Реферат на тему пайка металлов
Обновлено: 05.07.2024
Паяное соединение неоднородно по строению и составу. Паяный шов включают в себя спаи, диффузионные зоны и место припоя кристаллизовавшегося в зазоре между деталями с прикристаллизованными ионами.
Спай – переходный слой, образующийся в результате вследствие физико-химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом. Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем.
Диффузионная зона – результат взаимной диффузии припоя и паяемого металла.
Прикристаллизованная зона – результат концентрирования в области спая тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава.
Прочностные характеристики паяного соединения определяется возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя или паяемого металла между собой (когезией).
Особенности процесса кристаллизации вызваны:
· Малым зазором (0,05…0,07 мм) между деталями;
· Различием химических составов припоя и паяемого металла;
· Кратковременностью физико-химических взаимодействий между соединяемыми металлами расплавом припоя и газовой средой.
Вследствие малого зазора, в процессе пайки между деталями образуется незначительное количество жидкого припоя, активно взаимодействующего с паяемыми металлами. В жидкий припой, вследствие диффузии, попадают примеси, а в металл переходят некоторые компоненты припоя. Изменение жидкой фазы приводит к изменению структуры металла шва и температуры кристаллизации.
Кристаллизацию шва рассматривают как двустороннее, направленное к центру, заращивание зазора. Характер кристаллизации определяется скоростью остывания и величиной зазора.
При пайке получают соединения с межатомными связями с помощью нагрева их до температуры ниже температуры их автономного плавления, смачиванием поверхностей расплавом припоя с дальнейшим затеканием его в зазор и кристаллизацией. При этом имеет место взаимодействие:
Паяемый материал- расплав припоя – расплав флюса
при температуре ниже плавления паяемых материалов.
2. Технология пайки
Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:
A. Предварительная подготовка паяемых соединений;
B. Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей;
C. Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса;
D. Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя;
E. Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;
F. Кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между спаевыми деталями;
Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы. В качестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур).
Разница между температурами начала плавления и полного расплавления называется интервалом кристаллизации. При осуществлении процесса пайки необходимо выполнение температурного условия:
t1 > t2 > t3 > t4
где t1 – температура начала плавления материала детали
t2 – температура нагрева детали при пайке;
t3 – температура плавления припоя;
t4 – рабочая температура паянного соединения;
3. Флюсы
Флюсы применяются для удаления окисной пленки с поверхности основного металла и припоя, а также для недопущения окисления при пайке. Флюсы могут быть:
a) Твердыми:
b) Жидкими;
c) Пастообразными;
В процессе нагревания соединяемых металлов твердый флюс плавится, смачивает поверхности деталей и припоя и взаимодействует с окисной пленкой. Флюс должен взаимодействовать с окисной плёнкой прежде, чем расплавится припой.
Флюсы могут содержать вещества, которые:
· Вступают во взаимодействие с окисной пленкой, образуя шлаки, легко растворимые во флюсы;
· Растворяют окисную пленку
· Вступают в реакцию замещения с окислами труднопаяемого металла и образуют оксиды легкорастворимые во флюсе.
Флюсы классифицируют по признакам:
- температурному интервалу пайки на низкотемпературные (t 4500C);
- Природе растворителя на водные и неводные;
- Природе активатора на канифольные, галогенидные, фтороборатные, анилиновые, кислотные и т.д.;
- По агрегатному состоянию на твердые, жидкие и пастообразные
3.1Пример флюса
Для низкотемпературной пайки меди используют канифоль.
Канифоль - твёрдое стекловидно6е вещество с температурой плавления 1250С,
получаемое из сосновой смолы. Флюсовый эффект связан с содержанием в ней абиетиновой кислоты, растворяющей окислы меди. При температуре 300-4000С канифоль разлагается с выделением углерода и водорода. Вследствие этого окислы меди интенсивно восстанавливаются.
4. Припои
Припоями называются металлы и их сплавы, применяемые для пайки и лужения (лужение- процесс нанесения на паяемые детали тонкого слоя припоя для улучшения смачиваемости деталей при пайке) и имеющие температуры плавления паяемых металлов.
Припои должны отвечать следующим требованиям:
- Обладать высокой жидкотекучестью и смачивающей способностью;
- Интенсивно проникать в зазор между деталями;
- Обеспечивать прочную связь металлов в зоне спая при статических и знакопеременных нагрузках;
- Иметь высокую коррозийную стойкость.
Припои классифицируют по следующим признакам:
a) Химическому составу;
b) Температуре плавления;
c) Технологическим свойствам;
По химическому составу припои делятся на свинцово-оловянные, серебряные, медно-фосфорные, цинковые, титановые и др.
По температуре плавления делятся на низкотемпературные t 4500C.
По техническим свойствам делятся на самофлюсующиеся (частично удаляют окислы с поверхности металла) и композиционные (состоят из тугоплавких и легкоплавких порошков, позволяющих производить пайку с большими зазорами между деталями).
Применение различных типов припоев:
Свинцовые припои с содержанием серебра до 3% имеют термостойкость, чем свинцово-оловянистые и применяются при пайке медных и латунных деталей, работающих при температуре до1500С.
Серебряные припои с медью и цинком применяются при высокотемпературной пайке стали, меди и её сплавов. Они обладают повышенной тепло- и электропроводностью и высокой пластичностью, прочностью и коррозионной устойчивостью.
Медно-фосфорные припои применяются как заменители серебряных припоев при пайке стали и меди. Они обладают высокой жидкотекучестью и самофлюсующимися свойствами. Швы прочные, но не эластичные в условиях низких температур.
Для высокотемпературной пайки стали и меди также применяются также медно-цинковые припои. Стали можно паять чистой медью и сплавами на основе никеля.
4.1 Пример припоя
Для низкотемпературной пайки широко используются свинцово-оловянистые припои, обладающие высокими технологическими свойствами и обеспечивающие высокую прочность и коррозионную стойкость соединения.
5.Подготовка деталей к пайке и пайка.
1. Механическая обработка (подгонка деталей друг к другу и создание шероховатости с помощью шкурки)
2. Обезжиривание поверхностей, подготавливаемых для пайки (едким натром (5-10 г/л), углекислым натрием (15-30г/л), тирнатрийфосфатом (30-60 г/л), эмульгатор ОП-7 (0,5 г/л)). Детали в растворе выдерживают при температуре 50-600С в течение 15-20 минут. После обработки щелочью детали последовательно промывают горячей и холодной водой, а затем сушат.
3. Нагрев и пайка осуществляется паяльником, паяльными клещами, газовым пламенем, в печах, током ВЧ, электронным или лазерным лучом (паяльником можно паять только тонкостенные детали при температуре до 3500С).
Пайка - процесс соединения металлов или неметаллических материалов посредством расплавленного присадочного металла, называемого припоем и имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла (или неметаллического материала). Процесс пайки применяется либо для получения отдельных деталей, либо для сборки узлов или окончательной сборки приборов. В процессе пайки происходят взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла, чем и обеспечиваются прочность, герметичность, электропроводность и теплопроводность паяного соединения.
Содержание
Пайка
Припои
Пайка мягкими припоями
Пайка твердыми припоями
Флюсы
Кислотные флюсы
Антикоррозийные флюсы
Флюс ВТС
Бескислотные флюсы
Активированные флюсы
Подготовка деталей к пайке, лужение
Способы пайки
Газовая пайка
Пайка погружением в металлические ванны
Пайка погружением в соляные ванны
Дуговая пайка
Индукционная пайка
Контактная пайка
Пайка в печах
Ступенчатая пайка
Пайка соединений металлов с неметаллическими материалами
Способ вжигания
Обработка деталей после пайки
Особенности конструирования узлов с паянными соединениями
Прикрепленные файлы: 1 файл
ПАЙКА МЕТАЛОВ.docx
Федеральное агентство рыболовству по ФГОУ СРО ВЛАДИВОСТОКСКИЙ МОРСКОЙ
На тему: ,,Пайки металлов и сплавов .Припой, флюсы ,,
Выполнил 13-ЭСЭ-16 Дубов В.В
Проверил Черкасов В.А
- Пайка
- Припои
- Пайка мягкими припоями
- Пайка твердыми припоями
- Кислотные флюсы
- Антикоррозийные флюсы
- Флюс ВТС
- Бескислотные флюсы
- Активированные флюсы
- Газовая пайка
- Пайка погружением в металлические ванны
- Пайка погружением в соляные ванны
- Дуговая пайка
- Индукционная пайка
- Контактная пайка
- Пайка в печах
- Ступенчатая пайка
- Пайка соединений металлов с неметаллическими материалами
- Способ вжигания
Пайка - процесс соединения металлов или неметаллических материалов посредством расплавленного присадочного металла, называемого припоем и имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла (или неметаллического материала). Процесс пайки применяется либо для получения отдельных деталей, либо для сборки узлов или окончательной сборки приборов. В процессе пайки происходят взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла, чем и обеспечиваются прочность, герметичность, электропроводность и теплопроводность паяного соединения. При пайке не происходит расплавления металла спаиваемых деталей, благодаря чему резко снижается степень коробления и окисления металла.
Для получения качественного соединения температура нагрева спаиваемых деталей в зоне шва должна быть на 50-100° С выше температуры плавления припоя. Спаиваемые детали нагревают в печах, в пламени газовой горелки, токами высокой частоты, паяльниками. Прочное соединение припоя (сплавление припоя) с основным металлом можно образовать лишь в том случае, если поверхности спаиваемых деталей свободны от окислов и загрязнений. Для запиты поверхностей спаиваемых деталей от интенсивного окисления в результате нагрева место пайки покрывают флюсом, который образует жидкую и газообразную преграды между поверхностями спаиваемых деталей и окружающим воздухом.
Процесс пайки заключается в следующем: при нагревании припой расплавляется и, соприкасаясь с нагретым, но свободным от окисной пленки основным металлом, смачивает его, и растекается по его поверхности. Способность припоя заполнять швы зависит от степени смачивания припоем основного металла, его капиллярных свойств и шероховатости поверхности спаиваемых деталей.
Припои для пайки
К припоям предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность припоев в условиях нормальных, высоких и низких температур, хорошие электропроводность и теплопроводность, герметичность, стойкость против коррозии, жидкотекучесть при температуре пайки, хорошее смачивание основного металла, определенные для данного припоя температура плавления и величина температурного интервала кристаллизации. В зависимости от температуры плавления и прочности применяемых припоев различают пайку мягкими припоями (мягкую) и пайку твердыми припоями (твердую).
Пайка мягкими припоями
При пайке мягкими припоями используют припои с температурами плавления ниже 400˚ С, обеспечивающие получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм 2 .
Применяют следующие мягкие припои: оловянно-свинцовые, малооловянистые, легкоплавкие и специальные.
Припои оловянно-свинцовые (ПОС), имеющие температуру плавления = 183 ÷ 265˚С, представляют собой сплавы олова и свинца с добавкой 1,5-2,5% сурьмы и обозначаются (ГОСТ 1499-54) ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50, ПОС-61, ПОС-90 (цифра показывает процент содержания олова).
Малооловянистые и безоловянистые мягкие припои: свинцовые (tпл = 327° С), свинцово-серебряные (2,5% серебра, tпл = 304° С) и др.
Специальные припои используют для пайки материалов, не поддающихся качественной пайке стандартными припоями, причем чаще всего их используют Для пайки алюминия. Для пайки алюминия и его сплавов применяют специальные припои на оловянной основе, которые содержат цинк, кадмий и иногда алюминий, а также чистое олово (содержание олова 99,92%), причем лучшими являются оловянно-цинковые, оловянно-кадмиевые и кадмиево-цинковые сплавы (tпл = 197 ÷ 310° С), так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминии. Мягкие припои поставляются в виде чушек, прутков, проволоки, ленты, а также трубок из оловянно-свинцового сплава, заполненных канифолевым флюсом. Применение трубчатых припоев значительно упрощает процесс паяльных работ и способствует его механизации. При пайке мягкими припоями флюсы, как правило, необходимы.
Пайка твердыми припоями
При пайке твердыми припоями применяют припои с температурами плавления выше 400° С: медные (tпл= 1083° С), медно-цинковые (tпл, = 845 ÷ 900° С), меднофосфористые (tпл = 700 ÷ 830° С), серебряные (tпл = 635 ÷ 870° С) и др.
Твердые припои подразделяются на тугоплавкие с температурой плавления выше 875° С и легкоплавкие с температурой плавления ниже 875° С.
Чистая электролитическая медь (марки М1 и М2) применяется в основном при пайке сталей в печах с защитной средой.
Медноцинковые припои мало распространены вследствие низких механических свойств. В качестве медноцинковых припоев используются также латуни марок Л62 и Л68.
Меднофосфористые припои применяются как заменители серебряных припоев и мягких припоев. Их можно использовать только для пайки медных и латунных деталей, не работающих на изгиб, вибрацию и удар. Пайка меди меднофосфористыми припоями осуществляется без флюса; при пайке сплавов на основе меди флюс необходим.
Меднофосфористые припои нельзя применять для пайки черных металлов, так как они плохо смачивают эти металлы и в пограничных диффузионных слоях образуются хрупкие фосфиды железа.
Наиболее высокое качество получается при твердой пайке с серебряными припоями, которые можно применять для пайки черных и цветных металлов при условии, если температура плавления припоя ниже температуры плавления паяемого металла. При твердой пайке алюминия и его сплавов применяют припои на основе алюминия (tпл = 525 ÷ 580° С).
Флюсы применяемые для пайки
Для пайки мягкими припоями применяют кислотные или активные, антикоррозийные, бескислотные, активизированные флюсы. Кислотные или активные флюсы - на основе хлористых соединений - интенсивно растворяют окисные пленки на поверхности основного металла и тем самым обеспечивают хорошую адгезию и, следовательно, высокую механическую прочность соединения.
Остаток флюса после пайки вызывает интенсивную коррозию соединения и основного металла, а потому после пайки место пайки нужно тщательно промывать. Для пайки проводников при монтаже электрорадиоприборов применять кислотные флюсы категорически запрещается.
Антикоррозийными флюсами являются флюсы на основе фосфорной кислоты с добавлением различных органических соединений и растворителей, а также флюсы на основе органических кислот. Флюсы этой группы не вызывают коррозии черных металлов и поэтому после пайки не нужно удалять остатки флюса.
Флюс ВТС (смесь технического вазелина с салициловой кислотой, триэтаноламином и этиловым спиртом) применяется для пайки меди, латуни, бронзы, константана, серебра, платины и сплавов платиновой группы. Этот флюс особенно удобен для пайки электромонтажных соединений, так как он обеспечивает' чистоту и надежность пайки и не вызывает коррозии, даже если остается в местах пайки.
Пайка соединений при монтаже электрорадиоприборов производится, как правило, бескислотными флюсами на основе канифоли.
Сосновая канифоль представляет собой в основном смесь смоляных кислот. При хранении на воздухе канифоль поглощает кислород, причем поглощение тем больше, чем выше температура. Измельченная канифоль в смеси с воздухом способна взрываться. Температура плавления (размягчения) канифоли колеблется в пределах от 52˚ до 83° С; при 125˚ С канифоль переходит в жидкое состояние. Основное достоинство канифоли состоит в том, что в расплавленном состоянии (при температуре 150° С) она способна растворять окислы, а после затвердевания на паяном соединении остаток флюса не вызывает коррозии. Остаток канифоли не гигроскопичен и является хорошим изолятором, что также относится к числу достоинств канифоли как флюса для пайки монтажных соединений. Являясь поверхностно-активным веществом, канифоль существенно улучшает растекание припоя.
Канифоль относится к флюсам химически мало активным и может применяться при условии, если детали тщательно подготовлены к пайке, т. е. зачищены или залужены.
В качестве флюсов для пайки монтажных соединений применяют натуральную канифоль (ГОСТ 797-64), а также растворы , канифоли в спирте (флюс КЭ и глицерино-канифолевый).
— технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.
Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.
Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми деталями (от 0,03 до 2 мм), чистоты поверхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы применяют флюсы.
Пайка является высокопроизводительным процессом, обеспечивает надёжное электрическое соединение, позволяет соединять разнородные материалы (в различной комбинации металлы и неметаллы), отсутствие значительных температурных короблений (по сравнению со сваркой).
Паяные соединения допускают многократное разъединение и соединение соединяемых деталей (в отличие от сварки).
К недостаткам можно отнести относительно невысокую механическую прочность.
Исходя из физико-химической природы процесса, пайку можно определить следующим образом. Процесс соединения металлов в твёрдом состоянии путём введения в зазор припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. Пайка подразделяется на капиллярную, диффузионную, контактно-реакционную, реакционно-флюсовую и пайку-сварку. В свою очередь, капиллярная подразделяется на горизонтальную и вертикальную. Диффузионная — на атомно-диффузионную и реакционно-диффузионную. Контактно-реакционная — с образованием эвтектики и с образованием твёрдого раствора. Реакционно-флюсовая — без припоя и с припоем. Пайка-сварка — без оплавления и с оплавлением. Анализируя сущность физико-химических процессов, протекающих на границе основной металл — расплав припоя (при формировании соединения в существующих видах пайки), можно видеть, что различия между капиллярной пайкой, диффузионной пайкой и пайкой-сваркой не носят принципиального характера. Капиллярность является общим признаком пайки. Отличительным признаком диффузионной пайки является длительная выдержка при температуре пайки и изотермическая кристаллизация металла шва в процессе пайки.
Разработка автоматизированной системы контроля процессов пайки .
. для пайки конкретных изделий. С учетом всего выше изложенного для пайки коллектора выбран процесс автоматизированной пайки в . пайки по Особенности взаимодействия припоя с металлом и температурные границы пайки позволяют решить задачу выбора способов пайки по механизму образования соединений . С и ограничивается прочностью и долговечностью материалов деталей коллектора и самой камеры сгорания. Таким .
Других характерных признаков этот метод не имеет, основное назначение его — повысить температуру распая шва и прочность паяного соединения. Диффузионная пайка может быть развитием любого вида пайки, в том числе капиллярной, реакционно-флюсовой или контактно-реакционной. В последнем случае диффузионная пайка возможна, если второй металл взаимодействующей пары вводится в виде прослойки между соединяемыми металлами. При реакционно-флюсовой пайке происходит совмещение процессов вытеснение из флюса металла, служащего припоем, и его взаимодействия с основным металлом. Наконец, пайка-сварка отличается от других методов пайки количеством вводимого припоя и характером формирования шва, делающим этот метод пайки похожим на сварку плавлением. При соединении разнородных металлов при пайке-сварке возможно оплавление кромки одной из деталей, изготовленной из более легкоплавкого металла.
2. Бессвинцовые технологии
27 января 2003 года введена в действие директива 2002/96/ЕС Европейского парламента и Совета по отходам электрического и электронного оборудования (WEEE).
Современная радиоэлектронная промышленность встала перед фактом организации сбора и удаления отходов, имеющих в своем составе тяжелые металлы и огнезащитные составы. Для успешного решения этой проблемы одним из необходимых условий является переход на бессвинцовые технологии изготовления электронного оборудования — технологии с применением материалов, не содержащих свинец.
- ГОСТ 17325-79 — Пайка и лужение. Основные термины и определения.
4. Технология пайки оловянно-свинцовым припоем
Для соединения металлических деталей пайкой их необходимо облудить, соединить и нагреть, возможно, вводя в место пайки ещё припоя. Следующие простые рекомендации помогут достичь высокого качества пайки.
- Хорошо поддаются пайке оловянно-свинцовыми припоями следующие металлы (в порядке ухудшения):
- Драгоценные металлы (золото, серебро, палладий и т. д., а также их сплавы)
- Медь
- Никель, латунь, бронза
- Железо, сталь
- Чугун
- Алюминий
Драгоценные металлы не покрываются окислами (кроме серебра, которое может со временем чернеть).
Технология сварки металлов
. прочности, ударной вязкости при незначительном снижении пластичности. 2. Технология сварки металлов сталь электродуговой сварка пайка Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов . соединение выполняется путем расплавления только основного металла, либо с применением присадочного металла. б) Сварка плавящимся (металлическим) электродом, дугой прямого действия, .
Если все сделано правильно, то деталь в месте контакта с припоем смачивается им. После охлаждения слой застывшего припоя должен быть блестящим, ровным, без не смоченных островков.
Данный реферат составлен на основе .
Примеры похожих учебных работ
. на плите, Приёмы пространственной разметки, Кернение рисок 4.Рубка.Резка.Правка и гибка. Правка представляет собой первую операцию по подготовке заготовки или металла для неё к последующей технологической обработке. . правилах безопасной работы с ручным .
Дефекты сварных соединений
. шва является дефектом обратной стороны одностороннего шва. Корень шва - часть сварного шва, . сварные швы делят на стыковые, угловые и прорезные. Стыковой шов - сварной шов стыкового соединения. Угловой шов - сварной шов . наплавке или резке. Тип сварного .
Рассеянные металлы
. Защитные покрытия В качестве покрытий других металлов благородные металлы предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие благородным металлам (например, отражательная способность, цвет, блеск и .
Тугоплавкие металлы и сплавы
. ZrC, TiC, (Ti, Zr)C. Тугоплавкие металлы и их сплавы широко используются в качестве жаропрочных . сплавов. Жаропрочность чистых тугоплавких металлов сравнительно невелика. Более высокой жоропрочностью обладают сплавы на основе тугоплавких металлов. .
Технология механической обработки деталей машин
. металла в закрытой полости специальной формы, называемой штампом. Форма и размеры полости штампа соответствуют форме и размерам будущей детали с учетом припуска на механическую обработку, . припуском на механическую обработку или исключающую .
Целью курсовой работы является характеристика и анализ новых технологий пайки металла.
Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) дать характеристику пайки металла;
2) охарактеризовать виды пайки;
3) рассмотреть технологический процесс пайки металлов.
Содержание
1. Основы теории пайки металлов…………………………………………5
1.1. Характерные особенности и сущность процесса………………………..5
1.2. Пайка как сложный физико-химический процесс……………………. 9
1.3. Технологические способы пайки металлов…………………………….15
2. Технологии пайки металлов…………………………………………….24
2.1.Технологические аспекты процесса пайки……………………………. 24
2.2. Технологии пайки нового поколения…………………………………. 27
3.Иновационные технологии……………………………………………… 33
Список использованной литературы…………………………………….36
Работа состоит из 1 файл
топт чистовик. docx
1. Основы теории пайки металлов………………………………………… 5
1.1. Характерные особенности и сущность процесса………………………..5
1.2. Пайка как сложный физико-химический процесс……………………. 9
1.3. Технологические способы пайки металлов…………………… ……….15
2. Технологии пайки металлов…………………………………………….24
2.1.Технологические аспекты процесса пайки…………………… ………. 24
2.2. Технологии пайки нового поколения…………………… ……………. 27
3.Иновационные технологии……………………………………………… 33
Список использованной литературы…………………………………….36
Задача соединения различных металлов и сплавов стоит перед человечеством очень давно. В процессе развития научной мысли удалось достигнуть многого в этом направлении. Быстрота, экономичность и прочность — вот главные преимущества, которые позволили пайке получить широкое признание во всех областях народного хозяйства. Сейчас можно сваривать металл толщиной от нескольких микрон (микроплазменная сварка на малых токах) до нескольких метров (сварочные автоматы промышленного применения). Такими же достоинствами обладает и резка металлов на основе использования электрической дуги и газового пламени. Но чем дальше, тем больше на первое место выходят такие перспективные направления, как лазерная, плазменная, электронно-лучевая плавка и резка металлов. Большие перспективы у воздушно-плазменной резки из-за ее дешевизны и эффективности. Степень автоматизации таких процессов достаточно высока.
Актуальность курсовой работы определяется тем, что в современном производстве существуют различные системы процессов формирования изделий. Особенно важное значение имеет формирование изделий из твердых кристаллических тел путем их соединения, разъединения, сращивания, наращивания и разделения. Эти процессы могут быть осуществлены как без расплавления твердых тел, так и с их плавлением.
В соответствии с определением пайки температура ликвидуса припоя или его легкоплавкой составляющей (при металлокерамической пайке) должна быть ниже температуры солидуса паяемого металла.
Степень изученности. Существенным вкладом в пайке металлов стали работы таких ученых, как Г.А. Абрамова, А.И. Рубина, А.М. Дальски, П. Клейна, О.В. Левадного, Н.Ф. Лашко.
Объектом курсового проекта является пайка металлов, предмет исследования - новые технологии пайки металлов.
Целью курсовой работы является характеристика и анализ новых технологий пайки металла.
Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) дать характеристику пайки металла;
2) охарактеризовать виды пайки;
3) рассмотреть технологический процесс пайки металлов.
Структура курсовой работы. Курсовая работа, включает в себя: введение, раздел I. Основы теории пайки металлов. Раздел П. Технологии пайки металла, заключение и список источников и литературы.
1. Основы теории пайки металлов
1.1. Характерные особенности и сущность процесса
В зависимости от температуры плавления и прочности применяемых припоев пайка разделяется на мягкую и твердую. При мягкой пайке используют сравнительно легкоплавкие припои с температурами плавления не выше 300° С, которые обеспечивают получение паяных швов с пределами прочности от 3 до 10 кг/мм2. При твердой пайке применяют припои с температурами плавления выше 300—400° С; прочность паяных соединений в этом случае достигает 30— 50 кг-/мм 2 .
Общим для процессов пайки черных и цветных металлов является
обязательное выполнение следующих условий, которые предопределяют
возможности пайки и ее качество: Очистка поверхности деталей от пыли, жира,
краски и выбор флюса, обеспечивающего активное растворение окисной
пленки на поверхности основного металла и припоя. Окисная
пленка является главным препятствием пайке, а ее свойства,
толщина и скорость образования неодинаковы, для различных
металлов. [1]Выбор состава припоя способного смачивать и растворять твердый металл паяемых деталей с образованием оптимального внутреннего строения паяного шва. Обеспечение между соединяемыми поверхностями гарантийных зазоров, величина которых не противоречит известным законам течения жидкостей по капиллярам и способствует повсеместному затеканию припоев. Равномерный нагрев деталей до температуры на 50—100° С, превышающей точку начала затвердевания соответствующего припоя.
Процесс пайки заключается в следующем: по достижении соответствующей температуры припой расплавляется и, соприкасаясь с
Процессы растворения и взаимной диффузии металлов имеют решающее значение для получения оптимального строения паяного шва. Благодаря им структура паяного шва может представлять твердый раствор основного металла в припое или же их химическое соединение. Образование твердого раствора в паяном шве является наиболее желательным для придания шву прочности и устойчивости против коррозии.
К выбору состава припоя для пайки металла следует подходить с учетом его способности смачивать и растворять твердый металл, обеспечивать взаимную диффузию и образовывать в паяном шве структуру твердого раствора.
По коэффициентам теплового расширения припои и соединяемые ими металлы должны быть максимально близкими, в противном случае напряжения, возникающие в паяных швах, могут привести к трещинам.[4] Перед пайкой поверхность деталей и припоя необходимо очистить от пыли, жира, краски и
окисной пленки. Удаление внешних загрязнений (пыли, жира и краски) не представляет трудностей. Но после очистки поверхность всех металлов, в том числе и припоя, имеет окисную пленку, толщина и свойства которой различны для отдельных металлов и сплавов. При пайке окисная пленка не позволяет расплавленному припою войти в контакт с чистым металлом деталей: припой не смачивает и не растекается по поверхности основного металла.
Для очистки поверхностей деталей и припоя от окисных пленок и для предохранения очищенных поверхностей от повторного окисления наиболее широко применяют химические реагенты, получившие названия паяльных флюсов. По характеру действия на окисную пленку флюсы разделяют на две группы. К первой относят флюсы, которые активно воздействуют на пленки и, растворяя их, создают условия для беспрепятственного контакта жидкого припоя с основным металлом. Примером таких флюсов могут служить хлористый цинк, хлористый аммоний, борная кислота, бура, тетрафторборат калия, флюсы ЛТИ, 34А, Ф380А, Ф59А и др. [5]
Флюсы второй группы во время нагрева и пайки почти не взаимодействуют с окисными пленками металлов, а служат лишь для защиты от повторного окисления поверхности металла, ранее очищенной от окисной пленки. К флюсам этой группы относятся канифоль, ее растворы в спирте, парафин и др.
Помимо флюсов, для предотвращения окисления металла и удаления с его поверхности окисных пленок нагреваемый металл изолируют от окисляющей среды и создают условия для восстановления ранее образовавшихся окисных пленок. Практически это достигается тем, что нагрев и пайку производят в восстановительной атмосфере или под вакуумом. Восстановительной средой может быть водород или диссоциированный аммиак, легко восстанавливающие металлы из окисных пленок. Перечисленные способы удаления окисных пленок должны обеспечить свободный доступ жидкому припою для смачивания поверхности основного металла в процессе его нагрева и пайки. Смачивание и растекание жидкого припоя неразрывно связаны с явлениями капиллярности, благодаря которым достигается затекание припоя в зазоры на глубину десятков миллиметров. Все эти явления подчиняются общим физическим законам течения жидкостей по капиллярам. Как известно, высота поднятия жидкости в капилляре пропорциональна поверхностному натяжению ее и обратно пропорциональна радиусу капилляра и плотности жидкости.
Применительно к пайке определенным припоем при заданной температуре поверхностное натяжение и плотность жидкого припоя являются величинами постоянными. Следовательно, решающей в затекании припоя будет величина радиуса капилляра, или иначе — величина зазора между соединяемыми поверхностями деталей, которая меняется в зависимости от назначенных допусков, точности подгонки деталей и коэффициента линейного расширения металла. [15]
На затекание припоя и образование нормальных галтелей (менисков) наряду с величиной зазоров существенно влияют тип шва, технологические припуски, фаски, отсутствие заусениц и возможность свободного расширения соединяемых деталей при температуре пайки.
1.2. Пайка как сложный физико-химический процесс
Пайка - сложный физико-химический процесс получения соединения в результате взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла (припоя). Паяное соединение неоднородно по строению и составу. Паяный шов включают в себя спаи, диффузионные зоны и место припоя кристаллизовавшегося в зазоре между деталями с при кристаллизованными ионами.
Пайка - процесс соединения материалов, находящихся в твёрдом состоянии, расплавленным припоем. При пайке происходят взаимное растворение и диффузия основного материала и припоя, который заполняет зазор между соединяемыми частями изделия. В результате пайки получают неразъёмные соединения в изделиях из стали, чугуна, стекла, графита, керамики, синтетических и др. материалов. Многочисленные способы пайки классифицированы государственными стандартами по средствам нагрева, условиям заполнения зазора, методам очистки поверхности, образованию шва и др. [13] Наиболее распространена пайка металлов, которую условно делят на пайку твёрдыми и мягкими припоями. При пайке твёрдыми припоями нагрев мест пайки осуществляют газовыми горелками, электрической дугой, токами высокой частоты в муфельных, туннельных и др. печах. Пайка мягкими припоями производят паяльниками, газовыми горелками, погружением в ванны с расплавленным припоем и др.
Спай - переходный слой, образующийся в результате вследствие физико-химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом. Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем. Диффузионная зона - результат взаимной диффузии припоя и паяемого металла. При кристаллизованная зона - результат концентрирована в области спая тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава.
Прочностные характеристики паяного соединения определяется возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя или паяемого металла между собой (когезией).
Читайте также: