Главная Дерево сайта Написать письмо

	+7 (926) 767-57-11

Примеры ремонтов – Пайка

Пайка называется термический способ соединения и покрытия веществ, при котором возникает жидкая фаза в результате плавления припоя (плавящийся припой) или путем диффузии через поверхность границы (диффузионная пайка. При этом не достигается температура солидуса основного вещества.

 

Специальные понятия 

 

Смачивание 

 

Мягкие и твердые припои плавятся при пайке и ведут себя физически как жидкости. Положительным свойством поэтому есть хорошее смачивание жидким припоем соединяемых металлов  (основного вещества).

Смачиванием называют в технике паяния необратимое распространение расплавленного припоя на поверхности вещества.

 

 

Диффузия

 

В результате металлургических процессов происходящих при пайке между припоем и основным веществом (смачивание) получается сплав. Образование сплава от партнеров находящихся в твердом состоянии называется диффузией.

Атомы припоя проникают в основное вещество и обратно. В результате получается диффузионная зона. Ее величина зависит от термической энергии в процессе пайки. Процесс диффузии определяет прочнось паяного сединения.

 

DG     =       Зона диффузии в основном веществе

 

VL      =       Скорость распространения припоя

 

DL      =       Зона диффузии в припое

 

Капиллярность

 

Смачивание основного вещества расплавленным припоем есть предпосылка для капиллярного заполнения зазоров в месте пайки. Капиллярность можно наглядно объяснить следующим образом: если внести соломинку в воду, то можно наблюдать, что поверхность воды в соломинке лежит выше чем вне соломинки.

Это вызывается капиллярным давлением. Оно возникает в результате действия сил адгезии и когезии, которые воздействуют на твердые тела и жидкости.

Капиллярное давление есть давление, которое гонит в зазор пайки расплавленный припой противодействуя силе тяжести.

 

 

 

Капиллярное давление pk измеренное в миллибарах [mbar] в зависимости от величины зазора b [mm].

 

Припой	Ширина зазора (внахлест) в mm
Медный припой	0,05
Латунный припой	0,2
Нейзильбер -припой	0,2
Cu-P-припой	0,2
Cu-P-Ag-припой	0,2
Серебряный припой	0,05 – 0,1
Алюминиевый припой	0,2 – 0,4
Теплостойкий припой	0,2
Мягкий припой	0,1

 

Различные сечения зазора дают различные давления. Открытый желоб имеет в шесть раз более высокое капиллярное давление по сравнению с параллельной плоской щелью (500%).

 

 

Кривая давления

 

Зависимость от зазора в месте пайки и от капилярного давления.

 

Более широкий зазор имеет меньшее капилярное давление.

Применение: Соединительная пайка оцинкованых стальных труб.

Соединительная пайка есть соединение частей, при которой широкий зазор между двумя частями заполняется преимущественно с помощью силы тяжести.

Если зазор меньше, то получают допустимый зазор для ручной пайки. Здесь процесс пайки можно проследить глазами и в случае необходимости корректировать.  Автоматическая твердая пайка нуждается в высоком капилярном давлении что следует из величины зазора меньше 0,2 mm . 

Твердая пайка и соединительная пайка есть способы у которых применяется флюс.

Очень узкий зазор меньше 0,08 mm применяется для высокотемпературной пайки. Высокотемпературная пайка есть пайка без флюса изолированная от воздуха (вакуум, защитный газ) припоями с температурой ликвидуса выше  900 °C.

 

Понятия процесса пайки 

 

При пайке в печи осуществляется подъем температуры детали подлежащей пайке. Температуру поддерживают на равной высоте до полного прогрева детали. Только после этого осуществляют подъем температуры до достижения температуры пайки. Здесь происходит диффузия припоя в основное вещество. Минимальное время выдержки при этой температуре 5 сек. После этого деталь охлаждается и припой застывает. При пайке тонкостенных деталей, например, труб, производится подъем температуры до температуры пайки без остановки. После диффузии производится равным образом охлаждение.

 

 

Классификация припоев

 

Припой есть чистый металл или сплав в форме проволоки, прутков, лент, различных профилей, крупинок, паст.

 

Классификация по рабочим температурам 

 

Мягкий припой

Мягкий припой есть припой с температурой ликвидуса ниже 450C

 

Твердый припой

Твердый припой есть припой с температурой ликвидуса выше 450C

 

Высокотемпературный припой

Высокотемпературная пайка есть пайка с припоями без флюса в безвоздушной атмосфере (вакуум, защитный газ) с температурой ликвидуса выше

900 °C.

 

 

Классификация подвода припоя 

 

Подвод припоя

 

Листы подлежащие пайке намазывают флюсом. Плавящийся припой прутка вставляют в зазор и припой вытесняет флюс. Таким образом, происходит замещения флюса припоем. Необходимо это организовать так, чтобы процесс протекал беспрепятственно.

 

Вкладываемый припой

 

Здесь вносится в место пайки припой в виде колец, прутков,  порошка или  пасты. Припой расплавляется и заполняет зазор в месте пайки. Если он заполняет щель и становится  видимым с другой стороны, то деталь считается пропаянной. Это есть очень хороший показатель удавшейся пайки.

 

Замещение флюса припоем

 

Подведение припоя

 

Вложенный припой

 

Область температур припоя 

Мягкий, твердый и высокотемпературный припои работают в широкой области температур. Имеется очень низкотемпературный мягкий припой. Он применяется как плавящийся припой для прерывания и включения процессов(например для предохранителей в автомобилях).

Выше  183 °C следуют  Pb- und Sn-припои. Они применяются, например, для пайки водостоков. Имеются мягкие припои, которые при более высокой температуре плавятся. Они используются для деталей работающим непрерывно более высоких рабочих температурах, например электромоторы. Следующее применение осуществляется для деталей, в которых места, подлежащие пайке, плотно прилегают друг к другу. Первое место пайки выполняется высокорасплавленным припоем, второе частично расплавленным припоем. Это гарантирует, что первая пайка не удалится при пайке второго места (ступенчатая пайка).

При 900 °C находим латунные и нейзильбер-припои (Cu/Zn/Ni-припои). Здесь заканчивается твердая пайка и начинается высокотемпературная пайка.

Здесь находят применение главным образом припои на основе меди и никеля. Отличительным признаком этих припоев есть отсутствие легкоиспаряющихся компонентов таких как кадмий и цинк и неиспользование флюса при пайке.

Серебряные припои не содержащие кадмия

 

Не содержат легко испаряемых компонентов, поэтому они:

Не загрязняют окружающую среду,

Не вредны для здоровья,

Невосприимчивы к перегреву,

Свободны от пор.

 

 

Серебряный припой не содержащий кадмия.

 

Исключительно пригоден для пайки: стали, нержавеющей стали, меди, латуни, бронзы, никеля, ковкого чугуна и твердых сплавов. Ниже указаны параметры для выбора припоя:

 

M = покрытый флюсом припой

Меднофосфорный твердый припой 

 

Предназначен для пайки меди без флюса. При пайке медных сплавов (латунь, бронза и т. д.) применяется дополнительно флюс FX AGX или паста FX AGF.

 

Принцип действия фосфора:

Фосфор, имеющийся в припое, при плавлении вступает в реакцию с кислородом воздуха и образует с кислородом воздуха фосфорпентоксид, который превращается  на поверхности меди от оксида меди до метафосфата меди, обладающего действием флюса. Так как метафосфат меди, без сомнения, не вызывает химической корозии, то место пайки не нуждается в последующей обработке.

 

Применение:

Пайка меди, латуни, бронзы. Не разрешается использовать фосфорсодержащий припой для пайки сплавов железа и никеля! Причина: образование фосфида железа или никеля.  Не применяется для мест пайки, которые соприкасаются с серосодержащей средой.

 

Фосфорсодержащие твердые припои

 

Применение

 

В Германии прокладка медных труб для обеспечения газом и водой регулируется рабочим листком GW 2. Это действует с 1996года. В этом документе названы только твердые припои не содержащие кадмий, свинец и сурьму. Используются три припоя:

 

AG 106         (L-Ag 34 Sn)           UTP 3034 / 3034 M

AG 203         (L-Ag 44)                UTP 3044 / 3044 M

AG 104         (L-Ag 45 Sn)           UTP 3046 / 3046 M

 

Дополнительно разрешается применять два фосфорсодержащих медных припоя:

 

CP 105          (L-Ag 2 P)               UTP 36

CP 203          (L-Cu P 6)               UTP 3706

 

Для прокладки трубопроводов питьевой воды, как и для газового обеспечения, рекомендуется применять те же припои. Вследствие возможных коррозионных повреждений трубопроводов холодной питьевой воды, запрещено использование твердых припоев для труб до 28 x 1,5 мм. Здесь разрешены мягкие припои:

 

S-Sn 97 Ag 3 (L-Sn Ag 4)             UTP 570

S-Sn 97 Cu 3 (L-Sn Cu 3)             UTP 573

 

Важнейшим, с точки зрения экономичности, есть припой типа S-Sn 97 Cu 3. На основании этого припоя UTP разработал пасту, которая особенно одобрена для пайки медных труб питьевой воды UTP 573 Pa. Металлическая часть этой пасты составляет минимум 60 %,  оставшаяся часть есть флюс типа 3.1.1. (F-SW 21).

 

Дополнительно к легким и твердым припоям разрешается применять сварочные присадки, котрые используются с ацетиленовой горелкой или  WIG-способом:

SG-Cu Ag                                  UTP A 38

AG-Cu Sn                                  UTP A 381

 

Паяные соединения в холодильной технике 

При производстве холодильников соединения труб из меди, латуни и ферритной стали выполняются путем твердой пайки.

 

Соединение медь - медь 

Здесь применяются фосфорсодержащий медный припой и серебряносодержащий припой. Для фосфорсодержащего припоя не нужен флюс. Его можно применять гарантировано до минусовых температур.

 

Соединение медь - латунь 

Здесь применяются такие же припои как и при соединении медь / медь, однако необходимо для всех фосфорсодержащих медных припоев применять флюс.

 

 

Соединение медь - ферритная сталь 

Здесь разрешены только серебряные припои. Соединение стали путем пайки фосфорсодержащим припоем ведет к охрупчиванию из-за образования фосфида железа.

 

Пайка в зазор оцинкованных стальных труб 

Способ пайки в зазор оцинкованных стальных труб используется преимущественно для номиналов труб 50 – 300 мм и может производится как для трудных положений так и для поперечного положения. При использовании UTP 1 M, 1 MR или 1N покрытых флюсом FX HLS при тщательном обращении сохраняется коррозионная защита цинкового слоя.

Само собой разумеющееся, перед пайкой в зазор место соединения необходимо очистить до металлического блеска. Трубы, подлежащие соединению, должны быть отрезаны прямоугольно, лучше трубной пилой.

У труб с толщиной стенки от 3 мм подготавливается V-раделка шва с углом раскрытия от 60 до 90 градосов, при этом зазор у корня должен быть 1,0 – 1,5 мм.

Концы труб необходимо тщательно зачистьть с помощью полукруглого напильника и намазать обильно флюсом FX HLS снутри и снаружи по 2-4 см.

При прихватке используется как мера для ширины зазора у корня:

используемый диаметр прутка  + 1,5 мм.

В месте прихватки обращать внимание на безупречное формирование корня. Техника работы с пайкой в зазор подобна к сварке левым способом. Размер горелки нужно выбирать, однако, на один два номера меньше чем при газовой сварке при равном диаметре трубы. Пламя регулируется с легким избытком кислорода. Благодаря этому расплавленный цинк образует  на поверхности слой оксида, предовращающий испарение цинка. Необходимо избегать перегрева места пайки, что ведет к испарению слоя оксида цинка. Остатки флюса на внутренней стороне затем удаляются путем промывания.

 

Таблица рекомендованных материалов

Рекомендации по применению припоя 

	Нецелесообразно	Целесообразно	Примечание
	Поведение флюса
1			Припой может протекать в ссуживающийся зазор.
2			Зазор в месте пайки не может прерываться. (Припой не может преодолеть расширение зазора.)
3			Достигается оптимальная степень заполнения.
4			Гарантированная работа, применяется для фасонных изделий.
5			Путь протекания припоя уменьшается. Обеспечение слоя припоя может быть этим гарантировано.
6			Припой течет изнутри наружу, флюс может вытекать – возможен дополнительный контроль заполнения зазора.
7			Если припой в форме кольца вносится, образуется в соединении незаполнение – включение флюса.
	Образование стыка
1			Наискось получается падение прочности, повышается  возможность ошибок (раковины), повышается расход припоя.
2
3
	Переход силы
1			Повышение прочности благодаря увеличению площади припоя.
2			Для того, чтобы прочности основного вещества достигнуть, достаточно: u = 6 t
3			При  повышенном переходе натяжения плавный переход благоприятней.
4			Концентрация напряжений перемещается от места припоя.
5
6			Особенно пригодно при нагрузке изгибом.
7			Уменьшение усталости благодаря плавному переходу
8			Перенос большей скручивающей силы.
	Облегчение изготовления
1			Облегчение изготовления благодаря упору

 

 

  

© ООО "ПОТОК", 2007