Конспект лекций по дисциплине Основные способы сварки наплавки. Конспект лекций по дисциплине Основные способы сварки, наплавки и пайки для подготовки бакалавров по направлению 5522700Машины и технология сварочного производства
 Скачать 3.05 Mb.
|
Лекция № 15.Теоретические основы пайки металлов План: 15.1. Теоретические основы пайки металлов 15.2. Классификация процессов пайки 15.1. Теоретические основы пайки металлов Пайкой называется процесс соединения металлов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении смачивают паяемые поверхности, заполняют капиллярный зазор между ними и образуют паяный шов при кристаллизации. Из определения следует, что процесс образования паяного соединения связан с нагревом. Для получения спая наряду с нагревом необходимо обеспечить еще два основных условия: 1) удалить с поверхности металла в процессе пайки окисную пленку. 2) ввести в соединительный зазор между ними расплавленный связующий металл. При кристаллизации вступившего во взаимодействие с паяемыми металлами более легкоплавкого связующего металла, образуется паяное соединение. Процесс пайки имеет много общего со сваркой, и, прежде всего со сваркой плавлением, но, несмотря на внешнее сходство между ними имеются принципиальные различия. 1) Если при сварке плавлением свариваемый и присадочный металл в сварочной ванне находится в расплавленном состоянии, то при пайке паяемый металл не плавится. Образование соединения без кромок паяемых деталей является основной особенностью процесса пайки. 2) При пайке формирование шва происходит путем заполнения припоем капиллярного зазора между соединяемыми деталями, т.е. процесс пайки связан с капиллярным течением присадочного материала, что не имеет места при сварке плавлением. 3) Пайка в отличие от сварки плавлением может быть осуществлена при любых температурах, лежащих ниже температуры плавления основного металла. Эти различия имеют своим следствием иную, чем при сварке плавлением, природу процессов, протекающих при образовании паяного шва. 15.2. Классификация процессов пайки Пайку можно классифицировать: во-первых, по сущности физико-химических процессов, протекающих при формировании паяных швов, и, во-вторых, по разновидностям технологии пайки, связанным с применяемыми для нагрева источниками тепла или оборудованием.  Рис. 15.1. Классификация методов пайки По сущности физико-химических процессов к основным разновидностям или методам пайки относятся: 1) капиллярная пайка; 2) диффузионная пайка; 3) контактно-реакционная; 4) реакционно-флюсовая; 5) пайка-сварка. 1) Капиллярной пайкой называется метод пайки, при котором припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями деталей и удерживается в нем за счет капиллярных сил. Во всех случаях, когда в паяном соединении имеется перекрытие элементов детали (нахлестка) возможна капиллярная пайка. Однако капиллярные явления присущи всем методам пайки, поэтому данный термин является условным, обозначающим процессы пайки, связанные с течением припоев под действием капиллярных сил.  Рис. 15.2. Схема капиллярной пайки: а - до пайки; б - после пайки 2) Диффузионной пайкой называется метод пайки при высоких температурах, отличающийся длительной выдержкой, проводимой с целью упрочнения соединения за счет взаимной диффузии компонентов припоя и паяемых материалов. При диффузионной пайке в зависимости от сечения основного металла и припоя, во-первых, возможно взаимное растворение припоя и основного металла с образованием в шве твердого раствора, благодаря чему существенно повышается пластичность и прочность паяного соединения - атомно-диффузионная пайка; во-вторых, в процессе диффузионной пайки возможно образование в шве весьма тугоплавких, но как правило хрупких интерметаллидов, возникающих при протекании реакционной диффузии, которые приводят к повышению температуры плавления металла шва и, следовательно, к повышению жаропрочности паяемых соединений - реакционно-диффузионная пайка.. Так, например, при пайке W припоем системы Pt-B с температурой плавления 8550С, протекает реакция: 3W + Pt B PtW + W2B с образованием в шве сплава с температурой плавления выше 20000С. 3) Контактно-реакционной пайкой называется метод пайки, при котором между соединяемыми металлами и припоем протекает активная реакция с образованием в контакте между ними нового более легкоплавкого сплава эфтектического состава или твердого раствора с минимумом на кривой Ликвидуса. Образовавшийся легкоплавкий сплав заполняет зазор и при кристаллизации образует паяное соединение. Случай взаимодействия между соединяемыми металлами имеет место, например, при пайке меди с серебром без нанесения припоя.  Рис. 15.3. Схема контактно-реактивной пайки а - до пайки; б - после пайки 4) Реакционно-флюсовой пайкой называется метод пайки, при котором припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом. Реакционно-флюсовая пайка может осуществляться в двух вариантах: без внедрения припоя и с дополнительным введением припоя. Реакционно-флюсовую пайку без введения припоя можно продемонстрировать на примере пайки алюминия с флюсом, содержащим большое количество хлористого цинка. При пайке на соединяемые поверхности алюминиевых деталей наносится избыточное количество флюса. При нагреве между хлористым цинком и алюминием протекает реакция: 3Zn Cl2 + 2Al = 2Al Cl3 + 3Zn Восстановленный из хлорида цинк является в данном случае припоем. Он осаждается на поверхности алюминия, затекает в зазор и соединяет паяемые детали. 5) Пайкой-сваркой называется метод пайки, при котором паяные соединения образуются способами, характерными для сварки плавлением, но с применением припоя в качестве присадочного материала. Пайка-сварка делится на пайку без оплавления кромок соединяемых деталей и с оплавлением кромок одной из соединяемых деталей, изготавливаемой из более легкоплавкого металла.  Рис. 15.4. Схема образования шва при пайке-сварке: а – без оплавления кромок деталей; б – с оплавлением кромок одной детали. Контрольные вопросы: 1. В чем состоит отличие процессов пайки от сварки?2. В чем состоит сущность наплавки?3. Какие условия кроме нагрева необходимо обеспечить для получения спая?4. Как можно классифицировать пайку по сущности физико-химических процессов?5. В чем состоит сущность диффузионной пайки? |