Справочник

Соединение деталей пайкой

Соединение деталей пайкой – неразъемное соединение, заключающееся в том, что неразъемное соединение материалов получают с помощью расплавленного промежуточного металла (припоя), плавящегося при более низкой температуре, чем соединяемые детали.

Соединение материалов происходит в результате диффузии припоя и основного материала путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва (рис. 1).

Паяные соединения

Рис. 1. Паяные соединения: а – встык; б – внахлестку; в – встык со скошенными кромками; г, д – внакладку; е, ж – припаивание фланцев; з – в шпунт

В зависимости от температуры в контакте соединяемых материалов пайка подразделяется на низкотемпературную – 450° С и высокотемпературную – выше 450° С. Нагрев может производиться паяльником, токами высокой частоты, в печах, в пламени газовой горелки и т. д.

Припои характеризуются температурой начала и конца плавления (рис. 2).

Классификация и виды припоев по температуре плавления

Рис. 2. Классификация и виды припоев по температуре плавления

В качестве припоев используются цветные металлы и их сплавы, которые в зависимости от температуры плавления подразделяются на мягкие и твердые.

Мягкие припои, имеющие температуру плавления не выше 400-450° С, обладают невысокой механической прочностью, твердые припои – температура плавления свыше 450° С – имеют высокую механическую прочность.

В качестве мягких (легкоплавких) припоев применяют оловянно-свинцовые, висмутовые, кадмиевые и другие сплавы. Наиболее низкотемпературные припои содержат индий, висмут и кадмий с температурой плавления 70-145° С.

Основные материалы мягких припоев – сплавы олова и свинца. Их обозначение (например, ПОС 61) расшифровывается так: П – припой, ОС – оловянно-свинцовый, 61 – содержание олова в процентах. Основные характеристики мягких припоев и область их применения приведены в табл. 1 – 3.

Таблица 1. Свойства и назначение олова

Марка Характеристика, назначение
ОВ4-000 Особо чистое, для полупроводниковой техники
О1 п.ч. В пищевой промышленности, для лужения жести
О1 Для лужения жести, изготовления припоев
О2 Для изготовления баббитов, припоев, труб, фольги,

лужения кухонной утвари

Таблица 2. Припои оловянно-свинцовые (ГОСТ 21930-76)

Марка Температура

плавления, °С

Удельное электрическое

сопротивление,

ρ·10е, Ом·м

Теплопроводность,

Вт/(м·°С)

δ, %
Бессурмянистые
ПОС 90 220 0,120 55 40
ПОС 61 190 0,139 50 46
ПОС 40 238 0,159 42 52
ПОС 10 299 0,200 35 44
ПОС 61М 192 0,143 49 40
ПОСК 50-18 145 0,133 55 40
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0,5 189 0,140 50 42
ПОССу 50-0,5 216 0,149 48 55
ПОССу 40-0,5 235 0,169 42 50
ПОССу 35-0,5 245 0,172 42 47
ПОССу 30-0,5 255 0,179 38 45
ПОССу 25-0,5 266 0,182 38 45
ПОССу 18-0,5 277 0,198 35 45
Сурьмянистые
ПОССу 95-5 240 0,145 46 46
ПОССу 40-2 229 0,172 42 48
ПОССу 35-2 243 0,179 38 40
ПОССу 30-2 250 0,182 34 40
ПОССу 25-2 260 0,185 38 35
ПОССу 18-2 270 0,206 34 35
ПОССу 15-2 275 0,208 34 35
ПОССу 10-2 285 0,208 34 30
ПОССу 8-3 290 0,207 34 43
ПОССу 5-1 308 0,200 35 40
ПОССу 4-6 270 0,208 34 15

Таблица 3. Области применения оловянно-свинцовых припоев

Марка Применение
ПОС 90 Лужение и пайка швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС 61 Лужение и пайка электроаппаратуры, точных приборов

с высоко герметичными швами, где не допускается перегрев

ПОС 40 Лужение и пайка электрорадиоаппаратуры, деталей из

оцинкованного железа с герметичными швами

ПОС 10 Лужение и пайка контактных поверхностей

электрических аппаратов, приборов, реле

ПОС 61М Лужение и пайка медной проволоки, печатных проводников

в кабельной промышленности, электро-

и радиоэлектронной промышленности

ПОСК 50-18 Пайка деталей, чувствительных к перегреву
ПОССу 61-0,5 Лужение и пайка электроаппаратуры, обмоток электрических машин,

оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к перегреву

ПОССу 50-0,5 Лужение и пайка авиационных радиаторов, пайка

пищевой посуды с последующим лужением оловом

ПОССу 40-0,5 Лужение и пайка жести, обмоток электрических машин,

пайка радиаторных трубок, холодильных агрегатов,

оцинкованных деталей

ПОССу 35-0,5 Лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек,

электротехнических изделий неответственного назначения

ПОССу 30-0,5 Лужение и пайка листового цинка, радиаторов
ПОССу 25-0,5 Лужение и пайка радиаторов
ПОССу 18-0,5 Лужение и пайка трубок теплообменников,

электрических ламп

ПОССу 95-5 Пайка трубопроводов, работающих при повышенных

температурах

ПОССу 40-2 Лужение и пайка холодильных установок,

тонколистовой упаковки; припой широкого назначения

ПОССу 30-2 Лужение и пайка в холодильном и электроламповом

производстве, абразивная пайка

ПОССу 18-2

ПОССу 15-2

ПОССу 10-2

Пайка в автомобилестроении
ПОССу 8-3 Лужение и пайка в электроламповом производстве
ПОССу 5-1 Лужение и пайка деталей, работающих при

повышенной температуре

ПОССу 4-6 Пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатанными и

клепаными швами из латуни и меди шпатлевка кузовов автомобилей

Твердые припои выполняют на серебряной основе (например, ПСр 72, где 72 – содержание серебра, %) или на меднолатунной и медно-никелевой основах. Серебряные припои применяют для пайки черных и цветных металлов, кроме сплавов алюминия и магния, а припои на медной основе – для пайки углеродистых и легированных сталей, никеля и его сплавов. Основные свойства твердых припоев приведены в табл. 4. В качестве твердых (тугоплавких) припоев применяют в основном три вида припоев: медно-цинковые ПМЦ и латунь Л-62, серебряные ПСР и медно-фосфористые марки ПМФ, обладающие хорошей жидкотекучестью и обеспечивающие высокое качество пайки.

Таблица 4. Свойства серебряных припоев (ГОСТ 19738-74)

Марка Температура

плавления, °С

Удельное

электрическое

сопротивление,

мкОм·см

Плотность,

г/см3

Марка Температура

плавления, °С

Удельное

электрическое

сопротивление,

мкОм·см

Плотность,

г/см3

ПСр 72 779 2,1 10 ПСр 15 640 20,7 8,5
ПСр 50 779 2,5 9,3 ПСр 40 590 7,0 9,25
ПСр 70 715 4,1 9,8 ПСр 37,5 725 37,2 8,9
ПСр 65 695 8,6 9,45 ПСр 62 650 25,5 9,6
ПСр 45 665 10 9,1 ПСр 23 304 20,4 11,4
ПСр 25 740 7,7 8,7 ПСр 2,5 295 21,4 11
ПСр 12М 793 7,4 8,3 ПСр 2 235 16,7 9,5
ПСр 10 822 7,3 8,4 ПСр 1,5 273 19,1 10,4
ПСр 71 645 4,3 9,8

Флюсы применяют для повышения качества пайки. Флюсом называют химически активное вещество, которое обладает способностью очищать в месте пайки соединяемые поверхности деталей и припоя от оксидов, предотвращения образования оксидов в процессе пайки, снижения поверхностного натяжения припоя и т. д. Флюс способствует лучшему затеканию расплавленного припоя в зазоры между соединяемыми деталями.

В качестве флюсов применяют смеси солей, растворы некоторых солей, кислот и органических соединений. Роль флюса при пайке могут выполнять также специальные газовые среды. Различают флюсы для легкоплавких и тугоплавких припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, коррозионно-стойких сталей и чугуна. Флюсы для мягких припоев – это хлористый цинк, нашатырь, канифоль, пасты и др. Флюсы для твердых припоев – это борнокислый натрий (бура), борная кислота и некоторые другие вещества. Большинство флюсов поступает в готовом для применения виде, а хлористый цинк (травленая кислота) готовят из технической соляной кислоты и металлического цинка, беря их в определенном соотношении. Флюсы увеличивают жидкотекучесть припоев при пайке.

Расчет на прочность паяных соединений производят по методике, изложенной для сварных соединений.

где А – площадь среза припоя.

Допускаемые напряжения на срез для оловянисто-свинцовых припоев [τ‘ ] = 20 ÷ 30 МПа, для медноцинковых припоев [τ‘] = 175 ÷ 230 МПа.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *