Технологические процессы пайки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Пайка является одним из важных технологических процессов в практике выполнения электромонтажных и радиомонтажных работ, при ремонте электрооборудования и эксплуатации электроустановок для соединения между собой деталей из однородных и разнородных металлов,

составляющих изделие. Применение низкотемпературной пайки сохраняет неизменными структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важным преимуществом пайки является разъемность паяных соединений, что делает этот процесс незаменимым при монтажных и ремонтных работах.

Отличают три рода спайки: мягкую, или слабую, твердую, или крепкую и самородную. В первых двух случаях соединение металлов производится при помощи более легкоплавкого металла, называемого припоем. При самородной спайке отдельные части одного металла соединяются между собой без всякого посредства другого постороннего металла. Самородная спайка самая прочная, примером ее может служить сваривание железа.

Спайка припоями тем менее прочна, чем более температура плавления спаивающего металла Отличается от температуры плавления спаиваемых металлов; например, свинец и цинк могут спаиваться оловом довольно прочно; спаивание же оловом серебра или меди очень непрочно.

Спаиваемые поверхности должны быть чисто металлическими, т.е. вполне освобождены от окислов и приставших посторонних тел, и возможно сближены между собой; чем тоньше слой припоя, помещающийся между соединяемыми поверхностями и чем чище эти поверхности, тем прочнее спайка.

Поэтому прежде, чем приступать к паянию, следует пригнать поверхности друг к другу, очистить их и покрыть флюсом или веществом, которое предохраняло бы их от загрязнения (окисления, осаждения копоти и т.д.) во время нагревания.

Чистота спаиваемых поверхностей так важна, что после очищения к ним не следует прикасаться даже пальцами.

Полная неподвижность спаиваемых частей во все время паяния и после него до застывания припоя есть, конечно, необходимое условие прочности спайки.

Мягким, слабым паянием называют паяние при помощи мягких, или слабых, т.е. легкоплавких, припоев, состоящих или из чистого олова, или же из сплавов этого металла со свинцом и висмутом.

Вообще, чем больше в припое олова, тем он слабее (легче плавится), наоборот, избыток свинца делает припой крепче (труднее плавится).

Спаивать мягкими припоями можно вообще все металлы, но действительно прочно соединять они могут только легкоплавкие металлы, так как разница в плавкости между ними и тугоплавкими металлами (медью, железом, серебром, золотом и пр) слишком велика.

Медный наконечник паяльника должен быть вполне чист и всегда вылужен; иначе он не будет захватывать припой. Но чтобы полуда держалась на паяльнике, нагревать его следует не более того, чем нужно для расплавления им припоя - не выше темно-красного каления.

Качество монтажа во многом определяется правильным выбором необходимых припоев и флюсов, применяемых при пайке проводов, радиодеталей и т. д.

Припои и флюсы

Припой - это сплав металлов, предназначенный для соединения деталей и узлов методом пайки. Припой должен обладать хорошей текучестью в расплавленном состоянии, хорошо смачивать поверхности соединяемых материалов и иметь требуемые характеристики в твердом состоянии (механическая прочность, стойкость к воздействию внешней среды, усадочные напряжения, коэффициент теплового расширения и т.п.).

Выбор припоя зависит от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размеров деталей, требуемой механической прочности, коррозионной стойкости и др.

Отечественными производителями выпускаются припои под ГОСТированными наименованиями, а импортные припои, как правило, классифицируются фирмами производителями припоев, что усложняет их идентификацию. На мировом рынке наиболее известны припои под торговыми марками своих производителей: Alpha Metals, ASAHI, Cobar, Ersa, HARRIS, Heraeus, InterFlux, Multicore, Philips, Ctannol. В марках отечественных припоев заложено наименование входящих химических элементов и их процентное весовое содержание.

В области производства и ремонта электрического и электронного оборудования наибольшее применение нашли оловянно- свинцовые припои:

- безсурьмянистые ( ПОС ); пайка припой флюс

- малосурьмянистые ( ПОССу ), с содержанием до 0.5% сурьмы;

- сурьмянистые ( ПОССу ), с содержанием сурьмы более 0.5%.

Химический состав припоя определяет его температуру плавления. Внесение различных добавок приводит к изменению его эксплуатационных свойств. Как правило, припои под торговыми марками известных производителей имеют гарантию задекларированной степени чистоты припоя, а следовательно и соответствие заявленным параметрам. Следует иметь в виду, что длительное и нарушение условий хранения не способствует сохранению заявленных свойств и параметров паяльных материалов. Сохранению свойств припоя, способствует использование антиоксидантов и специальных восстановителей припоя.

Легкоплавкие (мягкие) припои.

Наиболее широко применяются легкоплавкие припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400° С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление разрыву до 7 кг/мм2).

В состав их входят олово и свинец в различных пропорциях.

Буквы ПОС в марке припоя означают припой оловянно-свинцовый, цифры - содержание олова в процентах (ПОС 61, ПОС 40)

При выборе типа припоя необходимо учитывать его особенности и применять в зависимости от назначения спаиваемых деталей. При пайке деталей, не допускающих перегрева, используются припои, имеющие низкую температуру плавления.

Легкоплавкие припои

Твердые припои

Твердые припои создают высокую прочность шва. В электро- и радиомонтажных работах они используются значительно реже, чем мягкие припои. В таблице приведены составы некоторых медно-цинковых припоев.

В зависимости от содержания цинка изменяется цвет припоя. Эти припои применяются для пайки бронзы, латуни, стали и других металлов, имеющих высокую температуру плавления. Припой ПМЦ-42 применяется при пайке латуни с содержанием 60--68% меди. Припой ПМЦ-52 применяется при пайке меди и бронзы. Медно-цинковые припои изготовляются путем сплавления меди и цинка в электропечах, в графитовом тигле. По мере расплавления меди в тигель добавляют цинк, после расплавления цинка добавляется около 0,05% фосфорной меди. Расплавленный припой разливается в формочки. Температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления припаиваемого металла. Кроме указанных медно-цинковых припоев, находят применение и серебряные припои. Составы последних приведены в следующей таблице.

Серебряные припои обладают большой прочностью, спаянные ими швы хорошо изгибаются и легко обрабатываются. Припои ПСР-10 и ПСР-12 применяются для пайки латуни, содержащей не менее 58% меди, припои ПСР-25 и ПСР-45 -- для пайки меди, бронзы и латуни, припой ПСР-70 с наиболее высоким содержанием серебра -- для пайки волноводов, объемных контуров и т. п.

Кроме стандартных серебряных припоев, используются и другие, составы которых приведены ниже.

Первый из них применяется для пайки меди, стали, никеля, второй, обладающий высокой проводимостью,-- для пайки проводов; третий может применяться для пайки меди, но не пригоден для черных металлов; четвертый припой обладает особой легкоплавкостью, является универсальным для пайки меди, ее сплавов, никеля, стали.

В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь с температурой плавления 1083°С.

Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повышается и скорость окисления металлических поверхностей возрастает. Вследствие этого припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому необходимо использовать различные флюсы, которые не только надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, но также улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.

Флюсы -- вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления окислов с поверхности под пайку, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и/или защиты от действия окружающей среды. При паянии флюсы играют роль химических растворителей и поглотителей окислов. В процессе паяния они предохраняют металл от окисления и создают условия для смачивания металла припоем. В зависимости от технологии флюс может использоваться в виде жидкости, пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом, иногда трубка из припоя содержит внутри флюс-заполнитель.

Существуют флюсы, которые представляют собой, как правило, многокомпонентные системы, выполняющие сразу несколько функций. Это очистка поверхности, удаление окисла, улучшение растекания припоя и, как следствие, увеличение прочности и плотности соединения.

Форма поставляемого припоя зависит от способа пайки:

- ручной (индивидуальной) - контактной, инфракракрасной, ультразвуковой, лазерной;

- механизированной (групповой) - инфракрасной, волной припоя, двойной волной припоя, в парогазовой фазе, лазерной.

Условно флюсы можно подразделить на оржавляющие и неоржавляющие (коррозирующие и некоррозирующие, нейтральные), т.е. на те, которые требуют после пайки хорошей промывки паяного соединения и те, которые не оржавляют пайку и даже могут в дальнейшем защищать ее от коррозии.

Кроме того, флюсы условно разделяются на активные и пассивные. Активные флюсы содержат в своем составе вещества, которые активно взаимодействуют с поверхностью металла, это кислоты (салициловая, лимонная, фосфорная и т.д.), хлористый цинк, хлорид аммония, гидрохлориды некоторых органических соединений, органические амины, глицерин.

Пассивные (или слабоактивные) флюсы, это канифоль, которая представляет собой смесь органических кислот, парафин, минеральные, растительные и животные масла, жирные кислоты. Они удаляют тонкие и нестойкие пленки окислов и способствуют растеканию припоя

Размещено на Allbest.ru