Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
chipmaker.ru
Глава 6. ВЫБОР СПОСОБА ДАВЛЕНИЯ
НА СОЕДИНЯЕМЫЕ ДЕТАЛИ
И СПОСОБА НАГРЕВА ПРИ ПАЙКЕ
1. Выбор способа давления
на соединяемые детали при пайке
При капиллярной пайке небольшое давление необходимо для фиксации зазора, а при нефиксированном зазоре — для удаления из него избытка жидкой фазы. Обычно такое давление в зависимости от конструкции паяемого изделия или физических свойств паяемого материала создается одним из следующих способов: воздействием вспомогательного груза или массы одной из деталей, расположенной сверху; в результате различия ТКЛР (сжатия) паяемых деталей в разнородном соединении (при замкнутой форме спая) или паяемых деталей из материала прижимного приспособления (при незамкнутой форме спая), а также в результате обеспечения температурного градиента между наружной и внутренней деталями при телескопическом типе соединения при интенсивном нагреве наружной детали; вследствие разности давлений снаружи и внутри обжимного тонкостенного контейнера и т.п. При всех этих способах усилие прижима на паяемые детали перпендикулярно к поверхности спая.
Во многих случаях давление при пайке является важнейшим параметром процесса, определяющим механические свойства паяных соединений. Например, обнаружено, что при флюсовой индукционной пайке железных или медных сплавов легкоплавкими припоями 1) Cd - (5+25) % Zn - (1*2) % Ag, *пл - 269*295 *С; 2) Sn -(3,5*10) % Ag, L. - 221+300 "С; 3) Sn - (9+24) % Zn, L-- 198*300 *С; 4) Sn, - 232 *С под давлением 29,4 МПа с последующим снятием давления после нагрева припоя до температуры 500 'С временное сопротивление паяных стыковых соединений повышается до 170 МПа. Предел ползучести после 1000 ч составляет 137 — 148 МПа. То же наблюдается при пайке сталей, никелевых и кобальтовых сплавов припоями на никелевой или кобальтовой основе после нагрева их до температуры пайки (> 900 "С) и сжатии паяемых деталей под давлением до 500 МПа. При этом пайка возможна с перегревом припоя всего на 30 — 50 "С выше температуры его ликвидуса (вместо 80 — 100 *С при пайке без повышенного давления). Длительность пайки сокращается до 0,5 —10 мин (вместо 10 - 20 мин) [9].
368
Прилагаемое при пайке давление во избежание хрупкого разрушения паяемого металла в контакте с жидкой фазой должно быть сравнительно небольшим.
С увеличением сжимающего давления на соединяемые детали большое значение приобретает скорость его нарастания. При медленном нарастании давления в изотермических условиях жидкая фаза постепенно и в большей степени, чем при высокой скорости нарастания давления, удаляется из зазора. Использование слишком высоких скоростей нарастания давления особенно при значительной шероховатости паяемой поверхности соединяемых деталей может привести к образованию "мостиков схватывания" в отдельных местах соединения, с расположением между ними затвердевшего ликвата, присутствие которого может ослабить соединение и удлинить процесс выравнивающей диффузии.
Наиболее целесообразна укладка припоя перед пайкой под давлением в зазор. Вероятно, существует оптимальная толщина слоя жидкой фазы, которая должна быть не слишком велика, чтобы при выдавливании этой фазы детали не скользили относительно друг друга или не развивалась недопустимая химическая эрозия, но и не слишком мала, чтобы зазор и все пустоты, образованные вследствие шероховатости паяемой поверхности, были заполнены жидкой фазой.
Контактно- реактивная пайка под давлением особенно удобна в том случае, если один из соединяемых металлов достаточно пластичен и при запрессовке может плотно заполнить полости на поверхности их раздела, что предотвращает окисление поверхности соединяемых металлов при пайке на воздухе.
Приложение давления в процессе роста эпитаксиального слоя (слоя совместной кристаллизации) позволяет также удалить значительный объем ликвата, накапливающегося перед фронтом растущих в изотермических условиях ориентированных кристаллов. Фронт таких кристаллов обычно ровный. Высокая прочность соединения может быть обеспечена только при диффузионной пайке с последующей гомогенизацией паяного соединения. Способ давления при пайке изделия может быть выбран по файл 10-1 и 10-2.
2. Возможность использования способов нагрева при пайке
Нагрев собранных под пайку изделий или сборочных единиц может быть локальным или общим. Степень локальности зависит от тепловой мощности источника теплоты: чем она больше, тем по меньшей поверхности (объему) может быть осуществлен нагрев сое-
369
Файл 10-1. Совместимость способа давления СЩ. на паяемые детали с и уіш и СПЗ
СП4
Под действием веса детали или груза
Тоже
Под действием
прижимного
приспособления
За счет термического сокращения наружной трубы или муфты
СПЗ
Способы общего нагрева
Способы локального нагрева
Тоже
Способы локального нагрева
Давление, Па
* груза/* ~ -2,94-4,9
Тоже
V ПС
Изделия C нахлест очным, стыковым, телескопическим типами соединения
Тоже
Телескопическое соединение
КПП ф
При внутреннем расположении мест пайки в изделии
При наружном* расположении мест пайки
