Основні способи та види пайки. Паяльне обладнання, матеріали та технологія пайки

Основні способи та види пайки. Паяльне обладнання, матеріали та технологія пайки

Операції пайки досить поширені не тільки в професійних сферах на виробництві і в будівництві, але і в побуті. Їх використовують для отримання міжатомних нерозйомних з 'єднань між невеликими деталями і елементами. Існують різні види пайки, що відрізняються технологічними нюансами, застосовуваними витратними матеріалами, заготовками тощо.

Загальні відомості про технологію

Це метод з 'єднання, за якого задіюється зв' язувальний розплав (припій) з відповідними для конкретних умов характеристиками. І активний елемент пайки, і заготовки піддаються попередньому нагріву, завдяки якому формується податлива для з 'єднання структура матеріалів. Температурний режим повинен бути перевершувати пікову точку нагріву, минаючи яку металеві деталі розм 'якшуються і починають перехід в рідкий стан. Важливою характеристикою будь-якого виду пайки є час термічного впливу під розплавом. Це проміжок від початку нагріву до відвердження припою вже після виконання з 'єднання. У середньому операція займає 5-7 хв, але можуть бути і відхилення від цього діапазону - це залежить від характеристик заготівлі і площі оброблюваного вузла.

Лампи для пайки

Найбільш поширений інструмент для пайки різних заготовок, що дозволяє отримувати високотемпáний нагрів шляхом спалювання спирту, гасу та інших видів рідкого палива. У процесі роботи з сопла апарату виривається смолоскипний запал, який надалі направляється на цільову ділянку розплаву. Такі прилади можна використовувати не тільки для з 'єднання деталей, але і в операціях нагріву конструкцій і механізмів. Також апарати для пайки використовують перед видаленням лакофарбових покриттів. Середня температура нагрівання у лампового паяльника становить 1000 - 1100 ° С, тому його можна використовувати і у зварювальних роботах. До найбільш продуктивних моделей відносяться бензинові лампи. Вони швидко знаходять оптимальну робочу температуру і справляються з більшістю стандартних операцій пайки. У конструкції приладів передбачається балончик для палива, а також регулятор полум 'я, що дозволяє варіювати потужність термічного впливу.

Горілки для пайки

Широка група газових паяльників, які можуть підключатися до балончика з паливом або ж до центрального джерела з пальним. Перший варіант постачання має перевагу у вигляді автономності. Пальник з балончиком, як і бензинову лампу можна використовувати незалежно від зовнішніх комунікацій. У виборі такого апарату слід враховувати потужність, робочу температуру, тип застосовуваного газу, час готовності до роботи тощо. Наприклад, стандартна газова пальника для пайки працює на пропан-бутані і досягає температури нагріву до 1300 ° С. Період безперервного термічного впливу може досягати 3 год, але цей час залежатиме і від обсягу підключуваного балончика. Розрізняють пальники і за типом системи займання. Найпростіші моделі включаються механічним способом, а в більш сучасних модифікаціях застосовується п 'єзорозжиг.

Електричні паяльники

Теж поширений у побутовому середовищі вид паяльного обладнання, яке відрізняється безпекою (порівняно з газовими апаратами) і компактними розмірами. Але відразу варто підкреслити і недоліки. По-перше, такі прилади залежні від електромережі, що обмежує їх сфери застосування. По-друге, електричне паяльне обладнання підтримує невисоку температуру нагріву в діапазоні 400 - 450 ° С. Пов 'язано це з тим, що частина енергії втрачається в процесі перетворення електрики в теплоту.

У виборі пристрою треба враховувати максимальну напругу. Так, в майстернях і на виробництвах використовують стандартні моделі на 220 В. У побутових умовах нерідко застосовують апарати, що працюють від трансформаторів на 12 і 24 В. Завдання, які можна вирішувати електричними паяльниками, в основному обмежуються лагодженням дрібної апаратури, відновленням контактів мікросхем, з 'єднанням пластикових деталей тощо.

Паяльні станції

Для виконання групових або поточних операцій пайки використовується багатофункціональне обладнання. Паяльна станція відрізняється широкими можливостями регулювання робочих параметрів, а також більш високими температурними показниками нагріву. Досить сказати, що прилади такого типу працюють при потужності 750 - 1000 Вт, підключаючись до мереж з напругою 220 В. Як правило, це професійне паяльне обладнання, але існують і аналоги побутового призначення. Наприклад, апарати для групових операцій в домашніх умовах можуть включати кілька змінних жал різного формату, підставки, засоби для видалення припою, кусачки та інші допоміжні аксесуари. Тепер варто ознайомитися з різними технологічними підходами до процесів пайки.

Основні види пайки

Розрізняють техніки виконання операцій зі стику і зазору. Так, якщо проміжок між з 'єднуваними елементами становить менше 0,5 мм, то пайка буде з зазором. Перевищення цього інтервалу означає, що з 'єднання виконується встик. Причому і стики можуть мати різні конфігурації - наприклад, X- і V-подібні. Пайка з зазором виробляється тільки з рідким припоєм, який в процесі роботи направляється в проміжну зону. Стандартні види пайки встик передбачають заповнення вільного простору припоєм під впливом сили тяжкості.

Класифікація пайки за температурними режимами

На сьогоднішній день застосовують м 'яку, тверду і високотемпáну пайку, яка використовується в основному на виробництвах і в будівництві. Перші ж дві техніки багато в чому схожі - наприклад, в обох випадках робоча температура становить 450 ° С і нижче. Для порівняння, високотемпáні сполуки виконуються в режимі не менше 600 ° С, а частіше - вище 900 ° С.

При цьому і низькотемпceна обробка може забезпечити якісне з 'єднання. Найбільш виграшним буде застосування твердого припою, завдяки якому досягається висока міцність і тугоплавкість деталей. Додавання міді в зазор або стик сприятиме і підвищенню ковкості заготовки. Якщо ж потрібно отримати гнучку і пружну структуру, то використовують м 'яку пайку.

Класифікація припоїв

Умовно можна розділити сучасні припої на дві групи:

  • Плавляться під низькими температурами.
  • Плавляться під високими температурами.

Як вже зазначалося, низькотемпеолог на пайка виконується під 450 ° C і нижче. Сам припій для такого роду операцій повинен розм 'якшуватися вже при 300 ° C. До подібних матеріалів відносять широку групу олов 'яних сплавів з додаванням цинку, свинцю і кадмію.

Високотемпеолог ні засоби розплаву задіюються для пайки при температурах близько 500 ° C. Переважно це мідні склади, в які також входить нікель, фосфор і цинк. Важливо відзначити, що, наприклад, припій олово-свинець-кадмій крім більш низької температури плавлення буде відрізнятися від мідних сплавів і механічною міцністю. Співвідношення по стійкості перед фізичним тиском можна уявити так: 20 - 100 МПа проти 100 - 500 МПа.

Види флюсів

При термічному впливі на поверхні металевої заготовки утворюється оксидне покриття, що перешкоджає утворенню якісного з 'єднання з припоєм. Для усунення таких перешкод використовують різні види флюсів для пайки, деякі з яких також ліквідують сліди іржі та окаліни.

Флюси можна класифікувати якраз за сумісністю з припоями (твердими і м 'якими) або за температурною стійкістю. Наприклад, для м 'якої пайки важких металів використовують засоби з маркуваннями F-SW11 і F-SW32. Для твердого з 'єднання важких сплавів задіють флюси для пайки видів F-SH1 і F-SH4. Легкі ж метали на зразок алюмінію рекомендується попередньо обробляти складами груп F-LH1 і F-LH2.

Метод індукційної пайки

Ця технологія пайки має кілька переваг перед класичним способом з 'єднання під розплавом. Серед них можна виділити мінімальний ступінь окислення заготовки, що в деяких випадках позбавляє від необхідності застосування флюсів, а також низький ефект короблення. Що стосується цільових матеріалів, то до них належать і м 'які, і тверді сплави, а також кераміка з пластиком. Наприклад, оптимальний припій для міді в даному випадку буде мати маркування L-SN (модифікації SB5 або AG5). Як джерело теплової енергії при індукційному впливі можуть виступати як ручні лампові апарати, так і машинні агрегати відповідної потужності. На виробництвах задіють і генераторні установки, коли потрібно отримати тривалу спайку вузлів великої площі. Також в роботу включається багатомісний індуктор, який може по черзі приймати заготовки. За цією технологією, зокрема, виготовляють ручний ріжучий інструмент.

Ультразвукова пайка

Ще один сучасний високотехнологічний спосіб пайки, розробка якого була викликана необхідністю усунення цілого ряду характерних недоліків електрохімічних методів сполуки. Ключовою особливістю цієї техніки можна назвати можливість заміни звичайного флюса як засобу усунення оксидів. Функцію зачистки виконує енергія ультразвукових хвиль, що викликає процес кавітації в рідкому припої. При цьому повною мірою зберігаються завдання термічного зв 'язувального впливу з боку розплаву.

Відзначається і перевага технології в показниках швидкості з 'єднання. Якщо порівнювати ультразвукове випромінювання з ефектом, який дає припій олово-свинець, то інтенсивність захлопування порожнин оброблюваного вузла буде вищою в кілька разів. Як показують спостереження, ультразвукові хвилі з частотою 22,8 кГц забезпечують швидкість змикання припою на рівні 0,2 м/с.

Є й економічні переваги даного методу. Вони також пов 'язані зі зміною підходів до застосування флюсів і припоїв. На виробництвах електротехнічних приладів при збірці монолітних конденсаторів, перетворювачів струму та інших пристроїв широко застосовується металізація пастами паладію, срібла і платини. Процес ультразвукової пайки дозволяє замінювати дорогоцінні метали на дешевші аналоги без втрати в експлуатаційних якостях майбутнього виробу.

Особливості пайки-зварювання

У пайки як такої чимало схожих рис з традиційними технологіями зварювання. Також використовується нагрів заготовок і сторонній матеріал, що впливає на формування шва. Але, порівняно з техніками зварювання, пайка не передбачає внутрішнього розплаву структури заготівлі. Краї деталей, як правило, залишаються твердими, хоч і піддаються нагріву. І все ж повний розплав заготовки дає більш міцне з 'єднання. Інша справа, що для досягнення такого результату може знадобитися більш потужне обладнання. При використанні рідкого припою для міді цілком реалізується некапілярна пайка з щільним заповненням шва. Цей спосіб з 'єднання частково відноситься до зварювання, оскільки при ньому підвищується зчеплюваність структур двох і більше заготовок. Виробляти некапілярну пайку рекомендується електродуговими апаратами або киснево-ацетиленовою пальником.

Ув 'язнення

На отримання якісного з 'єднання в процесі пайки впливає не тільки правильний вибір технології, припою з флюсом і обладнання. Найчастіше вирішальне значення мають дрібні організаційні процедури, пов 'язані з підготовкою матеріалів і подальшою обробкою. Зокрема, для використання твердого припою необхідна багатоступенева зачистка цільової поверхні із застосуванням абразивного шліфування та хімічного впливу тетрахлористим вуглецем. Готова до роботи деталь повинна бути чистою, гладкою і по можливості рівною. Безпосередньо в ході виконання пайки також рекомендується особливу увагу приділяти способу фіксації заготовок. Бажано закріплювати їх у затисканому інструменті, але так, щоб останній був захищений від хімічного і термічного впливу.

Не варто забувати і про техніку безпеки. Особливої обережності потребують активні витратні матеріали - флюс і припій. Здебільшого, це хімічно небезпечні елементи, які під високотемпеолог ним впливом можуть виділяти токсичні речовини. Тому, як мінімум, слід захищати шкірні покриви та органи дихання в процесі роботи.