загрузка...
загрузка...
На головну

Способи пайки з видалення оксидної плівки

  1. VII.2.2) Способи набуття права власності.
  2. Адміністративно - правовий та цивільно-правової способи
  3. Альтернативні способи комунікації
  4. Амортизація, способи нарахування
  5. Аналоговий і дискретний способи вистави зображень і звуку
  6. Б.2. Способи підводного бетонування
  7. Квиток 25 СПОСОБИ ПОДАННЯ ПРОДУКЦІЇ НА КОНТРОЛЬ

Флюсова пайка. Для забезпечення видалення оксидів з поверхні паяються металів і припою, а також для попередження утворення


I

о

Я

о

о


 флюсова -    10 '    
 ультразвукова    
Т » t    
       
 У нейтральному газовому середовищі  
 У вакуумі      
 Готовим повністю розплавляється припоєм    І "  
 композиційним припоєм    
 Контактно-реактивна    
 Реактивно-флюсова  
       
 капілярна  "1  Позаполненіюзазорапріпоем    
 некапілярна  
 Кристалізація при охолодженні  
 Кристалізація при витримці (дифузійна) - J    
     
 паяльником    «А * ІРSaiq  
 нагрітими штампами  
 нагрітими блоками    
 нагрівальними матами  
 нагрітим газом  
       
 Зануренням в розплавлену сіль    
 Зануренням в розплавлений припій  
 Хвилею припою * "        
 екзотермічна Я  
 електролітна  
 У печі    
 Газопламенная  
 світловими променями  
       
 інфрачервоними променями        
 лазерна вв!  
 Електронно-променева  
 плазмова  : ~ 1    
 дугова  
 індукційна  
       
 електроопору    
   і Я 11 §1Sill 1111 "1?    
 без тиску  
 Під тиском J  
 одночасна    
 Неодночасна (ступінчаста)    

I


нових оксидів при нагріванні в процесі пайки застосовуються паяльні флюси. Пайка із застосуванням флюсу називається флюсового. Флюси можуть бути твердими (порошкоподібні суміші різних солей), рідкими (водні розчини хлористих солей або спиртові розчини органічних сполук), а також газоподібними. Інтенсивність впливу флюсів на оксидну плівку обмежена їх температурним інтервалом активності. Нижня межа цього інтервалу - мінімальна температура, при якій флюс вступає у взаємодію з оксидами. З підвищенням температури активність флюсу зростає. Після досягнення максимальної температури активність флюсу значно знижується через вигоряння, випаровування або випаровування окремих його компонентів.

Механізм впливу флюсу на оксиди металів складний, різноманітний і включає в себе: розчинення оксидної плівки основного металу і припою у флюсі; хімічні взаємодії флюсу з оксидною плівкою, в результаті чого утворюються легкоплавкі шлаки; хімічну взаємодію флюсу з основним металом, в результаті чого відбувається поступове руйнування оксидної плівки, відрив її від основного металу і переклад в шлак; відновлення оксидної плівки.

В реальних умовах пайки ці процеси часто взаємопов'язані або протікають паралельно.

Пайка в активному газовому середовищі. Як відновної газового середовища застосовується водень або його замінники: оксид вуглецю, азотно-воднева суміш, що отримується за допомогою дисоціації аміаку при нагріванні вище 535 ° С:

2NH3= N2 + 3H2

Відновлення оксидів йде по реакції

Мео + Н2 = Ме + Н20

Необхідно відзначити, що внаслідок вибухонебезпечності водень застосовують рідко і, як правило, в печах малого розміру.

Пайка в нейтральному газовому середовищі. Як нейтральних газових середовищ використовують аргон, гелій, азот. Інертні гази оберігають паяемий метал і припій від окислення в процесі пайки. Якщо ж в простір печі або контейнера, в яких ведеться пайка, аргон постійно подавати під деяким тиском, т. Е. Пайку вести в проточній нейтральній середовищі, то частина кисню разом з повітрям витісняється і парціальний тиск його в контейнері або печі стає менше. Тим самим створюються умови для безперервного мимовільного розпаду оксидів - дисоціації.

Щоб активізувати нейтральні газові середовища, в них часто додають газоподібні флюси: фтористий водень (HF), трехфторістий бор (BF3) Та інші, які, взаємодіючи з оксидною плівкою, сприяють її видаленню. 530


Пайка в вакуумі. Бесфлюсовая пайка із застосуванням розрідженого газу при тиску нижче 105 Па називається пайкою в вакуумі. При створенні в печі або контейнері вакууму з певним ступенем розрідження парціальний тиск кисню стає нижче пружності дисоціації оксидів. Ці умови необхідні для дисоціації оксидів і попередження повторного окислення поверхонь паяються деталей при нагріванні в процесі пайки. У вакуумі зазвичай паяють мідь, нікель, вольфрам, титанові сплави, високолеговані і жароміцні стали. Сплави, що містять в своєму складі значну кількість алюмінію або хрому, при пайку в низькому і середньому вакуумі вимагають додаткового флюсування, так як оксиди алюмінію і хрому дуже стійкі, мають малий тиск пара і починають випаровуватися при високих температурах, близьких до температур їх плавлення.

Ультразвукова пайка. Для видалення оксидів з поверхні деяких металів (наприклад, алюмінію) при низькотемпературної пайку застосовують спосіб їх ультразвукового руйнування. Він заснований на властивості пружних механічних коливань ультразвукової частоти при проходженні через рідини викликати кавітацію. Ультразвукові коливання створюються в розплавленому припої, нанесеному на паяемий метал спеціальним паяльником.

Способи пайки по кристалізації паяного шва

Кристалізація при охолодженні. Як правило, температура нагріву при пайку на 50-100 ° вище температури плавлення припою. При цій температурі внаслідок взаємодії основного металу і припою утворюється сплав в рідкому стані, з якого формується структура паяного шва. При закінченні нагрівання паяемие деталі охолоджуються і починається кристалізація паяного шва.

На структуру і властивості паяного шва впливають не тільки фізико-хімічні властивості утворився в шві сплаву, температура пайки, процес дифузії, але і в значній мірі швидкість охолодження. Повільне охолодження сприяє утворенню більш рівноважної структури і, отже, міцного і пластичного паяного з'єднання.

Кристалізація при витримці (дифузійна пайка). Дифузійної називається така пайка, при якій освіту паяного з'єднання поєднане з ізотермічної обробкою. Изотермическая обробка обумовлює проходження дифузії з метою спрямованого зміни властивостей паяного з'єднання, в тому числі за допомогою кристалізації металу шва при температурі пайки, яка вища за температуру солідусу припою.

Швидкість дифузії, як відомо, залежить від коефіцієнта дифузії і концентрації дифундують елементів на кордоні розділу.


Дифузійна пайка забезпечує більш гомогенний (однорідний) склад паяного шва, дозволяє підвищувати його міцність і пластичність через запобігання утворенню інтерметалідних прошарків або розчинення їх в основному металі.

Способи пайки по отриманню припою

Пайка готовим повністю розплавляється приспів-е м. Пайка, при якій використовується заздалегідь виготовлений припій, називається пайкою готовим припоєм.

При пічної та інших видах групової пайки готовий припой наноситься в процесі складання дозованими заготовками, що представляють собою кільця, виготовлені з дроту, шайби, штамповані з фольги або стрічки, і т. Д. При газополум'яної пайку припой подається в зону шва з плавиться кінця прутка. При пайку паяльником припій наноситься на паяемую поверхню за допомогою облуженной частини жала паяльника.

Пайка композиційним припоєм. При цьому способі пайки використовується припой, який містить у своєму обсязі наповнювач. Під наповнювачем слід розуміти матеріал, який застосовується для освіти в паяльному зазорі системи капілярів або для забезпечення спеціальних властивостей паяного з'єднання. Застосовуються наступні типи припоїв:

а) отриманий спіканням порошку або волокон тугоплавкого матеріалу
 з подальшою просоченням рідкої легкоплавку фазою;

б) складається з порошку або волокон тугоплавких складових, смо
 чинних легкоплавку рідкою фазою;

в) складається з суміші порошків тугоплавких складових;

г) представляє собою сітку, виготовлену з волокон металу-на
 виконавця і легкоплавку складової припою.

Контактно-реактивна пайка. Пайка, при якій припой утвориться в результаті контактно-реактивного плавлення, називається контактно-реактивної. Вона заснована на здатності деяких металів утворювати в місці контакту сплави (евтектики або тверді розчини), температура плавлення яких нижча за температуру плавлення кожного з металів, що сполучаються. У ряді випадків, коли сполучаються метали не утворюють між собою подібного типу сплави, використовують проміжну прошарок або наносять покриття на сполучаються поверхні напиленням, гальванічним або яким-небудь іншим способом.

При контактно-реактивної пайку деталі необхідно здавлювати. Застосування невеликого тиску на першій стадії процесу створює кращий фізичний контакт між деталями, а також сприяє видавлювання надлишку рідкої фази. Разом з надлишками рідини видаляються частинки оксидів, присутність яких в паяних шві може мати негативний вплив на інш1 ость з'єднання.


Реактивно-флюсова пайка. Пайка, при якій припой утвориться в результаті розкладання компонентів флюсу, називається реактивно-флюсового. Типовим прикладом такої пайки є пайка алюмінію флюсом з хлориду цинку, заснована на здатності алюмінію витісняти цинк з розплавленої солі при 400 ° С:

3ZnCl2 + 2А1 = 2А1С13 + 3Zn

Утворився цинк і є припоєм, що з'єднує деталі з алюмінію. У ряді випадків метал (продукт взаємодії основного металу з флюсом) не є припоєм. Він покриває поверхню в місці пайки і покращує змочуваність додатковим припоєм, який вводиться в зазор. Так, за допомогою флюсу AgCl можна здійснити реактивно-флюсова лудіння (покриття) титана сріблом. Процес йде по реакції

Ti + 4AgCl = TiCl4 + 4Ag

При 350-400 ° С хлорид титану у вигляді газу випаровується з поверхні титану, руйнуючи при цьому оксидную плівку Ti02, А відновлене срібло покриває чисту поверхню титану, яку потім можна піддавати пайку іншими способами.

способи пайкипо заповнення зазору

Капілярна пайка. Пайка, при якій розплавленийприпой заповнює паяльний зазор і утримується в ньому переважно поверхневий натяг, називається капілярної. Капілярні явища притаманні майже всім способам пайки. Але проявляються вони в основному тоді, коли між паяемимі деталями є перекриття - нахлестка - і при складанні забезпечується паяльний зазор. У кожному конкретному випадку в залежності від застосовуваного джерела нагріву, паяється, припоїв і т. Д. Величина зазору визначається дослідним шляхом, але для пайки найбільш поширених металів і використовуваних при цьому припоев рекомендовані оптимальні величини паяльних зазорів.

Некапілярна пайка. Пайка, при якій розплавленийприпой заповнює зазор переважно під дією своєї маси або додається до неї ззовні сили.

До некапілярної пайку відноситься пайкозварка, при якій з'єднуються крайок заготовок надається форма, подібна обробленні кромок при зварюванні плавленням.

З'єднання деталей здійснюється прийомами, характерними для зварювання; тільки в якості присадочного металу використовується припой, т. е. метал або сплав, температура плавлення якого нижче температури плавлення основного металу.


До некапілярної пайку можна віднести і зварюванні-паянні. Зварюванні-паянні називається пайка різнорідних матеріалів, при якій більш легкоплавкий матеріал локально нагрівається до температури, що перевищує температуру його плавлення, і виконує роль припою.


способи пайки за джерелом нагрівання

Пайка в печі. Її застосування у виробництві пояснюється наступними факторами.

1. Високої продуктивністю, яка забезпечується можливо-, стю пайки складних виробів одночасно в декількох місцях або пайки великого числа однотипних виробів, завантажених в піч за допомогою конвеєра або інших засобів механізації.

2. Високої стабільністю якості паяного з'єднання через можливість точного контролю температурних режимів пайки на будь-якій стадії технологічного процесу, а також створення контрольованої атмосфери при пайку (вакуум, відновлювальна, інертна атмосфера).

3. Мінімальними деформаціями і залишковими напруженнями в паяних вузлах в зв'язку з рівномірним нагріванням і охолодженням їх в процесі пайки.

Для пайки застосовують печі з підігрівом електроопору, індукційні, газополумяні. Печі можуть бути з повітряною атмосферою, контрольованою атмосферою (заповнені воднем, сумішшю водню з азотом або оксидом вуглецю, дисоційованому аміаком) або вакуумні.

У ряді випадків більш доцільно створювати контрольовану атмосферу не в усьому обсязі печі, а в спеціальних контейнерах.

Індукційна пайка дає можливість здійснювати локальний нагрів, забезпечуючи велику швидкість нагріву місця пайки і, отже, високу продуктивність (це її основна відмінність від інших типів пайки). Процес індукційного пайки легко піддається автоматизації, а установки для неї без особливих труднощів вбудовуються в автоматизовані лінії. Індукційний нагрів може проводитися в будь-який атмосфері, в тому числі в вакуумі.

Від лампового або машинного генератора струм високої частоти підводить
 ся до охолоджуваного індуктора. У паяемой деталі під впливом змінно
 го магнітного поля, утвореного
 струмом, що проходить по індуктора,
 виникають потужні вихрові струми,
 разогревающие її до необхідної
 температури. нагрівання визначається
 потужністю генератора, расстояні-
РНС.29.3. Типи індукторів: ем від індуктора по деталі, а його

а - зовнішній; б - Внутрішній; в - плоский глибина - частотою струму.


 Мал. 29.4. Схема нагріву пайки методом електроопору: а - На контактних машинах; б - З використанням зварювальних трансформаторів; / - Електроди; 2 - Деталі; 3 - Припій; 4 - трансформатор

Деякі типи індукторів наведені на рис. 29.3. Поряд з перерахованими раніше перевагами індукційний нагрів має ряд недоліків. Це перш за все наявність деформацій і напружень внаслідок нерівномірного нагрівання при пайку, певні труднощі контролю за температурним режимом через високу швидкість нагріву, обмежені можливості пайки великогабаритних виробів, а також деталей складної конфігурації.

Пайка електроопору (рис. 29.4). Як видно з малюнка, при цьому методі пайки можна використовувати машини для контактного зварювання (рис. 29.4, а) і зварювальні трансформатори (рис. 29.4, б). В обох випадках нагрівання здійснюється в результаті виділення теплоти в місці контакту між деталями, де величина опору максимальна.

Припій, розміщений між деталями у вигляді фольги або нанесений попередньо на паяемие поверхні, плавиться при нагріванні, утворюючи паяні з'єднання.

До пайку електроопору відноситься пайка з нагріванням тільки одного електрода, теплота від якого передається за рахунок теплопровідності через деталь до місця розташування припою. Цей метод нагріву застосовується для пайки деталей малої товщини, в основному при виготовленні виробів електронної техніки.

Э
I
 Ьг ^
 
 ---------- Про про сг ~ ш ~ У --- ^ -і

Електролітна пайка. Електролітна пайка (рис. 29.5) здійснюється при контакті паяються деталей з водним електролітом, через який пропускається постійний електричний струм. В якості електроліту використовуються 10-15% -ні водні розчини Na2C03.

 Мал. 29.5. Схема пайки в електроліті: / - паяемиедеталі; 2 - джерело струму;3 - Електрод; 4-пузирькі водню; 5електроліт

Електричний струм, проходячи через електроліт, розкладає його. Що виділився на стінках паяються деталей водень збільшує опір прилеглого до них шару, що викликає нагрівання


деталей і плавлення припою. Цей метод застосовується тільки при пайку деталей невеликих розмірів.

Пайка зануренням. Існують дві основні різновиди пайки зануренням в залежності від середовища, яка використовується в якості джерела нагріву: пайка зануренням в розплавлену сіль и пайка зануренням в розплавлений припій. В обох випадках температура рідкої ванни на 30-50 ° С вище температури плавлення припою.

Як правило, склад соляної ванни підбирається таким чином, щоб солі були флюсом для паяється. Тому, виконуючи роль теплоносія і флюсу, розплав солей при зануренні в нього деталей очищає їх від оксидів і забезпечує захист від окислення в процесі пайки.

Пайка хвилею. Сутність цього процесу полягає в тому, що подається в спеціальне сопло механічним або магнітним способом і постійно перемішуємо припій утворює над поверхнею ванни безперервну хвилю. Деталі, наприклад радіоелементи, встановлені на друкованій платі, разом з нею переміщують над хвилею припою. Торкаючись припою, висновки деталей запаюються. Пайка хвилею припою широко поширена у виробництві друкованого радіомонтажу.

Недоліком методу пайки зануренням в розплавлений припій і хвилею є витрачання великої кількості припою. Крім того, при зануренні деталей в припій неминуче облуживание всій поверхні деталей. Для зменшення витрати припою на поверхні деталей, що не підлягають пайку, наносять різні покриття, маски з епоксидних смол, емалей і інші мінеральні та органічні покриття.

Пайка світловими променями. При пайку світловим променем за допомогою ламп забезпечується нагрів з малою тепловою інерційністю. Так, для кварцової лампи час досягнення номінального енергетичного потоку з моменту її включення становить 0,6 с. Перевагою нагріву світловими променями є безконтактний підведення енергії, в тому числі через оптично прозорі стінки. З їх допомогою можна паяти на повітрі, в інертному середовищі, вакуумі, а також нагрівати магнітні і немагнітні матеріали, в широких межах регулювати температуру нагрівання, візуально спостерігати за процесом пайки. Залежно від типу лампи, її потужності, що підводиться до неї напруги може бути отримана температура від 1980 до 2930 ° С.

Електронно-променева пайка. Електронно-променевої нагрів застосовується для локальної пайки, в тому числі імпульсної, пайки виробів електронної і радіотехнічної промисловості, пайки деталей з тугоплавких металів. Висока концентрація електронного пучка істотно скорочує час нагрівання і плавлення припою, що особливо важливо при пайку чутливих до нагрівання тугоплавких металів. Пайка може проводитися як нерухомим сфокусованим променем, так і сканирующим (вчиняє, наприклад, поперечні коливання). Як приклад можна


назвати пайку електронним променем електричних висновків до контактних площадок плівкових мікросхем.

Електронно-променевої нагрів ефективний при пайку металлокераміче-ських вузлів, сильфонних конструкцій.

Лазерна пайка. Нагрівання паяються деталей за допомогою лазера є вельми перспективним, особливо при пайку мікромініатюрних деталей, контактів і т. П. Лазерний нагрів в певному відношенні більш універсальний, ніж електронно-променевої: світловий промінь вільно проходить крізь прозорі перепони, не потрібно електричного контакту з деталлю, пайка можлива не тільки в вакуумі, а й на повітрі або в захисній атмосфері. Висока питома теплова потужність лазерного променя сприяє випаровуванню з поверхні припою і основного металу оксидних плівок, що покращує процес пайки.

Газопламенная пайка. Для високотемпературної пайки можуть застосовуватися газові пальники, в яких теплова енергія утворюється в результаті згоряння будь-якого пального газу, наприклад ацетилену З2Н2, В струмені кисню.

Плазмова пайка. При використанні плазмових пальників пайка существляется плазмою, яка утворюється у плазматрон. Плазмовий пальник дозволяє за рахунок зміни сили струму, діаметру сопла регулювати в широких межах як загальна кількість введеної в деталі теплоти, так і величину поверхні нагрівання.

Пайка паяльником. За допомогою паяльників проводиться пайка низькотемпературними припоями. Перенесення теплоти в зону пайки здійснюється внаслідок контакту робочої частини паяльника з паяемимі поверхнями.

Існує велика різноманітність паяльників, які розрізняються способом нагріву, потужністю, формою. Вони можуть бути з періодичним і постійним нагрівом. Паяльники з періодичним нагріванням у міру їх охолодження підігріваються від постійного джерела теплоти (полум'я, електричної дуги). Акумульована їх масивної мідної робочою частиною теплота витрачається на розплавлення припою і нагрівання паяються деталей. Зазвичай такі паяльники застосовуються при пайку і лудінні великогабаритних і масивних деталей.

 Мал. 29.6. Схема ультразвукового паяльника

Для бесфлюсовой лудіння алюмінієвих сплавів, які містять магнію, застосовують спеціальний прилад, названий ультразвуковим паяльником (рис. 29.6), кото



рий має магнітостріхтор 6, випромінює коливання, що передаються наконечнику 5. Порушувані в розплавленому припої вагається наконечником кавитационні бульбашки 4 ефективно руйнують оксидні плівки 3. Обмотка магнітостріктора підключається до високочастотного генератора 1, що дає імпульси з частотою 15-20 кГц. Наконечник нагрівається спіраллю 2, через яку пропускається електричний струм. При лудінні наконечник повинен розташовуватися якомога ближче до поверхні деталі, але не торкатися її. Наконечник паяльника виготовляється зі стійкого до кавітаційного руйнування срібно-нікелевого сплаву.

Облуженние за допомогою ультразвуку деталі можна паяти звичайним електричним паяльником, без флюсу, із застосуванням олов'яно-цинкових або олов'яно-свинцевих припоїв.



Попередня   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   151   152   153   Наступна

Індукційно-пресова (високочастотна) | Холодне зварювання | зварювання вибухом | зварювання тертям | зварюваність | В основного металу | Класифікація способів зварювання пластмас | Зварювання струмами високої частоти і ІК-променями | Глава 28. Спеціальні | напилення |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати