Паяння та склеювання

Пайка. Представляет собой процесс соединения деталей с использованием специального присадочного скрепляющего материала — припоя и вспомогательного защитного материала — флюса.

Применяются легкоплавкие и тугоплавкие припои.

Легкоплавкие припои (мягкие) изготовлены на основе сплава олова (О) со свинцом (С) и обозначаются буквами ПОС с цифрами, показывающими содержание олова в процентах. Их температура плавления меньше 500° С: Они служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова, серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Соединения, выполненные легкоплавкими припоями, обладают герметичностью, но не особенно прочные. Для получения особых свойств в оловянно-свинцовые припои добавляют сурьму, висмут, кадмий и другие металлы. При слесарных работах чаще всего применяется припой ПОС-40.

Тугоплавкие припои (твердые) имеют температуру плавления более 500° С, предназначены для получения прочных соединений, стойких в температурных и коррозионных условиях. Ими ведется пайка стали, чугуна, меди, никеля и их сплавов. Они делятся на медно-цинко- вые (марки ПМЦ) и серебряные припои.

Флюсы предназначены для обеспечения смачивания поверхности металлов припоем, предохранения поверхности металлов и припоя от окисления при нагреве, растворения окисных пленок.

Имеются флюсы для мягких легкоплавких припоев (хлористый цинк, нашатырь, канифоль, пасты и др.), для твердых тугоплавких припоев (бура, борная кислота и др.), а также для пайки алюминиевых сплавов (смеси из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др.), нержавеющей стали (смеси буры и борной кислоты), чугуна (смесь буры с хлористым цинком).

Процесс пайки металлов включает подготовку изделия, паяльника к пайке и саму пайку изделия.

Подготовка изделия состоит в очистке его поверхности от грязи, жиров, окислов, коррозии, окалины.

Такую очистку можно вести: – механическим путем с помощью наждачной бумаги, напильников, металлическими щетками, шлифовальными кругами, стальной или чугунной дробью; – путем химического обезжиривания с помощью разведенной водой венской извести, наносимой кистью на изделия; – путем химического‘травления при погружении изделия в растворы серной, соляной и других кислот; – с помощью ультразвука, действующего в ванне с растворителями.

Подготовка паяльника (рис. 3.6) включает заправку рабочей части под углом 30…40° с притуплением вершины, ее очистку от окалины и нанесение (облужение) на концевую часть припоя.

При пайке нельзя допускать недогрева и перегрева паяльника. В первом случае припой быстро остывает, образуя непрочное соединение, во втором (выше 500° С) образуется окалина и затруднено лужение рабочей части на паяльнике.

На плотно подогнанные детали жидкий флюс наносится кистью, а твердый (канифоль) — путем растирания при одновременном нагреве места пайки паяльником. Облуженным паяльником от прутка припоя забирают 2…3 капли расплавленного припоя и переносят к месту пайки, покрытому флюсом. После прогрева металла припой при перемещении паяльника растекается, заполняя зазоры шва. Остывший припой имеет блестящую поверхность. Выступы на припое снимают напильником.

При массовом производстве пайку деталей можно осуществлять погружением в ванну с расплавленным припоем.

Склеивание, метод получения неразъемного соединения (клеевого соединения) деталей, основанный на адгезии клеевой прослойки и склеиваемого материала. Клеевая прослойка формируется из клея (Клеи неорганические. Клеи природные. Клеи синтетические. Резиновые клеи) путем заполнения им зазора между соединяемыми деталями и образует самостоят. фазу. Если имеет место (напр., вследствие диффузии клея) непрерывный структурный переход между соединяемыми материалами, то правильнее говорить не о склеивании. а о сварке. Помимо адгезии прочность клеевого соединения определяется когезией клеевой прослойки и соединяемого материала, а также конструкцией соединительного шва.

склеивание позволяет соединять разнородные материалы, сохраняя их структуру и свойства, объединять большие поверхности (в т. ч. сложной формы и в труднодоступных местах), придает конструкции повышенную трещиностойкость по сравнению с монолитной, экономит энергию (по сравнению со сваркой). Недостатки склеивания: значительная продолжительность рабочего цикла, особенно в случае использования реактивного клея, необходимость применения многооперац. технологии, рост технол. затрат при повыш. требованиях к качеству соединения, высокая трудоемкость подготовит. операций.

Склеивание включает след. осн. операции: приготовление клея, подготовку соединяемых поверхностей, нанесение клея(иногда с открытой выдержкой), приведение поверхностей в контакт, отверждение (или затвердевание) клея, контроль качества клеевого соединения.

Приготовление клея заключается в дозировании компонентов клея и их смешивании в последовательности, определяемой рецептурой. Для обеспечения длительной жизнеспособности клея отвердитель (см. Отверждение) или ускоритель отверждения вводят непосредственно перед применением клея.

Соединяемые поверхности подгоняют друг к другу, очищают и(или) модифицируют их. При склеивании мн. металлов и пластич. масс на основе полярных полимеров поверхности обрабатывают струей мелкодисперсного абразивного материала (струйная обрабртка) с послед. обезжириванием, при склеивание А1 и его сплавов используют травлениеили анодное оксидирование (см. Электрохимическая обработка металлов). Обезжиривают поверхности орг. растворителями, не вызывающими растворения или набухания полимеров, и водными моющими ср-вами. При применении акрилатных и некоторых эпоксидных клеев. содержащих растворители, тщательное обезжиривание поверхности требуется не всегда. Инертные полимерные материалы перед склеивание обрабатывают кислотами, солями и др. хим. реагентами, коронным разрядом, плазмой. Обработка поверхности полимерных композиц. материалов не требуется, если на ней находится защитный слой из лавсановой или полиамидной ткани, удаляемый перед нанесением клея. Для сохранения активности подготовленных поверхностей, придания соединениям большей долговечности на них наносят т. наз. адгезионные грунты, в качестве которых используют растворы разл. полимеров (часто основы клея) с добавками ZnCrO₄ или SrCrO₄ или кремнийорг. соед. (напр., γ -аминопропилтриэтоксисилан).

Наносят клеи обычно на обе соединяемые поверхности способами, аналогичными используемым при нанесении лакокрасочных покрытий. Пленочные клеи вырезают по размеру склеиваемых участков и укладывают на нанесенный точками жидкий клей или подогретую поверхность. Акрилатные клеи на соединяемые поверхности можно наносить т. наз. методом " А + Б", при котором на одну из соединяемых поверхностей наносят компонент клея, содержащийотвердитель (инициатор), а на другую – компонент, содержащий ускоритель отверждения, или непосредственно после смешения компонентов. Термопластичные клеи (клеи-расплавы) подают в зазор между склеиваемыми деталями с помощью устройств типа литьевых машин. Открытая выдержка нанесенного клея способствует вытеснению воздуха из пор и неровностей поверхности, выравниванию толщины клеевого слоя, удалению растворителя.

Соединяемые поверхности приводят в контакт друг с другом с помощью давления, что обеспечивает фиксирование деталей, достижение достаточного контакта между клеем и поверхностями, создание клеевой прослойки оптимальной толщины. Величина давления зависит от вязкости клея, точности подгонки поверхностей, жесткости склеиваемых участков; оптим. значение подбирают преим. эмпирически для каждого клея отдельно. Для создания давления при склеивании применяют пневма-тич. или гидравлич. прессы, разл. зажимные устройства, грузы и др.

Отверждение реактивных клеев-одна из наиб. важных операций в технологии склеивания, режим которого (т-ра, давление, продолжительность) зависит не только от природы клея, но и от типа соединяемых материалов, конструкции изделия, требований к местам соединения деталей. Реактивные клеи отверждают обычно при температурах от 10-20 до 175°С. Повышение температуры отверждения клея приводит к получению более теплостойкого и водостойкого соединения с лучшими электроизоляц. свойствами. Продолжительность выдержки при склеивании зависит от скорости нагрева зоны шва до заданной температуры и скорости отверждения клея. Склеиваемые участки нагревают в термошкафу, контактными нагревателями, с помощью токов высокой частоты, ультразвука, ИК или УФ излучения. Затвердевание термопластичных клеев происходит в результате испарения растворителя или охлаждения зоны шва. Для контроля качества клеевых соединений применяют разрушающие и неразрушающие (напр., визуальный, ультразвуковой, ренттенографич.) методы.