Пайка м'якими припоями ділиться на кислотну і безкислотній. При кислотної пайку в якості флюсу використовують хлористий цинк або технічну соляну кислоту, при безкислотній пайку - флюси, що не містять кислот: каніфоль, терпентін, стеарин, паяльну пасту і ін. Безкислотній пайкою отримують чистий шов; після кислотної пайки не виключена можливість появи корозії.
Пайка м'якими припоями включає підготовку виробів до пайки, підготовку паяльника, розплавлення припою, охолодження і очищення шва.
Підготувавши виробів до пайки. Міцне паяні з'єднання може бути отримано тільки в тому випадку, якщо місце пайки попередньо очищено від бруду, жирів, продуктів корозії і окисних плівок, які сильно заважають розтіканню припою і його проникненню в шов. Поверхня виробів перед пайкою зачищають, знежирюють, труять, промивають, сушать і збирають.
Механічну очистку поверхні виробів від оксидів, іржі і окалини виконують наждачним папером, напилками, металевими щітками, шліфувальними кругами, сталевий або чавунної дробом.
Хімічне знежирення в лужних ваннах є найбільш простим і ефективним способом; полягає воно в обробці виробів в тонко розмеленої віденської вапна, розведеною водою до кашкоподібного стану, яку пензлем наносять на виріб, ретельно протирають і змивають водою.
Знежирення в органічних розчинниках застосовують для видалення товстого шару масла з виробів зі складними поверхнями, з внутрішніми порожнинами і глибокими отворами. Для цього застосовують ацетон, бензол, скипидар, бензин, метиловий, етиловий спирт і ін.
Хімічне травлення застосовують в тих випадках, коли наявні на поверхні виробу плівки окислів і інших з'єднань знежиренням сайту не видаляються і перешкоджають утворенню міцного з'єднання припою з паяемим металом. Травлення здійснюють зануренням виробів в розчини сірчаної, соляної, фосфорної та інших кислот.
Очищення за допомогою ультразвуку різко скорочує процес очищення деталей від жирових забруднень. Цей спосіб застосовують у випадках, коли інші способи не забезпечують потрібну чистоту поверхні. В ультразвукових ваннах як очищає середовища використовують органічні розчинники, лужні розчини, гарячу воду, мильний розчин і ін.
Підготовка паяльника полягає перш за все в заправці його під кутом 30 - 40 ° і очищенні від слідів окалини. Потім обушок паяльника нагрівають, стежачи, щоб його робоча частина знаходилася в некоптящем зоні полум'я і нагрів здійснювався до певних температур: до 250 -300 ° С при пайку дрібних деталей і до температури 340 -400 ° С при пайку великих. Стежать, щоб паяльник НЕ перегрівся. Перегрів паяльника вище 500 ° С підвищує окалинообразования і ускладнює лудіння наконечника. Якщо паяльник недостатньо нагрітий, то припой на спаюється поверхнях швидко остигає і перетворюється в кашоподібну масу. Така пайка дуже міцна.
Ознакою перегріву є поява зеленого полум'я і швидке згоряння каніфолі з виділенням диму замість її плавлення. Про нормальному нагріванні паяльника судять по легкого почервоніння обушка. При перегрів паяльник знімають з вогню, дають йому трохи охолонути, затискають в лещатах і обпилюють плоским напилком робочий кінець дочиста з обох сторін і знімають з ребер задирки (рис. 359, а). Під час тривалої пайки періодично очищають робочу частину паяльника від окалини сталевий щіткою і напилком.
Нагрітий паяльник швидко знімають з вогню, очищають від окалини зануренням в хлористий цинк, потім набирають з прутка 1-2 краплі припою і рухають паяльником по шматку нашатирю, поки кінець паяльника не покриється рівним шаром припою. Потім протруюють місця пайки.
Паяльник накладають на місце спаю, трохи притримуючи його на одному місці для прогріву деталі, потім повільно і рівномірно переміщають за місцем спаяний. При цьому розплавленийприпой стікає з паяльника і заповнює зазори шва (0,05-0,15 мм).
Мал. 1. Пайка м'якими припоями: а - заправка паяльника, б - нагрівання обушка, в - очищення від окалини хлористим цинком, г - захоплення розплавленого припою, д - облуживание на кусковому нашатирі, е - протруювання місця паяння (нанесення флюс ^, ж - нанесення припою (заповнення зазору)
Для запобігання сусідніх зі швом ділянок деталі від нагрівання їх покривають мокрими ганчірками або занурюють у воду. Після охолодження паяний шов очищають, промивають, протирають сухою ганчіркою.
Нагрітий паяльник не можна класти на стіл або верстак: він швидко віддасть тепло і забрудниться. Паяльник кладуть на підставку (рис. 2, а). Робоче місце паяльщика показано на рис. 2, б, в.
Мал. 2. Паяльник на підставці (а), робоче місце паяльщика (б, в)
Мал. 3. Прийоми пайки: а - стикового шва, б - нахлесточного шва, в - тонкої пластини з товстим Нахлесточного швом, г - труби
При масовому виготовленні деталей пайку здійснюють зануренням у ванну з розплавленим припоєм.
Прийом пайки встик показаний на рис. 3, а, внахлестку - на рис. 3, б, тонкої пластини з товстої внахлестку - на рис. 3, в, внутрішніх швів труб - на рис. 361, г і товстих дротів - на рис. 3, д.
Особливості пайки судин для зберігання горючих рідин. Пайка судин (бочок, бідонів) для горючих рідин або газів, щоб уникнути вибуху вимагає особливих запобіжних заходів.
Перш за все судини ретельно промивають. Перед паянням їх доверху наповнюють водою і витримують якийсь час, щоб пари залишків пального витіснилися повністю. Злив воду, приступають до пайки.
Перед паянням можна також бак пропарити або промити гарячою водою до зникнення запаху пального (краще промити 6% -ним розчином каустичної соди). Непромитий посудину до робочого місця підносити не можна, так як при працюючій паяльної лампи найменша необережність може спричинити за собою вибух судини.
Коли пайка закінчена і виріб повністю охололи, зі шва знімають надлишок припою, виріб промивають і висушують в сушарці сухими тирсою або стисненим повітрям.
Пайку труб виконують в наступному порядку: очищають напилком або шабером місце пайки, наносять пензликом флюс на місце спаю, прикладають нагрітий і облуженний паяльник і пруток припою до місця спаю, розплавляють припій, рівномірно і повільно безперервно переміщають паяльник по лінії шва, даючи припою заповнити шов . Після закінчення пайки і повного остигання труби видаляють флюс, промивають трубу з теплій воді.
Особливості пайки деяких металів і сплавів. Низьковуглецеві стали добре піддаються пайку як м'якими, так і твердими припоями. В якості м'яких припоїв застосовують олов'яно-свинцеві припої, а як флюс - хлористий цинк або каніфоль.
Високовуглецеві і інструментальні стали можна паяти мідно-цинковими і срібними припоями.
П Айку чавунних деталей виконують латуні-ми і срібними припоями. Перед паянням деталі очищають від оксидів, масла і оброблювану поверхню зачищають механічним способом. Потім в місці спаю киснево-ацетиленовим полум'ям з надлишком кисню випалюють вільний графіт, деталі прогрівають і очищають від оксидів і покривають бурої. Нагрівання можнб виробляти паяльною лампою, не допускаючи нагрівання деталі вище 900 ° С.
Після закінчення пайки чавунні деталі отжигают: нагрівають до температури 700 -750 ° С, витримують при цій температурі протягом 20 - 25 хв, потім охолоджують на повітрі. Доброякісний шов виходить в тому випадку, коли поверхні спаюється деталей до пайки, покривають міддю.
П Айка нержавіючих сталей пов'язана з деякими труднощами, так як внаслідок хімічного впливу кисню на легуючі елементи при нагріванні відбувається окислення поверхні стали. З метою видалення окислів і подальшого попередження їх утворення застосовують різні флюси (наприклад, буру). Нержавіючі стали паяють припоєм ПСр45.
Мідь і її сплави, добре паяются усіма способами.
Пайка алюмінію є дуже важкою операцією. Це пов'язано з тим, що алюміній дуже швидко окислюється на повітрі, покриваючись дуже тонкою плівкою окису, яка важко піддається пайку.
Окисну плівку видаляють в процесі пайки механічним, хімічним або ультразвуковим способом. Перед паянням поверхню виробу знежирюють в бензині або гарячому 10% -ому розчині каустичної соди і протруюють в розчині кйслоти або зачищають. При механічному способі видалення окислів місце шва нагрівають до температури плавлення припою, наносять розплавленийприпой (цинк, олово або їх сплави) і шабером, щіткою під шаром припою руйнують окисну плівку. Припій змочує поверхню алюмінію і утворює після охолодження шов.
Кращі результати пайки алюмінію дає застосування ультразвукових паяльників, які створюють в розплавленому припої коливання ультразвукової частоти (від 20 кГц до 1 ГГц), частинки припою захоплюються, вдаряють об поверхню алюмінії і руйнують окисну плівку. Для ультразвукової пайки застосовують припой на цинковій або олов'яної основі з додаванням кадмію і алюмінію.
При хімічному способі окісна плівка руйнується активними флюсами. Як флюс застосовують суміш з 10% фтористого натрію, 8% хлористого цинку, 32% хлористого літію і 50% хлористого калію. Місце пайки і пруток припою підігрівають до температури 300 - 400 ° С. Припій занурюють в порошкоподібний флюс, а місце пайки додатково підігрівають до температури дещо більшою за температуру плавлення припою. Проводячи припоєм з натиском і швидко по підігрівається шву, флюсом видаляють окисну плівку.
Припій плавиться і заповнює шов. Для видалення залишків флюсу виріб після пайки промивають.
М'якими припоями називаються легкоплавкие припої з температурою плавлення нижче 400 ° С. Ці припої мають малу механічну міцність: межа міцності при розтягуванні зазвичай не перевищує 5-7 кг / мм2. Пайку м'якими припоями можна застосовувати майже для всіх металів в різноманітних поєднаннях, в тому числі і для таких легкоплавких, як цинк, свинець, олово і їх сплави. Найбільш вживані м'які припої зазвичай містять значну кількість олова.
М'які припої виготовляють у вигляді прутків, болванок, дроту (зазвичай діаметром 3 мм), трубок, набитих флюсом (вага флюсу становить близько 5% ваги припою), порошку і пасти з порошку припою з флюсом. Поверхні спаяний повинні бути добре очищені механічними і хімічними засобами або попередньо облужени. Флюси при пайку м'якими припоями, як правило, необхідні. Для флюсів застосовуються порівняно слабо діють на метал органічні речовини або неорганічні сполуки, що діють сильніше і роз'їдають метал. До першої групи речовин можна віднести каніфоль, добре очищає мідь і латунь від оксидів, і стеарин, особливо підходить для пайки свинцю і свинцевих сплавів.
М'яка пайка проводиться паяльниками і газовими пальниками, зануренням у ванни і т. Д. Найбільш поширена пайка паяльниками. Робочу частину паяльника виготовляють з міді; форма паяльника повинна відповідати формі з'єднання, а вага - розмірами вироби і товщині металу, щоб паяльник міг, не охолоджуючись значно, нагріти кромки до необхідної температури. Нагріваються паяльники на горнах, паяльних лампах і газових пальниках. Для безперервної роботи до паяльників можуть бути прибудовані бензинові або газові пальники. Найбільш зручні в роботі поширені на виробництві паяльники з електричним нагрівом, які забезпечують найвищу продуктивність і найкращі умови праці. Пальники для м'якої пайки працюють на дешевих промислових або природ- 'них горючих газах, що спалюються з повітрям.
Поширеним способом пайки є занурення деталей в металеві ванни з розплавленим припоєм. Зручні казанки для розплавленого припою з електричним нагрівом. Іноді, наприклад для свинцевих труб і кабельних оболонок, проводиться пайка розтиранням. Місце пайки обливають розплавленим припоєм і формують в напіврозплавленому стані розтиранням тканиною або клоччям. При м'якій пайку алюмінію розтирання в дещо іншій формі застосовується для руйнування плівки окису алюмінію, яку не можуть розчинити флюси при низьких температурах м'якої пайки. На нагріте до температури пайки місце наносять припій і розтирають дротяною щіткою або скребком до облуговування поверхні, після чого додають необхідну кількість припою (технічно чистий цинк або різні легкоплавкі сплави цинку, олова, іноді з добавкою алюмінію).
Міцність м'яких припоїв незначна, тому з'єднання, котрі піддаються значному навантаженні, рекомендується до пайки міцно скріплювати точковим зварюванням, заклепками, розвальцюванням, фальцюванням, шпильками і т. Д. Припій в цьому випадку служить переважно для ущільнення шва і надання йому герметичності.
Пайка як метод з'єднання металів, є одним з найбільш поширених і в той же час мало вивчених виробничих процесів.
Відомості по пайку здебільшого уривчасті, необ'єктивні і часто вводять в оману. У цьому посібнику Комітет пайки при Американському суспільстві зварників узагальнив наявні дані по м'якій пайку, намагаючись дати їх в ясній і стислій формі.
Згідно з визначенням Американського товариства зварників, пайка являє собою процес з'єднання металів нагріванням з використанням присадочного металу (зазвичай кольорового), температура плавлення якого нижче, ніж основного металу. Присадний матеріал розподіляється в зазорі між відповідним чином підігнаними деталями noft дією капілярних сил.
За температурним ознакою пайку прийнято поділяти на м'яку (нижче 427 ° С) і тверду (понад 427 ° С).
Тверда пайка була докладно розглянута в. «Керівництві по твердій пайку», випущеному Американським товариством зварювальників
Матеріал у цьому посібнику викладено в порядку, який, на думку укладачів, є найбільш зручним для розуміння основних положень технологічного процесу. Спеціаліст в області пайки для отримання відповідей на питання, що цікавлять його питання може звернутися до розділів про пайку відповідних металів і в разі необхідності може повернутися до основних прінціпм пайки.
Вибір флюсу, припою і способу нагрівання в значній мірі визначається властивостями металів, що підлягають пайку. Паяемий метал зазвичай вибирають виходячи з спеціальних вимог: електропровідності, ваги, корозійної стійкості і т. Д. Можливість легкої пайки металу, сплаву або металу з будь-яким покриттям часто визначається активністю флюсу, який може бути застосований. Якщо метал паяется важко, то слід застосувати більш активний флюс або вдатися до спеціальних флюсів і припою. Деякі метали настільки важко паяются із застосуванням будь-яких флюсів, що доцільно застосувати який-небудь інший спосіб з'єднання.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про можливості пайки металів, сплавів і металів з покриттями із застосуванням різних флюсів.
Більшість металів паяется без утруднення, якщо технологія правильна. Вибір припою, флюсу, способів очищення і нагріву визначається умовами роботи вироби. Більш повно технологічний процес пайки розглядається в главах, присвячених з'єднанню окремих металів.
Для того щоб при використанні процесів, описаних в цьому посібнику, отримати якісне з'єднання, необхідно виконувати наступні вимоги.
1. Конструкція з'єднання. З'єднання має бути сконструйоване відповідно до вимог пайки.
2. Очищення поверхні. Поверхні повинні бути ретельно очищені, щоб припій міг омачівать основний метал.
3. Нанесення флюсу. Флюс повинен видаляти залишилися сліди окисної плівки і запобігати утворенню нових оксидів в процесі пайки.
4. Фіксація. В процесі нагрівання і охолоджування має зберігатися правильне відносне розташування деталей. З цією метою застосовують спеціальні пристосування або затискачі, або скріплюють окремі деталі обтисненням, клепкою або іншим способом.
5. Нагрівання і введення припою. Обраний спосіб пайки повинен забезпечувати необхідні температуру пайки, розподіл тепла, швидкості нагріву і охолодження, відповідні властивостям паяється і вимогам, що пред'являються до готового виробу.
6. Видалення залишків флюсу. Якщо застосовується некорозійні флюс, то зачистка після пайки необов'язкова. Залишки корозійного флюсу необхідно видаляти.
Пайка м'якими припоями - дуже древній спосіб з'єднання металів, але поряд з ними в останні роки в промисловості впроваджені нові методи пайки, внаслідок широкого поширення вузлів з дрібних деталей і зрослі вимоги до їх надійності.
У цій книзі укладачі прагнули дати найостанніші і точні відомості, але цілком зрозуміло, що для фахівця будь-якої вузької області керівництво може служити тільки в якості відправної точки для вирішення поставлених перед ним завдань. Можна сподіватися, що користування цим посібником попередить непотрібні досліди і дорогі помилки.