Новые методы пайки металла
Пайка — один из наиболее известных методов соединения металлов. Однако применявшиеся до последнего времени способы пайки вследствие низкой производительности, недостаточной надежности соединения, сложности технологического процесса и других недостатков использовали относительно редко.
В последнее время появились новые методы пайки, использующие различные виды электрического нагрева: т. в. ч., электронный луч, нагрев в термических печах, пайка с применением ультразвука и др. Эти методы нагрева в сочетании с такими защитными средами, как вакуум, инертные и восстановительные газы (водород, СО. и др.), специальные припои, не требующие флюсов, позволили значительно улучшить качество паяных изделий и повысить производительность процесса пайки.
Новые методы пайки дают возможность использовать деталь в изделиях без последующей механической обработки.
С помощью новых методов пайки можно соединять тугоплавкие металлы и металлы, обладающие особыми свойствами.
Из таких металлов могут быть изготовлены в условиях вакуума тонкостенные конструкции, подвергающиеся воздействию высоких температур. Пайка в современном состоянии удовлетворяет всем требованиям производства с точки зрения экономики, так как использование паяных соединений способствует уменьшению трудоемкости и снижению стоимости изделия.
Пайка стала одним из важнейших технологических процессов соединения металлов во многих отраслях металлообрабатывающей промышленности. Паяные соединения надежно работают в ответственных изделиях в авиационной, радиотехнической, автомобильной, приборной и других отраслях промышленности.
Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва.
Пайку металлов следует проводить при определенной температуре и в средах, обеспечивающих хорошее смачивание припоем металла и взаимную диффузию жидкого припоя и металла соединяемого изделия. При этом должны быть созданы условия для возникновения капиллярных явлений. Последние обеспечивают проникновение жидкого припоя в зазоры между соединяемыми изделиями. Припой проникает в зазоры между соединяемыми деталями, при охлаждении кристаллизуется и образует прочную связь. Нагревать изделие и расплавлять припой можно дугой, теплотой, выделяющейся в электрическом контакте, в печах сопротивления, индукционным методом, электронным лучом, газовым пламенем, погружением в соляные ванны или жидкие припои и т. п.
Пайка имеет ряд преимуществ по сравнению со сваркой. Во многих случаях при пайке расходуется меньшее количество теплоты. Пайка не вызывает существенных изменений химического состава и механических свойств основного металла. Как правило, остаточные деформации в паяных соединениях значительно меньше, чем в сварных. Поэтому возможно соблюдение точных размеров паяных конструкций без дополнительной обработки. Пайкой соединяются углеродистые и легированные стали, чугун, цветные металлы и сплавы, благородные металлы и т. д., а также разнородные материалы. Процесс пайки легко механизируется и автоматизируется.
Большинство способов пайки осуществляют с применением различных припоев и лишь в тех случаях, когда в процессе пайки между металлами могут образоваться легкоплавкие эвтектики, пайка возможна без специального припоя.
К припоям предъявляют ряд требований общего характера. Припой должен хорошо растекаться по поверхности основного металла, смачивать и растворять его, легко заполнять зазоры между деталями, обеспечивать необходимую прочность соединения и т. п.
Припои применяют в виде лент, паст, прутьев. Особенно распространены припои в виде проволочных контуров и прокладок из фольги, штампуемых в соответствии с поверхностью соединяемых частей.
Широкое применение в качестве припоев получили высокотемпературные припои — сплавы на основе серебра, алюминия, меди и др., обладающие, как правило, температурой плавления выше 450—500° С (723—773 К). Медно-цинковые припои ПМЦ 36, ПМЦ 48, ПМЦ 54 имеют предел прочности σв = 21 35 кгс/мм 2 (206,0 — 343,2 МН/м 2 ), относительное удлинение до 26%, рекомендуются для пайки изделий из меди, томпака, латуни, бронзы. Серебряные припои имеют температуру плавления 740—830° С (413—1103 К). Согласно ГОСТ 8190—56 марки припоев разделяют в зависимости от содержания в сплавах серебра, которое изменяется в пределах от 10 (ПСр 10) до 72% (ПСр 72). В них также содержатся цинк, медь и в небольшом количестве свинец. Эти припои применяют для пайки тонких деталей, соединения медных проводов и в случаях, когда место спая не должно резко уменьшать электропроводность стыковых соединений.
Низкотемпературные припои имеют температуру плавления ниже 450—400° С (723—673 К). Они обладают небольшой прочностью. Их применяют для пайки почти всех металлов и сплавов в разных их сочетаниях. В большинстве случаев низкотемпературные припои содержат значительный процент олова.
Низкотемпературные оловянно-свинцовые припои (ГОСТ 1499—70) имеют верхнюю критическую точку плавления 209—327° С (482—600 К). Олово имеет точку плавления 232° С (505 К). Его предел прочности при растяжении 1,9 кгс/мм 2 (18,6 МН/м 2 ), относительное удлинение 49%, НВ 6,2 кгс/мм 2 (60,8 МН/м 2 ). Оловянно-свинцовые припои ПОС-90, ПОС-61, ПОС-40 и др. применяют при пайке медных аппаратов, авиационных радиаторов, изделий из латуни и железа, медных проводов и т. д.
Образование качественного паяного соединения в значительной степени зависит от возможности наиболее полного удаления с поверхности металла окисных, адсорбированных газовых и жидких пленок. В практике пайки для удаления поверхностных пленок применяют различного рода флюсы, восстановительную атмосферу или вакуум. В последнее время для этой цели успешно используют механическое разрушение пленок с помощью ультразвуковых упругих колебаний.
Флюсы при пайке имеют несколько назначений. Они защищают основной металл и припой от окисления, растворяют или восстанавливают образовавшиеся окислы, улучшают смачивание поверхностей, способствуют растеканию припоев. Флюсы можно применять в твердом, жидком и газообразном виде (в виде порошков, паст, растворов газов). Роль флюса выполняют некоторые специальные газовые атмосферы и вакуум, которые также могут способствовать восстановлению окислов и улучшению условий смачивания. Флюсующее действие оказывают в некоторых случаях отдельные составляющие, входящие в состав припоев. Например, фосфористые припои не требуют флюсов при пайке медных сплавов.
Пайку можно вести при общем или местном нагреве конструкции. При общем нагреве изделие помещают в печь или погружают в соляную или металлическую ванну. В этих условиях изделие прогревается равномерно. Такой процесс целесообразен для пайки изделий относительно небольших размеров. При местном нагреве подогревают лишь часть конструкции в зоне спая.
Пайка при помощи паяльника. Наиболее известный и широко используемый метод пайки низкотемпературными припоями — пайка паяльниками. В усовершенствованных конструкциях паяльников обеспечивается механизированная подача припоя и его дозировка.
Пайка газовым пламенем. Газовым пламенем паяют вручную и механизированным способом. Источником нагрева служит пламя обычных горелок с применением в качестве горючего относительно невысококалорийного газа, например пропана. Газовое пламя лишь частично предохраняет место спая от окисления, поэтому рекомендуется применение флюсов и паст.
Рис.109. Основные виды индукторов для пайки:1—индуктор;2—детали;3—припой
В некоторых случаях флюсы подаются в газообразном состоянии непосредственно в пламя. При газовой пайке возможно применение высокотемпературных и легкоплавких припоев.
Для крупных деталей иногда применяют процесс пайки, называемый «сварка бронзой». В этом случае припоем служат латунные стержни, изделие нагревают кислородно-ацетиленовой горелкой. Сначала ею подогревают кромки, насыпают флюс, облуживают их тонким слоем припоя, а затем заполняют припоем весь объем разделки. Сварку бронзой используют при ремонте чугунных и стальных деталей.
Отличия пайки от сварки
Многие путают думая, что пайка и сварка металлов это одно и то же. Однако они сильно заблуждаются, ведь основное отличие пайки от сварки в том, что при пайке металл не расплавляется.
Технология пайки кардинально отличается от сварки в виду особенностей и специфики применяемого оборудования. Для сварки металлов применяется куда более сложное оборудование, чем для пайки.
Однако это еще ничего не значит, и порой выпаять микросхему или перепаять зарядное гнездо в телефоне гораздо сложнее, чем сварить забор из профильной трубы. В чем особенности и отличия пайки от сварки? Какое оборудование применяется для этих двух технологических процессов?
В чем отличия пайки от сварки
Как было сказано выше, основное отличие пайки от сварки в том, что при пайке металлы не расплавляются. Их соединение происходит по-другому, с помощью припоя. О том, что такое припой и для чего он нужен, вы можете узнать в другой статье сайта svarkapajka.ru.
При сварке же происходит расплавление металлов и их соединение друг с другом на молекулярном уровне. Это делает соединение более надежным, крепким и долговечным, хотя и меняет структуру металла в целом.
Поэтому можно сказать так: пайка даёт возможность соединять мелкие детали без какого-либо вреда. При этом прочность соединения во многом зависит от припоя, а также способа соединения спаиваемых элементов. Для сварки используются инверторы и газовое оборудование, для пайки — паяльные станции, горелки и паяльники.
Где применяется пайка, а где сварка металлов
Пайка занимает второе место по популярности соединения металлов после сварки. Она нашла широкую востребованность во многих областях, а в некоторых, и вовсе, пайка занимает лидирующую позицию.
Например, невозможно представить сегодня IT-промышленность без пайки. Здесь пайка широко применяется для соединения электросхем и радиодеталей. Без неё не получится спаять медные трубы на отопление и водоснабжение. Широко пайка применяется и при кузовном ремонте.
Сварка же металлов в основном востребована в строительной сфере, однако не меньшую популярность в последнее время она завоевала и в быту. В основном применяется она для соединения черных металлов, а также там, где нужно собирать большие металлоконструкции.
Виды пайки
В техническом плане очень сложно определить классификацию пайки из-за немалого количества параметров. Пайка подразделяется не только по способу заполнения зазоров припоем, но и по типу кристаллизации шва, методу удаления оксидной пленки, а также по многим другим параметрам.
Поэтому основная классификация пайки характеризуется температурой плавления припоя. По данному параметру существующие виды пайки можно классифицировать следующим образом.
- Низкотемпературная пайка — предполагает температуру плавления припоя менее 450°C. Низкотемпературная пайка подходит для соединения небольших элементов, а также радиодеталей, там, где опасен их перегрев.
- Высокотемпературная пайка — температура плавления припоя при данном виде пайки составляет более 450°C. Высокотемпературная пайка применяется там, где нужно создать крепкое и надежное соединение, которое не расплавится при воздействии температуры более 100 градусов.
Пайка и сварка: сравнительный анализ
Тема «пайка против сварки» будет кратко рассмотрена в этой статье. Основное различие между сваркой и пайкой заключается в источнике тепла.
В процессе сварки и пайки сварщик добавляет присадочный металл в соединения металлов. Разница между пайкой и сваркой обсуждается ниже.
| Серийный номер | сварка | пайка твердым припоем |
| 1. | Температура, используемая в сварочный процесс выше температуры плавления основного металла. Температура может достигать максимума для процесса сварки около 3800 0 | Температура, используемая в процессе пайки, меньше температуры плавления основного металла. Температура может достигать максимума для процесса пайки около 600 0 |
| 2. | Коэффициент искажения для сварочный процесс БольшеИскажение скорость процесса пайки меньше. | |
| 3. | Напряжение возникает в основных металлах в процессе сварки. | В процессе пайки напряжения в основных металлах не возникают. |
| 4. | Присадочные металлы не используются в процессе сварки | В процессе пайки используются присадочные металлы. |
| 5. | Компания предел прочности наблюдается в процессе сварки и его диапазон будет более 200 МПа | Прочность на растяжение наблюдается в процессе пайки и находится в пределах 100 – 150 МПа. |
| 6. | Подобный металл с одинаковым составом и температурой плавления только основных металлов может быть соединен вместе | Разнородный металл с разным составом, а также разной температурой плавления основных металлов легко соединяется между собой. |
| 7. | Для крупных сборок используется сварка | Для мелкой сборки используется пайка. |
| 8. | С помощью сварки можно сделать более прочные соединения. | С помощью пайки можно получить более слабые соединения по сравнению со сварными соединениями. |
| 9. | При сварке перед выполнением операции заготовка должна быть чистой | При пайке перед выполнением операции заготовка должна быть чистой, но это необязательно. |
| 10 | В разделе сварочный процесс свойства металлов изменяются после завершения процесса. | В процессе пайки свойства металлов не меняются после завершения процесса. |
| 11 | Процесс сварки можно определить как процесс соединения обеих заготовок без применения или с применением присадочного металла с использованием верхней температуры плавления основных металлов. | Процесс пайки можно определить как процесс соединения обеих заготовок вместе с нанесением присадочного металла с использованием более низкой температуры плавления основных металлов. |
Процесс пайки по сравнению со сваркой:
Процесс пайки безопаснее, чем процесс сварки.
Процесс сварки можно определить как процесс соединения обеих заготовок вместе без применения или с применением присадочного металла с использованием верхней температуры плавления основных металлов, а процесс пайки можно определить как процесс соединения обеих заготовок совместно с применением присадочного металла с использованием более низкой температуры плавления основных металлов.
Пруток для пайки против сварочного стержня:
В процессе пайки могут использоваться сварочные стержни.
В процессе сварки обе детали растворяются вместе без или с применением присадочного металла с использованием более высокой температуры плавления основных металлов, в противном случае в процессе пайки обе детали растворяются вместе с применением присадочного металла с использованием более низкой температуры плавления. из основных металлов.
Пайка против сварки:
В пайке не нужны опытные руки, а в сварке нужны опытные руки.
Основное отличие процесса сварка и пайка являются источником тепла. В процессе пайки источник тепла работает как печь, сопротивление, горелка, погружение, индукция, а в процессе сварки источник тепла работает как электричество.
В процессе пайки температура будет около 550 градусов по Цельсию, а в процессе пайки температура будет около 2800 градусов по Цельсию.
В чем преимущество пайки перед сваркой?
Как сварка, так и пайка являются лучшим решением. Иногда для некоторых применений подходит пайка, а иногда для некоторых применений подходит сварка.
Быстрая работа:-
Пайка — это более быстрая операция по сравнению со сваркой. В операции пайки температура обработки и потребляемая мощность ниже по сравнению со сваркой. Соединения, созданные в процессе пайки, имеют минимальные остаточные напряжения и степень термической деформации. Процесс термической обработки перед выполнением операции пайки не требуется. Разнородный металл с разным составом, а также разной температурой плавления основных металлов легко соединяется между собой.
Дешевле:-
Пайка — это автоматизированный метод, хотя для управления этим процессом не требуется экспертная робототехника, по этой причине пайка стала менее дорогой, и с помощью этого процесса можно легко сэкономить деньги.
Идеальное производство для средних и больших объемов:
В процессе сварки производительность занимает немного больше времени, но пайка является автоматизированным процессом, по этой причине от среднего до крупного производства легко может быть выполнено за короткое время. Пайка – трудоемкий процесс.
Менее сложный процесс: —
Температура, используемая в процессе сварки, больше, чем температура плавления основного металла. Температура может достигать максимума для процесса сварки около 3800 0 по этой причине изменяются свойства соединений в основных металлах и затрудняется работа с расплавами основного металла, а также требуются квалифицированные руки, все вместе сварка стала сложным процессом.
При этом температура, используемая в процессе пайки, меньше температуры плавления основного металла. Температура может достигать максимума для процесса пайки около 600 0 по этой причине свойства соединений в основных металлах не изменяются и не сложна работа с расплавами основного металла, а также не требуются квалифицированные руки, все вместе пайка стала менее сложным процессом.
Создайте более чистые суставы: —
Неправильные валики сделаны в процессе сварки, которая создается из детали. С другой стороны, в процессе пайки не образуются валики или очень маленькие валики, что очень удобно для сварщиков.
Сохраняйте жесткую терпимость: —
В процессе пайки основные металлы не расплавляются, поэтому форма основного металла не деформируется, в то время как в процессе сварки основные металлы расплавляются, поэтому форма основного металла деформируется из-за более высокой температура выше температуры плавления основных металлов.
Пайка сложнее сварки?
В процессе сварки изменяются свойства основных металлов.
Пайка тверже, чем сварка, или сварка тверже, чем пайка, полностью зависит от конфигурации соединения. Внутренние соединения основных металлов легко свариваются, а в случае соединения разнородных металлов пайка легче, чем сварка.
Прочность пайки и сварки:
Метод пайки не слишком эффективен при высокой температуре.
Прочность соединений основных металлов в процессе сварки высока. Процесс пайки является работой ниже температуры плавления основных металлов, поэтому основной металл не растворяется. Скорее, источник тепла растворяет присадочный металл и под действием капилляра образует его внутри швов.
Пайка и сварка чугуна:
Пайка больше подходит для работы с чугуном.
Работы с чугуном выполняются при небольшом ремонте, а в случае пайки также подходят для ремонта небольших площадей, и риск растрескивания легко может быть уменьшен для этого, в то время как работы с чугуном не подходят для сварных швов.
Пайка и сварка велосипедной рамы:
Велосипедные рамы обычно изготавливаются из алюминия, углерода, стали и даже из картона.
Изготовление рам велосипедов с помощью как пайки, так и сварки полностью зависит от материалов и конструкции. С алюминием мы легко можем сваривать, а со стальными рамами велосипедов можно делать пайку.
Пайка и сварка стали:
При пайке используется пропановая горелка.
Пайка стального соединения прочнее сварки стального соединения. Правильно созданное паяное соединение является более прочным по сравнению с соединяемыми основными металлами, и температура в этом случае остается низкой около 600 градусов по Цельсию.
Пайка и сварка алюминия:
Пайка с алюминием быстрее.
При соединении металлов для алюминия процесс пайки более быстрый по сравнению с процессом газовой сварки вольфрамовой вставкой. Прочность пайки алюминия и сварки алюминия одинакова.
Бронзовая пайка против сварки:
Для соединения разнородных металлов более эффективна бронзовая пайка.
В процессе сварки обе детали растворяются вместе без или с применением присадочного металла с использованием более высокой температуры плавления основных металлов, в противном случае в процессе пайки обе детали растворяются вместе с применением присадочного металла с использованием более низкой температуры плавления. из основных металлов.
Угловая пайка по сравнению со сваркой:
Пайка может навсегда соединить два металла с помощью горелки.
Соединения с проушинами и угловые паяные соединения выполняются путем нагрева присадочного материала (но не основного металла) до его точки плавления с использованием очень горячего пламени, обычно из окси-ацетилена или окси-пропана, тогда как сварка выполняется электрическим током — в основном крошечной молнией. болты используются для плавления металлов.
Привет. Я Индрани Банерджи. Я получил степень бакалавра в области машиностроения. Я человек с энтузиазмом, и я человек, который положительно относится ко всем аспектам жизни. Я люблю читать книги и слушать музыку. Подключаемся через LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214
Последние посты
Иодистый водород и двуокись серы являются неорганическими соединениями, обозначаемыми химической формулой HI и SO2 соответственно. Исследуем реакцию между HI и SO2. Привет или.
FeCl3, или хлорид железа, имеет степень окисления +3. В водном растворе мощная кислота HF полностью ионизируется. Рассмотрим реакцию HF+ FeCl3 более подробно. FeCl3 кажется.
О НАС
Мы являемся группой профессионалов отрасли из различных областей образования, таких как наука, инженерия, английская литература, и создаем универсальное образовательное решение, основанное на знаниях.