Методич.пособие.Эксплат.матер
..pdf
341
ходимый слой припоя, применяя в качестве флюса парафин; лишний материал аккуратно снять напильником или шабером;
б) для пайки алюминия и алюминиевых сплавов — припой из 40% Sn; 25% Zn; 15% A1 и 20% Cd с температурой плавления 150÷250° С. Место пайки зачищают напильником или шабером, промывают бензином и нагревают паяльной лампой. Когда введенная в пламя палочка припоя начнет течь, поверхность вторично зачищают, не удаляя пламя. После того, как необходимый слой припоя будет нанесен, пламя удаляют и снова зачищают скребком поверхность под слоем припоя. Флюс при пайке не применяется;
в) для пайки чугуна — припой из 57÷60% Си; 38÷41% Zn, около 1% Fe, около 1% Sn и около 0,5% Mg (припой этого состава позволяет паять чугун без применения специальных средств);
г) для пайки в местах, где недопустим даже местный нагрев — припой ПОС-61 (третник), содержащий 67% Sn и 33% Рb, с температурой плавления 183°.
Основные свойства припоев
Таблица 101
Марка спла- |
Удель- |
Твер- |
Коэффи- |
|
Температура, 0С |
|
||
ва |
ный |
дость, |
циент |
начала |
конца |
сплава |
|
подо- |
(припоя) |
вес, |
HB |
линейно- |
затвер- |
затвер- |
(припоя |
гретого |
|
|
г/см3 |
|
го рас- |
девания |
дева- |
при |
за- |
изделия |
|
|
|
шире- |
|
ния |
ливке |
или |
|
|
|
|
ния |
|
|
пайке) |
|
|
ЛОК59-1-0.3 |
8,20 |
– |
– |
890 |
860 |
– |
|
– |
ЛК62-0.5 |
8,20 |
– |
– |
905 |
– |
– |
|
– |
ПМЦ.36 |
8,00 |
– |
– |
849 |
833 |
– |
|
– |
ПМЦ54 |
8,30 |
90 |
21Х10-6 |
885 |
876 |
– |
|
– |
ПСр12М |
8,5 |
– |
– |
825 |
780 |
– |
|
– |
ПСр25 |
8,7 |
– |
– |
775 |
745 |
– |
|
– |
ПСр45 |
9,10 |
– |
– |
725 |
660 |
– |
|
– |
ПСр70 |
9,8 |
– |
– |
755 |
730 |
– |
|
– |
34А |
4,40 |
– |
– |
525 |
– |
– |
|
– |
ПОС90 |
7,67 |
13,0 |
26Х10-6 |
222 |
183 |
250 |
|
200 |
ПОС40 |
9,31 |
12,6 |
– |
235 |
183 |
250 |
|
200 |
ПОС30 |
9,69 |
10,1 |
26х10-6 |
256 |
183 |
250 |
|
200 |
ПОС18 |
10,23 |
10,5 |
– |
277 |
183 |
– |
|
– |
ПОСС4-6 |
10,70 |
14,2 |
– |
265 |
245 |
250 |
|
200 |
АВИА-1 |
7,50 |
– |
– |
250 |
150 |
– |
|
– |
342
14.9.Флюсы, используемые при паянии
Вэлектротехнике, во избежание коррозии в месте пайки и образования защитной «ванны» от воздействия окружающей среды используются препараты – флюсы
(Табл.102, 103).
Флюсы, используемые при паянии
|
Таблица 102 |
|
|
Наименование флюсов |
Применение |
Соляная кислота |
Для пайки цинковых и оцинкованных изделий |
|
(мягкими припоями) |
Хлористый цинк (травленая цинком соляная ки- |
Для пайки латуни, меди, стали (мягкими при- |
слота) |
поями) |
Хлористый цинк-аммоний (75% – хлористого |
То же |
цинка и 25% – хлористого аммония) |
|
Нашатырь |
Для пайки твердыми припоями меди, латуни, |
Бура кальцинированная |
чугуна |
Канифоль |
Для пайки электротехнической аппаратуры |
|
|
|
|
|
Рекомендуемые флюсы |
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 103 |
|
Состав флюса |
|
|
|
Применение |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для пайки твердыми припоями |
|||
Плавленные |
фтористый |
калий |
|
При пайке алюминиевых бронз припоями ЛОК59-1-0.3, |
|||
46,6% и борная кислота 53,4% (по |
|
ПСр12м и ПСр45, а также нержавеющих сталей припоями |
|||||
весу) |
|
|
|
|
|
ЛОК59-1-0,3 и ПСр45 |
|
Плавленная бура |
|
|
|
При пайке припоями ЛК62—0,5, ПМЦ-36, ПМЦ-54, а также |
|||
|
|
|
|
|
|
при пайке припоями ЛОК59-1-0.3, Кроме алюминиевых |
|
|
|
|
|
|
|
бронз и нержавеющих сталей |
|
Механическая смесь плавленой бу- |
|
При пайке припоем ПСр12м, кроме алюминиевых бронз, а |
|||||
ры 90% и борной кислоты 10% |
|
также при пайке припоем ПСр45, кроме алюминиевых бронз |
|||||
|
|
|
|
|
|
и нержавеющих сталей |
|
Хлористые: литий 25—35% и цинк |
|
При пайке алюминия и его сплавов припоем 34А. После |
|||||
8÷15%, |
фтористый калий |
8÷15%, |
|
окончания работы остатки флюса тщательно удалить во из- |
|||
остальное хлористый калий |
|
|
бежание появления коррозии на запаянном соединении |
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Для пайки мягкими припоями |
|||
ЛТИ-120 состава: спирт-сырец или |
|
Универсален, пригоден для всех мягких припоев, кроме |
|||||
ректификат |
63÷74%, |
канифоль |
|
АВИА-1 и ПОС18, при пайке свинца |
|||
20÷25%, |
диэтиламин |
солянокис- |
|
|
|
||
лый 3÷5%, триэтаноломин 1 ÷2% |
|
|
|
||||
Раствор хлористого цинка и наша- |
|
При пайке припоями ПОС90, ПОС40 и ПОС30, кроме алю- |
|||||
тыря |
|
|
|
|
|
миниевых бронз, кремнистых латуней, цинка и оцинкованно- |
|
|
|
|
|
|
|
го железа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
343 |
|
Продолжение таблицы 103 |
|
|
Состав флюса |
Применение |
|
|
Канифоль |
При пайке припоями ПОС90, ПОС40 и ПОС30 меди, латуни |
|
и оловянистых бронз |
Фосфорно-кислый аммоний |
При пайке припоем ПОС30 алюминиевых бронз и кремни- |
|
стых латуней, а также при пайке припоем ПОС18 свинца |
|
|
Соляная кислота |
При пайке припоями ПОСЗО и ПОС18 цинка и оцинкованно- |
|
го |
|
железа |
|
|
Хлористый цинк – 15%, нашатырь |
При пайке припоями ПОС30 и ПОС18 углеродистых, легиро- |
– 5%, соляная кислота – 0,6÷0.7% |
ванных и луженых сталей |
(удельный вес 1,15), остальное – |
|
вода |
|
Хлористые: цинк – 12%, калий– |
При пайке алюминия и его сплавов припоем АВИА-1. После |
40%, натрий –20%, литий – 15%, |
окончания работы остатки флюса тщательно удалить во из- |
магний – 6%, фтористый натрий – |
бежание появления коррозии на паяном соединении |
7%, или состава: хлористые – ба- |
|
рий – 48%, калий –29%, натрий – |
|
19% и фтористый кальций – 4% |
|
15.Электролиты для аккумуляторных батарей.
15.1. Общие сведения о стартерных аккумуляторных батареях (АКБ)
Аккумулятор - это обратимый химический источник энергии, способный накапливать электрическую энергию и отдавать ее потребителям. Электрохимические процессы, происходящие в свинцово-кислых аккумуляторах, заключаются в следующем.
Под действием постоянного электрического тока, протекающего через пластины и электролит, аккумулятор заряжается (рис. 29). При этом образовавшийся на пластинах сульфат свинца превращается на положительной пластине в двуокись свинца, а на отрицательной - в металлический губчатый свинец. Освободившиеся ионы сульфата свинца, вступая в реакцию с ионами водорода, образуют серную кислоту. Плотность электролита повышается.
В конце заряда, когда сульфат свинца на положительной пластине почти полностью перейдет в двуокись свинца, а на отрицательной пластине - в губчатый свинец, часть
344
подводимой к батарее электрической энергии будет расходоваться на разложение входящей в состав электролита воды. Этот процесс сопровождается обильным газовыделением, напоминающим «кипение» электролита, и называется процессом электролиза.
Рис. 29. Путь тока при заряде аккумулятора, состоящего из двух пластин: 1 - положительная пластина; 2 - отрицательная пластина; 3 - вольтметр; 4 – генератор (зарядное устройство); 5 - амперметр.
Батарея считается заряженной, если плотность электролита больше не повышается, напряжение каждого аккумулятора становится постоянным и наблюдается обильное газовыделение.
Заряженный аккумулятор способен сохранять накопленную электрическую энергию длительное время. При разряде аккумулятора (рис. 30) значительная часть двуокиси свинца - на положительной и губчатого свинца - на отрицательной пластинах превращается в сульфат свинца. Процесс образования сульфата свинца при разряде аккумулятора сопровождается понижением плотности электролита.
Химические реакции, протекающие при разряде и заряде аккумуляторов, называются реакциями электролиза. Их можно представить таким образом:
До разряда После разряда
345
Рис. 30. Путь тока при разряде аккумулятора, состоящего из двух пластин: 1 - положительная пластина; 2 - отрицательная пластина; 3 - вольтметр; 4 - потребитель тока; 5 - амперметр
Количество электрической энергии, которое может накопить и отдать аккумулятор, зависит:
–от количества активной массы, участвующей в электрической реакции;
–температуры электролита;
–величины разрядного тока;
–времени протекания разряда.
Основными величинами, которые характеризуют свойства аккумуляторной батареи, являются: электродвижущая сила (ЭДС); напряжение аккумуляторной батареи (АКБ); емкость аккумуляторной батареи. ЭДС при этом представляет собой алгебраическую разность этих потенциалов, и в основном она зависит от плотности электролита, находящегося в данный момент в аккумуляторе. Величина электродвижущей силы в аккумуляторе может быть определена по эмпирической формуле
где Еа - ЭДС аккумулятора; ρ - плотность электролита (при 15 °С в аккумуляторе). В отличие от напряжения электродвижущая сила измеряется вольтметром при разомкнутой внешней цепи, т. е. без тока нагрузки. Практически ЭДС измеряется для
346
обнаружения короткого замыкания между пластинами. При неполном коротком замыкании ЭДС аккумулятора будет ниже, чем в исправном аккумуляторе, а при полном коротком замыкании ЭДС становится равной нулю.
Напряжение АКБ - это разность потенциалов положительных и отрицательных пластин при прохождении тока через аккумуляторную батарею. Напряжение аккумулятора определяется по формуле
Uа = Еа ± Ir r, в
где Ua - напряжение аккумулятора; Еа - ЭДС аккумулятора; Ιr. - величина внутреннего падения напряжения; r - внутреннее сопротивление аккумулятора в омах.
При включении батареи для заряда вначале наблюдается резкое увеличение напряжения (при поддержании постоянной величины зарядного тока) [16]. В дальнейшем в процессе заряда напряжение на аккумуляторе плавно повышается только до 2,4 В, а затем в конце заряда, когда часть электрической энергии начинает расходоваться на разложение воды, напряжение резко возрастает до 2,65÷2,78 В, после чего остается неизменным. Когда напряжение становится постоянным - это один из признаков окончания заряда (рис. 31).
Рис. 31. Зависимость напряжения аккумулятора от продолжительности заряда и разряда
При включении батареи на разряд в первый момент наблюдается незначительное уменьшение напряжения. В дальнейшем, в течение большей части разряда, на-
347
пряжение падает медленно, а в конце разряда быстро снижается, так как наступает полный разряд аккумулятора. Разряжать батарею ниже допустимого предела (1,7 В) нельзя, потому что ранее разрядившийся аккумулятор начнет переполюсовываться, а это приведет к разрушению активной массы пластин. Поэтому для каждого режима разряда определена величина конечного разрядного напряжения.
Емкостью аккумуляторной батареи называется количество электричества, которое отдает полностью заряженная аккумуляторная батарея при непрерывном разряде ее током постоянной величины до допустимого наименьшего напряжения (1,7 В), соответствующего установленному разрядному току. Емкость АКБ измеряется в ампер-часах и определяется как произведение величины разрядного тока (в амперах) на время разряда (в часах). Поскольку емкость батареи зависит от разрядного тока (рис. 32), то в условном обозначении аккумуляторных батарей указывается емкость, соответствующая определенному разрядному режиму. Для автомобильных АКБ за номинальную емкость принимается емкость при 10-часовом режиме разряда. В процессе эксплуатации емкость АКБ зависит: от величины разрядного тока; температуры электролита; плотности электролита; срока службы батареи.
Рис. 32. Зависимость емкости аккумуляторной батареи 6-СТЭН-140М от величины разрядного тока [16].
С увеличением разрядного тока емкость свинцово-кислотных аккумуляторов уменьшается. Это объясняется тем, что при большем разрядном токе увеличивается
348
расход находящейся в порах пластины серной кислоты (H2S04), а скорость проникновения (диффузии) ее недостаточна, чтобы покрыть этот расход. Кроме того, при разряде большими токами образуется сульфат свинца PbS04 (в основном, в порах у поверхности пластин). Этот сульфат уменьшает сечение пор и ухудшает диффузию серной кислоты. При снижении разрядного тока напряжение аккумулятора восстанавливается и аккумулятор может отдать еще дополнительную емкость. Например, АКБ-6-СТЭН-140М, разряженная до допустимого предела током 420 А, при длительном разряде током 12,6 А может отдать еще 60÷70 А·ч.
С понижением температуры емкость батареи уменьшается (рис. 33), так как понижение температуры электролита ведет к увеличению его вязкости и сопротивления. Например, вязкость электролита при 0 °С в два раза больше, чем при 25 °С, а сопротивление электролита при -25 °С в 2 раза больше, чем при 20 °С. Вследствие этого напряжение во время разряда при низкой температуре электролита будет пониженным и батарея разрядится раньше, чем при более высокой температуре, когда электролит имеет меньшие вязкость и сопротивление.
Таким образом, на каждый градус снижения температуры электролита, начиная с температуры 30 °С, емкость АКБ уменьшается на 1 %.
Рис. 33. Зависимость емкости аккумуляторных батарей от температуры электролита при различных величинах разрядного тока (для аккумуляторной батареи 6-СТЭН- 140М) [16].
349
Так как номинальная емкость батарей гарантируется заводами-изготовителями при температуре электролита 30 °С, то емкость, которую батарея отдает, необходимо для сравнения с номинальной приводить к емкости при 30 °С. Приведенная емкость определяется по формуле [16]:
где Спр - емкость, А·ч, приведенная к 30 °С; Сфакт - фактическая полученная емкость, А·ч; Тср - средняя температура электролита при разряде.
В процессе эксплуатации АКБ емкость постоянной не остается. В начале эксплуатации она возрастает, так как разрабатывается активная масса пластин. Затем некоторое время она держится стабильной, а к концу срока службы батареи постепенно уменьшается (рис. 34). Когда емкость АКБ уменьшается до 50 %, ее электрическая характеристика ухудшается настолько, что батарея становится непригодной к дальнейшей эксплуатации.
Уменьшение емкости АКБ объясняется следующими процессами, которые происходят внутри батареи: разбуханием и оплыванием активной массы пластин, в результате чего происходит необратимая сульфация положительных пластин;
Рис. 34. Зависимость емкости аккумуляторных батарей 6-СТЭН-140М от срока службы (в годах) усадкой активной массы и необратимой сульфацией отрицательных пластин [16].
350
При малоинтенсивной эксплуатации, исправном электрооборудовании автомобиля, правильном и своевременном обслуживании батареи эксплуатационный (амортизационный) срок ее службы может превышать гарантийный.
15. 2. Приготовление электролитов и эксплуатационные требования к ним
Плотность электролита для АКБ зависит от климата района, в котором эксплуатируется автомобиль (табл. 104).
Нормы плотности электролита при температуре 25 °С [16]
Таблица 104
Электролитом в свинцово-кислотных АКБ служит раствор серной аккумуляторной кислоты в дистиллированной воде. Для приготовления электролита применяется аккумуляторная кислота плотностью 1,83÷1,84 (ГОСТ 667) с допустимыми примесями (табл. 105). Аккумуляторная серная кислота представляет собой маслянистую прозрачную жидкость, которую подразделяют на два сорта - А и Б, в зависимости от количества примесей в ней. Содержание серной кислоты в сортах А и Б должно быть в пределах 92÷ 94 %.
Аккумуляторную серную кислоту обычно разливают в стеклянные бутылки емкостью 20÷30 л. Бутылки помещают в ивовые корзины или прочные деревянные обрешетки, доходящие до горла бутылки. Снизу и с боков бутылки тщательно обкладывают соломой или древесной стружкой. Отверстия бутылей закрывают притертыми стеклянными пробками. К горлу бутылки подвязывают деревянную бирку, на которой обозначают: наименование завода-изготовителя, название продукта, сорт,