Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
h = f{a), (IV.55)
где а —величина зазора.
Для определения этой зависимости наиболее удобным является приспособление, показанное на рис. 54. Оно состоит из втулки 1 и прижатого к ней винтами 3 цилиндрического стержня 2, которые устанавливают чашу 4 с припоем 5 и нагревают по режиму пайки. После выдержки при температуре пайки, необходимой для прогрева и затекания припоя в зазор, приспособление охлаждают. Высоту поднятия припоя при различных зазорах (на рис. 54 показана пунктирной линией) можно установить после выполнения нескольких продольных или поперечных сечений образца. Однако эта операция трудоемка и не дает необходимой точности. Кроме того, зазоры, измеренные после пайки, не соответствуют исходным, так как взаимная диффузия и растворение основного металла в припое вызывают перемещение границы раздела между ними. При конструировании паяных соединений необходимо знать исходные значения зазора, а не те, которые получаются после пайки. Исходная величина зазора может быть определена из зависимости, устанавливающей связь зазора с соответствующей ему высотой поднятия припоя. На основе обработки экспериментальных данных получена формула для определения максимально
179
Допустимого зазора при пайке в зависимости От высоты поднятия припоя:
Ящах —
а0
1 — COS
57,3(яг - 6/г")
]¦
где йщах — максимально допустимый зазор в шве, соответствующий высоте h поднятия припоя; ао — максимальный зазор между втулкой и стержнем; г — радиус стержня; Ь, п — постоянные (табл. 32).
Рис. 54. Приспособление для определения зависимости высоты подъема припоя в зазоре от его величины
Таблица 32
Значения b и п для пайки стали Ст. 3 в среде водорода при отношении диаметра стержия к максимальному зазору, равном 20
Припой Температура пайки, °С ь п
Медь МБ 1130 7,36 0,27
ВЗМИ-49 1140 5,07 0,37
На основе железа 1150 4,71 0,35
Латунь Л-62 1000 7,13 0,29
180
Йри оцейке капиллярных свойств припоев следует1 иметь в виду, что прямой зависимости между высотой поднятия расплавленного припоя в зазоре и краевым углом смачивания им основного металла нет. Меньшему краевому углу смачивания не всегда соответствует большая высота поднятия припоя в зазоре. Так, краевой угол смачивания при введении в медносеребряные припои индия уменьшается, однако высота подъема этих припоев в зазоре в случае пайки меди в вакууме не повышается, как этого следовало бы ожидать, а снижается. Припои, имеющие больший краевой угол смачивания, обычно лучше текут при увеличенных соединительных зазорах (0,2— 0,5 мм).
С изменением состава атмосферы, в которой производится пайка, меняется и высота подъема припоя. Для медносеребряных припоев, легированных палладием, замена вакуума 1,33 • 10_3 н/м2 (10-5 мм рт. ст.) на водородную среду при пайке меди увеличивает высоту подъема припоя как при малых, так и при увеличенных зазорах. Подобная же замена при применении припоя медь —золото практически не влияет на высоту подъема припоя. Как общее правило, водородная среда обеспечивает более благоприятные условия для течения припоев в зазоре, чем вакуум.
Таким образом, при оценке капиллярных свойств припоев необходим учет многих факторов, определяемых соотношением физико-химических свойств основного металла и припоя, геометрией соединения, режимом и условиями пайки.
§ 16. ПОНИЖЕНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПРИПОЕВ И ФЛЮСОВ
Понижение прочности металлов и разрушение деталей в результате воздействия на них расплавов легкоплавких металлов и сплавов известно было сравнительно давно. На это было обращено внимание в связи со случаями выхода из строя паяных изделий, деталей с металлопокрытием, а также подшипников вследствие расплавления в процессе работы антифрикционных сплавов. С развитием энергетики и использованием жидких металлов в качестве теплоносителей в теплообменных установ-
181
ках, работающих при высоких температурах, с явлениями разрушения деталей под действием расплавов легкоплавких металлов стали сталкиваться значительно чаще. Необходимо отметить, что эффект понижения прочности и разрушения твердых металлов под действием расплавов более легкоплавких металлов проявляется далеко не всегда, что зависит от многих факторов и прежде всего от соотношения физико-химических свойств взаимодействующих металлов. Для понижения прочности и хрупкого разрушения, например, цинка под действием ртути необходимо всего 0,1% ртути [12]. Закаленные стали, латунь ЛС59-1, литейный алюминиевый сплав АЛ9 также сильно реагируют на наличие на их поверхности расплавленных металлов. Но аустенитная сталь, медь, кадмий, свинец, деформируемый алюминиевый сплав АМЦ не реагируют на металлические покрытия при температурах несколько выше их точки плавления.
Прочность, пластичность, упругость и другие свойства металлов связаны с их кристаллическим строением. Эти свойства могут изменяться в зависимости от очень многих факторов, значительное место среди которых занимают условия внешней среды.
Внешняя среда (газообразная, жидкая и твердая) может воздействовать на твердые металлы в условиях, когда они не находятся под нагрузкой или когда происходит их нагружение и наблюдается в той или иной степени деформирование металлов. В последнем случае изменение механических свойств под действием внешней среды происходит более интенсивно.
