Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
Припой, химически слабо взаимодействующий с паяемым металлом, после расплавления сразу же смачивает паяемую поверхность и растекается по ней. Контактный угол смачивания по мере повышения температуры уменьшается неравномерно до некоторого значения, а при дальнейшем нагреве до температуры пайки остается неизменным. Краевой угол смачивания немного уменьшается лишь при затвердевании, что может быть связано с увеличением при этом поверхностного натяжения жидкой фазы.
Температура начала смачивания Мк жидким припоем зависит также от состава флюса. При применении реактивных флюсов эта температура может быть ниже температуры ликвидуса припоя, что, по-видимому, обусловлено плавлением последнего в контакте с вытесненным из флюса металлом.
Растекание припоев по механически полированной и протравленной поверхности происходит почти концентрически, а по поверхности, зачищенной механически — вдоль направления рисок, нанесенных при зачистке. При растекании припоя иногда наблюдается неравномерное уменьшение контактного утла смачивания, связанное с локальной несмачиваемостью.
Затекание жидкого припоя в зазор при неизотермических условиях контакта начинается сразу же после его расплавления и смачивания соединяемых деталей и может быть закончено до того, как будет достигнута заданная температура пайки (например, в печи). Только после смачивания соединяемых деталей в зазоре образуется симметричный мениск жидкого припоя с постоянным контактным утлом. Различные по массе, размерам и физическим свойствам материала детали даже в печи нагреваются неодновременно, что усиливает неизотермичность условий нагрева.
На поверхности паяемого металла, очищенного перед пайкой от оксидов, при последующем нагреве и недостаточной активности
60
Рис. 5. Схема изготовления контактного угла смачивания в, длины горизонтального зазора I, заполненного припоем, в зависимости от времени; tH и <„ — температура нижней и верхней половин образца при затекании припоя в зазор
Г
і
флюсов могут снова возникать окисленные участки, не смачиваемые припоем.
<
Такие участки тормозят про-
цесс затекания припоя. Вблизи выхода припоя из зазора контактный угол смачивания увеличивается, что обусловлено, по-видимому, снижением капиллярного давления при выходе жидкой фазы из зазора. На последней стадии затекания в условиях расширяющегося зазора и резкого снижения капиллярного давления формируется галтельный участок паяного соединения (рис. 5).
С понижением температуры пайки длительность заполнения зазора и утлы O2 и O4 возрастают. При изотермическом контакте припоя и паяемого металла общий характер измерения контактного угла смачивания при затекании припоя в зазор сохраняется, но длительность его заполнения по сравнению с неизотермическими условиями сокращается почти на порядок, а углы смачивания O2 и O4 уменьшаются. При изотермическом контакте в температурном интервале активности флюса непропаи не образуются.
Галтели паяных соединений — весьма ответственные участки шва, так как они подвергаются действию повышенных нагрузок при статических и динамических нагружениях. Однако чрезмерно развитые галтели приводят к дополнительному расходу припоев, увеличению массы изделия, а вследствие большого объема жидкого металла в галтельных участках швов могут получить усиленное развитие локальная химическая эрозия паяемого материала, усадочная и газовая пористость, скопление хрупких структурных составляющих. При большом отношении объема припоя к объему капиллярного зазора (- 500 %) и невысокой смачивающей способности припоя галтель может потерять свою плавность и стать выпуклой.
При заполнении жидким припоем неравномерного зазора (0 — 0,05 мм) со стороны узкой его части характер заполнения остается таким же, как и при равномерном капиллярном зазоре. Однако продолжительность такого заполнения в 2 раза сокращается, а коэффициент пористости становится ниже, чем при заполнении зазора со стороны широкой его части. Поэтому при пайке деталей, собранных с неравномерным зазором, для сокращения длительности его заполнения припоем и предупреждения возникновения порис-
61
chipmaker. ru
тости в швах припой следует располагать со стороны узкой частя зазора.
На высоту подъема жидкого припоя в вертикальном капиллярном зазоре при изотермическом контакте с паяемым металлом решающее влияние оказывают ширина зазора я смачивающая способность припоя: с уменьшением ширины зазора и улучшением смачиваемости припоя высота его подъема в зазоре возрастает. При прочих равных условиях максимальная высота подъема припоя в зазоре тем больше, чем меньше плотность припоя.
Сравнение кинетики заполнения вертикального зазора жидким припоем в различных условиях температурного контакта Мк и Mn показало, что при неизотермическом контакте и увеличении ширины зазора заметно увеличивается контактный угол смачивания O1. Применение менее активных флюсов также приводит к увеличению этого угла и снижению высоты подъема припоя.
При определении физико-химической совместимости Мк и Mn прежде всего необходимо установить температурно-временные области смачивания и затекания припоя в зазор. Методы определения смачиваемости материалов припоями приведены в ГОСТ 23904—79, а методы определения заполнения зазора припоем — в ГОСТ 20485-75.
