ПРИПОИ
Технология пайки практичная и дешевая техника соединения.
Пайка — это такая техника, при которой твердые металлические детали очень прочно, неподвижно и герметично соединяют друг с другом с помощью расплавленного металла. Этот метод был открыт египтянами 5 тыс. лет назад. Все без исключения металлы можно паять.
Пайка и сварка очень тесно связаны между собой. В отличие от сварки, в результате которой края металлических деталей расплавляются и при остывании образуют очень плотное соединение, при пайке соединяемые металлические детали только нагреваются, но остаются твердыми. В качестве соединительного средства (припоя) используют металлические сплавы, которые плавятся при нагревании и, сплавляясь с нагретыми поверхностями, соединяют детали. Чтобы предохранить зачищенные поверхности соединяемых деталей от окисления, используют паяльный флюс.
При пайке температура плавления припоя ниже температуры плавления соединяемых деталей, в то время как при сварке эти температуры очень близкие. Качественно выполненное пайкой соединение иногда выдерживает даже более высокие механические нагрузки, чем основной материал. Определенные виды спаянных соединений можно даже сгибать и перекручивать.
Сейчас металл в строительстве и быту в значительной мере вытеснен синтетическими материалами (трубопроводы, легкие строительные конструкции, емкости, посуда и т. п.). Поэтому к пайке обращаются уже не так часто, как раньше. Она, однако, не потеряла своего значения как техника соединения металлов, прежде всего в случаях ремонта металлических предметов.
Основные понятия
Для пайки наиболее важно определить необходимый припой и паяльный флюс. При пайке место спайки следует нагреть до такого состояния, чтобы начал плавиться припой, а не металл соединяемых деталей.
Припой — это сплав, который при нагреве сначала размягчается, и лишь при дальнейшем повышении температуры становится жидким. Интервал между этими температурами называют зоной плавления припоя. Рабочая температура — это такая температура, при которой происходит сплавление жидкого припоя с нагретыми металлическими деталями. Этот процесс может начинаться при температуре припоя, превосходящей температуру его плавления.
Время пайки — это промежуток времени от начала нагревания места спайки до затвердения припоя. В этот промежуток времени происходит и собственно процесс пайки. На время пайки влияет качество паяльного флюса, который наносят на место спайки перед нагреванием, но в целом процедура занимает 4—5 минут. Паяльный инструмент должен выделять достаточно тепла, чтобы 2 мин нагрева было достаточно для расплавления припоя и его схватывания с металлом. В противном случае возможен недопустимый перегрев флюса и детали.
Виды пайки. Различают мягкую, твердую и высокотемпературную пайку. Последняя не используется в работах по дому. Техника пайки твердым и мягким припоем одинакова, разница только в том, что при мягкой пайке рабочая температура не превосходит 450°С, а при твердой пайке температура выше 450°. (При высокотемпературной пайке температура достигает 600—900°С.) Соединения твердой пайкой обладают большей прочностью, тугоплавкостью, а при использовании медного припоя — и ковкостью. Соединения мягкой пайкой обычно упругие и гибкие.
ПРИПОИ
Сплавы, применяемые в качестве связующего вещества при пайке металлических частей, называют припоями. Припои должны иметь температуру плавления значительно ниже, чем соединяемые им металлические части. Припои делятся на легкоплавкие (олово, свинец) и тугоплавкие (медь, цинк, серебро итд). Легкоплавкие, или мягкие, припои имеют температуру плавления ниже 500 градусов, а тугоплавкие, или твёрдые, - выше 500 градусов.
Мягкие и полутвердые припои имеют предел прочности при растяжении до 15–100 МПа и применяются для пайки токоведущих частей, не являющихся одновременно несущими конструкциями машин или аппаратов.
Пайка мягкими припоями осуществляется паяльником или погружением деталей в расплавленный припой, соединяемые поверхности при этом предварительно облуживаются, как правило, припоем той же марки и покрываются обычно канифолью (флюсом).
Оловянно-свинцовые припои выпускаются в виде слитков, прутков, проволоки, ленты и трубок, заполненных канифолью.
Они обладают большой текучестью и легко проникают в самые тонкие швы, хорошо схватываются с большинством металлов (медью, латунью, сталями, цинком) и обеспечивают достаточно высокую прочность паяных швов. Припои с содержанием олова менее 15% применяют для пайки деталей, когда не требуется механическая прочность. Оловянно-свинцовые припои с большим содержанием висмута (50 – 57%) обладают наиболее низкой температурой плавления (79 – 95 градусов), но паяные ими швы хрупки.
Твердые припои имеют предел прочности при растяжении 100– 500 МПа и применяются в качестве припоев первой категории прочности при пайке токоведущих частей, быстроходных, допускающих высокий нагрев электрических машин и деталей, воспринимающих основную механическую нагрузку.
Тугоплавкими припоями являются медно-цинковые (ПМЦ-54, ПМЦ-48 и др.) и медно-серебряные (ПСр -72, ПСр-70, ПСр-50 и др.) сплавы, а также сплавы алюминия с медью, цинком и кремнием. Наиболее широко применяют медно-серебряные припои, которые отличаются малым удельным сопротивлением и поэтому используются для пайки токопроводящих частей из чёрных цветных металлов, которые ими хорошо смачиваются. При этом образуются механически прочные и коррозионно-стойкие паяные швы. Припои на алюминиевой основе с добавками меди, кремния и олова отличаются повышенной механической прочностью и стойкостью к атмосферной коррозии и применяются для пайки алюминиевых проводов, а также других деталей из алюминия и его сплавов. Медно-цинковые припои обладают хрупкостью, не стойки к вибрациям и ударным нагрузкам, но электрическое сопротивление получаемых на их основе швов очень мало. Эти припои применяют для пайки деталей из меди, латуни, бронзы и сталей.
Маркировка припоев припоев
Обозначение марки припоя обычно начинается с буквы «П » — припой. Числа в марке припоя показывают содержание компонентов (буквы после буквы «П») в процентах (округленно). Буква или буквосочетание в конце обозначения марки припоя означает, что данный компонент составляет оставшееся содержание припоя.
Обозначение компонентов:
А — алюминий;
Ж — железо;
И — индий;
К или Кд — кадмий;
М — медь;
О — олово;
С — свинец;
Ср — серебро;
Су — сурьма;
Ф — фосфор;
Ц — цинк.
Примеры обозначений марок припоев:
ПОС61 — припой оловянно-свинцовый, олова — 61 %, остальное — свинец;
ПОССу61-0,5 — припой оловянно-свинцовый, олова — 61 %, сурьмы — 0,5 %, остальное — свинец;
ПОС61М — припой оловянно-свинцовый, олова — 61 %, остальное — свинец и добавка меди;
ПСр3И — припой серебряно-индиевый, серебра — 3 %, остальное — индий;
ПСр3Кд — серебряно-кадмиевый, серебра — 3 %, остальное — кадмий.