Паяные соединения
Пайка — процесс соединения материалов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении затекают в зазор, смачивают паяемые поверхности и при кристаллизации образуют паяный шов.
Никакой другой процесс, кроме пайки, не вмещает в себя такой широкий круг физико-химических явлений, протекающих в твердой, жидкой и газовой фазе: восстановление и диссоциация, испарение и возгонка, смачивание и капиллярное течение, диффузия и растворение, пластифицирование и адсорбционное понижение прочности и т. д.
Это Делает особо актуальным изучение процессов, проникающих между твердым паяемым металлом и поем, флюсом, газовой средой, не только для работки проблем пайки, но и в целях познания многих химических, электрохимических, физических, термодинамических, металлургических и других процессов.
В отличие от сварки плавлением пайка может быть осуществлена при любых температурах, лежащих ниже температуры плавления основного металла. Одним из преимуществ пайки является возможность соединения в единое целое за один прием множества заготовок, составляющих изделие. Поэтому пайка, как ни один другой способ соединения, отвечает условиям массового производства. Она позволяет соединять разнородные металлы, а также металлы со стеклом, керамикой, графитом и другими неметаллическими материалами, что невозможно или весьма трудно осуществить сваркой.
Поскольку при пайке не происходит расплавления кромок паяемых деталей, то при использовании этого способа соединения проще сохранить в процессе изготовления требуемую форму и размеры изделия. Применяя низкотемпературную пайку, удается сохранить неизменной структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важным преимуществом пайки является разъемность паяных соединений, что делает ее незаменимой при монтажных и ремонтных работах в радио- и приборостроении.
Наряду с этим пайка обеспечивает в ряде случаев более высокую надежность изделий, чем сварка. При применении рациональных сочетаний паяемых материалов и припоев и использовании конструкций с оптимальной площадью перекрытия надежность паяных соединений в 4 раза выше, чем сварных, для самолетов и в 20 раз выше для космических аппаратов.
В соответствии с природой и особенностями технологического процесса пайку классифицируют: – по характеру взаимодействия твердого и жидкого металлов при возникновении спая; – по особенностям образования паяного соединения; – по способам нагрева.
По характеру взаимодействия и природе связей на границе основной металл — припой выделяют четыре вида спаев: бездиффузионный, растворно-диффузионный, контактно-реакционный и диспергированный.
По особенностям технологии получения паяного соединения (режим пайки, способ введения припоя, формование шва) выделяют капиллярную пайку, диффузионную, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую и некапиллярную пайку.
Исходя из физико-химической природы пайку в общем случае можно определить как процесс соединения материалов в твердом состоянии с нагревом до температур ниже их точек плавления путем введения в зазор и кристаллизации взаимодействующей с ними жидкой металлической или неметаллической прослойки.
Из определения следует: – пайка осуществляется с применением нагрева до температур ниже точек плавления соединяемых материалов; – завершающей стадией пайки во всех случая является кристаллизация жидкой фазы, находя, щейся между соединяемыми пайкой поверхностями твердых тел.
При рассмотрении этих признаков можно убедиться, что основное содержание процесса пайка есть физико-химическое взаимодействие (реакция) на границе твердого и жидкого материалов, результатом которого является возникновение после кристаллизации жидкости, находящейся в зазоре, неразъемного при комнатной температуре соединения. Пайкой можно соединять металлы и неметаллические материалы в любых сочетаниях, применяя в качестве припоев также металлы и неметаллы.
Образующееся при пайке соединение по своему строению и составу неоднородно и включает литую прослойку (шов) и диффузионные зоны.
Шов — неоднородная по составу и строению прослойка между соединяемыми деталями, которая образуется в результате взаимодействия жидкого припоя с основным материалом и последующей кристаллизации.
Связь между литой прослойкой (швом) и основным металлом возникает в результате образования спаев.
Спай — переходный слой на границе основной материал — зона сплавления, образующийся в процессе пайки в результате взаимодействия на меЖ-фазной границе и обеспечивающий связь между основным материалом и литой прослойкой (швом).
Для образования спая, т. е. возникновения ме-ллической или неметаллической связи в контак-е основной материал — припой, требуется: активация поверхности основного материала и припоя. Пайка при наличии капиллярных зазоров является одним из наиболее распространенных видов пайки. Как уже отмечалось, качество соединений при пайке зависит от правильного выбора припоя, флюса, состояния поверхности, рационального конструирования паяных соединений, технологии заполнения зазора припоем и др. От величины зазора зависят химический состав, структура шва, прочность соединения и экономичность процесса пайки. Зазоры при пайке могут колебаться в широких пределах. Обычно выполняют соединения с зазором до 0,5—0,8 мм. По величине зазоры подразделяют на три вида: большие 0,2—0,8 мм; малые 0,2— 0,05 мм и без зазора с прессовой посадкой. В последнем случае высокого качества соединений достигают при нанесении на паяемые поверхности продольных рисок глубиной 0,2—0,3 мм. Особенно эффективно с точки зрения затекания припоя нанесение треугольных рисок, в которых капиллярное давление в 3 раза больше.
Во избежание непропаев в этом случае рекомендуется предварительно наносить припой в виде фольги или в виде гальванического покрытия (0,05—0,1 мм).
При выборе оптимального зазора при пайке надо исходить не только из капиллярных свойств припоя, но и из характера изменения кристаллической структуры, химического состава, и как следствие, прочности паяных соединений в зависимости от величины зазора.
Работы по металлу - Паяные соединения
Остались вопросы по теме - "Паяные соединения", задайте их на