Технология пайки изделий в машиностроении - Лашко С.В.
ISBN 5-217-01456-3
Скачать (прямая ссылка):
Для предотвращения коробления тонкостенных элементов собранных под пайку изделий время нагрева в печах должно быть регулируемым. Необходимо, чтобы в температурной области, в которой модуль упругости Мк резко снижается и близок к нулю, температурный градиент между краями и серединой тонкостенных элементов изделия не превышал определенной величины (для 12Х18Н9Т « 100 °С). Этого можно достичь при управлении процессом нагрева.
Для уменьшения составляющей теплового излучения изделия целесообразно экранировать при условии достаточных зазоров между экранами, необходимыми для циркуляции газа.
Снижение температурного градиента в пластинах возможно при применении для пайки нейтральных или активных газовых сред с большей теплопроводностью, чем у аргона, например гелия или водорода. Теплопроводность гелия, водорода и аргона по отношению к теплопроводности воздуха составляет соответственно 6,22; 7,01 и 0,74.
Режимы нагрева и охлаждения при пайке крупногабаритного изделия, обеспечивающие высокое его качество, могут быть определены экспериментально.
Эффект экранирования тонкостенных элементов изделия при печной пайке можно устранить также применением печей с принудительной циркуляцией газового теплоносителя.
Широкое применение при пайке получил индукционный нагрев, при котором под влиянием индукции быстроменяющегося электро-
380
магнитного поля свободные электроны в металлах и сплавах приобретают большое ускорение, а двигаясь в кристаллической решетке, обеспечивают их нагрев (джоулева теплота).
При одинаковой радиочастоте удельная мощность, поглощаемая сталью, приблизительно в 8 раз выше мощности, поглощаемой при тех же условиях медью, что обусловлено малой величиной магнитной проницаемости р для немагнитных материалов (м = 1)- Поэтому немагнитные материалы нагреваются токами высокой частоты немного медленнее, чем ферромагнитные. В немагнитных металлах нагреваемый поверхностный слой расплывчатый и более толстый, чем в магнитных. Скорость нагрева металлов в индукционном поле зависит от характера электрического тока (частота, напряженность поля, эффект близости и др.), а для ферромагнитных металлов и сплавов (железо, сталь, никель и др.) — также от их магнитной проницаемости.
При печной или индукционной пайке крупногабаритных изделий, имеющих форму тел вращения, ось которых расположена горизонтально, а диаметр достаточно велик (> 50—100 мм), возможно перетекание жидкого припоя в вертикальных или наклонных зазорах из верхних в нижние участки и вследствие этого недопустимое развитие химической эрозии основного материала. Для предотвращения перетекания припоя при пайке необходимо вращать изделие с определенной скоростью или строго дозировать припой и укладывать его перед пайкой в "питатели", выточенные в одной из соединяемых деталей.
При контактно-реактивной пайке изделия с наклонным расположением зазоров для предотвращения перетекания припоя удобен радиационный нагрев, например последовательный нагрев кварцевыми лампами отдельных участков с небольшим перекрытием, из которых стекание припоя не успевает произойти [1].
Процесс пайки погружением высокопроизводителен, так как допускает одновременную пайку нескольких изделий и легко может быть механизирован. Изотермический контакт паяемых изделий с жидкой средой теплоносителя при пайке погружением возможен практически одновременно по всей его открытой поверхности. Все это обеспечивает минимальный градиент вдоль и в глубь паяемых деталей изделия и поэтому уменьшает опасность их коробления и развития внутренних термических растягивающих напряжений. Это также устраняет опасность хрупкого разрушения паяемого материала в контакте с жидкой средой и в том числе с жидким припоем. Кроме того, при кратковременном нагреве уменьшается рост зерна, интенсивное развитие контактных металлургических процессов на границе паяемого металла с припоем и флюсом. Слой жидкой соли
381
или припоя защищает изделие от окисления при нагреве и охлаждении на воздухе после удаления его из ванны.
Способ ограничен соотношением размеров изделия и ванны и возможным снижением температуры жидкой среды в результате нагрева массивных изделий при погружении. Поэтому теплоемкость ванны должна быть больше теплоемкости изделия, а паяемые детали не должны образовывать изолированных полостей, препятствующих погружению изделия в жидкую ванну и всестороннему их контакту с нагретой жидкой средой. Существенное преимущество пайки деталей в соляных и флюсовых ваннах — возможность совмещения этого процесса с нагревом под закалку.
Перенос теплоты от нагретого твердого тела к нагреваемым деталям через прослойку жидкого припоя реализован при пайке паяльником. Скорость переноса теплоты с паяльника на паяемые детали через прослойку жидкого припоя растет с увеличением теплопроводности материала жала паяльника, припоя и материала паяемых изделий (деталей), а также с увеличением массы паяльника и поверхности, по которой контактируют жидкий припой и нагреваемые детали. Скорость нагрева и температуру пайки регулируют температурой и массой паяльника. С увеличением массы паяльника увеличивается производительность процесса пайки при сохранении высокого качества паяного соединения. Количество теплоты, необходимое для прогрева деталей по месту пайки, возрастает с увеличением массы детали. Однако масса паяльника для ручной пайки ограничена (0,25—2 кг), и паяльник пригоден для пайки деталей небольшой массы. При пайке или лужении паяльником крупных деталей последние предварительно нагревают с помощью других, более мощных источников теплоты, например газовых горелок.
