Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
2. Декомпозиция и модель проектирования
Образование паяного соединения происходит в результате развития ряда процессов: теплового воздействия пайки на паяемый металл Мк, физико-химического воздействия Мк с припоем Mn и вспомогательными материалами Мвсп; термического и химического воздействия Мк, Mn, Мвсп с окружающей газовой средой и материалом оснастки и др. Все эти процессы влияют на свойства и качество паяных соединений и изделий. На протекание этих процессов существенно влияют также конструкционные факторы изделия и паяных соединений, особенности нагревательного оборудования и инструмента, термические режим и цикл пайки.
Выбор оптимальной технологии изделия требует учета влияния всех этих факторов и должен состоять из ряда этапов. Последовательность таких этапов вытекает из условий обеспечения высокого качества изделия. Такими условиями являются сохранение свойств
9
chipmaker.ru
основного материала после пайки и создание качественного изделия с заданными эксплуатационными свойствами.
Для перехода от потока информации в этих областях к управлению качеством паяных изделий и эффективностью их производства необходима информационная модель проектирования технологии пайки. Только на основе такой модели возможно управление качеством изделия. Такая модель должна отражать обоснованную последовательность этапов проектирования.
Б основу поиска оптимальной технологии по входной информации положен декомпозиционный алгоритм, реализуемый в 15 этапов (Z1 — Z16). На каждом этапе происходит целенаправленное сужение областей допустимых решений с помощью соответствующих этапу ограничений [частных критериев K1 — K16). В процессе поиска, при переходе от одного этапа к другому предыдущие этапы являются отправными для последующего этапа.
Для сохранения свойств паяемого материала Мк после пайки прежде всего необходимо учитывать запрещенные температурные интервалы его нагрева ниже солидуса, в которых происходит интенсивный рост зерен в результате первичной и вторичной рекристаллизации, рост новых фаз, вызывающих охрупчивание и ухудшение коррозионных и других свойств паяемого материала. Поэтому на этапе 1 проектирования технологии пайки должны быть выбраны температурные интервалы нагрева, в которых после пайки сохраняются свойства Мк.
Только после этого можно переходить к этапу 2 — выбору основ припоев, укладывающихся по температуре плавления и пайки в допустимые интервалы нагрева. При этом также учитываются важнейшие свойства припоев в литом состоянии — временное сопротивление и пластичность, в значительной степени определяющие прочность паяных соединений. Такие свойства необходимы даже при минимальных требованиях к конструкции изделия — сохранение ее устойчивости под действием собственного веса, при транспортировании и др.
Кроме свойств припоя и паяемого материала на прочность паяных соединений могут влиять дефекты, образующиеся при пайке, когда прочность припоев может оказаться нереализованной. Поэтому на следующем этапе 3 проектирования технологии из выбранных основ припоев, отбирают те, которые физико-химически совместимы с паяемым материалом, т.е. не склонны к образованию в соединениях дефектов, необратимо ухудшающих свойства соединений.
На этапе 4 выбирают состав готовых припоев и способ их получения. Припои могут быть не только применены в готовом виде, но и получены в процессе пайки в результате контактного плавления: паяемых металлов между собой, с покрытиями, парами металлов, компонентами флюсов. Во многих случаях припои, полученные в процессе пайки, оказываются более технологичными
10
и экономичными, чем в готовом виде, так как при этом нет необходимости отливать или измельчать их в порошок, прокатывать, укреплять, при сборке подготовлять их поверхность. Для этого по таблицам контактно-реактивных, контактно-твердогазовых, реактивно-флюсовых, композиционных и диффузионных припоев выбирают те, которые имеют основы, выбранные на этапе 3 проектирования. Возможность получения припоев в процессе пайки существенно зависит и от конструкции изделия и паяных' соединений и поэтому этот способ получения (СІІІ) должен быть совместим с конструкционными факторами изделия и соединений. Эта совместимость проверяется на этапе 5 проектирования технологии.
Для готовых припоев в соответствии с требованиями, предъявляемыми к эксплуатационным характеристикам паяных соединений и изделий, могут оказаться необходимыми и специальные их характеристики. В этом случае необходимо дополнительное легирование припоев компонентами, сообщающими им требуемые свойства: теплостойкость, жаростойкость, жаропрочность, хладостойкость, коррозионную стойкость и др. Такая корректировка составов готовых припоев выполняется на этапе 6 проектирования. При этом используются данные о легирующих компонентах соответствующих систем припоев, сообщающих им требуемые свойства.
Так как образование паяного соединения возможно только после введения жидкого припоя в физический контакт с паяемым материалом, то только после выбора припоев и способа их образования СП1 становится возможным выбор способа пайки по удалению оксидных пленок, образующихся на паяемом металле и припое в процессе нагрева под пайку. Выбор способа удаления оксидной пленки и вспомогательных материалов для этого (СП2) выполняется соответственно на этапах 7 и 8. На этапе 7 в соответствии с конструкционными особенностями паяемых изделий, составом припоя и температурой пайки выбирают бесфлюсовый или флюсовый вариант. На этапе 8 по таблицам газовых сред флюсов температурам их активности и температурам пайки выбранными припоями находят состав вспомогательных материалов.
