Пайка металла: практичная альтернатива сварке
Пайка металла:
практичная альтернатива сварке
Пайка металлов - технологический процесс, при котором два или несколько металлических изделий соединяются в твердом состоянии, когда зазор между ними заполняется припоем. В роли припоя используют металл или сплав с более низкой температурой плавления, чем соединяемые материалы. В процессе пайки он плавится, проникает в зазор между деталями, взаимодействует с их поверхностями, а после остывания и кристаллизации образует прочное металлическое соединение – паяный шов. На границе между припоем и основным металлом формируются слои, которые называются переходными. Они состоят из твердых растворов и включают интерметаллиды - следы взаимодействия компонентов, которые обеспечивают надежность и долговечность шва.
Как выполняют пайку?
Порядок соединения металлов пайкой состоит из нескольких этапов. На подготовительном поверхности соединяемых деталей очищают от загрязнений, оксидов и жира. Обезжиривание проводят специальными растворителями или ультразвуковой очисткой. Для улучшения адгезии припоя контактным зонам может потребоваться и механическая обработка (шлифовка, притирка). При необходимости на места соединений наносят флюс, чтобы предотвратить окисление во время пайки и улучшить смачивание металла припоем.Далее следует нагрев соединяемых деталей до температуры плавления припоя с помощью газового паяльника, паяльной лампы, индукционного нагрева, печей или других источников тепла. Здесь важно контролировать температуру, чтобы не допустить перегрева и повреждения деталей или флюса.
В ходе самой пайки припой прижимается к нагретой поверхности металла, “тает” и заполняет подготовленный зазор. Его распределение по всей поверхности пайки происходит за счет капиллярного действия.
Паяный шов при пайке различных металлов формируется при естественном охлаждении, когда припой затвердевает. Важно дождаться полного завершения процесса и избегать любых механических воздействий. Когда металл остынет, над ним можно проводить финишную обработку: очистку шва от остатков флюса и оксидов, по необходимости - шлифовку и полировку.
Виды припоев
В качестве припоев можно использовать сплавы нескольких типов:- свинцово-оловянные сплавы (оловянно-свинцовые). Традиционные материалы, которые применяют в электронике и в решении бытовых задач. Имеют хорошую текучесть и влажность, что делает их предпочтительными для заполнения тонких зазоров. В настоящее время использование свинца стараются ограничивать из-за его токсичности и вредного воздействия на окружающую среду;
- бессвинцовые припои. Послужили альтернативой свинцово-оловянным в связи с ужесточением экологических нормативов. Часто состоят из сплавов олова, серебра и меди, обладают высокой прочностью. Но требуют более высоких температур пайки, что может быть критичным для теплочувствительных компонентов;
- припои на основе серебра. Используются для соединения деталей, подвергающихся высоким нагрузкам и температурам. Обеспечивают прочные соединения. Заказать пайку металлов на их основе можно, например, для медицинской аппаратуры и холодильного оборудования;
- медно-фосфорные припои. Предназначены для пайки медных сплавов, в основном в трубопроводных соединениях. Фосфор обеспечивает предохранение от окисления при пайке, что уменьшает необходимость в использовании флюсов;
- специализированные припои. Включают сплавы с добавлением никеля, кобальта и других металлов, специфичны в применении.
Роль припоев при пайке металлов
Главное назначение любого припоя - создание механического соединения. Затвердевая, он образует жесткий мост между деталями, что обеспечивает прочность.Материал точно заполняет все зазоры и неровности, это делает шов воздухо- и водонепроницаемым.
В случаях, когда после пайки металлов необходима электрическая проводимость, как в электронике, припой способствует решению этой задачи. То же самое касается и теплопроводности шва, когда требуется равномерное рассеивание тепла. При плавлении припоев могут происходить реакции с флюсами, в процессе которых очищается металл и улучшается смачиваемость паяемой поверхности.
В создании надежного и функционального металлического шва имеет значение не только выбор подходящего типа припоя, но и правильное техническое исполнение.
Достоинства соединения металлов пайкой
Метод соединения металлов пайкой во многом превосходит другие способы. В том числе основного “конкурента” - сварку, а также соединения крепежом и клеевые технологии. К его преимуществам относятся:- низкая рабочая температура. Так как температура, при которой плавится припой, значительно ниже температуры плавки для соединяемых металлов, это предотвращает структурные повреждения и изменения свойств основного металла;
- безупречность соединения. Паяные соединения позволяют достигнуть высокой точности и чистоты, что особенно важно в электронике;
- высокие прочность и надёжность. За счет капиллярного действия припой распределяется равномерно, образуя прочные соединения, способные выдерживать значительные механические нагрузки;
- возможность соединения разнородных металлов. Пайка “сращивает” разные по составу и физическим свойствам материалы, что иногда недостижимо другими методами;
- герметичность. Этот способ идеально подходит для создания водонепроницаемых и газонепроницаемых швов. Это важно для трубопроводной арматуры и холодильного оборудования;
- минимальная обработка после соединения. Зачастую после пайки совсем не требуется дополнительная обработка шва, поскольку он уже имеет гладкую и чистую поверхность;
- минимальный риск повреждения металла. Так как пайка не влечет за собой значительного нагрева металла, риск деформации и возникновения остаточных напряжений в деталях невелик.
Сферы применения пайки
Универсальность и популярность технологии доказывает то, что заказать пайку металла можно для решения самых разных задач. И используют ее для многих целей. Чаще всего процедуре подвергают медь, серебро, золото, олово, свинец и их сплавы. С помощью специальных припоев и флюсов можно соединять алюминий и его сплавы, а также нержавеющую сталь.Если говорить о конкретных изделиях, их список безграничен. В электронике это печатные платы, резисторы, конденсаторы, транзисторы и интегральные схемы. В ювелирке - изделия из золота, серебра и других драгоценных металлов. В электрике операцию используют для соединения электрических проводов и кабелей, а в системах отопления, водоснабжения и кондиционирования воздуха - для медных и медно-фосфорных труб и фитингов.
В радиаторах охлаждения и холодильном оборудовании пайку металлов выбирают для обеспечения герметичности соединений. Она может выручить даже в изготовлении и ремонте музыкальных инструментов: таких как трубы, тромбоны или саксофоны.
Еще одно преимущество технологии в том, что с помощью нее можно объединять не только однородные, но и разнородные материалы, например, медь с серебром.
Дефекты пайки металлов и способы их избежать
Тем не менее, в процессе могут возникать дефекты, влияющие на качество и прочность соединения. Перечислим самые основные:- непровар (непропай) и холодные швы. Это результат недостаточного нагрева деталей или припоя. Проблем можно избежать, тщательно очищая паяемые поверхности и используя достаточное количество флюса, а также обеспечивая правильный нагрев деталей и припоя;
- поры и включения. Поры могут образовываться при попадании воздуха или влаги в припой во время его затвердевания. Чтобы этого не случилось, нужно использовать качественный флюс, обеспечивать правильную вентиляцию и избегать влаги;
- трещины. Появляются при соединении металла пайкой из-за теплового напряжения или если припой был подвергнут нагрузке еще до полного охлаждения. Предотвратить их помогают равномерный нагрев и охлаждение соединения, а также избыток припоя;
- разнотолщинность шва. Неравномерное распределение припоя по соединению может вызвать уменьшение прочности. Для того чтобы этого избежать, нужно равномерно распределять припой и контролировать процесс пайки;
- коррозия шва. Может возникнуть, если использовать неправильный флюс или припой, а также если не удалить остатки флюса после пайки. Выход - выбор соответствующих материалов и очистка после процесса;
- прогар и термическое повреждение деталей. Происходит при чрезмерном нагреве. Следует соблюдать температурные режимы и время выдержки;
- остаточное напряжение. Может накапливаться из-за неправильного температурного режима при пайке или охлаждении. Его легко предотвратить медленным и равномерным охлаждением.
Чтобы пайка разных металлов принесла вам пользу, а не порчу деталей и разочарование, обращайтесь только к профессионалам. Специалисты наших предприятий знают все особенности процесса и выполнят его качественно и с учетом ваших пожеланий. Обращайтесь!
Тип услуги | Стоимость, руб./соединение | |||
---|---|---|---|---|
Пайка меди и латуни | от 500 | |||
Пайка нержавеющей стали | от 600 | |||
Пайка алюминия | от 700 | |||
Пайка чугуна | от 800 | |||
Пайка меди с нержавеющей сталью | от 900 | |||
Пайка разнородных металлов |
от 1000 |