Паяння

 

Паяння – це процес виготовлення нероз’ємного з'єднання матеріалів з нагріванням нижче температури їх автономного плавлення (змочування, розтікання й заповнення зазора між ними розплавленим припоєм і зчеплення їх при кристалізації шва).

Паяння широко застосовують у різних галузях промисловості. У машинобудуванні його використовують при виготовленні лопаток і дисків турбін, трубопроводів, радіаторів, ребер двигунів повітряного охолодження, рам велосипедів, посудин промислового призначення, газової апаратури тощо. В електропромисловості та приладобудуванні паяння є в ряді випадків єдино можливим методом з'єднання деталей. Його застосовують при виготовленні електро- і радіоапаратури, телевізорів, деталей електромашин, плавких запобіжників тощо.

До переваг паяння належать: незначне нагрівання з'єднуваних частин, що зберігає структуру й механічні властивості металу; чистота з'єднання, яка не потребує найчастіше наступної обробки; збереження розмірів і форми деталі; міцність з'єднання.

Сучасні способи дають змогу паяти вуглецеві, леговані й нержавіючі сталі, кольорові метали та їх сплави.

Припої. Якість, міцність та експлуатаційна надійність паяного з'єднання в першу чергу залежать від правильного вибору припою. Не всі метали і сплави можуть бути припоями. Припої повинні мати такі властивості:

температуру плавлення нижчу за температуру плавлення матеріалів, що паяють;

у розплавленому стані добре змочувати матеріал, що паяється, і легко розтікатися по його поверхні.

 

Рис. 1. Класифікація припоїв за температурою плавлення

В результаті тривалого практичного відбору і багаточисленних наукових досліджень були підібрані групи припоїв, що мають оптимальне поєднання властивостей.

Залежно від температури плавлення припої класифікують так (рис. 1) : тверді (тугоплавкі) – високоміцні, що мають температуру плавлення понад 500 °С; м'які (легкоплавкі) – менш міцні, що мають температуру плавлення нижче 500 °С.

Легкоплавкі припої широко застосовують у різноманітних галузях промисловості та побуту; вени являють собою сплав олова зі свинцем. Різні кількісні співвідношення олова зі свинцем визначають властивості припоїв.

Олов'яно-свинцеві припої порівняно з іншими мають високу змочувальну здатність, хороший опір корозії. При паянні цими припоями властивості з'єднуваних матеріалів практично не змінюються.

Легкоплавкі припої служать для паяння сталі, міді, цинку, свинцю, олова та їх сплавів, сірого чавуну, алюмінію, кераміки, скла та ін.

Паяння легкоплавкими припоями застосовують тоді, коли не можна нагрівати метал до високої температури, а також при невисоких вимогах до міцності паяного з'єднання. З'єднання, спаяні за допомогою легкоплавких припоїв, достатньо герметичні.

Легкоплавкі припої випускають у вигляді чушок, дроту, литих прутиків, зерен, стрічок фольги, трубок (заповнюють каніфоллю) d 2... 5 мм, а також у вигляді порошків і паст із порошку з флюсом.

Легкоплавкі припої можна виготовити й безпосередньо в цеху або майстерні. Для цього у металевих ковшах розплавляють олово й старий припій, потім додають невеликі шматочки свинцю, добре розмішують. Для того щоб припій не вигоряв, поверхню посипають товченим деревним вугіллям.

Для одержання спеціальних властивостей до олов'яно-свинцевих припоїв додають сурму, вісмут, кадмій, індій, ртуть та інші метали.

Олов'яно-свинцеві припої виготовляють таких марок:

безсурм'янисті – ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М і ПОСК 50-18;

малосурм'янисті – ПОССу 61-05, ПОССу 50-0, 5, ПОССу 40-0, 5, ПООСу 35-0, 5, ПОССу 25-0, 5, ПОССу 18-0, 5;

сурм'янисті ПОССу 95-5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1 і ПОССу 4-6.

У позначенні марки букви вказують: ПОС – припій олов'яно-свинцевий; М – мідь; К – калій; числа вказують: перше – на вміст олова, %; наступні – на вміст міді й калію, % (решта – до 100% – свинець). При слюсарних роботах частіше застосовують припій ПОС 40.

Легкоплавкі припої застосовують при паянні тонких олов'яних предметів, скла з металевою арматурою, деталей, які особливо чутливі до нагрівання, а також тоді, коли припій має бути температурним запобіжником (в електричних теплових приладах тощо).

Тугоплавкі припої – це тугоплавкі метали та сплави. З них широко застосовують мідно-цинкові та срібні. Для одержання певних властивостей і температури плавлення в ці сплави додають олово, марганець, алюміній, залізо та інші метали.

Додавання у невеликій кількості бору підвищує твердість і міцність припою, але й підвищує крихкість паяних швів.

З'єднання, паяні міддю й припоями на її основі, мають високу корозійну стійкість; більшість з них витримують високі механічні навантаження. Температура паяння припоями на мідній основі становить 850... 1150 °С. Ці припої застосовують для одержання з'єднань, які мають бути міцними при високих температурах, в'язкими, стійкими проти втомленості й корозії. Цими припоями можна паяти сталь, чавун, мідь, нікель та їх сплави, а також інші метали й сплави з високою температурою плавлення. Тверді припої поділяють на дві основні групи – мідно-цинкові й срібні.

Мідно-цинкові припої випускають трьох марок: ПМЦ-3б для паяння латуні з вмістом 60... 68% міді; ПМЦ-48 -для паяння мідних сплавів, що мають міді понад 68%; ПМЦ-54 для паяння бронзи, міді, томпаку і сталі. Мідно-цинкові припої плавляться при 700... 950 °С.

У марці буква П означає слово «припій», МЦ – мідно-цинковий; цифра вказує на вміст міді (%).

Ці припої випускають у вигляді зерен. Зерна припоїв залежно від розміру поділяють на два класи: А