Паяння м’якими припоями

Паяння м’якими припоями поділяється на кислотне і безкислотне. При кислотному паянні як флюс використовують хлористий цинк або технічну соляну кислоту, при безкислотному — флюси, що не містять кислот: каніфоль, терпентин, стеарин, паяльну пасту тощо. Безкислотним паянням дістають чистий шов; після кислотного паяння не виключена можливість появи корозії.

Процес паяння м’якими припоями складається з підготовки виробу до паяння, підготовки паяльника, розплавлення припою, охолодження й очищення шва.

Підготовка виробу до паяння. Міцне паяне з’єднання можна дістати лише у тому разі, якщо місце паяння попередньо очищено від бруду, жирів, продуктів корозії й оксидних плівок, які заважають розтіканню припою та його проникненню в шов. Поверхню виробів перед паянням очищають, знезжирюють, травлять, промивають і сушать.

Механічне очищення поверхні виробів від іржі й окалини виконують наждачним папером, напилками, металевими щітками, шліфувальними кругами, стальним або чавунним шротом.

Хімічне знежирювання у лужних ваннах є найпростішим і найефективнішим способом, полягає воно в обробці виробів тонко помеленим і розведеним водою до кашоподібного стану віденським вапном, яке пензлем наносять на виріб. Поверхню потім ретельно протирають і змивають водою.

Знежирювання в органічних розчинниках застосовують для видалення товстого шару масла з виробів зі складними поверхнями, внутрішніми площинами й глибокими отворами. Для цього використовують ацетон, бензол, скипидар, бензин, метиловий та етиловий спирт тощо.

Хімічне травлення застосовують у тому разі, коли оксидні плівки, які є на поверхні виробу, й інші з’єднання не видаляються знежирюванням і перешкоджають утворенню міцного з’єднання припою з металом, що паяється. Травлення здійснюють зануренням виробів у розчини сірчаної, соляної, фосфорної та інших кислот.

Очищення за допомогою ультразвуку застосовують тоді, коли інші способи не забезпечують потрібну чистоту поверхні. В ультразвукових ваннах як очисне середовище використовують органічні розчинники, лужні розчини, гарячу воду, мильний розчин тощо.

Підготовка паяльника полягає перш за все в доведенні робочої частини під кутом 30—40° й очищення від слідів окалини. Потім обушок паяльника нагрівають, стежачи, щоб його робоча частина знаходилася у зоні полум’я, що не коптить, і нагрівання здійснювалося до певних температур — 250—300 °С при паянні дрібних деталей і 340—400 °С при паянні великих. Необхідно стежити, щоб паяльник не перегрівся. Нагрівання паяльника понад 500 °С підвищує окалиноутворення й ускладнює лудіння наконечника. Ознакою перегрівання є поява зеленуватого полум’я й швидке згоряння каніфолі з виділенням диму замість її плавлення. При перегріванні паяльник знімають з вогню, дають трохи прохолонути, затискують у лещатах, обпилюють плоским напилком робочий кінець дочиста з обох боків і знімають з ребер задирки (рис. 2.1.11, а).

Про нормальне нагрівання паяльника судять за легким покраснінням обушка. Якщо паяльник недостатньо нагрітий, то припій на поверхнях, що паяються, швидко остигає і перетворюється на кашоподібну масу. Таке паяння дуже неміцне. Під час тривалого паяння періодично очищають робочу частину паяльника від окалини стальною щіткою і напилком.

Нагрітий паяльник (рис. 2.1.11, б) швидко знімають з вогню, очищають від окалини зануренням у хлорид цинку (рис. 2.1.11, в), потім набирають з прутка 1—2 краплі припою (рис. 2.1.11, г) і проводять паяльником по куску нашатирю (рис. 2.1.11, д) доти, доки кінець паяльника не покриється рівним шаром припою. Потім протравлюють місце паяння (рис. 2.1.11, ж).

Паяльник накладають на місце спаювання (рис. 2.1.11, ж), трохи затримують його на одному місці для прогрівання деталі, потім повільно і рівномірно переміщають по місцю спаювання. При цьому розплавлений припій стікає з паяльника і заповнює зазори шва (0,05—0,15 мм).

Для запобігання нагріванню сусідні зі швом ділянки деталі накривають мокрими ганчірками або занурюють у воду. Після охолодження паяний шов очищають, промивають, протирають сухим ганчір’ям.

Нагрітий паяльник не можна класти на стіл або верстак, оскільки він швидко охолоне й забрудниться, паяльник кладуть на підставку (рис. 2.1.12, а). Робоче місце паяльщика показано на рис. 2.1.12, б.

При масовому виготовленні деталей паяння здійснюють зануренням їх у ванну з розплавленим припоєм.

Прийоми паяння показано на рис. 2.1.13, а — д.

Особливості паяння посудин для зберігання горючих рідин. Паяння посудин (бочок, бідонів) для горючих рідин або газів, щоб уникнути вибуху, потребує особливих заходів безпеки.

Перш за все посудини ретельно промивають. Перед паянням їх вщерть наповнюють водою і витримують деякий час, щоб випари залишків пального вивітрилися остаточно.

Зливши воду, починають паяння.

Перед паянням можна також пропарити або промити бак гарячою водою до зникнення запаху пального (краще промити 6 %-м розчином каустичної соди). Непромиту посудину до робочого місця підносити не можна, оскільки при паяльній лампі, що працює, найменша необережність може викликати вибух посудини.

Коли паяння завершено і виріб повністю прохолов, зі шва знімають залишки припою, виріб промивають і висушують у сушилці сухою тирсою або стиснутим повітрям.

Паяння труб виконують у такій послідовності: очищають напилком або шабером місце паяння; на місце спаю наносять пензлем флюс, прикладають нагрітий і полуджений паяльник і пруток припою до місця паяння, розплавляють припій, рівномірно, повільно, безперервно переміщують паяльник на лінії шва, даючи припою заповнити шов. Після завершення паяння й повного охолодження труби видаляють флюс і промивають трубу в теплій воді.

Особливості паяння деяких металів і сплавів. Низьковуглецеві сталі добре піддаються паянню як м’якими, так і твердими припоями. Як м’які припої застосовують олов’яно-свинцеві, а як флюс — хлорид цинку або каніфоль.

Високовуглецеві й інструментальні сталі можна паяти мідно-цинковими і срібними припоями.

Чавунні деталі паяють латунями і срібними припоями. Перед паянням деталі очищають від оксидів, масла, а оброблювану поверхню зачищають механічним способом. Потім у місці паяння киснево-ацетиленовим полум’ям з надміром кисню випалюють вільний графіт, деталі прогрівають, очищають від оксидів і покривають бурою. Нагрівання можна здійснювати паяльною лампою, не допускаючи нагрівання деталі понад 900 °С.

Після завершення паяння чавунні деталі відпалюють — нагрівають до 700—750 °С, витримують за цієї температури протягом 20—25 хв, потім охолоджують на повітрі. Доброякісний шов утворюється тоді, коли поверхні деталей, що паяються, до паяння були покриті міддю.

Паяння нержавіючих сталей пов’язане з деякими труднощами, оскільки внаслідок хімічного впливу кисню на легуючі елементи при нагріванні відбувається окислення поверхні сталі. З метою вилучення оксидів і подальшого запобігання їх утворенню застосовують різноманітні флюси (наприклад, буру). Нержавіючі сталі паяють припоєм ПСр45.

Мідь і її сплави добре паяються всіма способами.

Паяння алюмінію досить складна операція, оскільки алюміній швидко окислюється на повітрі, покриваючись дуже тонкою оксидною плівкою, яка важко піддається паянню.

Оксидну плівку видаляють у процесі паяння механічним, хімічним або ультразвуковим способами. Перед паянням поверхню виробу знежирюють у бензині або гарячому 10 %-му розчині каустичної соди, а потім протравлюють у розчині кислоти або зачищають. При механічному способі видалення оксидів місце шва нагрівають до температури плавлення припою, наносять розплавлений припій (цинк, олово або їхні сплави) і шабером або щіткою під шаром припою руйнують оксидну плівку. Припій змочує поверхню алюмінію і після охолодження утворює шов.

Кращі результати паяння алюмінію дає застосування ультразвукових паяльників, які створюють у розплавленому припої коливання ультразвукової частоти (від 20 кГц до 1 ГГц); частинки припою починають рухатися, вдаряються об поверхню алюмінію і руйнують оксидну плівку. Для ультразвукового паяння застосовують припій на цинковій або олов’яній основі з додаванням кадмію й алюмінію.

При хімічному способі оксидна плівка руйнується активними флюсами. Як флюс застосовують суміш з 10 % фториду натрію, 8 % хлориду цинку, 32 % хлориду літію та 50 % хлориду калію. Місце паяння і пруток припою підігрівають до 300—400 °С. Припій занурюють у порошкоподібний флюс, а місце паяння додатково підігрівають до температури, дещо більшої за температуру плавлення припою. Проводячи припоєм з натиском і швидко по шву, що підігрівається, флюсом видаляють оксидну плівку. Припій плавиться і заповнює шов. Для видалення залишків флюсу виріб після паяння промивають.