Пайка. Технологические процессы паяния и лужения

Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения или герметичного соединения при помощи присадочных материалов - припоев.
При пайке основной металл детали не плавится. Надежность соединения обеспечивается за счет диффузии припоя в металл и зависит от правильного подбора флюса и припоя, тщательности очистки поверхности и наличия минимального зазора в стыке соединенных деталей. Предотвращению окисления способствуют паяльные флюсы.

Увеличению степени диффузии способствует:
- наличие чистых металлических поверхностей свариваемых деталей. При окислении степень диффузии значительно уменьшается или полностью отсутствует;
- паяние при температуре, близкой к температуре плавления детали;
- медленное охлаждение после паяния.
В зависимости о назначения свариваемых деталей швы пайки подразделяются:
- прочные (должны выдерживать механические нагрузки)
- плотные (не должны пропускать жидкости или газы, находящиеся под небольшим давлением).

В паяемых конструкциях применяют стали всех типов, чугуны, никелевые сплавы (жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие) медь и её сплавы, а также легкие сплавы на основе титана, алюминия, магния и бериллия.
Ограниченное применение имеют сплавы на основе хрома, ниобия, молибдена, тантала и вольфрама.

Родственным пайке процессом является лужение, при котором поверхность металлической детали покрывают тонким слоем расплавленного припоя, образующего в контакте с основным металлом припой-сплав переменного состава с теми же зонами, что и зоны при пайке.
Лужение можно применять как предварительный процесс с целью создания более надежного контакта между основным металлом и припоем или как покрытие для защиты металлов от коррозии.

Преимущества пайки
- простота технологического процесса и применяемого оборудования;
- высокая производительность процесса
- сохранение точной формы, размеров и химического состава;
- простота и легкость последующей обработки;
- небольшой нагрев детали;
- возможность соединения деталей из разных материалов;
- достаточно высокая прочность соединения;
- низкая себестоимость восстановления детали.
Основной недостаток – некоторое снижение прочности соединения по сравнению со сваркой.

2. Технологические процессы паяния и лужения

Технологически процесс паяния состоит из следующих операций:
- механической (шабером, напильником, шлифовальной шкуркой) или химической чистки. Промежуток между свариваемыми деталями не должен превышать 0,1…0,3 мм. Следы масла или жира удаляются горячим раствором щелочи (обычно 10% раствор соды). Если механически очистить детали нельзя, то применяют травление в кислоте ( обычно 10% раствор серной кислоты для меди и ее сплавов, или 10% раствор соляной кислоты для деталей из черных металлов, при этом раствор прогревают до 50-70 С.

- покрытие флюсом;
- нагревания (паяльником, паяльной лампой;
- предварительное облуживание припоем;
- скрепление мест спаивания, покрытие их флюсом и нагревания;
- введение припоя.

3. Припои и флюсы

Пайка мягкими припоями
Пайка мягкими припоями может обеспечить герметичность шва и электрический контакт, однако дает невысокую прочность соединений.
Мягкими припоями паяют бензобаки, водяные и масляные радиаторы, электропровода.

Мягкими припоями паяют при помощи паяльников, которые нагреваются в печах, горнах, паяльными лампами или электрическим током. Рабочая часть паяльников делается из чистой меди.
Формы, размеры и вес паяльников зависит от конфигурации и массы паяемой детали.
В табл. 2.1 приведены некоторые припои, их состав и характеристики.
Легкоплавкие (мягкие) припои имеют низкую температуру плавления, что позволяет проводить паяние простым источником нагрева — паяльником. Мягкие припои обладают хорошей смачиваемостью и высокой пластичностью при отсутствии хрупкости.

Пайка твердыми припоями
Когда от соединения требуется высокая механическая прочность и герметичность, детали паяют твердыми припоями. Для пайки стали, чугуна, бронзы, латуни в ремонтной практике широко применяются медноцинковые припои ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54, имеющие температуру плавления 840-890°С.
Числа, стоящие в обозначении припоя после букв (36, 48, 54), указывают процентное содержание меди в припое, остальное - цинк.

Для пайки контактов прерывателей и реле-регуляторов применяют серебряные припои ПСР 25, ПСР 45, ПСР-70.
Числа, стоящие после буквенного обозначения, соответствуют процентному содержанию в припое серебра. Другими основными составляющими серебряных припоев являются медь и цинк.
При пайке твердыми припоями зазоры в местах стыка не должны быть более 0,1мм. В качестве флюсов для пайки твердыми припоями применяют буру или смесь буры с борной кислотой.

Подготовленную к пайке поверхность обмазывают флюсом, нагревают паяльной лампой или газовой горелкой до температуры плавления припоя и вводят припой.
Тугоплавкие (твердые) припои (табл. 2.2) применяются, когда необходимо получить прочный спай, выдерживающий высокую температуру. Нагрев этих припоев и процесс пайки осуществляется в основном с использованием газовых горелок.