5.3 Технология паяния

Паяние - это процесс соединения металлических частей с помощью металла (припоя). Припой в процессе паяния расплавляясь, проникает в зазор между соединяемыми деталями, образуя паяный шов.

В зависимости от температуры плавления различают припои мягкие и твердые. Мягкие припои плавятся при температуре ниже 400 ⁰С и применяются в тех случаях, где высокая прочность пайки не обязательна. Примером паяния мягкими припоями может служить паяние латуни, меди, белой жести, оцинкованной стали, железа оловянно-свинцовыми припоями марок ПОС-90, ПОС-30 и т.п. Буквы, входящие в обозначение этих марок означают: П - припой, О - олово, С - свинец. Цифры указывают сколько в этом припое процентов (по массе) олова, остальное свинец. Температура плавления таких припоев в пределах 220...260 ⁰С. Оловянно-свинцовые припои поставляются в виде прутков, проволок и трубок (трубки заполнены канифолью).

Твердые припои плавятся при температуре около 700 ⁰С и применяются для образования прочных температуроустойчивых швов. В качестве твердых припоев наиболее часто применяют медно-цинковые и серебряные сплавы. Для спайки бронзы, стали используют припои с содержанием меди до 68 %. Медно-цинковые припои поставляются в форме зерен размерами 0,2...3 мм (класс А) или 3... 5 мм (класс Б). Серебряные припои выпускаются в виде полос и проволоки. Для спаивания деталей из алюминия и его сплавов применяются припои на алюминиевой основе с температурой плавления 525 ⁰С. При такой температуре на поверхности алюминия образуется прочная тугоплавкая пленка окислов. С целью нейтрализации этого явления в зазор соединения вносят флюс, который в процессе паяния предохраняет металл от окисления. Флюс плавится раньше припоя, растекаясь по поверхности и удаляет оксидную пленку до начала плавления припоя. Благодаря этому припой беспрепятственно затекает в зазоры и прочно соединяет детали. Применяют следующие флюсы: хлористый цинк (для пайки меди, латуни, бронзы и стали), соляную кислоту (для пайки цинка, чугуна), буру (при пайке твердыми припоями), канифоль (при паянии электропроводов), смесь хлористого цинка и хлористого натрия (для пайки алюминия), а также различные паяльные пасты (тиноль, флюдор и др.).

Хлористый цинк можно приготовить путем опускания кускообразного цинка в 50-процентную соляную кислоту до тех пор, пока кислота перестанет "кипеть". После этого в травленую кислоту добавляют 0,5 части нашатырного спирта и сильно взбалтывают до тех пор, пока раствор станет прозрачным.

Места нанесения паяльного шва должны быть очищены от жира, окалины, грязи. Зазор между деталями должен быть в пределах 0,05...0,15 мм. Перед пайкой поверхность алюминиевых деталей очищают путем травления в щелочах, промывания водой, осветления в азотной кислоте и вновь промывания водой.

Паяние мягкими припоями осуществляют паяльниками, изготовленными из чистой меди. Форму паяльника и его размеры выбирают в зависимости от характера соединяемых деталей. В большинстве случаев применяют молотковые паяльники с углом заправки 25... 45⁰. Паяльник нагревают до 400 ⁰С, очищают от окалины, смазывают хлористым цинком и обслуживают припоем. Затем паяльником медленно прогревают будущий шов, предварительно смазав его флюсом, и прижимают припой к паяльнику для заполнения зазора в шве расплавленным припоем. Припой, пристав к поверхностям шва, остывает и, затвердевая, скрепляет спаиваемые детали.

Паяние твердыми припоями осуществляют в такой последовательности. Очищенные поверхности скрепляют мягкой проволокой в положении, в котором они должны остаться после паяния и места пайки обмазывают бурой. Затем в швы закладывают кусочки припоя и нагревают в горне (или паяльной лампой) до тех пор, пока припой расплавится и заполнит спаиваемые швы. При остывании кромки шва прочно скрепляются.

Для защиты поверхностей от ржавления и окисления применяют лужение и цинкование. Эти процессы связаны с нанесением тонкого слоя защитного металла на поверхности деталей (оребрение калориферов, поверхности теплообменников, труб). Лужение осуществляют путем наноски полуды (оловянно-свинцовистый сплав, олово) на поверхность методом растирания или погружения. Цинкование осуществляют методом погружения. Предварительными операциями этих процессов является протравливание и промывка поверхностей, наноска флюса, прогрев. При лужении растиранием хорошо нагретое изделие снимают с огня и быстро растирают олово холщевой тряпкой, пересыпанной порошком нашатыря, чтобы получился гладкий слой полуды. При цинковании изделие погружают в расплавленный цинк и затем, вынув, стряхивающими ударами удаляют подтеки расплавленного цинка.

В процессе паяния, лужения и цинкования необходимо соблюдать меры предосторожности как во время очистки поверхностей и подготовки их к пайке, так и во время осуществления этих процессов. Особую осторожность следует соблюдать при работе с кислотами, расплавленным припоем, нагретыми поверхностями и инструментами. Помещение, где производятся операции паяния, лужения и цинкования должны обеспечиваться достаточной вентиляцией.

Склеивание - это процесс соединения деталей с помощью специальных клеев, соответствующих склеиваемым материалам. Для склеивания пластмассовых деталей используются эпоксидные клеи типа Л-4 и ВК-32-ЭМ, ЭД-5 и ЭД-6 с применением отвердителя, пластификатора и наполнителя, а также клеи на основе термореактивных полимеров БФ. Склеивание происходит при подогревании клеевого шва до температуры от 20 до 200 ⁰С в зависимости от марки клея. После отвердения клеевое соединение стойко к щелочам и минеральным кислотам. Эпоксидными клеями можно склеивать металлы, стекло, керамику, кожу, ткани. При работе с клеями необходимо оберегать лицо и руки от попадания на них брызг клея, а после работы тщательно вымыть руки горячей водой с мылом.