|
В брошюре приведено описание основных материалов и инструментов, применяемых для пайки при производстве электромонтажных и электроре-монтных работ. Дано описание технологии пайки разных материалов мягкими и твердыми припоями. Также рассмотрены вопросы организации рабочего места и техники безопасности при пайке.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПАЙКИ
В практике выполнения электромонтажных работ при ремонте электрооборудования и эксплуатации электроустановок, наряду со сваркой, для соединения между собой деталей из однородных и разнородных металлов применяется пайка.
Соединение металлов и деталей методом пайки имеет ряд преимуществ перед соединением их сваркой. Главные преимущества заключаются в следующем: соединяемые детали нагреваются до температур, при которых их структура и механическая прочность не изменяются; при соединении деталей и узлов отпадает необходимость в дополнительной обработке мест соединения (как это осуществляется при сварке); оборудование 'И приспособления, применяемые при пайке, значительно дешевле, чем при сварке; с помощью пайки можно изготовить сложные узлы и детали из различных материалов и сплавов, простых по форме и способу изготовления; высокая прочность соединения; не происходит коробления и деформации соединяемых деталей.
К недостаткам пайки по сравнению со сваркой следует отнести относительную сложность технологического процесса и относительно большую затрату труда на выполнение равноценных соединений. Пайка в электромонтажном производстве и при ремонтных работах применяется только в тех случаях, если не может быть применена электросварка или если пайка является единственным способом соединения деталей, например: пайка петушков обмотки электрических машин, пайка кабельных муфт и др. Основными способами соедине-
ний и оконцеваний проводов и кабелей с медными и алюминиевыми жилами являются опрессовка и сварка (электрическая и термитная). Однако в ряде организаций, где еще не освоены опрессовка и сварка, применяется пайка соединений.
Сущность пайки заключается в соединении между собой твердых металлических деталей и проводников с помощью расплавленного припоя. Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых деталей. Припой должен хорошо смачивать металл соединяемых деталей, легко растекаться по поверхности и растворять металл основы у шва в месте пайки.
Поверхность деталей, подлежащих пайке, очищают от окислов и загрязнений механическим и химическим путем. Для химической очистки поверхностей применяются флюсы. Во время нагрева флюсы, соединяясь с окислами, образуют шлак, всплывающий на поверхность припоя. Помимо растворения и удаления грязи и окислов с поверхности соединяемых деталей, флюсы предохраняют металл основы и припой от окисления в процессе пайки. Выбор флюса зависит от применяемого припоя и характеристики соединяемых пайкой металлов.
2. ПРИПОЙ И ФЛЮСЫ
В зависимости от температуры плавления и прочности применяемые припои разделяются на мягкие и твердые. К мягким относятся припои, температура плавления которых ниже 400° С; к твердым—температура плавления которых выше 500° С. Предел прочности мягких припоев около 5—7 кГ/мм2, твердых припоев — до 50 кГ/мм2.
Большинство мягких припоев представляет собой сплавы, основой которых являются олово и свинец, а для пайки алюминия — цинк. Химический состав мягких припоев приведен в приложениях. Назначение и область применения наиболее распространенных марок мягких припоев приведены в табл. I.
Кроме перечисленных в приложении 1 оловянно-свинцовых припоев применяются безоловянистые припои (свинец 98,5—98,9%; цинк 1% и др.). Эти припои намного дешевле оловянисто-свинцовых и применяются
для неответственных паек латуни и стали. Механическая прочность пайки безоловянистыми припоями ниже, чем оловянно-свинцовыми припоями. Однако применение припоя без дефицитного олова оправдывает его использование.
Таблица I
Область применения наиболее распространенных оловянно-свинцовых припоев
Марка припоя Область применения
ПОС-61 ПО С-50 Облуживание предварительно посеребренных, а затем обмедненных поверхностей фарфоровых изоляторов кабельных муфт перед спайкой их на заводе с металлическими головками н фланцами. Пайка проводов к выводам аппаратов телефонного типа Пайка медных жил проводов и кабелей, медных заземляющих проводников к стальной броне
и свинцовой оболочке.
Пайка медных жил проводов и кабелей, медных заземляющих проводников к стальной броне и свинцовой оболочке, пайка деталей электроаппаратов
То же, что ПОС-40, и для пайки изделий нз цинка, стали, латуни
Пайка свинца, лужение стальной брони перед припайка к ней заземляющих проводников, пайка стали, свинца, латуни, цинка, оцинкованного железа.
Пайка свинца со свинпом, оконцеваний и соединений медных жил кабеля и присоединений заземляющих медных жил к броне кабелей при
условии предварительного облуживания ка-
бельных жил, наконечников, гильз и брони припоями ПОС-18 или ПОС-ЗО; пайка стали, латуни, белой жести.
Путем добавления в оловянно-свинцовые припои висмута или кадмия достигают снижения температуры плавления припоев на 60—180° С. Эти припои могут применяться для пайки тонких оловянных изделий в качестве плазких вставок предохранителей, а также для
пайки деталей, особо чувствительных к перегреву. Оловянно-свинцовые припои для пайки изделий из алюминия и его сплавов непригодны, так как свинец сильно снижает коррозийную стойкость паяного шва. Поэтому для пайки алюминия и его сплавов рекомендуют 2 Зак. 854 5
ПОС-40
ПОС-ЗО
ПОС-18
ПОСС-4-6
применять легкоплавкие припои, ке содержащие свинец и основой которых является цинк.
Химический состав твердых припоев приведен в приложениях 2, 3, 4 и 5. Назначение и область применения наиболее распространенных марок твердых припоев приведены в табл. 2. Эти припои представляют собой сплавы, основой которых являются серебро и медь, медь и фосфор, медь и цинк. Из этой группы припоев наиболее дорогостоящими являются серебряные припои, которые в ряде случаев заменяются более дешевыми медно-цинковыми и медно-фосфористыми припоями. Следует отметить, что место пайки, выполненное серебряными припоями, обладает высокой прочностью, пластичностью и электропроводностью, чего не всегда можно достичь при применении медно-цинковых и медно-фосфористых припоев; кроме того, серебряными припоями можно паять черные, цветные металлы (медь, латунь, бронзу) и серебро, в то время как область применения остальных твердых припоев более ограничена.
Таблица 2
Область применения наиболее распространенных серебряных и медно-цинковых припоев
Марка припоя
Область применения
ПСр-70
ПСр-50 Кд ПСр-45
ПСр-25
ПСр-25ф
ПСр-10
ПМЦ-36
ПМЦ-48
ПМЦ-54
Для пайки токоведущих соединений, если место пайки не должно иметь резкого снижения электропроводности, по сравнению с электропроводностью соединяемых деталей Для пайки большинства металлов Для пайки стали, никеля, меди, бронзы и пластинок твердых сплавов. Место пайки не подвержено коррозии и не разрушается под воздействием вибраций и ударных нагрузок То же. но когда нужна особая чистота места спая. Плохо выдерживает ударные нагрузки Для пайки меди, бронзы, латуни. Не требует применения флюса
Для пайки черных и цветных металлов, работающих при температуре до 800° С, а также для пайки пластинок твердых сплавов
Для пайки латуни, содержащей до 68% меди, а также для тонкого паяния по бронзе
Для пайки медных сплавов с содержанием меди более 68%
Для пайки бронзы, меди, жести, стали
В приложении 6 приведены твердые припои для пайки алюминия и его сплавов. Наиболее широко применяются припои на алюминиевой основе В-62 и 34А, так как они имеют наиболее низкую температуру плавления и поэтому ими можно паять большинство алюминиевых сплавов без опасности пережога и оплавления паяемых деталей.
В табл. 3 и приложении 7 приведены припои для пайки алюминиевых оболочек и жил кабелей и проводов.
Таблица 3
Область применения припоев для пайки алюминиевых оболочек и жил кабелей и проводов
Марка припоя
Область применения
Мосэнерго
Для всех случаев пайки и лужения жил проводов и кабелей
Для пайки алюминиевых жил и оболочек проводов и кабелей
Для пайки жил проводов и кабелей сечением 16 мм2 и выше в тех случаях, когда место пайки надежно зашишено от попадания влаги и когда при пайке обеспечен повышенный нагрев
Для пайки пластинок твердого сплава к режущему инструменту в качестве припоев применяются специальные высокопрочные сплавы, электролитическая медь и латунь (приложение 5). Температура плавления эгич припоев колеблется в пределах 900—1 300° С. К высокопрочным припоям относятся сплавы, состоящие из меди, никеля, цинка, железа и других элементов. У латунных припоев прочность места пайки на растяжение при температуре до 400° С выше, чем у медных, а при более высоких температурах наоборот прочность пайки медными припоями выше, чем лагунными.
При выборе припоя для пайки следует учесть следующее: температура плавления припоя должна быть не менее чем на 60° С ниже температуры плавления спаиваемых деталей, а если спаиваемая деталь работает при высоких температурах, то температура плавления припоя должна быть не меньше чем на 300° С ниже 27 температуры нагрева деталей в работе; если в одном узле применяют последовательную пайку нескольких деталей, то необходимо использовать припои с последовательно понижающейся температурой плавления; прочность паяного шва должна быть близка к прочности соединяемых деталей; припой в расплавленном состоянии должен хорошо смачивать спаиваемые поверхности, заполнять зазоры между спаиваемыми деталями и не образовывать в месте пайки воздушных раковин, ослабляющих место соединения; расплавленный припой должен обеспечивать непрерывный процесс пайки; при соединении токопроводящих элементов припой должен иметь электропроводность, близкую к электропроводности спаиваемых проводов и деталей; припой должен быть дешевым и недефицитным.
В качестве флюсов при пайке применяются следующие материалы:
Соляная кислота (разбавленная) применяется при пайке цинка и оцинкованного железа мягкими припоями. Раствор соляной кислоты (15—20%) образуется добавлением в воду технической соляной кислоты (дымящейся). Категорически запрещается вливать воду в кислоту, так как это вызывает бурную реакцию, сопровождаемую выплескиванием кислоты и возможными травмами работающих. Вливать соляную кислоту в воду нужно небольшими порциями. С соляной кислотой нужно обращаться очень осторожно, так как, попадая на тело, она вызывает ожоги, разрушает ткань одежды, а ее пары оказывают вредное воздействие на органы дыхания.
Раствор хлористого цинка, называемый травленой соляной кислотой, применяется при пайке мягкими припоями стали, меди и медных сплавов. Для пайки алюминия хлористый цинк непригоден. Концентрация водного раствора хлористого цинка, применяемого в качестве флюса, колеблется в пределах от 20 до 50% (0,33—0,45 кг твердого хлористого цинка на 1 л воды). Раствор хлористого цинка приготовляют также непосредственным растворением цинка в соляной кислоте (0,3—0,5 кг цинка на 1 л соляной кислоты). В загруженный в сосуд цинк добавляют соляную кислоту до тех пор, пока не прекратится выделение пузырьков водорода и на дне сосуда осядет цинк.
Хлористый цинк-аммоний применяется при пайке мягкими припоями и представляет собой смесь 16 частей раствора хлористого цинка с 11 частями нашатыря. Добавление в хлористый цинк аммония повышает активность флюса и снижает температуру его плавления.
Канифоль применяется при пайке мягкими припоями меди, медных сплавов (проводников, деталей элек-тро- и радиоаппаратуры), а также алюминия. Канифоль применяется в виде порошка или раствора в спирте.
Нашатырь применяется для очистки рабочей поверхности паяльника. Как флюс он не может быть использован, так как испаряется без расплавления при температуре 160—180° С.
Паяльный жир применяется при пайке мягкими припоями медных жил проводов и кабелей, при пайке свинцовых муфт к свинцовой оболочке кабелей, для пайки проводников заземления к броне и свинцовой оболочке кабелей. Паяльный жир состоит из: канифоли 10—15 весовых частей, животного жира или стеарина 5—6 весовых частей, нашатыря 2 весовых части, хлористого цинка 1 весовая часть, воды 1 весовая часть. Для этих же целей применяется флюс, состоящий из канифоли 30 частей, стеарина 30 частей, хлористого цинка 25 частей, хлористого аммония 5 частей, воды 10 частей. При отсутствии паяльного жира в качестве флюса для пайки медных жил кабелей и свинцовых муфт применяется канифоль или стеарин.
Флюс для пайки алюминиевых жил проводов и кабелей представляет собой раствор из 20 весовых частей канифоли и 100 весовых частей денатурированного спирта.
Бура, или борнокислый натр, применяется для пайки твердыми припоями стали, меди, бронзы, латуни, пластинок твердых сплавов. Для усиления действия буры к ней добавляют борную кислоту и поташ. Во избежание вспучивания буры при пайке ее необходимо заранее прокалить и растолочь в мелкий порошок. Во время пайки бура может образовать при остывании твердую непрозрачную корку, которая не растворяется в воде и тяжело удаляется напильником — это является ее недостатком. Вместо чистой буры часто применяют менее дорогостоящую смесь, которая состоит из 8 частей буры. 3 частей поваренной соли, 3 частей поташа. Бура
применяется в виде порошка или пасты, замешанной на воде или спирте.
Борная кислота применяется при пайке нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов.
Флюсы, применяемые при пайке алюминия и его сплавов, должны обеспечивать разрушение прочной окисной пленки с поверхности спаиваемых деталей. В качестве флюсов для этой цели применяются смеси хлористых солей, в которые добавляют фтористые соли калия, натрия, лития и др. В зависимости от химического состава флюс имеет разную температуру плавления и может применяться при разных припоях.
Наиболее распространен при пайке твердыми припоями (на основе алюминия) флюс марки Ф 380Л (34А), состоящий из: хлористого калия 47%, хлористого лития 38%, фтористого натрия 5%, хлористого цинка 10%). Температура плавления этого флюса 380°С. Для пайки алюминия мягкими припоями может применяться флюс, состоящий из: хлористого цинка 90%. хлористого аммония 8%, фтористого калия 1,2%, фтористого лития 0,6%. фтористого натрия 0,2%). Температура плавления этого флюса 220° С. При пайке алюминия мягими припоями также применяют фтористые флюсы на основе триэтаноламина с температурой плавления 180—250° С.
При подборе флюсов следует иметь в виду, чтобы флюсы обеспечивали химическую очистку поверхностей спаиваемых деталей во время их нагревания, а также не допускали их окисления во время пайки; улучшали смачивание и растекание припоя в месте пайки; температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя на 30—40° С; чтобы флюс имел малый удельный вес и в процессе паяния всплывал на поверхность, не растворялся в спаиваемых металлах и не оказывал на них вредного химического воздействия. По окончании пайки остатки флюса должны легко удаляться.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
