Пайка – это процесс получения неразъемного соединения металлических элементов без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с его последующей кристаллизацией.
Технология процесса пайки основана на взаимном растворении металла деталей и припоя, в результате чего образуется более прочный чем припой сплав.
Соединение происходит таким образом: расплавленный припой затекает в зазоры между деталями и диффундирует в металл этих деталей. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распайки соединения, прочность, герметичность, надежность которого зависят от правильного выбора основного металла, припоя, флюса, способа нагрева и его типа.
Классификация видов пайки металлов достаточно сложна, так как в каждой категории приходится учитывать большое количество различных параметров. Имеет значения тип припоя, способ нагрева, наличие или отсутствие в зазоре давление, характеристики кристаллизации паяного шва. В зависимости от способа нагрева различают такие виды пайки:
- газовую;
- погружением (в металлическую или соляную ванну);
- электрическую (дуговая, индукционная, контактная);
- ультразвуковую.
В единичном и мелкосерийном производстве применяют пайку с местным нагревом посредством паяльника или газовой горелки. В крупносерийном и массовом производстве применяют нагрев в ваннах и газовых печах, электронагрев, импульсные паяльники, индукционный нагрев, нагрев токами высокой частоты.
Перспективным направлением развития технологии пайки металлических (и неметаллических) материалов является использование ультразвука. Генератор ультразвуковой частоты и паяльник с ультразвуковым магнитострикционным вибратором применяются для бесфлюсовой пайки на воздухе и пайке алюминия. Оксидная пленка разрушается за счет колебаний ультразвуковой частоты.
Процесс пайки включает: подготовку сопрягаемых поверхностей деталей под пайку, сборку, нанесение флюса и припоя, нагрев места спая, промывку и зачистку шва.
Детали для пайки тщательно зачищают, промывают и обезжиривают. Зазор между сопрягаемыми поверхностями должен быть одинаков по всему сечению, он обеспечивает диффузионный обмен припоя с металлом детали и прочность соединения.
Припои для пайки
Задача припоя – хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью. Припои представляют собой сплавы цветных металлов сложного состава. По температуре плавления припои подразделяют на особо легкоплавкие (температура плавления ниже 145°С), легкоплавкие (145-450°С), среднеплавкие (450-1100°С) и тугоплавкие (выше 1050°С).
К особо легкоплавким и легкоплавким припоям относятся оловянно-свинцовые, на основе висмута, индия, олова, цинка, свинца. К среднеплавким и тугоплавким относятся припои медные, медно-цинковые, медно-никелевые, с благородными металлами (серебром, золотом, платиной). Припои изготавливают в виде прутков, листов, проволок, полос, спиралей, дисков, колец, зерен, которые закладывают в месте спаивания или наносят в расплавленном или пастообразном виде.
Флюсы для пайки
Для защиты места спая от окисления при нагреве сборочной единицы, обеспечения лучшей смачиваемости места спая расплавленным припоем и растворения металлических окислов применяются флюсы для пайки.
Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя. Флюсы могут быть твердые, пастообразные и жидкие. Наиболее распространенные флюсы: бура, плавиковый шпат, борная кислота, канифоль, хлористый цинк, фтористый калий.
Пайку высокоточных соединений производят без флюсов в защитной атмосфере или в вакууме.
Область применения
Пайка занимает второе место по применению в области соединения металлов после сварки, причем в некоторых областях производства технология главенствующую позицию: например, в производстве и ремонте компьютеров и другой электронной техники.
Пайка применяется для соединения медных трубок в производстве холодильников, теплообменников, при соединении твердосплавных деталей между собой, например – режущие пластины к резцам.
При проведении кузовных работ с помощи пайки присоединяют деталей к тонким металлическим листам. Для защиты различных конструкций от коррозии металлов используют лужение, которое является частью процесса пайки.
Если в каких-то ситуациях нельзя соединить две металлические заготовки между собой сваркой, болтовым соединением, заклепками, клеем или другими способами, на помощь, как правило, приходит именно пайка металла.
Подготовил Евгений Лавриненко (СМ)