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

МаркаХарактеристика, назначение
ОВ4-000Особо чистое, для полупроводниковой техники
О1 п.ч.В пищевой промышленности, для лужения жести
О1Для лужения жести, изготовления припоев
О2Для изготовления баббитов, припоев, труб, фольги,

лужения кухонной утвари

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

МаркаТемпература

плавления, °С

Удельное электрическое

сопротивление,

ρ·10е, Ом·м

Теплопроводность,

Вт/(м·°С)

δ, %
Бессурмянистые
ПОС 902200,1205540
ПОС 611900,1395046
ПОС 402380,1594252
ПОС 102990,2003544
ПОС 61М1920,1434940
ПОСК 50-181450,1335540
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0,51890,1405042
ПОССу 50-0,52160,1494855
ПОССу 40-0,52350,1694250
ПОССу 35-0,52450,1724247
ПОССу 30-0,52550,1793845
ПОССу 25-0,52660,1823845
ПОССу 18-0,52770,1983545
Сурьмянистые
ПОССу 95-52400,1454646
ПОССу 40-22290,1724248
ПОССу 35-22430,1793840
ПОССу 30-22500,1823440
ПОССу 25-22600,1853835
ПОССу 18-22700,2063435
ПОССу 15-22750,2083435
ПОССу 10-22850,2083430
ПОССу 8-32900,2073443
ПОССу 5-13080,2003540
ПОССу 4-62700,2083415

Таблица 3. Области применения оловянно-свинцовых припоев

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

с высоко герметичными швами, где не допускается перегрев

ПОС 40Лужение и пайка электрорадиоаппаратуры, деталей из

оцинкованного железа с герметичными швами

ПОС 10Лужение и пайка контактных поверхностей

электрических аппаратов, приборов, реле

ПОС 61МЛужение и пайка медной проволоки, печатных проводников

в кабельной промышленности, электро-

и радиоэлектронной промышленности

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

оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к перегреву

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

пищевой посуды с последующим лужением оловом

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

пайка радиаторных трубок, холодильных агрегатов,

оцинкованных деталей

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

электротехнических изделий неответственного назначения

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

электрических ламп

ПОССу 95-5Пайка трубопроводов, работающих при повышенных

температурах

ПОССу 40-2Лужение и пайка холодильных установок,

тонколистовой упаковки; припой широкого назначения

ПОССу 30-2Лужение и пайка в холодильном и электроламповом

производстве, абразивная пайка

ПОССу 18-2

ПОССу 15-2

ПОССу 10-2

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

повышенной температуре

ПОССу 4-6Пайка 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)

МаркаТемпература

плавления, °С

Удельное

электрическое

сопротивление,

мкОм·см

Плотность,

г/см3

МаркаТемпература

плавления, °С

Удельное

электрическое

сопротивление,

мкОм·см

Плотность,

г/см3

ПСр 727792,110ПСр 1564020,78,5
ПСр 507792,59,3ПСр 405907,09,25
ПСр 707154,19,8ПСр 37,572537,28,9
ПСр 656958,69,45ПСр 6265025,59,6
ПСр 45665109,1ПСр 2330420,411,4
ПСр 257407,78,7ПСр 2,529521,411
ПСр 12М7937,48,3ПСр 223516,79,5
ПСр 108227,38,4ПСр 1,527319,110,4
ПСр 716454,39,8

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 адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *