что не имеет места при сварке плавлением.

И, наконец, паяние в отличие от сварки плавлением может быть осуществлено при любых температурах, лежащих ниже температуры плавления основного металла. Эти различия имеют иную, чем при сварке плавлением, природу процессов, протекающих при образовании паяного шва.

Современные способы паяния охватывают широкую номенклатуру материалов: углеродистые, легированные и нержавеющие стали; твердые, цветные и специальные сплавы.

В зависимости от применяемых припоев выделяют два вида паяния, различающихся по температуре плавления и механической прочности припоев; паяние мягкими припоями и паяние твердыми припоями.

Мягкие припои имеют температуру плавления ниже 400 °С и дают спай, не обеспечивающий высокой механической прочности шва. Твердая пайка осуществляется с помощью припоев, имеющих температуру плавления свыше 700 °С и обеспечивающих высокую механическую прочность и температуроустойчивость паяных соединений.

Перед паянием детали тщательно очищают от грязи, окалины и т. п. и плотно подгоняют одну к другой. Затем обезжиривают места спая, промазывая их травленой соляной кислотой. Если на спаиваемых деталях нельзя допускать наличия остатков кислоты, то обезжиривание производят канифолью, разведенной в спирте: спирт обезжиривает спаиваемую поверхность, а канифоль предохраняет ее от окисления. Пайка при этом получается чистой и ровной. Для паяния мягкими припоями пользуются паяльниками из красной (чистой) меди. Медный паяльник хорошо нагревается и долго удерживает тепло. Нагрев паяльников производится электрическим током, а также пламенем паяльной лампы, газовой горелки, в печах и др.

Чтобы спаять мягким припоем две поверхности, их соединяют и на места пайки наносят флюс. Затем на конец нагретого и облуженного паяльника набирают каплю расплавленного припоя и вводят его в зазор соединяемых поверхностей. Припой быстро охлаждается, застывает, и спаянные части соединяются в одно целое, образуя плотное и прочное соединение, называемое швом.

Подготовка и паяние твердыми припоями осуществляются сложнее. Здесь на очищенные поверхности наносят флюс, накладывают кусочки припоя и обвязывают их проволокой, а затем производят нагрев пламенем паяльной лампы или другими средствами. Нагрев ведется до тех пор, пока припой не расплавится и не зальет место спая. По окончании паяния соединению дают остыть, после чего медленно удаляют остатки флюсов, зачищают наплывы припоя и т. д. Для удаления остатков флюсов деталь промывают в холодной или горячей воде, в специальных растворах или зачищают напильником, металлической щеткой, обдувают песком и т. д.

Канифольные флюсы не растворяются водой, и для их удаления применяют спирты, бензин или трихлорэти-лен. Поскольку такие флюсы не вызывают коррозии, то удаление их с поверхности шва не всегда обязательно.