Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)

Пайка

Студент Малышева Е.Е.

Преподаватель: Черепахин Александр Александрович

МОСКВА 2014



Оглавление

• Введение
• Паяние в древности
• Основы процесса пайки
• Классификация
• Припои
• Флюсы
• Паяльные инструменты
• Список используемой литературы


Введение

Пайка - это одна из разновидностей сварки, основанная на неразъемном соединении металлов за счет введения между металлами расплавленного материала (припоя), с температурой плавления более низкой, чем температура плавления соединяемых металлов.

Пайка известна с давних времен и широко применяется по сей день во многих отраслях промышленности. На протяжении столетий процесс паяния совершенствовался, приобретал новые разновидности и новые области применения.

Данную тему я выбрала из-за того, что паяние очень актуально на сегодняшний день. Это удобный, экономичный и весьма простой способ соединения металлов. Паяние некоторых деталей возможно проводить даже в домашних условиях.

Преимущества пайки:

1. Возможность изготовлять весьма сложные узлы и изделия из отдельных, простых по форме и легких в изготовлении элементов.

2. Возможность соединять в одном изделии элементы из различных сплавов с различными требуемыми по условиям работы изделия физико-механическими свойствами.

3. Сравнительная несложность, невысокая трудоемкость и малая стоимость технологического процесса.



Паяние в древности

Процесс паяния используют уже около 5000 лет. В глубокой древности, во времена когда человек не знал о качествах железа и стали, когда только началось распространение золота, меди и их простейших сплавов, мастера-чеканщики нашли способ соединения отдельных частей металлических изделий методом пайки.

При раскопках царских гробниц на территории древнего Вавилона учеными были найдены изделия из золота, созданные при использовании пайки. Например, в гробнице царицы Шубад, (приблизительно 3200-х годы до нашей эры) были найдены золотые сосуды, ручки к которым были припаяны золотом или сплавом золота и серебра.

При раскопках египетских пирамид были найдено огромное количество золотых украшений, созданных технологией паяния. Так искусство паяния было прекрасно развито в древнем Египте (второе тысячелетие до нашей эры).

Заметим, что египтяне уже тогда нашли способ снизить температуру плавления золотого припоя; для этого изготовляли золотой порошок, а затем отжигали его в древесно-угольной пыли; так поверхность золотых крупинок насыщалась углеродом, т. е. образовывался золото-углеродистый сплав с более низкой температурой плавления, который использовался как в качестве припоя. При раскопках в Нумибии, Ливии и погибшей от вулкана Помпее, археологи находили свинцовые водопроводные трубы, паянные свинцово-оловянными припоями.

Раскопки древних русских поселений так же являются доказательством древнейшего применения пайки. Установлено, что еще в IV--V веках нашей эры кузнецы верхнего Поволжья в изготовлении стальных столовых приборов применяли пайку медью. В Киевской Руси была распространена пайка медью и медными сплавами изделий из железа и стали.



Основы процесса пайки

Пайка - это в первую очередь процесс взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла (припоя).

Основные понятия:

Припой -- это металл или сплав, вводимый между соединяемыми деталями имеющий более низкую температуру плавления, чем паяемые материалы.

Флюс -- это активное химическое вещество, предназначенное для удаления окисной пленки и защиты от окисления в процессе пайки для снижения поверхностного натяжения.

Паяемость -- это свойство материалов образовывать соединение при заданном режиме пайки.

Режим пайки -- это параметры и условия, при которых осуществляется пайка (температура, время выдержки, скорость нагрева и охлаждение).

Состав паяного соединения

1. Спай - это переходный слой - результат физико-химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом.

2. Диффузионная зона - результат взаимной диффузии припоя и паяемого металла.

3. Участок с изменяемой структурой и свойствами

4. Прикристаллизованная зона - результат концентрирования в области спая тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава.

Этапы получение паяного соединения:

1. Подготовка паяемых соединений;

2. Нагревание деталей до температуры ниже их плавления;

3. Путем использования флюса, удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов;

4. Помещение в зазор между паяемыми деталями жидкого припоя;

5. Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;

6. Кристаллизация припоя в зазоре;

Температурные условия процесса:

t1 > t2 > t3 > t4

где: t1 - температура начала плавления детали

t2 - температура нагрева детали при пайке;

t3 - температура плавления припоя;

t4 - рабочая температура паянного соединения;

Классификация

В первую очередь пайка бывает капиллярная и некапиллярная.

К некапиллярной относятся:

Ш Пайко-сварка (без расплавления деталей).

Ш Сварко-пайка (пайка металлов с разной температурой плавления, припой- материал с меньшей температурой плавления).

К капиллярной относятся:

Ш Пайка готовым припоем (шов образует кристаллизация готового припоя)

Ш Контактно-реактивная (припой - результат контактно-реактивного плавления соединяемых материалов).

Ш Реактивно-флюсовая (припой - результат выделения металла из флюса).

Ш Диффузионная капиллярная (шов затвердевает при температуре выше температуры солидус припоя).

Способы пайки делятся:

Ш По физическим, химическим, электрохимическим признакам

o флюсовая;

o ультразвуковая;

o в активной газовой среде;

o в нейтральной газовой среде;

o в вакууме

Ш По отсутствию или наличию давления на паяемые детали:

o без давления;

o под давлением.

Ш По времени нагрева:

o одновременно;

o неодновременно.

Ш По температуре нагрева

o низкотемпературная (до 450 °C)

o высокотемпературная

Виды паяльных соединений:



Припои

Припой - это металл или сплав, вводимый между соединяемыми деталями имеющий более низкую температуру плавления, чем паяемые материалы, в результате кристаллизации которого и происходит соединение деталей.

Припои должны отвечать следующим требованиям:

Ш Температура плавления припев всегда должна быть ниже температуры плавления паяемых металлов;

Ш Припои должны обладать хорошей жидкотекучестью

Ш Припои после кристаллизации должны образовывать прочное соединение

Ш Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) припоев и паяемых металлов должны быть одинаковы во избежание остаточных напряжений и трещин;

Ш Физико-химические свойства припоев и паяемых материалов не должны быть сильно различными

Припои классифицируют по:

Ш По химическому составу.

Ш По сортаменту:

o пластичные припои:

полоса;

фольга;

проволока.

o хрупкие припои:

прутки;

отливки;

порошки;

пасты;

сетка;

стружка;

кольца;

брикеты.

Ш По технологическим свойствам:

o самофлюсующиеся припои (удаляют окислы без применения флюса);

o композиционные припои (смесь тугоплавких и легкоплавких элементов).

Ш По содержанию активирующих компонентов, повышающих смачиваемость.

Ш По температуре плавления:

o низкотемпературные (температура плавления припоя меньше 450 0С);

o высокотемпературные (температура плавления припоя больше 450 0С).

Флюсы

Флюсы - это вещества/смеси органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления оксидов с поверхности паяемых деталей, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и защиты от действия окружающей среды. Флюс должен взаимодействовать с окисной плёнкой прежде, чем расплавится припой.

Классификация флюсов:

Ш по температуре:

o низкотемпературные (до 450 °C)

o высокотемпературные (выше 450 °C);

Ш по природе растворителя:

o водные

o неводные;

Ш по природе активатора:

o низкотемпературные:

· галогенидные;

· фторборидные;

· боридноуглекислые.

o высокотемпературные:

· канифольные;

· фторидные;

· стеариновые;

· кислотные;

· гидрозиновые;

· аниминовые.

Ш по механизму действия:

o защитные

o химического действия

o электрохимического действия

o реактивные;

Ш по агрегатному состоянию:

o твёрдые

o жидкие

o пастообразные.

Паяльные инструменты

Паяльники. Паяльник - нагревает припой до температуры плавления, наносит его на поверхность пайки, прогревает поверхность пайки на детали. С его помощью так же удаляются излишки расплавленного припоя.

Паяльники применяются для пайки низкотемпературными припоями.

Различают паяльники:

Ш с слюдяным нагревателем: трубчатый слюдопластовый каркас заданных размеров, длины и диаметра из жаростойкого слюдопласта, на который навивается спираль ниxрoмoвoй проволоки, обладающая высоким электрическим сопротивлением. Количество витков проволоки, соответствует требуемой мощности. Спираль защищена жаростойкой диэлектрической оболочкой не менее чем в три оборота, a затем надевается изоляционный чехол, толщиной не менее 1,5 мм. Электрические выводы нагревателя изолированы друг от друга и соединены жилами шнура в ручке электропаяльника. Ручка - деревянная или полипропиленовая.

Ш с керамическим нагревателем : напоминает печатную плату, но не на стеклотекстолите, а на керамике и все это скручено в трубу. Наконечник устанавливается либо снаружи либо внутри трубы. После включения такой паяльник может выйти на рабочую температуру за 10 сек.

Паяльные станции. В паяльных станциях используются низковольтные паяльники, которые подключены к сети через понижающий трансформатор. Это резко уменьшает наводки возникающие на жале паяльника и практически сводит на нет риск повреждения статическим электричеством чувствительных деталей. Паяльные станции имеют систему регулировки и поддержания температуры жала на определенном уровне. Такой паяльник не перегреет детали или плату. Поэтому с разными насадками такой паяльник можно использовать как для пайки толстых проводов, так и для миниатюрных деталей. Преимущество паяльной станции -- это малое время нагревания до нужной температуры.

пайка капиллярный флюс припой



Список используемой литературы

Петрунин И. Е. "Физико-химические процессы при пайке. М., «Высшая школа», 1972;

Максимихин М. А. Пайка металлов в приборостроении. Л.: ЦЕНТРАЛЬНОЕ БЮРО ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, 1959

Svarkainfo - [http://svarkainfo.ru/rus/technology/payka/]

Древний мир металла - [http://www.drevniymir.ru/]

Размещено на Allbest.ru

...