Какие припои применяют для пайки малоуглеродистых сталей

Пайка сталей и чугуна

При пайке углеродистых и низкоуглеродистых сталей легкоплавкими припоями ПОС 40, ПОС 61 в качестве флюсов могут быть использованы главным образом флюсы с ортофосфорной кислотой или активированные хлоридами цинка, олова, меди, кадмия.

По площади растекания мерной навески припоя ПОС 61 при нагреве в течение 54 с при температуре испытания обнаружено, что по мере возрастания активности флюсы для пайки углеродистых и низколегированных сталей можно расположить в следующий ряд: ЛК2, ЛТИ120, водный раствор ZnCl₂, 38Н, 10, «Прима 2». Наиболее активны при пайке этих сталей флюсы 10 и «Прима».

Для улучшения качества паяных соединений из углеродистых и низколегированных сталей соединяемые поверхности деталей иногда предварительно подвергают лужению с применением водного раствора хлористого цинка, после чего тщательно смывают остатки флюса. Изделия паяют с флюсами, остатки которых не вызывают существенной коррозии, например, с канифольно-спир-товым флюсом.

Облуженные детали больших размеров паяют непрерывно подогреваемыми газовыми паяльниками или кислородно-водородными горелками; в качестве флюса при пайке в пламени горелок применяют триэтаноламин; считают, что остатки триэтаноламина не вызывают коррозии паяных соединений. Триэтаноламин, в отличие от флюсов ЛТИ120, ЛК62 и т. п., не обугливается в пламени горелок.

Характерно, что среди основ или компонентов припоев весьма слабое химическое сродство с железом имеют: Ag, Bi, Pb, Cd, Сu; слабым химическом сродством с ним обладают Au, Pd, Ga, Ni; более сильным химическим сродством Sn, образующее с ним химическое соединение с закрытым максимумом и монотектику. Сильным химическим сродством с железом обладают такие элементы, как Al, Р, Ga, Si, Ti, Zr, Zn, образующие с ним диаграммы состояния с одним или несколькими химическими соединениями. Это во многом определяет характер их физико-химического воздействия, влияющего на совместимость сталей с припоями. В частности, образование прослоек хрупких соединений на границе со швом наиболее вероятно при содержании в припоях таких компонентов, между которыми с железом образуются химические соединения с открытым или закрытым максимумом при кристаллизации. Критические количества этих компонентов в припоях достаточно малы, и это следует учитывать при выборе системы легирования и соотношения компонентов.

Из легкоплавких припоев для пайки сталей нашли применение олово и оловянно-свинцовые припои: ПОС 40, ПОС 61. В паяных соединениях, выполненных этими припоями, образуются твердые растворы железа с оловом, а также прослойка химического соединения FeSn₂.

Соединения из оцинкованного железа, паянные оловянно-свинцовыми припоями, содержащими сурьму, имеют меньшую прочность и пластичность, чем соединения из стали или луженого железа, паянные бессурьмянистыми оловянно-свинцовыми припоями, из-за образования хрупких химических соединений с сурьмой по

действующим с железом, способствуют получению более прочных соединений, чем припои типа ПОС или системы Pb—Sn.

Высокотемпературную пайку углеродистых сталей медью ведут в активных атмосферах, в которых восстанавливаются оксиды железа и меди при температуре 1093—1149 °С в водороде и его смесях с эндогазом или азотом. Активность смесей зависит от содержания водорода и паров воды; о влажности водорода и его смесей судят по точке росы, т. е. температуры, при которой из газовой среды начинает конденсироваться вода.

Как известно, оксиды FeO и Ре_з0₄, образующиеся на поверхности железа при температуре 20 °С, устойчивы при температуре 300—1000 °С, а в вакууме (р = 6,65• 10 —1 Па) при нагреве до 950 °С. Оксид Fe₂0₃ имеет упругость диссоциации при температуре 950 °С Ро₂ = 3,15-10

Минимальное содержание водорода в газовой смеси с азотом составляет 6 % при точке росы 21 °С. Экзотермический газ (6— 13% Н₂; 5—10 % СО и 5—7% С0₂) с точкой росы 2—4 °С является обычной восстановительной атмосферой для пайки низкоуглеродистых сталей медью. Для пайки коррозионно-стойких сталей необходима активная газовая среда со значительно более низкой точкой росы, чем для пайки низкоуглеродистых сталей, и с более высоким содержанием водорода (15—30%).

Водород в богатом эндогазе восстанавливает оксиды на стали при температуре 538 °С, а при 316—538 °С может окислять сталь и приводить к образованию на ней голубого налета (оксида).

В последнее время из-за возрастания стоимости природных газов стала экономичной частичная замена их более дешевым азотом.

Водород стоит в 2—4 раза дороже, чем азот, поэтому применение газовых смесей его с азотом также существенно удорожает процесс пайки.

При введении в азот природных газов (4,9 %) возникает необходимость в обеспечении весьма низкой точки росы смеси. Лишь при этом достигается высокое качество соединений, паянных медью, и чистая поверхность стали. Однако при применении паст, содержащих оксиды меди, на поверхности деталей образуются черные рыхлые продукты, содержащие 7 % С, 62 % Си, и возникает опасность науглероживания стали.

В качестве активных газовых сред для пайки сталей медью более экономичными являются смеси азота с метанолом. Метанол разлагается при нагреве, связывая кислород: СН₄-С+2Н₂0. При этом углерод может реагировать с водой и С0₂, присутствующими в атмосфере. Газовая смесь поступает в печь, охлажденную до 4 °С, а точка росы печной атмосферы составляет 10—12,8°С.

Стоимость метанола немного выше стоимости азота. Экспериментально подтверждено, что атмосфера азота с метанолом обеспечивает получение качественных паяемых стальных изделий при пайке медью и пастой, содержащей оксиды меди. Стоимость про

цесса пайки в среде (N2 +метанол) значительно ниже, чем в атмосфере водорода и азота с водородом. При пайке скорость протекания этой смеси должна быть 9,3—13,9 см/мин.

Соединения из сталей, выполненные медью, медно-цинковыми и медно-серебряными припоями с флюсами ПВ200, ПВ209 или бурой, в том числе легированные кадмием и цинком — ПСр 40, ПСр 45 и др. обладают более высокой прочностью (исключая соединения, паянные припоями, содержащими значительное количество фосфора). Швы соединений, выполненные медью, техническим серебром, латунью, более прочны, чем исходные припои. Так, например временное сопротивление литой меди составляет 186,2— 196 МПа, а стальных соединений, паянных медью в защитной среде,— 343 МПа; в отдельных случаях до 650 МПа (рис. 53, а, б). Временное сопротивление стального соединения, паянного техническим серебром, равно 333 МПа (o_в серебра равно 156,8 МПа). Временное сопротивление соединения из стали с 0,6 % С, паянного

в газовом пламени латунью Л63, изменяется в пределах 260— 550 МПа при изменении ширины зазора от 2 до 0,2 мм.

Сопротивление срезу литой меди составляет 127 МПа; стального соединения, паянного медью, равно 166,6—196 МПа. Предел выносливости паяного соединения, как правило, ниже, чем предел выносливости стали. Повышение прочности паяных швов, выполненных медью, обусловлено растворением железа в жидкой меди. При последующем охлаждении паяного соединения в шве могут выделиться дендриты твердого раствора меди в железе. Медь и некоторые медные припои склонны к проникновению по границам зерен железа, низкоуглеродистых и конструкционных сталей.

В качестве припоя при пайке углеродистых и низколегированных сталей иногда используют чугун.

По данным Т. Осава, способ контактной твердогазовой пайки в парах цинка был использован для пайки углеродистой стали, плакированной медью. Состав стали 0,35 % С. Толщина слоя медного гальванического покрытия 10 мкм. Перед пайкой поверхность медного покрытия обезжиривали трихлорэтиленом; нагрев проводили в парах цинка при 860—940 °С. При этом в паяном соединении образовывался сплав Сu—Zn. Пары цинка получали из гранулированного цинка, помещенного в открытые карманы контейнера. Нагрев вели в атмосфере водорода в течение 60 с. Содержание цинка в жидкой фазе зависело от температуры (содержание цинка повышалось с увеличением температуры). При этом в структуре паяного шва образовывались соответственно фазы а, а + B или B. Время пайки должно было быть возможно короче, чтобы предотвратить рост зерна паяемого материала и проникновение припоя по границам основного материала. Наилучшей температурой формирования шва была температура 880 °С. Отмечено, что при контактном твердогазовом плавлении припоя обеспечивается более низкая температура пайки, чем при пайке готовыми припоями того же состава, и более высокое качество паяных соединений.

2. КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ СТАЛИ

В паяных изделиях применяют коррозионно-стойкие стали: ферритные, легированные хромом; аустенитные и аустенитно-ферритные, легированные хромом и никелем; мартенситные и аустенитно-мартенситные, легированные ферритообразующими элементами — алюминием, титаном, молибденом и т. п.

На поверхности этих сталей образуются оксиды, химически более стойкие из-за растворенного в них хрома. При нагреве в вакууме на поверхности обнаружены только оксиды типа шпинели (FеО-Ме₂О_з), тогда как при нагреве на воздухе выявляются, как правило, два вида оксидов Ме₂0_з и FеО . Ме₂О_з. Оксиды Ме₂0_з, появляющиеся при более высоких температурах, обогащены хромом, а на поверхности сталей, особенно богатых хро

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Какие припои применяют для пайки малоуглеродистых сталей

Качество шва зависит от содержания в сталях углерода. Чем меньше в стали углерода, тем легче ее паять. Малоуглеродистые стали, содержащие до 0,25-0,30% углерода, паяются хорошо, и свойства их от нагрева во время пайки почти не меняются. По мере увеличения содержания углерода пайка стали затрудняется.

Причиной этого является прежде всего увеличивающееся выгорание углерода стали. Образующаяся окись углерода вызывает пористость, наплавленного металла. При повышенном содержании углерода металл в процессе нагревания принимает менее благоприятную структуру с более высокой твердостью и низкими пластическими свойствами. С повышением содержания углерода в стали паяные соединения становятся более склонными к образованию трещин в зоне нагрева.

При пайке пламенем углеводородных газов малоуглеродистой стали важным условием является поддержание пламени горелки нормальным. Незначительный избыток горючего или кислорода при нагревании влечет за собой значительное ухудшение качества шва. При избытке горючего металл шва науглероживается и становится излишне твердым, хрупким и пористым. При избытке в пламени кислорода вследствие окисления шва пайка может не произойти.

Пайка сталей со средним и высоким содержанием углерода ведется либо нормальным пламенем, либо пламенем с небольшим избытком горючего, но, безусловно, не с избытком кислорода.
Наконечник горелки при пайке малоуглеродистой стали выбирается в зависимости от толщины деталей, как было указано выше. При пайке сталей с повышенным содержанием углерода наконечник рекомендуется брать на один номер ниже, чем для малоуглеродистой стали.
В качестве припоев при пайке углеродистых сталей применяются: медь, медноцинковые и серебряные сплавы.

Флюсом при этом служит бура, борная кислота и их смеси, если пайка производится медью или медноцинковыми припоями. Пайка легкоплавкими серебряными припоями (например, ПСр 40) производится флюсами типа 209, 18В. Для предотвращения коррозии паяного шва должны быть удалены остатки флюсов после пайки. Для этой цели может быть использовано резкое охлаждение изделия после пайки в воде.

Такой способ допускается, если:
1) конструкция не склонна к значительному короблению,
2) прочность шва не ниже прочности отдельных частей,
3) в основном металле не возникнут нежелательные структурные изменения,
4) паяемые детали не имеют внезапных и значительных изменений в сечении и
5) изделие не состоит из различных материалов или материалов, не имеющих различные коэффициенты теплового расширения.

Пайка стали, меди, алюминия, нержавейки, оцинковки

Приветствую! В этом материале я расскажу про отличия пайки и сварки, как паять цветные и черные металлы, а также дам несколько советов по прочной пайке и технике безопасности. Поехали.

Отличия пайки металла от сварки

Существует два основных метода скрепления двух металлов: cварка и пайка. В первом случае элементы скрепляются за счет расплавления кромки металла. Это может быть как нагрев, так и скрепление при помощи нагнетания давления. В случае пайки заготовки скрепляют между собой при помощи присадочного материала – припоя.

В некоторых случаях пайка является более щадящим и экономичным способом скрепления заготовок. Также пайка обладает рядом преимуществ:

1. Обе детали не нагреваются да температуры плавления. Таким образом получается сохранить их физические и химические свойства.
2. Заготовки не требуют тщательной очистки и обработки, как это требуется при сварке.
3. Оборудование для пайки стоит намного меньше, чем сварочные аппараты.
4. Возможность изготовления сложных узлов и конструкций.
5. Прочность полученного стыка. Детали не гнуться и не деформируются после спаивания.

Рассмотрим подробнее методы пайки разных металлов.

Пайка цветных металлов

Изделия из цветных металлов требуют точной подгонки. Именно поэтому их чаще паяют, а не варят. Изучим отдельные виды цветных металлов и их скрепление при помощи пайки.

Всегда фиксируйте обе заготовки при помощи тисков, струбцин либо других крепежных элементов. Особенно, если вы работаете с габаритными деталями. Колебания или сдвиги во время пайки могут перекосить шов, припой может стечь. Это повлечет за собой хрупкость стыка и со временем на нем могут образоваться трещины или свищи.

Читайте также: Как добывать сталь в hearts of iron 4

Пайка меди

Медь – это довольно часто встречающийся металл в повседневной жизни. Водопроводные трубы, электрические кабели, электронные компоненты – все они частично или полностью состоят из меди.

В основном существует два метода пайки меди:

• Высокотемпературная (рабочая температура порядка 600 ˚С);
• Низкотемпературная (рабочая температура до 450 ˚С).

В рамках данной статьи мы рассматриваем пайку в домашних условиях, поэтому возьмем низкотемпературную технологию.

Для пайки меди вам потребуется:

1. Припой. В основном его изготавливают из сплавов олова (95—97 %) с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Лучшими свойствами обладают серебросодержащие припои. Широкое применение получили и трёхкомпонентные виды, в состав которых входит олово, медь и серебро. Использование оловянно-свинцовых припоев на производстве ограничено из-за вредности свинца. В домашних условиях также стоит поберечь свои легкие от паров свинца. Используйте активную вытяжку.
2. Флюс для пайки меди (активированный, кислотный, некислотный, антикоррозийный).
3. Газовая горелка.

На крупных производствах и заводах часто используют паяльную пасту. Чаще всего в ее состав входят: флюс, маленькие частицы припоя и специальные добавки.

Рассмотрим пошаговую технологию пайки двух медных элементов:

1. На обе детали наносят флюс. Им покрывают место стыка и область, на которую будут наносить припой.
2. В место стыка закладывают припой. Это может быть оловянная проволока или специальная паста.
3. Полученное соединение нагревают при помощи газовой горелки. Припой распределяется по месту стыка, а также частично на область около пайки.
4. Полученную заготовку оставляют остывать. В этот момент нельзя крутить или гнуть полученную деталь. Место стыка должно полностью остыть, чтобы припой смог полностью затвердеть.
5. Остатки флюса удаляют при помощи абразивной щетки.

Не направляйте открытый огонь прямо на припой. Он должен расплавиться и заполнить собой шов вследствие нагрева кромок деталей.

Пайка алюминия

Алюминий достаточно капризный материал. Многие эксперты считают, что в домашних условиях скрепить две алюминиевые заготовки просто невозможно, так как место скрепления необходимо прогревать до температуры порядка 600 ˚С, а это чревато прогоранием самого листа алюминия.

Но это утверждение не совсем верно. Спаять два элемента из алюминия можно, если использовать особый флюс и припой. Рассмотрим подробнее все компоненты, которые понадобятся для работы с алюминием:

1. Припой. Лучше всего для работы с алюминием подходят припои в составе которых есть: кремний, алюминий, медь, серебро и цинк. К таким можно отнести отечественный припой «34А» или его зарубежный аналог « Aluminium -13».
2. Флюс. Лучше, если в его составе будет фторборат аммония с добавлением триэтоналомина. Некоторые используют обычную буру.
3. Паяльник, мощностью не менее 100 Вт.

Припои с высоким содержанием цинка обладают лучшими антикоррозийными свойствами.

Пошаговое руководство по пайке алюминиевых заготовок:

1. Зачистить обе заготовки от грязи и пыли.
2. Удалить при помощи наждачной бумаги оксидную пленку. Эту операцию проделывают с целью уменьшения оксидного слоя, который моментально образовывается на поверхности алюминия.
3. На место соединения наносят флюс.
4. Припой закладывают равномерно и постепенно, не подвергая постоянному нагреву поверхности алюминиевых заготовок.
5. Полученный стык зачищают при помощи металлической щетки или мелкой наждачной бумаги.

Пайка листов жести

Обычная жесть скрепляется довольно просто. Металл без примесей или нанесения чаще всего дает ровный шов и не меняется под воздействием высоких температур. Для пайки жести потребуется:

1. Припой. В основном используют припои на основе олова и сурьмы. К ним относят ПОС-40 или ПОС-30. В некоторых случаях используют ПОС-90, в состав которого входит свинец.
2. Флюс. Подойдет как соляная кислота, так и обычная канифоль. Свежая оксидная пленка на жести удаляется очень легко.
3. Паяльник мощностью не менее 40 Вт.

Читайте также: Сталь 20хгнм характеристики применение

Технология пайки:

1. Зачистить жестяные элементы от грязи и пыли.
2. Нанести канифоль на место стыка.
3. Положить припой на стык и при помощи паяльника расплавить его.
4. Зачистить полученное место при помощи мелкой наждачной бумаги или металлической щетки для ровного шва.

Пайка оцинкованного железа

В отличие от обычной жести, оцинкованное железо имеет ряд специфических характеристик. Во-первых, цинк на поверхности листа испаряется при температуре 960 ˚С. Поэтому не рекомендуется использовать мощные горелки в работе с оцинкованным листом.

Во-вторых, не все припои подходят для работы с оцинкованным железом. Например, крайне не рекомендуется использовать припой ПОС-90, так как он разрушает структуру листа.

Компоненты для пайки:

1. Припой. Лучше всего выбрать ПОС-30.
2. Флюс — борная кислота или хлористый цинк.
3. Паяльник мощностью не менее 40 Вт.

Технология спайки двух элементов из оцинковки аналогична работе с обычной жестью. Главное — греть место спайки равномерно, не допуская перегрева отдельных областей.

Пайка нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — это сплав, в котором присутствует никель и хром, а также титан. Пайка нержавейки немного отличается от аналогичной работы с обычным или оцинкованным железом. В зависимости от количественного содержания того или иного металла в составе нержавейки, она будет иметь разные физические характеристики.

Так, лист с большим содержанием никеля при температуре 500 — 700 ˚С может выделять карбидные соединения. Подобные листы подвергают равномерному и быстрому нагреву, чтобы избежать разрушения структуры материала.

Рассмотрим необходимые компоненты:

1. Припой. Его выбирают в зависимости от условий пайки. В условиях открытой местности или повышенной влажности отдают предпочтение припоям на основе серебряных сплавов с незначительным содержанием никеля. В сухих помещениях или доменных печах используют хромникелевые или серебряно-марганцевые припои. Для первичного лужения двух деталей используют обычный припой на основе олова и свинца.
2. Флюс — бура в виде порошка или пасты.
3. Мощная газовая горелка выдающая температуру свыше 800 ˚С. Пригодится паяльник с мощностью выше 100 Вт для первичного лужения.

Пошаговая технология пайки:

1. Тщательно зачистить места соединения двух элементов из нержавейки.
2. Закрепить оба листа и на место стыка нанести флюс из паяльной кислоты.
3. Место стыка залудить тонким слоем припоя на основе олова. На этом этапе используют обычный паяльник. Следите за тем, чтобы припой не скатывался с листа. Если этого избежать не удалось, предварительно прогрейте листы и повторите лужение.
4. Повторить лужение флюсом.
5. Спаять оба листа, используя припой в зависимости от условий пайки. На этом шаге используйте газовую горелку.

Если припой скатывается с листа даже после предварительного прогревания, используйте металлическую щетку. Она помогает удалить оксидную пленку, которая может оставаться на залуженной поверхности после нанесения флюса.

Пайка черных металлов

Качество скрепления стальных изделий зависит от нескольких факторов:

• марки стали;
• пористости заготовок;
• уровня очищенности стыковочного шва.

В качестве припоя выбирают оловянные или латунные сплавы. Их используют в зависимости от поставленной задачи. Более простой способ — использование олова. С ним проще работать, однако, конечный шов не будет обладать высоким уровнем прочности.

Припои на основе латуни намного прочнее, но для работы с ними потребуется особое оборудование.

Рабочий процесс на подготовительном этапе практически не различается. В обоих случаях детали зачищают от грязи и ржавчины. Фиксируют при помощи струбцин или тисков. В качестве флюса используют обычную ортофосфорную кислоту. После этого наступает этап самой пайки.

Пайка стали оловом

При пайке оловом подбирают паяльник мощностью от 100 Вт. Для получения качественного шва обе детали предварительно залуживают, после чего в готовый шов подают оловянный припой и завершают пайку.

Читайте также: Во время кормления груди стали разной

Пайка стали латунью

Латунь плавится при температуре свыше 900 ˚С, поэтому для работы с таким припоем потребуется газовая горелка. Важно нагревать оба элемента равномерно. В противном случае латунь быстро расплавится. Она будет хорошо прилипать только на краях стальных заготовок (что может вызвать хрупкость и разрушение под напряжением), что поспособствует образованию трещин в конечном изделии.

Советы по правильной и прочной пайке металлов

Работая со сталью или другими металлами необходимо придерживаться базовых правил безопасности, а также знать некоторых нюансов пайки.

Как нагревать и охлаждать металл

Важный шаг перед началом работы — подготовка заготовок. И здесь необходимо знать наверняка, какой сплав вы будете спаивать или проверить его самостоятельно:

1. Посмотрите, как реагирует металлическая заготовка на нагрев паяльником или горелкой. Как быстро образуется оксидная пленка на поверхности. Об этом лучше знать заранее и наверняка, иначе последующая работа будет проходить в спешке.
2. Подготовленные и закрепленные детали лучше всего прогревать постепенно. Следите, чтобы на металле не появлялось перегретых очагов. Область пайки должна быть прогрета равномерно по всей площади.
3. Не прогревайте только стыковочный шов, работайте также по площади возле стыка. Чаще всего нужно прогреть 0,5 — 2 см в зависимости от целей пайки и габаритов соединяемых элементов.
4. Используйте только те паяльники или горелки, которые выдают рабочую температуру плавления припоя.
5. Не охлаждайте готовый шов при помощи холодной воды или других жидкостей. Дайте металлу «отдохнуть» и равномерно остыть несколько минут на открытом воздухе.
6. Спаянные заготовки снимайте из тисков или струбцин только после полного остывания припоя.

Какие металлы прочнее всего между собой паяются

В отличие от сварки, в пайке основным показателем качества готового изделия является не марка стали или металла, а выбор припоя, а также технологии формирования самого шва пайки. Так что тут вопрос скорее про то, на какой металл какой припой липнет лучше всего. Конечно, чем ближе по составу и плотности припой и металл, тем лучше будет адгезия. В итоге все сводится к выбору правильного припоя для каждого случая в отдельности.

А еще нужно следить, чтобы при соединении двух металлов не образовывалось электропары. Иначе соединение будет ржаветь и разрушаться от малейшей влаги. Так что тут будет уместна таблица совместимости при соединении цветных металлов между собой.

Буква «А» в таблице совместимости означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях».

Приведу еще несколько простых советов:

1. Выбирайте более тугоплавкие припои.
2. Тщательно зачищайте стыки скрепляемых деталей. Обрабатывайте наждачной бумагой не только сам шов, но и 0,5 — 2 см около стыка по поверхности металла.
3. Залуживайте и запаивайте внахлест. Таким образом, вы увеличиваете общую площадь скрепления двух или нескольких деталей.

Техника безопасности при пайке стали в домашних условиях

Часто пренебрежение элементарными правилами работы с электрическими или горючими приборами приводит к потере здоровья или порче имущества.

Настоятельно рекомендую соблюдать технику безопасности при пайке:

1. Держите паяльник на металлической площадке или специальном держаке, который отводит нагретое жало инструмента от плоскости стола.
2. Выключайте паяльник от сети сразу после окончания работ.
3. Проверяйте качество подключения газового баллона к самой горелке. Не допускайте утечек газа.
4. Работайте в хорошо проветриваемом помещении.
5. Не оставляйте горелку во включенном состоянии, если вы уже закончили работу.
6. Уберите любые легковоспламеняющиеся вещества из рабочей зоны.
7. Не хватайтесь голыми руками около нагретого шва. Вы можете получить ожог.
8. Не трогайте пальцами припой, чтобы проверить прочность шва.

Соблюдая данные меры можно избежать травм, а также сохранить имущество в целостности. Паяйте с удовольствием и знанием дела!

Какие припои применяют для пайки малоуглеродистых сталей

Качество шва зависит от содержания в сталях углерода. Чем меньше в стали углерода, тем легче ее паять. Малоуглеродистые стали, содержащие до 0,25-0,30% углерода, паяются хорошо, и свойства их от нагрева во время пайки почти не меняются. По мере увеличения содержания углерода пайка стали затрудняется.

Причиной этого является прежде всего увеличивающееся выгорание углерода стали. Образующаяся окись углерода вызывает пористость, наплавленного металла. При повышенном содержании углерода металл в процессе нагревания принимает менее благоприятную структуру с более высокой твердостью и низкими пластическими свойствами. С повышением содержания углерода в стали паяные соединения становятся более склонными к образованию трещин в зоне нагрева.

При пайке пламенем углеводородных газов малоуглеродистой стали важным условием является поддержание пламени горелки нормальным. Незначительный избыток горючего или кислорода при нагревании влечет за собой значительное ухудшение качества шва. При избытке горючего металл шва науглероживается и становится излишне твердым, хрупким и пористым. При избытке в пламени кислорода вследствие окисления шва пайка может не произойти.

Пайка сталей со средним и высоким содержанием углерода ведется либо нормальным пламенем, либо пламенем с небольшим избытком горючего, но, безусловно, не с избытком кислорода.
Наконечник горелки при пайке малоуглеродистой стали выбирается в зависимости от толщины деталей, как было указано выше. При пайке сталей с повышенным содержанием углерода наконечник рекомендуется брать на один номер ниже, чем для малоуглеродистой стали.
В качестве припоев при пайке углеродистых сталей применяются: медь, медноцинковые и серебряные сплавы.

Флюсом при этом служит бура, борная кислота и их смеси, если пайка производится медью или медноцинковыми припоями. Пайка легкоплавкими серебряными припоями (например, ПСр 40) производится флюсами типа 209, 18В. Для предотвращения коррозии паяного шва должны быть удалены остатки флюсов после пайки. Для этой цели может быть использовано резкое охлаждение изделия после пайки в воде.

Такой способ допускается, если:
1) конструкция не склонна к значительному короблению,
2) прочность шва не ниже прочности отдельных частей,
3) в основном металле не возникнут нежелательные структурные изменения,
4) паяемые детали не имеют внезапных и значительных изменений в сечении и
5) изделие не состоит из различных материалов или материалов, не имеющих различные коэффициенты теплового расширения.

Технология пайки углеродистых и низколегированных сталей

Пайка низкоуглеродистых и низколегированных сталей не вызывает особых трудностей и может быть осуществлена всеми известными способами. Особенно легко протекает пайка низкоуглеродистых сталей. При пайке высокоуглеродистых сталей требуется лишь более тщательная подготовка соединяемых поверхностей.

Низкотемпературную пайку углеродистых и низколегированных сталей часто выполняют оловянно-свинцовыми припоями. В качестве флюса обычно применяют водные растворы хлористого цинка.

При пайке сталей мартенситного класса оловянно-свинцовыми припоями возможно возникновение трещин под действием расплавленного припоя.

При этом наблюдается определенная закономерность: чем больше олова в применяемом припое и чем выше собственные напряжения в паяемом металле, тем большая вероятность возникновения в нем трещин в процессе пайки.

Для устранения этого явления перед пайкой необходимо производить отпуск закаленных сталей. При сборке заготовок из таких сталей под пайку необходимо стремиться не создавать собственных напряжений и производить пайку припоями, содержащими не более 40% Sn.

При пайке сталей наиболее часто применяют оловянно-свинцовые припои: ПОССу 40-0,5; ПОС 61, олово.

В соединениях, паянных этими припоями, на границе раздела припой — основной металл может образоваться прослойка хрупкой интерметаллидной фазы FeSn₂, которая ослабляет шов.

Не допускается перегрев припоя, так как это увеличивает толщину интерметаллидной прослойки, повышается пористость паяных швов и прочность соединений снижается.

Прочность паяных соединений во многом зависит и от технологического процесса пайки, зазора, применяемых флюсов и припоев. Наибольшую прочность имеют соединения стали, паянные припоем ПОС 40 и ПОС 61.

Низкотемпературные припои на основе цинка малопригодны для пайки углеродистых и низколегированных сталей из-за плохого смачивания, затекания в зазор и низкой прочности паяных соединений в результате образования на границе раздела хрупкой интерметаллидной прослойки.

Кадмиевые припои системы (Cd — Ag), состоящие из металлов, не образующих твердых растворов с железом, плохо растекаются при пайке сталей и не дают прочных соединений.

Кадмиево-серебряные припои, легированные цинком, который активно взаимодействует с железом, обеспечивают более прочные соединения, чем припои системы Pb — Sn или Pb — Ag.

Например, прочность соединений стали 10, паянных припоем состава 82% Cd, 16% Zn и 2% Ag, составляет 16,0 кгс/мм 2 .

Высокотемпературную пайку углеродистых и низколегированных сталей выполняют обычно медью, медно-цинковым и серебряными припоями.

Медно-фосфористые припои применять для пайки сталей не рекомендуется, так как на границе со сталью они образуют хрупкие фосфиды железа, что придает паяным соединениям повышенную хрупкость и хладноломкость.

Применение медно-фосфористых припоев возможно только для соединений, не работающих при вибрационных и динамических нагрузках, а также при низких температурах.

Для пайки низколегированных сталей возможно применение в качестве припоя чугуна. Для этого используют высокопрочные и пластичные модифицированные чугуны.

При пайке углеродистых и низколегированных сталей в качестве флюсов применяют буру, флюсы № 200, 201, 209, паяют также в газовых средах, в атмосфере водорода, диссоциированного аммиака, продуктов неполного сгорания смесей воздуха с газами: генераторным городским, пропаном и другими.

Окисная пленка, образующаяся на поверхности углеродистых и низколегированных сталей, химически нестойкая. Она легко восстанавливается в газовых средах и растворяется всеми флюсами, рекомендуемыми для пайки сталей.

При пайке в контролируемых средах углеродистых и низколегированных сталей самим распространенным способом является пайка медью в печи с восстановительной атмосферой.

Соединения, паянные медью, более прочные, чем медь в исходном состоянии. Предел прочности при растяжении соединений стали СтЗ, паянных медью в защитной среде, составляет 35 кгс/мм 2 , а предел прочности литой меди 19-20кгс/мм 2 .

Повышение прочности паяных швов, выполненных медью, обусловлено растворением железа в жидкой меди в процессе пайки. Необходимо учитывать, что медь и некоторые медные припои склонны к проникновению по границам зерен железа низкоуглеродистых и конструкционных сталей.

Нагрев при пайке термически обработанных низколегированных и углеродистых сталей в некоторых случаях приводит к отжигу, превращению остаточного аустенита в мартенсит, распаду мартенсита, к отпускной хрупкости. Поэтому при выборе температуры пайки и способа нагрева необходимо учитывать возможность развития этих процессов.

Способы нагрева, припои и флюсы для пайки сталей приведены в соответствующих разделах.

Низколегированные стали также можно паять всеми известными способами. Затруднения в процессе пайки встречаются только в тех случаях, когда легирующие элементы, например алюминий или хром, образуют на поверхности стали химически устойчивые окислы.

В этом случае применяют более активные флюсы, а магнитные стали, содержащие алюминий, перед пайкой предварительно обрабатывают в растворе NaOH для удаления плотной пленки окислов алюминия.

В качестве газовой среды при пайке используют азот или аргон в смеси с трехфтористым бором. При этом следует иметь в виду возможность поверхностного азотирования стали в процессе пайки, что при небольших толщинах (менее 1 мм) может привести к повышению прочности и снижению пластичности стали.

При пайке закаленных низколегированных сталей следует иметь в виду возможность отжига в процессе пайки, и, следовательно, снижения их механических свойств.

Во избежание этого пайку ведут при температуре высокого отпуска (620°С) с применением припоя ПСр 40 и флюсов № 284 или 209, которые обеспечивают получение высококачественных паяных соединений.

Возможен и другой вариант высокотемпературной пайки конструкционных сталей без снижения прочности основного металла.

Для этого совмещают процесс пайки с закалкой и последующим отпуском. Такой технологический процесс дает возможность не только сохранить прочность основного металла, но и существенно повысить прочность паяных соединений.

Припои, флюсы, способы пайки

Чтобы разрешить такую проблему, необходимо иметь в наличии такие материалы и инструменты как:

• паяльник;
• паяльное олово;
• паяльная кислота;
• спирто-канифольный флюс;
• флюс для паяния алюминия;
• ортофосфорная кислота;
• пинцет;
• пассатижи;
• ножницы,

а так же другие приспособления для паяния. Изложенная тема здесь как бы простая, но охватывает более такой обширный диапазон,- к чему припаять и как припаять.

Пайка металлов

Пайкой называется процесс соединения металлов в твердом состоянии посредством расплавленного присадочного металла (припоя), имеющего температуру плавления меньше температуры плавления паяемого металла.

При пайке основной металл не расплавляется и, следовательно, химический состав его не изменяется. По прочности соединения, полученные пайкой, уступают сварным.

Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. При пайке металлы соединяются в результате растекания жидкого припоя по нагретым и соприкасающимся поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Прочность сцепления припоя с соединяемыми поверхностями зависит от диффузионных процессов, протекающих между припоем и основным металлом, т. е. от взаимного их растворения с образованием промежуточного сплава.

На протекание диффузионных процессов влияет качество подготовки поверхностей и наличие на них окислов или загрязнений, а также температура пайки.

Припой должен хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью и быть дешевым и недифицитным. Припой представляет собой сплавы цветных металлов сложного состава.Чаще всего применяются сплавы эвтектического состава, которые обладают пониженной температурой плавления. По составу припои делятся на медные, медноцинковые, серебряные, медно-фосфористые, медно-никелевые и специальные припои для алюминиевых сплавов. Различают твердые и мягкие припои. Твердые припои имеют температуру плавления выше 500ºС и предет прочности от 6 до 50 кГ/м2, а мягкие — соответственно ниже 400°С и 7 кГ/мм2. Припои изготавливаются в виде прутков, проволок, листов, полос, спиралей, колец, дисков, зерен и т. д.

При пайке применяются флюсы. Они служат для растворения и удаления окислов и загрязнений с поверхности металла, защиты его от окисления, улучшения смачиваемости и растекания припоев. Флюсы выпускаются в виде порошков, паст или в жидком состоянии. При пайке применяются три формы соединения (рис. 232

); нахлесточное 1, стыковое 2 и в ус 3.

Типы паяных соединений.

Величина зазора между соединяемыми кромками должна быть небольшой для того, чтобы улучшить затекание припоя под действием капиллярных сил и увеличить прочность соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор от 0,05 — 0,08 мм, а для меди — не более 0,012 мм. Для хорошего смачивания поверхности производится механическая очистка и обезжиривание горячей щелочью, трихлорэтиленом, четыреххлористым углеродом. Поверхность изделия, не подвергающаяся покрытию припоями, перед пайкой покрывается пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивается хромовой кислотой во избежание прилипания припоя к изделию.

Как производится пайка стали?

Процесс любой пайки производится в три этапа: очистка соединяемых поверхностей от оксидных пленок, нагрев до температуры плавления припоя, нанесение припоя (пайка).

Так как к стали припаять олово? Что бы выполнить пайку стали необходимо выполнить следующие шаги:

• С поверхности соединяемых частей убрать посторонние материалы, стружку. Для этого можно использовать металлическую щетку или наждачную бумагу.
• В зоне соединения, на поверхности частей, необходимо нанести флюс (например, BS-35, при пайке обыкновенной стали, и BS-45, при пайке нержавеющей стали).
• Нагреть детали до требуемой температуры, соединить и нанести припой.
• С помощью воды или специального химического очистителя удалить остатки флюса. Если этого не сделать, то на месте пайки появится ржавчина, так как в состав флюса входит хлорид.

Особенности работы с оцинкованными изделиями

Пайка оцинковки оловом по чисто технологическому процессу от предыдущей ничем не отличается. Но есть в технологии свои тонкие нюансы, которые сказываются на качестве конечного результата.

Нельзя паять оцинковку припоями, в состав которых входит большое количество сурьмы. Это вещество при контакте с цинковым покрытием создает непрочный шов.

В качестве флюса лучше использовать борную кислоту и хлористый цинк. Если сами изделия уже были залужены оловом в процессе производства, тогда в качестве флюса можно применять канифоль.

Когда производится соединение оцинкованного железа (листового) и проволоки, то последнюю надо согнуть под прямым углом, чтобы увеличить площадь контакта двух изделий.

В остальном процесс проводится точно также. Кстати, неважно, проволока была изготовлена из оцинковки или обычной стали.

Есть еще несколько важных позиций, которые надо учитывать в процессе пайки оцинкованных изделий. Если для пайки железа используются припойные стержни на основе олова и свинца, то для них лучше добавлять флюс на основе хлористого цинка и хлористого аммония. Соотношение 5:1 соответственно.

Припой на основе олова и кадмия требует едкого натра в качестве флюсовой добавки.

Если между собой соединяются оцинкованные изделия из железа, в состав защитного слоя которых входит более 2% алюминия, то применяется припой на основе олова и цинка. А в качестве флюса используют соляную кислоту и вазелин (стеарин).

В независимости от того, какие детали или узлы соединяются пайкой, необходимо после окончания процесса и остывания шва промыть место стыка водой, чтобы удалить остатки флюса.

Типы нагревателей

Выбор типа нагревателя зависит от размеров и толщины запаиваемых стальных элементов. Если необходимо выполнить пайку стальной проволоки или тонких листов, то можно воспользоваться паяльником с хромоникелевым или керамическим нагревателем, подобрав соответствующую мощность, или же паяльником без нагревателя, который можно разогреть горелкой или на обычной газовой плите. Если необходимо выполнить пайку толстых листов стали, то для нагрева придется воспользоваться газовой или бензиновой горелкой. Во время работы паяльника, на жале будет образовываться окисление, которое будет снижать температуру паяльника.

Для очистки можно воспользоваться либо простой наждачной бумагой, либо специальным очистителем, например, ST-40. Если наконечник паяльника покрыть припоем, то это обеспечит более широкий диапазон теплопередачи и повысит эффективность пайки.

Газопламенная пайка металлов

Пайка металлов технологический процесс получения неразъемных соединений металлов нагревом до расплавления более легкоплавкого присадочного металла — припоя, заполняющего зазор между соединяемыми деталями. Основной металл при пайке не плавится, а нагревается до температуры расплавления припоя. В качестве источников теплоты при пайке используют газокислородное и газовоздушное пламя, электронагрев, индукционный нагрев, паяльники. К преимуществам пайки относятся отсутствие расплавления и незначительный нагрев основного металла. Эти преимущества позволяют получать высококачественные соединения не только однородных металлов, но и разнородных металлов и сплавов.

Согласно ГОСТ 17325-79, различают две основных вида пайки:

• высокотемпературную
• низкотемпературную

Температура плавления припоев для высокотемпературной — свыше 550°С, а для низкотемпературной — ниже 550°С. В основу высокотемпературных припоев входят медь (Сu), цинк (Zn), серебро (Ag), а низкотемпературных — свинец (Pb), олово (Sn), сурьма (Sb). Пайке поддаются чугун, низкоуглеродистая и легированная сталь, медь , никель, алюминий и их сплавы и др.

Источником нагрева при газопламенной пайке является сварочное пламя. В качестве основного инструмента используют сварочную горелку. При пайке крупногабаритных изделий применяют многопламенные горелки. Припои выпускают в виде проволоки, прутков, полос, порошковой проволоки, порошков и пасты. Для получения надежного паяного соединения припои должны удовлетворять следующим требованиям:

• температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления основного металла;
• расплавленный припой в сочетании с флюсом должен быть жидкотекуч, хорошо растекаться, проникая в щели зазора, и хорошо смачивать металл;
• припой и металл должны взаимно диффундировать и образовывать сплав;
• припой должен обладать одинаковой или более высокой, чем основной металл, коррозионной стойкостью;
• припой должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к внешнему виду изделий, и не содержать дорогих и дефицитных компонентов.

Все припои для высокотемпературной пайки можно разбить на следующие группы:

• медные;
• медно-цинковые;
• серебряные;
• медно-фосфористые.

Медные припои применяют для пайки стали преимущественно в печах с защитной атмосферой.

Медно-цинковые — при пайке стали, чугуна, меди, бронзы и никеля. Лучшие результаты дает припой марки ЛОК 62-06-04, содержащий 60-63% Сu; 0,3-0,4% Sn; 0,4-0,6% Si, остальное — цинк (Zn). Температура плавления припоя 905°С, предел прочности 450 МПа.

Серебряные припои можно применять при пайке всех черных и цветных металлов, кроме алюминия и цинка, имеющих более низкую температуру плавления, чем припой. Температура плавления серебряных припоев 720- 870°С. В зависимости от содержания серебра серебряные припои выпускаются марок от ПСр10 до ПСр70.

Медно-фосфористые припои находят широкое применение в электропромышленности. Их используют только для пайки меди и латуни. Припои для низкотемпературной пайки готовят на основе оловянно-свинцовых сплавов различного состава. В зависимости от содержания Sn используют припои марок от ПОС 90 (89-90% Sn) до ПОС 18 (17-18% Sn). Для низкотемпературной пайки применяют также сурьмянистые припои марки ПОСС-4-6. Для пайки алюминия в качестве низкотемпературных припоев рекомендуются сплавы: 50% Zn, 45% Sn, 5% Аl и 25% Zn, 70% Sn, 5% Al. Паяные низкотемпературными припоями соединения обладают низкой коррозионной стойкостью, что ограничивает их применение для деталей, работающих в воде или влажном воздухе.

Для высокотемпературной пайки алюминия и его сплавов рекомендуются припои с температурой плавления 577°С, содержащие 10-12% Si, 0,7% Fe, остальное — Al, и припой с температурой плавления 525°С состава 28% Cu, 6% Si, 66% Al. При газопламенной пайке применяются флюсы в виде порошков, пасты и газа. Основой большинства флюсов при твердой пайке является бура Na2B4O7. Для усиления действия флюса к буре часто добавляют борную кислоту, благодаря которой флюс становится более густым и вязким, требующим повышения рабочей температуры. Для понижения рабочей температуры флюса, что особенно важно для легкоплавких припоев, вводят хлористый цинк ZnCl2, фтористый калий KF и другие щелочные металлы.

Перед пайкой соединяемые детали тщательно очищают от загрязнений, окалины, оксидов, жира и др. Порошкообразные флюсы насыпают тонким слоем на очищенные кромки, причем часто применяют предварительный подогрев кромок, с тем чтобы частицы флюса плавились, прилипали к металлу и не сдувались пламенем горелки при пайке. Порошкообразный флюс наносят также па конец прутка припоя. Пасты и жидкие растворы наносят на поверхность соединяемых деталей кистью или обмакивают в них припой. При пайке наибольшее применение получили нахлесточные соединения. Зазор между соединяемыми поверхностями должен быть минимальным, а при пайке серебряными припоями — 0,05-0,03 мм. Техника пайки подготовленного соединения сводится к нагреву их до температуры плавления припоя, введения и расплавления припоя. Обычно пайку выполняют нормальным пламенем.

При пайке медно-цинковыми припоями рекомендуется применять пламя с избытком кислорода. Нагрев ведут широкой частью пламени. Для равномерного прогрева горелкой совершают колебательные движения вдоль шва. После того как флюс, предварительно нанесенный на кромки, расплавится и заполнит зазоры, а изделие прогреется до необходимой температуры, начинают вводить припой. Для гарантии полного заполнения зазора припоем горелкой еще некоторое время подогревают место спая после прекращения подачи припоя. После окончания пайки спай должен медленно остывать, остатки флюса после пайки необходимо тщательно удалять. Для полного удаления флюсов изделие погружают в 10%-ный раствор серной кислоты с последующей промывкой водой. Брак, возникший при пайке, может быть исправлен. Для этого необходимо нагреть деталь до температуры плавления припоя, разъединить спаянные элементы, после чего заново зачистить соединяемые поверхности и повторно произвести пайку.

Особенности пайки различных материалов

Особенности технологии пайки сталей определяются количеством содержащегося в них углерода и легирующих элементов. В зависимости от этого выбираются флюсы, назначаются способы и режимы пайки.

Углеродистые и низколегированные стали. Пайка сталей этого класса не вызывает особых трудностей и может осуществляться всеми известными способами — в печи, погружением в расплавленные соли, нагревом токами высокой частоты, газопламенной горелкой и паяльником. Подготовка поверхности, подлежащей пайке, заключается в зачистке напильником, шкуркой и обезжиривании в горячих щелочных растворах.

Для высокотемпературной пайки низколегированных и малоуглеродистых сталей применяются медь, латуни, медно-цинковые припои. Серебряные припои из-за дефицитности серебра применяются редко, в строго обоснованных и экономически оправданных случаях.

Флюсы, используемые для пайки сталей, содержат в своем составе буру, борный ангидрид, фтористые соли.

При низкотемпературной пайке углеродистых и низколегированных сталей применяют оловянно-свинцовые припои, пайка ведется паяльником, а в качестве флюса используется раствор хлористого цинка или активированный спиртовой раствор канифоли.

Высоколегированные стали. Пайка этих сталей осложняется наличием на их поверхности термически и химически стойких оксидов хрома, титана и других легирующих элементов. Указанные оксиды ухудшают смачиваемость паяемых поверхностей припоями. Поэтому для пайки высоколегированных коррозионностойких сталей газопламенной горелкой используют активные флюсы.

Оксидная пленка, содержащая Сг₂0з, на коррозионностойкой стали восстанавливается в водородной среде при температуре около 1200°С.

Низкотемпературная пайка коррозионностойких сталей осуществляется оловянно-свинцовыми припоями с флюсом, представляющим собой раствор канифоли в спирте с добавкой ортофосфор- ной кислоты. После пайки во избежание коррозии остатки флюса следует удалить.

Жаропрочные стали на своей поверхности такие имеют трудно- удаляемые оксидные пленки хрома, титана и ряда других элементов, входящих в состав сталей. Поэтому при пайке применяют высокоактивные флюсы, водородную атмосферу с добавками фтористых соединений. Для лучшего удаления оксидов хрома во флюсы вводятся тетраборат и фториды. Пайка жаропрочных сталей, как и коррозионностойких, может производиться в защитной атмосфере аргона, гелия с использованием одновременно и флюсов.

Пайка титановых сплавов. Процесс пайки титановых сплавов сопряжен с рядом трудностей, обусловленных их физико-химическими свойствами, прежде всего высокой химической активностью. Указанное свойство титановых сплавов требует при пайке обеспечения хорошей защиты металла от взаимодействия с воздухом, а также надлежащей подготовки под пайку. По тем же причинам непригодна при пайке газовая защита, содержащая водород или азот. Допустим лишь вакуум или аргон повышенной чистоты.

Процесс пайки осложняет высокая химическая стойкость оксида, покрывающего поверхность деталей. Для его удаления применяется химическое травление в водном растворе азотной и плавиковой кислот (для небольших по толщине пленок) и в водном растворе IIC1 • IINO3 и NaCl, или IIC1 и I IF (при большом слое окалины). Часто используется механическое удаление оксидных пленок опескоструиванием, зачисткой наждачной бумагой, а также стальными щетками и т.п.

При выборе припоя и режимов технологического процесса пайки необходимо учитывать способность титана образовывать хрупкие интерметаллидные соединения, отрицательно влияющие на прочностные характеристики паяного шва, почти со всеми элементами, входящими в состав припоев. С серебром титан образует ин- терметалл ид менее хрупкий, чем с остальными металлами. Поэтому чаще всего для пайки применяются припои на основе серебра.

Для повышения прочности и пластичности паяных соединений, повышения однородности паяного шва проводят диффузионную пайку титана или диффузионный отжиг. За счет диффузионного отжига удается получить прочность паяных соединений из титана, близкую к прочности основного металла.

В ряде случаев, особенно при пайке низкотемпературными припоями Sn—Pb, поверхность титана под пайку покрывают металлами, улучшающими его смачиваемость. К таким металлам относятся прежде всего никель, а также серебро, медь, олово. Покрытие осуществляется гальваническим путем, погружением деталей в расплавленный металл, например олово, нагретое до 700—750°С.

Высокотемпературная пайка титана по покрытиям осуществляется с флюсами, которые обычно используются для пайки меди, никеля, серебра, спирто-канифольным бескислотным или спирто- канифольным, активизированным солянокислым диэтиламином.

Пайка алюминия, магния и их сплавов. Процесс пайки указанных металлов и сплавов на их основе осложняют тугоплавкие оксидные пленки на их поверхности, обладающие высокой химической устойчивостью и не удаляющиеся при пайке в высоком вакууме (до 1 МПа) и в восстановительных газовых средах.

Для очистки поверхности деталей из алюминия и его сплавов от оксидов применяют механическую зачистку и травление в 10— 15%-ном растворе едкого натра при 60°С. С целью предупреждения последующей коррозии детали промывают в холодной воде, тщательно смывая остатки едкого натра, а затем обрабатывают в 20%-ном растворе азотной кислоты. Промытые в горячей и холодной воде детали просушивают. Оксидная пленка на магниевых сплавах удаляется травлением в водном растворе хромового ангидрида (20—30 кг/м 3 ) при 60—70°С. Повышая концентрацию этого раствора, можно снизить температуру травления до 30°С. После травления детали промывают в горячей, а затем в холодной воде. Временной интервал между травлением и пайкой не должен превышать 24 ч, иначе толщина вновь образующейся оксидной пленки будет недопустимой.

Для бесфлюсового лужения алюминиевых сплавов используют ультразвуковые паяльники (см. рис. 29.6).

Паяют детали из алюминия так называемой абразивной пайкой. Припой для низкотемпературной пайки (ПОС61) смешивают с асбестовой стружкой и прессуют в карандаш в простейших пресс- формах. Нагретую до температуры пайки деталь натирают этим карандашом. Асбест в процессе механического воздействия снимает оксидную пленку, и образующаяся чистая от оксидов поверхность тут же смачивается припоем. После такого лужения можно выполнять пайку, предварительно удалив остатки асбеста с поверхности.

Высокотемпературная пайка алюминия осуществляется всеми известными способами нагрева: газопламенным, индукционным, в печах, погружением в расплавленные соли.

Контактно-реактивная пайка в вакууме 1 МПа и в газовых средах позволяет соединять алюминий через прослойку кремния, меди, серебра. Флюсы в таких случаях не применяются. Перспективным методом бесфлюсовой высокотемпературной пайки алюминия является пайка в атмосфере паров магния, создаваемой в вакууме 1 МПа. Атмосфера паров магния (вследствие большой химической активности магния к кислороду) не только восстанавливает оксидную пленку А1₂0з, но и служит средой, которая защищает поверхность основного материала от окисления в процессе пайки.

Детали из магниевых сплавов паяют паяльниками, горелками, индукционным нагревом, в расплавленных флюсах, в печах с контролируемой атмосферой (аргон, аргон с азотом, азот), в вакууме.

Низкотемпературная пайка магния осуществляется по предварительно нанесенному покрытию из меди, никеля или серебра. В таком случае припой выбирается применительно к металлу покрытия, например оловянно-свинцовый.

В печах с контролируемой атмосферой азота, аргона или в вакууме паяют изделия из магния контактно-реактивным способом. Для этого поверхность иод пайку покрывают слоем металла (меди, никеля), который образует с магнием легкоплавкую эвтектику при 450—600°С. С целью повышения стойкости магниевых сплавов против коррозии поверхность их после пайки часто анодируют. При определении оптимальных режимов пайки магниевых сплавов необходимо иметь в виду, что при 300—400°С происходит разложение гидроксидов магния, что приводит к образованию пористости.

Качественная пайка стали

• 27-02-2015
• 25
• 2747

Пайка стали известна с давних времен. Этот метод соединения металлов был распространен в Древнем Риме, Древней Греции, Древнем Египте. Пайка представляет собой процесс образования неразъемного соединения металлов, между которыми вводят припой. Этот расплавленный материал заполняет пространство между двумя деталями, тем самым прочно связывает их. После полного застывания припоя образуется крепкое неразъемное соединение.

Высокотемпературная пайка стали производится при нагреве припоя до температуры плавления выше 450° С.

Существует несколько классификаций пайки. В зависимости от температуры плавления припоя процесс соединения деталей можно разделить на высокотемпературную и низкотемпературную.

Высокотемпературная пайка происходит при нагреве припоя, например, газовой горелкой до температуры плавления выше 450° С. Такой метод приводит к получению связей, способных выдержать большую нагрузку. При высокотемпературной пайке образуются герметичные и вакуумноплотные соединения, способные работать при высоком давлении.

Низкотемпературная пайка может применяться для соединения мелких деталей и тонких пленок. Этот метод позволяет связывать разнородные металлы. Данный вид пайки достаточно прост в исполнении.

Соединение углеродистых низколегированных сплавов

Инструменты, необходимые для пайки.

Углеродистые низколегированные стали относятся к сталям общего назначения. Они нашли широкое применение из-за их низкой цены в судостроении, мостостроении, котельных и других специальных областях.

Пайка углеродистой низколегированной стали – наиболее простой процесс соединения изделий. Для этого можно использовать различные припои. На поверхности этих сплавов образуется химически нестойкая оксидная пленка, которую не составит труда восстановить и растворить во флюсах.

Связующим элементом часто выступают медь или ее производные. Реже применяют свинцовые или оловянно-свинцовые связующие материалы. Защитной средой в таком процессе выступает восстановительная атмосфера.

Соединение конструкционных сталей

К конструкционным относятся стали с содержанием хрома. Примером могут служить коррозионностойкие, жаропрочные или высокопрочные сплавы. Соединение таких металлов имеет ряд трудностей. Из-за наличия в их составе хрома очень сложно удалить химически стойкую пленку. Благодаря этому факту получение неразъемного соединения производят с применением активных флюсов. Газовой средой в этом случае служит соединение трехфтористого бора и азота (или аргона). Такой процесс можно проводить в вакууме.

Схема пайки стали твердым припоем.

При проведении процесса пайки лучше всего использовать определенные аппараты, призванные контролировать характеристики и состав защитной атмосферы, а также степень вакуума. Это довольно дорогостоящая оснастка. Для минимизации затрат на данные аппараты чаще всего на поверхности, подготовленные для соединения, наносят специальные составы. Примером такого покрытия может служить медь, цинк или никель. Данные составы защищают сталь от образования на ее поверхности окислов железа, предохраняют от выгорания легирующих составляющих.

Соединение конструкционных сталей не следует производить при температуре свыше 1100° С. При превышении этого показателя у коррозионностойких сталей снижается пластичность, у жаропрочных – ухудшаются прочностные характеристики, а у высокопрочных – увеличивается хрупкость.

В качестве припоя в таких процессах чаще всего применяют никель, медь, серебро и другие металлы.

Соединение жаропрочных сталей

Порядок работ при пайке стальных труб.

В технике часто используют жаропрочные сплавы, состоящие из одной фазы и более. Они состоят из сочетаний никель-хром, никель-железо-хром или других металлов. Эти сплавы отличаются повышенной прочностью и жаропрочностью, устойчивы к коррозии.

Процесс соединения этих металлов происходит при температуре около 1100-1150° С. Превышение данной температуры может привести к ухудшению пластичности, а также пережогу.

Если в сплаве содержатся тугоплавкие составляющие, то при получении неразъемных соединений на поверхности металлов образуется устойчивая оксидная пленка. Эти легирующие добавки необходимо предварительно удалить с помощью кислотно-щелочных растворов. После этого поверхность металла обрабатывают никелем.

В качестве связующих элементов используют медь или никель.

Защитной средой в таком процессе пайки выступает нейтральная газовая среда или вакуум без использования флюсов.

Соединение инструментальных и твердых сплавов

Инструментальные стали очень прочны, тверды, имеют низкую стоимость и высокую доступность. Из-за этих положительных характеристик этот вид сплава приобрел огромную популярность при производстве различного инструмента.

Схема капиллярной пайки стали.

Пайку данного вида сплава производят так же, как и низкоуглеродистых. Однако при температуре нагрева выше 200° С у этих металлов падает твердость, уменьшается теплостойкость материала. Этот недостаток устраняется добавлением в состав инструментальных сталей вольфрама. Применение этой добавки повышает температуру пайки до 550-600° С.

Припоями в этом случае будут служить никель или ферросплавы. Пайку инструментальных сталей следует производить индукционным методом с применением боридо-фторидных флюсов. Для этого процесса подходит пайка в соляных ваннах или газопламенных печах.

Для соединения твердых сплавов применяют те же флюсы, что и для инструментальных сталей, а припоями в этом случае будут служить медно-цинковые сплавы с добавлением марганца, никеля или алюминия, реже медно-марганцевые сплавы. При таком виде пайки применяют механизированный или автоматический способ нагрева металла.

Технология пайки стали

Самостоятельное соединение стальных деталей с помощью пайки не вызывает особой сложности. Изделия из стали можно паять с помощью обычного олова.

Наиболее простой вид пайки происходит в последовательности:

1. Очистка изделия от загрязнения.
2. Механическая очистка поверхности от оксидной пленки с помощью шлифовальной шкурки или металлической щетки.
3. Обезжиривание поверхности углекислым натрием, едким натром, ацетоном или другим растворителем.
4. Место соединения стальных деталей покрывается флюсом.
5. Детали собираются и фиксируются.
6. Изделие нагревается. Соединительный шов нагревается, при этом к нему нужно прикладывать припой. При достижении необходимой температуры припой начнет плавиться.
7. После окончания процесса пайки шов зачищается от остатков флюса и припоя.

Необходимо помнить, что температура пайки зависит от применяемого припоя. Нагревать до большей температуры не следует.

Если распределить припой по поверхности соединительного шва не получилось, причинами могут быть:

• недостаточная очистка поверхности металла;
• применение флюса, не подходящего для этого вида пайки;
• применение неподходящего вида связующего элемента;
• недостаточная температура прогрева.

Пайка – один из распространенных процессов получения неразъемного соединения деталей. Результатом такого воздействия будет прочное изделие. Наиболее простой способ пайки стали можно осуществить и своими руками, главное – знать некоторые особенности.