З'єднання металевих деталей паянням

Пайка - це процес отримання нероз'ємного з'єднання металевих матеріалів і деталей з них розплавленим припоєм. Припій - це метал або сплав, температура плавлення якого набагато менше, ніж у виробів, що з'єднуються. Залежно від температури плавлення розрізняють наступні типи припоїв: м'які (легкоплавкі) - температура плавлення понад 450 °С; тверді (среднеплавкие) - 450-600 °С; високотемпературні (высокоплавкие) -понад 600 "С. Для домашніх робіт, як правило, користуються м'якими олов'яно-свинцовымиприпоями марки ПОС. Маркування їх означає наступне: цифра в марці припою - вміст олова у відсотках; так, в припої ПОС 90-90% олова, в ПОС 40-40%, і т.д.; наступні за позначенням марки (тобто за літерами «С») букви означають добавку елемента, що формує спеціальні властивості припою: ПОССу4-6 - припій з добавкою сурми, ПОСК50 - кадмію, ПОСВЗЗ - вісмуту.

Щоб оберегти сполучаються поверхні (попередньо добре очищені) від окислення, використовують паяльний флюс - речовина, очищає поверхні і припій від оксидів та забруднень і запобігає утворення оксидів, а також збільшує розтікання розплавленого припою. Кожен флюс ефективний тільки в певному інтервалі температур, за межами якого він згоряє. Припій вибирають залежно від властивостей з'єднуваних металів, припою, вимог міцності з'єднання і спаянного деяких інших умов.

Майстри-аматори зазвичай використовують безкислотні флюси - каніфоль і флюси на її основі з додаванням спирту, скипидару, гліцерину і інших неактивних речовин, - і флюси активні (безкислотні), що виготовляються на основі хлористого цинку, каніфолі та інших речовин. Слід мати на увазі, що після пайки залишки флюсу і продукти його розкладання необхідно відразу ж видаляти, оскільки вони сприяють корозії.

Паяльний інструмент. До нього відносяться паяльник ( 68), паяльна лампа ( 69), паяльна пальник ( 70).

Паяльник застосовується для прогрівання місця спайки і розплавлення припою. Робоча частина паяльника-мідний наконечник, що нагрівається від зовнішніх джерел. При пайку дрібних деталей, наприклад, деталей радіосхем, використовують наконечники у формі викрутки масою 0,1 -0,2 кг; для пайки більш габаритних виробів (скажімо, листів металевої покрівлі) - важкі наконечники у вигляді молотка масою 0,5 - 10 кг.

Нагрівання паяльників здійснюється різними способами - як у полум'я пальника, так і з допомогою електричного струму (електропаяльники). Останні (побутового призначення) випускаються різної потужності - від 25 до 100 Вт в залежності від мети застосування. Підігрів може відбуватися звичайним теплом (за кілька хвилин) або примусовою швидкістю. В останньому випадку електропаяльники називаються паяльними пістолетами; вони вживаються для дрібних паяльних робіт (пайки електропроводів, наприклад).

Перед початком паяння наконечник паяльника потрібно залудити, тобто очистити з допомогою напилка або шліфувальної шкурки, нагріти, занурити у флюс, прикласти до припою і тримати, поки той не почне плавитися. Це треба повторити кілька разів до тих пір, поки робоча поверхню наконечника не покриється рівним шаром припою.

Паяльна лампа являє собою легку переносну пальник ( 69) з направленим полум'ям, що працює на спирті, бензині або гасі. Її функції - нагрівання наконечника паяльника при пайку з твердим або м'яким припоєм, розплавлення припою, а також нагрівання металів при згинанні, виправленню і т.д., видалення залишків старих лаків, фарб, масел з дерев'яних підстав, металевих деталей, штукатурки.

Паяльна пальник теж являє собою легку переносну пальник з направленим (відкритим або закритим) полум'ям. Працює вона на рідкому газі пропан або бутан, який надходить з балона або з зарядних пристроїв.

Паяльна пальник призначена для паяння твердим припоєм (і, звичайно, м'яким), розігріву металличес-ких деталей при їх виправленні і згинанні, оплавлення старої фарби. При роботі з паяльною пальником необхідно використовувати вогнетривку підкладку - плитки з штучного каменю, шамоту, цегли і т.д.

Техніка і технологія паяння. Згідно використовуваному типу припою розрізняють два види пайки: м'яку, або паяння м'яким припоєм, і тверду, або паяння твердим припоєм. Вибір того чи іншого виду визначається величиною навантажень, яким будуть піддаватися спаяні заготовки.

Сильно навантажуються поверхні з'єднують твердої пайкою. Припій при цьому виходить більш густим, ніж при м'якій пайку. Його треба брати побільше, щоб він міг проникнути в усі щілини. По закінченні твердої пайки шов зачищають напилком.

Оскільки тверда пайка вимагає нагрівання до 450 °С і вище, її можна проводити тільки за допомогою досить потужною паяльної пальника. М'яку ж пайку виконують паяльником і полум'ям при температурі 180 - 400 °С. Там, де можливо, з'єднання треба виконувати з напуском або перекриттям, що збільшує площу контакту заготовок один з одним. Між сполучуваними деталями слід залишати зазор шириною 0,1 -0,5 мм

Насамперед треба вибрати тип паяльного з'єднання ( 71). У домашніх умовах найчастіше деталі при пайку з'єднують методом пайки з стику, скажімо, при з'єднанні оцинкованих сталевих труб.

Очищення поверхонь. Місця майбутнього з'єднання повинні бути повністю очищені від всіх чужорідних утворень - бруду, мастила, іржі і т.п. Процедуру очищення проводять механічним або хімічним способом. У першому випадку використовують наждачний папір, шабер або шліфування; у другому - тетрахлористый вуглець. У готовому до пайку вигляді поверхні повинні бути зачищеними до блиску, гладкими, без подряпин і вм'ятин.

Лудіння. Перш ніж приступити до пайку, очищені місця з'єднання необхідно ретельно пролу-дить, тобто покрити тонким шаром припою, так як на луджений поверхню припій лягає краще. На місця майбутньої пайки спочатку треба нанести тонкий шар флюсу або паяльної пасти. Паяльник повинен бути добре залужен. Нагріваючи його, їм набирають припій, переносять на місце пайки і розподіляють рівним шаром. При з'єднанні великих поверхонь така процедура повторюється кілька разів або використовується інший спосіб: на місце з'єднання рівномірно кладуть деяку кількість шматочків припою і розплавляють їх; при цьому паяльник час від часу треба занурювати у флюс або в паяльну пасту. Оцинковані місця лудити не потрібно.

Пайка. З'єднуються деталі встановлюються в зручний для пайки положення і фіксуються за допомогою лещат, струбцин або інших пристосувань. Потім місце пайки рівномірно прогрівають паяльником до необхідної робочої температури. Важливо при цьому контролювати ступінь нагрівання паяльника і поверхонь, що з'єднуються: якщо ці поверхні були прогріті слабо, то з'єднання буде ненадійним; якщо ж паяльник перегрітий, він погано утримує припій.

Коли робоча температура досягнута, спочатку плавлять флюс, а потім припій. Як тільки весь флюс розплавиться, попередньо нагріте припій переносять на зазор. При зіткненні з деталлю, нагрітій до потрібної температури, припій плавиться і проникає в зазор. Після цього паяльник використовується тільки для підтримки робочої температури.

Як тільки припой охолоне, можна зняти затискачі. Саму деталь охолоджують на повітрі або в холодній воді.

М'яка пайка полум'ям доцільна в тих випадках, коли потрібно з'єднати заготовки порівняно великої товщини: полум'я прогріває їх швидше, ніж паяльник. М'якою пайкою можна з'єднувати більшість металів і їх сплавів, крім легкі метали і сплави (наприклад, алюміній). Для з'єднання багатьох металів потрібні тільки свої припої.

Оскільки м'яка паяння проводиться при помітно більше низьких температурах, то і вимоги до зачищення контактних поверхонь істотно вище.

Тверда пайка полум'ям. Цим методом можна з'єднувати всі метали, включаючи бронзу і сірий чавун, а також і різнорідні метали, скажімо, сталь з латунню.

Відмінність цього методу пайки від м'якої полягає лише в тому, процес йде при набагато більших температурах. Для твердої плавки полум'ям застосовують звичайні кислотно-ацетилові пальника, а для отримання невеликих, тонкостінних сполук - газові паяльні лампи.

Наприклад, при утворенні Т-подібного з'єднання вертикально стоїть заготівлю фіксують дротом, горизонтальна ж може бути не закріплена; дріт повинна бути віддалена від місця пайки. Потім газовим пальником (або паяльною лампою) прогрівають заготовки від країв до місця контакту, що виключає ймовірність викривлення і взаємного зміщення деталей. Нарешті, припій у формі прутка і дроту обережно підводять до місця пайки і дозовано, економно розплавляють його.

На закінчення розповіді про пайку наведемо види з'єднань металів, які можуть бути отримані тим чи іншим видом пайки