Пайка металів відміну від зварювання і особливості підготовки поверхонь
Пайка металів, як і зварювання, відноситься до методів створення нероз'ємних з'єднань. Але ці два способи мають корінна відмінність:
1. зварювання - спосіб з'єднання металів шляхом їх місцевого нагріву до температури плавлення. В результаті злиття розплавлених металів в одній
2. загальної зварювальної ванні утворюється міцне з'єднання елементів виробу або конструкції;
пайкою називається процес з'єднання металів за допомогою присадочного металу (припою), температура плавлення якого нижче температури плавлення матеріалів, що з'єднуються. Основний метал при тому залишається в твердому стані.
Пайка визначається наступними факторами:
- фізичними - температурою і тиском (цими ж факторами визначається і зварювання);
- конструктивними - величиною нахлеста і зазору між елементами, що підлягають пайку;
- фізико-хімічними - наявністю флюсу і припою, склад яких повинен взаємодіяти з основним металом;
- технологічними - способами нагріву металу, введення в зону пайки припою.
Класифікація методів пайки
Процес пайки класифікується за такими параметрами: температури, тиску, готовності припою.
Залежно від температури нагрівання металів розрізняють пайку:
Кордоном, яка відділяє ці два способи, є значення температури, що дорівнює 450 градусів.
За цим параметром розрізняють:
- пайку металів з фіксованим зазором;
- пресову пайку.
Перший спосіб є найпоширенішим. Як і зварювання під тиском. пресова пайка була відома давно. Але широко застосовуватися вона стала тільки останнім часом. В результаті такої технології скорочується час пайки, підвищується міцність паяних з'єднань.
По готовності припою
Ступінь готовності припою впливає на багато особливостей процесу пайки. Припій може бути:
- виготовлений заздалегідь;
- утворюватися в процесі пайки в результаті контактного (реактивного або твердо-газового плавлення) або відновлення металів з складових флюсу.
технологія пайки
Як і зварювання металу, пайка включає в себе кілька технологічних переходів, кожен з яких надає саме прямий вплив на якість результату.
Підготовка поверхні металу до пайки
Ця операція необхідна для забезпечення взаємодії основних металів і припоїв. В цьому плані зварювання менш вимоглива до попередньої обробки поверхні. Мета підготовчих робіт - видалення з поверхні деталей масел, жирів, окалини, бруду і тих оксидів, які не піддаються видаленню під час флюсування або впливу активних газових засобів.
Підготовка поверхні включає в себе:
- механічна обробка;
- знежирення;
- видалення неметалевих плівок механічним або хімічним способом. Останній складається з декількох операцій: травлення, промивання, нейтралізації залишків травильного розчину і сушки. Склад травильного розчину залежить від марки основного металу і припою;
- нанесення на поверхню паяється бар'єрних або захисних покриттів. Призначення операції - поліпшення розтікання припою, взаємодії його з основним металом, підвищення корозійної стійкості з'єднання, (а іноді для запобігання взаємодії припою з паяемим металом). Покриття може наноситися плакуванням, гальванічним, вакуумним і іншими способами;
- термообробка основного металу. Ця операція проводиться не завжди, але в деяких випадках (для зняття внутрішніх напружень і, як наслідок, охрупчивания металів під впливом розплавленого припою) деталі перед пайкою проходять через процеси відпалу або відпустки (таких заходів часто вимагає і зварювання).
Власне пайка відбувається згідно із заданими циклам температур і часу, величиною додатки тиску. Всі ці параметри залежать від виду паяється: алюмінію, легких сплавів, сталі, чавуну та ін.
Пайка алюмінію
Алюміній тривалий час вважався непридатним для пайки, так як окісна плівка, що утворюється на його поверхні, відрізняється високою хімічною стійкістю. Чималі складнощі доставляє і його зварювання. Всі спроби паяти алюміній припоями, використовуваними для пайки сталі або міді, закінчувалися невдачею. Зараз проблема вирішена, алюміній паяють навіть в домашніх умовах.
Зварювання та пайка алюмінію вимагає ретельної підготовки його поверхні:
- знежирення. Як знежирюючого складу можна використовувати:
- розчин чотирьохкомпонентний, що містить - гідроксиду натрію (20-50 г / літр води), соди кальцинованої (15-50 г / л), тринатрійфосфату (250-50 г / л);
- розчин їдкого натру (40-60 г / л).
Розчини підігріваються в ваннах. Робоче місце при цьому має бути обладнане місцевою витяжною вентиляцією в обов'язковому порядку, незалежно від того, в промислових або гаражних умовах виконується операція.
У Чотирьохкомпонентна складі алюміній обезжиривается протягом 2-3 хвилин при робочій температурі 70-80 градусів. У розчині їдкого натру деталі обезжирюються теж 2 - 3 хвилини, але температура його повинна бути не менше 40, але не більше 60 градусів;
- сушка. Елементи, призначені для пайки, сушаться на повітрі протягом 10-2 хвилин.
- Видалення окисної плівки. Плівку можна видаляти:
- механічним шляхом (алюміній і припій обробляють наждачним папером або металевою щіткою);
- хімічним шляхом. Цей спосіб полягає в п'яти переходах:
ü травлення в тих же розчинах, в яких проводилося знежирення;
ü промивка у воді температурою від 50 до 70 градусів протягом 30 - 40 секунд;
ü освітлення в двадцятипроцентне розчині азотної кислоти (температура - від 17 до 28 градусів) протягом 10 - 20 секунд;
ü промивка в гарячій (проточною) воді;
ü сушка протягом 20-30 секунд в сушильній шафі при температурі від 80 до 100 градусів.
Така технологія в умовах виробництва не представляє складності. Але в домашніх майстерень організувати її непросто. Тому народні умільці «розробляють» свої способи підготовки алюмінію до пайки. Одним з таких методів є використання спеціальної насадки на електропаяльник.
Підготовка поверхні із застосуванням насадки
Насадка є циліндричною деталь, з одного кінця якої сверлится глухе отвір під жало паяльника, а другий кінець заправляється на усічений конус. На торці конуса нарізаються поздовжні зуби з гострими вершинами. Загальна довжина насадки складає 70 мм. Уздовж отвори під жало (діаметром 9 мм) прорізаються наскрізні пази - всього 4 штуки, розташовані діаметрально. Виходить щось, схоже на цангу.
Насадка застосовується тільки для зачистки окисної плівки. Тому, якщо планується паяти багато деталей, краще підготувати два паяльника: один - для флюсування алюмінію (з використанням вищеописаної насадки), другий - безпосередньо для пайки.
Технологія пайки з використанням насадки
- Зону пайки очистити механічним шляхом до свіжого металу.
- На зуби насадки нанести каніфоль і піднести її до місця пайки.
- Наносити розплавлену каніфоль на алюміній, одночасно виконуючи зворотно-поступальні рухи паяльником. При цьому зуби насадки будуть зскрібати знову утворилася окисну плівку, а флюс рівномірно розподілиться по поверхні металу.
- Взяти на електропаяльник краплю олова (його попередньо посипають каніфоллю) і розподілити її по зоні пайки. Якщо луджена поверхня вийде надмірно шорсткою, за допомогою розігрітого жала надлишки олова видалити.
- Таким чином підготувати всі деталі, що підлягають з'єднанню. Після цього можна приступати до пайки вироби.
Пайка конструкційних сталей
На поверхні стали теж утворюється окисна плівка, її склад залежить від легуючих добавок, середовища зберігання, тривалості нагрівання і т.д. Для її видалення застосовуються шліфувальні круги, наждачний папір, піскоструйка і дробеструйка. Якщо є потреба в обробці великої кількості дрібних деталей, доцільно застосовувати метод хімічної обробки - травлення в водних розчинах кислот. Наприклад, для травлення низьковуглецевої сталі використовують 10-15% -ний розчин сірчаної кислоти.
Технологія підготовки поверхні стали
- Травлення в розчині наступного складу:
- сірчана кислота - 1 обсяг;
- азотна кислота - 3 об'єму;
- фтористий натрій - 50 г / л.
Температура розчину - 17-28 градусів. Травлення триває протягом 5-20 хвилин. Розчин поміщається в керамічний ванну (або сталеву, футерованную вініпластом).
- Обробка (чорніння) поверхні в розчині соляної кислоти (25-30%).
- Промивання у воді - проточною холодною.
- Промивання в гарячій воді.
- Промивання в лужному розчині для нейтралізації залишків кислоти (10-15% -ний розчин соди).
- Сушка при температурі 100 градусів.
Пайку стали виконують оловом або припоями олов'яно-свинцевими. Пайка оловом призводить до утворення твердого розчину олова з залізом.
Пайка латунню
Цей метод пайки стали застосовується, в основному, при складанні художніх композицій зі сталі. Причому елементи круглого перетину для пайки латунню не підходять через невелику площу зіткнення. Флюсом служить бура, змочена водою.
Техніка пайки латунню
- Підготовлені елементи зі сталі з'єднуються між собою Біндра (дротом сталевий).
- Зібране таким чином виріб поміщається в горн і розігрівається до червоного.
- На місце пайки наноситься бура. Під дією температури вона плавиться і розтікається по зоні пайки.
- Не знімаючи шар бури, латунних прутком торкаються до місць з'єднання.