Каков механизм получения соединений при газовой пайке

1.3.4. Газопламенная пайка

Теплота, сообщаемая паяльником при пайке легкоплавкими припоями толстостенных или крупногабаритных деталей или при пайке припоями с температурой пайки 400 °С мелких деталей, недостаточна для расплавления припоя и подогрева детали. В этих случаях получил применение местный нагрев теплотой, вы­деляемой при сгорании смесей газообразного или парообразного топлива с воздухом или кислородом.

При пайке соединяемые кромки основного металла только подогревают до температуры плавления припоя, и поэтому нет необходимости в концентрированном интенсивном их нагреве. Для низкотемпературной пайки используют бытовой газ. При пайке изделий небольшого размера со среднеплавкими припоями применяют паяльные лампы. Паяльные лампы работают главным образом на жидком топливе (керосине, бензине, спирте), а также на сжиженных нефтяных газах (бутане, пропане).

Ручную пайку деталей с нагревом пламенем паяльной лампы выполняют следующим образом. Место спая покрывают флюсом и подогревают до тех пор, пока пруток припоя при проведении вдоль места спая не начнет плавиться. Процесс пайки происходит при непрерывном подводе флюса и припоя. После расплавления припоя при соприкосновении с деталью, заполнения зазора и образования галтельного участка паяного шва с обратной стороны нахлестки нагрев изделия прекращают.

При нагреве припой должен плавиться только при соприкоснове­нии с паяемым изделием, так как иначе припой может попасть на недостаточно подогретую поверхность и не затечь в зазор. После образования галтельного участка паяного шва не следует снова подогревать шов для улучшения его вида, чтобы не перегреть основной металл и не вызвать образования пор в шве.

Среди горелок с невысокой температурой пламени необходимо отметить горелку Бунзена, из которой горючий газ вытекает через тонкое отверстие (0,1—1 мм) с очень большой скоростью. Температура пламени бензиновой горелки 1100—1200°С. Для пайки среднеплавкими припоями с температурой плавления до 800°С используют пропан; для пайки припоями с температурой плавления выше 800°С необходимы горелки, работающие на аце­тилене или смеси кислорода с водородом. При этом характер горения смеси ацетилена с воздухом можно регулировать путем добавления в него паров бензина, спирта, ацетона и других угле­водородных соединений [6].

При пайке кислородно-ацетиленовыми горелками нагрев осу­ществляют обычно более холодным наружным пламенем. При из­бытке кислорода в газовой смеси пламя становится окислитель­ным, при избытке горючего газа — восстановительным. Для по­лучения нормального пламени смесь должна содержать горючий газ и кислород в определенном соотношении, различном для раз­ных газов.

Нагрев незащищенных металлов перед пайкой приводит к значительному окислению их поверхности. Поэтому, как правило, при пайке горелками флюс наносят на паяемую деталь еще до подогрева, чтобы создать флюсовую защиту металла от оки­сления.

Нагрев при пайке ведут быстро, чтобы испарение раство­рителя (воды или спирта) произошло непосредственно при расплавлении флюса. Нагревают в первую очередь более массивную деталь или деталь с большей теплопроводностью.

При пайке припоями, содержащими цинк (например, Л63), при пайке пламенем ацетиленовой горелки необходимо окисли­тельное пламя с избытком кислорода или воздуха для уменьшения испарения цинка и предотвращения недопустимого насыщения припоя водородом. Пайку припоями без цинка производят слегка восстановительным пламенем с избытком горючего газа. При дли­тельности газопламенной пайки в ацетиленовом пламени свыше 3 мин и увеличении времени пайки до 5 мин флюс с поверхности паяного соединения удаляется с трудом.

Ацетиленокислородное пламя взаимодействует с хлоридными флюсами для пайки, снижая их флюсующие свойства. Поэтому пайку с такими флюсами проводят бензиновоздушным или пропановоздушным пламенем. Для газопламенной пайки исполь­зуют специальные рельсовые, карусельные и конвейерные па­яльные машины. Для пайки симметричных и несимметричных

изделии используют автоматы с продольным или круглым сто­лом диаметром 0,5—2,5 м и частотой вращения 0,02—2 мин -1 . Детали, подвергнутые автоматизированной пайке, для предотвра­щения образования трещин в шве не должны подвергаться вибрации при прохождении зоны нагрева.

Характер газового пламени выбирают в зависимости от со­става паяемого материала. Медь, медные сплавы паяют слегка в восстановительном пламени.

Для пайки с газопламенным нагревом получает распростране­ние аппаратура для получения водородно-кислородной смеси элек­тролитическим разложением воды. Такие аппараты состоят из электролизера с нелинейным сопротивлением.

Pereosnastka.ru

Технология газопламенной пайки
Технология газопламенной пайки

Для пайки газопламенной горелкой используют мягкие и твердые припои. Перед пайкой горелкой детали очищают от окалины или ржавчины, обезжиривают, промывают, высушивают, покрывают флюсом, собирают в приспособлениях с заданным зазором и располагают на столе так, чтобы во время пайки обе руки паяльщика были свободны. Паяльщик в одной руке держит горелку, а в другой припой.

Рис. 1. Панка велосипедной рамы с помощью газовой горелки

Для повышения производительности труда паяльщика при массовом производстве предварительный прогрев деталей осуществляют в газовых или электрических печах.

Флюсы при газопламенной пайке целесообразно наносить до нагрева деталей. Порошкообразный флюс при пайке сдувается газовым пламенем, поэтому его наносят на слегка подогретые кромки спаиваемых деталей или перед употреблением разводят водой до пастообразного состояния, а затем наносят на спаиваемые поверхности с помощью щетки или кисти.

Лучшим способом флюсования в процессе пайки является погружение горячего конца прутка припоя в ящик с сухим порошкообразным флюсом. Пруток припоя должен своим концом касаться нагретых деталей. Нельзя плавить припой непосредственно в пламени и допускать его стекание в место пайки каплями. Во избежание перегрева припоя в момент его затекания в зазор между деталями горелку удаляют от зазора на 30—40 мм, но держат ее над местом пайки.

Горелку с пламенем нужно непрерывно перемещать для обеспечения равномерного прогрева.

Использование при газопламенной пайке цилиндрических изделий (особенно тяжелых) различных поворотных приспособлений значительно облегчает труд паяльщика, повышает его производительность и улучшает качество паяного шва.

На рис. 2 показано наложение кольцевого шва на цилиндрическое изделие, установленное на вращающемся столе.

Рис. 2. Пайка цилиндрического изделия с использованием вращающегося стола

Паяльщик в процессе газопламенной пайки должен соблюдать следующие правила:
— при пайке стыка, состоящего из деталей различной толщины, направлять пламя горелки на толстую деталь, а при пайке деталей одинаковой толщины — на деталь, имеющую высокую теплопроводность;
— не перегревать места спая, так как при этом возможны изменение химического состава припоя в результате выгорания некоторых его компонентов, снижение эффективности действия флюса и пережог металла спаиваемых деталей;
— не передвигать изделие до полного затвердевания припоя, так как при перемещении в шве могут появиться трещины.

При выполнении паяльных работ возможны частые перерывы, необходимые для замены припоя, поворота детали, установки приспособления и т. д. Так как эти перерывы обычно кратковременны, паяльщик не выключает горелку.

С целью экономии газов на посту паяльщика рекомендуется устанавливать специальный прибор — экономизатор. Поступая в этот прибор, кислород и ацетилен частично отводятся в специальную маленькую горелку, образуя дежурное пламя, а сварочная горелка в это время выключена.

На рис. 3 показано устройство камеры экономизатора ЭГТ -1-56.

Паяльщик при перерывах в работе вешает горелку на крючок рычага, который под действием веса горелки освобождает рычаг. Под действием запорной пружины клапан опускается на седло и перекрывает проход ацетилена, поступающего в экономизатор через выходной ниппель. В то же время часть ацетичена продолжает поступать в маленькую горелку. Аналогично устроена и кислородная камера. Таким образом, при перерыве в работе пламя рабочей горелки гасится, а горит лишь дежурное пламя маленькой горелки. Приступая вновь к работе, паяльщик снимает горелку с крючка экономизатора, и под действием возвратной пружины рычаг поднимает клапан. Газовая смесь поступает в рабочую горелку и ее зажигают от дежурного пламени.

Рис. 3. Устройство ацетиленовой камеры экономизатора

После пайки газовым пламенем паяные швы очищают от остатков флюсов и образовавшихся шлаков. При короблении «зделия производится рихтовка (выправление неровностей).

Остатки флюсов удаляют проволочной щеткой с одновременной промывкой в воде. При этом остатки шлаков также смываются водой. Затем изделие промывают еще раз и сушат.

Пайка медных трубок газовой горелкой: полезные советы и этапы самостоятельной пайки

Медь обладает высокой устойчивостью к влаге, кислотным и щелочным растворам, износу стиранием. Трубопровод и фитинги из меди служат значительно дольше аналогичных изделий из стали. При пайке медных трубок газовой горелкой следует учитывать высокую электропроводность и теплоотдачу материала.

Внешне медный трубопровод с соединением фитингами, напоминает пластиковые трубы. Процесс создания герметичного соединения намного сложнее. Металл покрыт пленкой окислов с высокой температурой плавления. Соединить его нагревом и давлением невозможно. Создана особая технология пайки для меди и ее сплавов.

Пайка медных трубок газовой горелкой

Отличия пайки от сварки

Пайка и сварка – это надежные методы соединения трубопроводов с дефектами. Ключевым отличием сварки и газовой пайки является рабочий материал. В случае сварки происходит расплавление концов изделия и соединение их воедино. Пайка труб предусматривает соединение материала при помощи стороннего металла – припоя.

Пайка медных труб горелкой.
Пайка бывает двух видов:

1. Высокотемпературная. В таком варианте работ используется припой, плавящийся при температуре свыше 550 градусов Цельсия. Как правило, высокотемпературный пропай осуществляется горелками, заправленными ацетиленом и бутаном либо пропаном и кислородом.
2. Низкотемпературная. Такой метод подразумевает использование легкоплавких припоев с температурой плавления ниже 550 градусов Цельсия. В большинстве случаев, низкотемпературные работы производится при помощи электрических паяльников. Такой метод идеально подходит для сварки или спайки небольших деталей.

В качестве первого могут использоваться такие популярные сплавы, как:

• олово и свинец;
• медь и фосфор;
• медь и цинк;
• серебро.

В качестве флюсов при низко и высокотемпературных паяльных работах применяются:

• канифоль;
• хлориды металлов;
• флюсы на основе буры;
• смеси щелочных металлов;
• порошкообразные соединения.

Техника безопасности при спаивании труб из меди

Основные правила техники безопасности при самостоятельной пайке труб из цветных металлов:

1. При нанесении химических реагентов и нагреве труб требуется использовать защитную одежду и очки. При попадании флюса на открытые участки кожи необходимо удалить реактив проточной водой, а затем промыть участок тела мыльным раствором.
2. Запрещается использовать защитную одежду из синтетического материала, который плавится или воспламеняется под воздействием пламени газовой горелки или жала электрического паяльника.
3. Поскольку при выполнении работы происходит испарение флюса, то в помещении предусматривается вентиляция.

Необходимые материалы и приспособления

Материалы для пайки меди.
Оборудование для пайки медных труб включает следующие инструменты:

• аппарат для обработки медных труб;
• фаскосниматель;
• трубный расширитель;
• трубоочиститель;
• отражатель пламени;
• термофен;
• флюс;
• твердый или мягкий припой, подходящий для пайки меди;
• газовая горелка, расплавляющая припой.

Выбор инструмента напрямую зависит от максимального диаметра изделия и вещества, которое будет по ней протекать. Разрезание детали производится труборезом, а заусенцы, можно удалить при помощи фаскоснимателей.

Прежде чем приступать к соединению медных деталей следует тщательно обработать поверхность специальными губками и металлическими ершиками. О том, как выбрать горелку для пайки речь пойдет в следующем разделе.

Виды газовых горелок

Газовые горелки для пайки медных труб состоят из таких элементов:

• крепление баллона со сжиженным газом;
• впускные форсунки;
• приборная головка;
• регулятор подачи топлива;
• редуктор.

Все горелки на газе по виду горючей смеси подразделяются на:

• пропановые горелки;
• на МАРР газу.

В быту различают два вида горелок:

• бытовые с температурой струи до 1500 градусов Цельсия;
• промышленные с температурой до 2000 градусов.

Наиболее распространенным видом горелок является пропановая. Подобные аппараты оснащены пьезоэлектрической системой поджига и режимом экономии газовой смеси. Оптимальным вариантом для пайки медных деталей будет применение МАРР горелки.

Горелка для пайки меди.

Струя огня из такой горелки совершенно не пережигает медь и обеспечивает равномерный прогрев детали.

Горелки с одноразовым газовым баллоном – это лучший выбор для соединения медных изделий.

Такие аппараты обладают такими преимуществами:

1. Простота использования. Нет необходимости в подключении электрического питания.
2. Многофункциональность.
3. Высокая мобильность. Благодаря небольшому баллону с топливом аппарат можно переносить с места на место без больших физических усилий.
4. Безопасность. Наличие обратных клапанов гарантирует безопасное отключение газа при возникновении аварийной ситуации.
5. Хороший пропай. Мощное и равномерное пламя хорошо прогревает припой и заставляет его застывать максимально равномерно

Детали, для которых требуется повышенная прочность должны свариваться при помощи стационарных горелок. Такие аппараты, как правило, используют смесь пропана и кислорода для обеспечения значительно более качественного шва.

Сборка самодельной

Обладая минимальными слесарными навыками, можно попробовать изготовить горелку самостоятельно. Если использовать качественные материалы, технические характеристики не будут уступать изделиям заводского производства.

Процесс сборки самодельного устройства:

1. Ручку необходимо изготавливать из материала с низкой теплопроводностью. Лучше всего подойдут твердые сорта древесины. Также можно использовать ручку от старой горелки.
2. Из стали, толщиной 2 мм, необходимо сделать трубку, диаметром 10 мм. Специалисты рекомендуют использовать не нержавейку, а низколегированные сорта стали. Готовую трубку крепят к ручке.
3. Корпус и рассекатель делают из латуни. Необходимо заранее позаботиться об отверстиях в рассекателе, для поступления кислорода. При стыковке корпуса с рассекателем возле внутреннего фланца следует оставить небольшой зазор.
4. Для изготовления форсунки лучше всего обратиться к знакомому токарю, поскольку самостоятельная работа требует точности и аккуратности. В качестве заготовки используют стальную болванку круглого сечения.
5. Соединительный газовый рукав должен соответствовать типу используемой смеси. В качестве крепежного элемента используют обычный стяжной хомут.

Готовое изделие проверяют на наличие люфтов и утечек. Особое внимание следует уделить форсунке – она должна хорошо накручиваться на трубку. В случае необходимости можно уплотнить резьбу с помощью ФУМ ленты.

Технология пайки

Пайка газовой горелкой медных труб включает такие этапы:

1. Обрезка необходимого участка изделия при помощи трубореза.
2. Снятие заусенцев при помощи фаскоснимателя.
3. Подготовка края изделия с использованием труборасширителя. Важно помнить, что расширяемая труба должна быть мягкой или отожженной при высоких температурах.
4. Выполнение предварительного соединения труб. Этот этап подразумевает закрепление трубы при помощи пропая изделия в нескольких местах.
5. Обработка паяемой поверхности при помощи флюса. В случае, если используется высокотемпературный припой использование флюса не требуется.
6. Аккуратный прогрев всех соединяемых поверхностей трубы при помощи горелки или термофена. Как правило, деталь прогревается на протяжении пяти минут.
7. Зачистка спаиваемых участков.
8. Нанесение подходящего для медных труб припоя на соединяемую поверхность.
9. Расплавка припоя и контроль его однородности.
10. Удаление остатков обработанного флюса при помощи растворителя или простой воды.

Процесс пайки медных труб.
Низкотемпературная пайка труб состоит из:

1. Прогрева поверхности до 200-250 градусов Цельсия. Сделать это можно при помощи горелки на газе или паяльника.
2. Прикладывания припоя к местам стыка.
3. Постепенное перемещение пламени горелки для равномерного распределения припоя по стыкуемым зонам.

Пошаговая инструкция

Резка

Перед резкой труб необходимо наметить места размещения фитингов. При разделке лучше всего использовать специальный труборез. В этом случае место среза будет ровным и гладким, с минимальным количеством зазубрин, что облегчит процесс дальнейшей подготовки.

Снятие фасок

Срез трубы должен быть идеально ровным. Малейшие отклонения повлияют на качество соединения. Для снятия заусенцев и подготовки среза рекомендуют использовать фаскосниматель, а при его отсутствии – наждачную бумагу.

Подготовка поверхности

Контактная поверхность должна быть сухой, без следов масла, грязи и оксидных отложений. Это относится не только к трубам, но и соединительным фитингам. Для механической обработки использует щетки и ершики.

Покрытие флюсом

Флюс наносится на внутреннюю поверхность фитинга и нужную часть трубы. Важно, чтобы состав был равномерно распределен по плоскости. После этого выполняют стыковку элементов, оставляя небольшой для присадочного материала.

Нагрев и пайка

Индикатором нагрева является состояние флюса. Появление темных оттенков говорит о том, что поверхность нагрелась до заданной температуры. При подаче припоя необходимо следить за интенсивностью нагрева.Расплавленный припой должен заполнять все пространство между фитингом и трубой. Это достигается за счет капиллярного эффекта, при котором жидкость прилипает к поверхностью, благодаря высокой силе притяжения.

Длительность рабочего цикла не должна превышать 5 минут. В противном случае медная труба начнет деформироваться от перегрева.

Поэтапная пайка стыка труб

Стыковка медных труб для пайки.
В общем случае, поэтапная работа делится на:

1. Очистку налета, нагара и грязи с изделия.
2. Покрытие соединяемых деталей флюсом.
3. Фиксация обрезков труб в необходимом положении.
4. Прогрев изделия при помощи горелки для пайки твердыми припоями.
5. Промазывание соединяемых стыков флюсом.
6. Подачу припоя в зону стыков изделия.
7. Равномерное расплавление припоя при помощи газовой горелки для пайки медных труб.
8. Удаление окислов, отходов и отработанного флюса.

Несмотря на относительную простоту рабочего процесса даже у квалифицированных специалистов бывают дефекты.

Наиболее распространенные ошибки при паяльных работах представлены:

1. Недостаточным прогревом изделия. При неправильной подготовке материал прогревается слабо и плохо взаимодействует с припоем, из-за чего получается хрупкий шов.
2. Плохой предварительной очисткой изделия. Присутствие нагаров, грязи и стружки других металлов серьезно затрудняет получение качественного соединения.
3. Неподходящим флюсом. Неправильный выбор флюса может повлечь за собой неприлегание припоя и разрушение паянной конструкции.
4. Неподходящим припоем. Выбор припоя, не смачивающего металлы, например, свинца, сделает невозможным пайку медных труб.

Работа с твердым припоем

Спаивать медные коммуникации твердым припоем рекомендуется в тех случаях, если их планируется применять для работы в температурном режиме более +110 градусов. В таком случае для создания температуры выше +700 градусов подходит газопламенный метод. При этом необходимо провести отжиг меди, чтобы ее размягчить.

Благодаря использованию медно-фосфорного припоя флюс можно не применять: главное, добиться равномерности нагрева коммутируемых кромок. Что касается этапов работы, то они такие же, как и при работе с мягким припоем.

Газовая пайка и наплавка — основы

Пайкой называется технологический процесс получения неразъемных соединений, выполняемый с использованием металла или сплава-припоя, имеющего температуру плавления меньшую, чем температура плавления спаиваемого металла. В результате взаимодействия расплавленного припоя с кромками основного металла и последующего остывания образуется спай. При этом припой может механически внедряться между зернами основного металла (рис. 64, а), или, кроме того, внедрению может сопутствовать образование промежуточного слоя твердых растворов (составляющих припоя и основного металла) или их химических соединений (рис. 64, б).

Свойства паяного соединения определяются свойствами литого припоя, промежуточного слоя и свойствами основного металла, подвергнутого термическому воздействию при пайке.

Свойства литого припоя и основного металла могут быть легко оценены на основании общих сведений об этих металлах.

Свойства промежуточного слоя определяются свойствами припоя и спаиваемого металла, температурой и временем их взаимодействия, величиной и чистотой поверхностей взаимодействия и пр. Поэтому качество спаев получается различным в зависимости от применяемых комбинаций основного металла-припоя и режимов пайки.

В результате диффузионного проникновения составляющих основного металла в припой последний может изменять свои свойства. Эффективность такого изменения свойств припоя зависит также и от толщины его слоя, подвергавшегося изменению в результате взаимодействия с основным металлом, т. е. от величины зазора, заполняемого припоем. На рис. 65 показана такая зависимость при пайке сталей медью.

Однако не всегда можно обеспечить при пайке сохранение такого начального зазора, который позволит увеличить механическую прочность. Кроме того, приходится учитывать и проникаемость припоя в технологические зазоры. Поступление припоя в зазоры облегчается улучшением смачиваемости расплавленным припоем кромок основного металла при температуре пайки и уменьшением поверхностного натяжения припоя. Кроме того, следует учитывать действие силы тяжести (т. е. будет ли припой опускаться или подниматься по зазору при пайке).

Смачиваемость кромок зависит от их чистоты, в частности от наличия или отсутствия на них окислов. В связи с этим следует производить очистку кромок как предварительно (механическими способами или травлением), так и в процессе пайки восстановлением или ошлаковыванием окислов. Улучшение смачиваемости достигается также применением флюсов. В некоторой степени флюсы влияют и на поверхностное натяжение припоев.

В качестве флюсов при пайке используются смеси легкоплавких солей или окислов (температура плавления этих смесей должна быть ниже температуры плавления припоя) или газы (водород при пайке стали медью в печах; боросодержащие пары, вводимые в пламя при пайке сплавов на медной основе).

В технике применяется большое количество разнообразных припоев в зависимости от спаиваемых металлов и назначения паяных соединений. Важнейшей характеристикой припоев является их температура плавления. Примерные температуры плавления припоев на основе различных металлов представлены на рис. 66.

Припои классифицируются как мягкие и твердые. Мягкими припоями называются такие, температура плавления которых значительно ниже температуры плавления спаиваемого металла. Если температура плавления припоя достаточно высока (иногда сопоставима с температурой плавления спаиваемого металла), то такие припои называются твердыми. В практике мягкими припоями обычно называют припои с температурой плавления ниже 450° С, а твердыми — припои с температурой плавления выше 450° С.

Твердые припои могут обеспечивать прочность стыковых соединений σ_в = 30-50 кгс/мм 2 , мягкие — σ_в 10 кгс/мм 2 .

Наиболее распространенными мягкими припоями для сплавов на основе железа и меди являются оловянисто-свинцовые с добавками сурьмы (ПОС). Пайка этими припоями производится с применением различных источников тепла, обеспечивающих необходимый для выполнения пайки — нагрев кромок до температуры не ниже температуры плавления припоя (паяльников, паяльных ламп и др.).

Перед пайкой оловянисто-свинцовыми припоями кромки очищаются травленой соляной кислотой; в качестве флюсов применяются канифоль и хлористый цинк. Цинковые и цинко-оловянистые припои с добавками применяются для пайки алюминия. Состав таких припоев следующий:

1) 94-96% Zn и 6-4% А1;

2) 50% Zn, 45% Sn и 5% Al;

3) 70-78% Zn, 20-25% Sn и 2-6% Al.

В качестве флюсов при этом используются нашатырь или составы, содержащие хлористый цинк (85-90%) с добавками фтористого натрия и хлористого аммония. Такие паяные соединения обладают пониженной коррозионной стойкостью при наличии влаги.

Значительно большие возможности технического применения имеет пайка твердыми припоями, причем ряд сварных соединений может быть заменен паяными. В некоторых случаях пайка твердыми припоями обеспечивает возможность получения лучших свойств соединений, чем сварка, например, когда:

1) основной металл, нагреваемый до сварочных температур, резко ухудшает свои свойства (ковкий чугун, некоторые марки специальных сталей и т. п.);

2) необходимо соединить разнородные металлы, сплавы которых обладают низкими свойствами (сталь и медь, чугун и сталь);

3) при сварке присадочным металлом, аналогичным основному, получаются низкие свойства соединений (например, при сварке горелого чугуна);

4) при сварке получаются недопустимые деформации, а применение пайки удовлетворяет требованиям к соединению и дает меньшие деформации.

Пайка иногда обеспечивает большую экономичность. Так, например, при ремонте пайкой чугунных изделий исключается их общий нагрев, необходимый при сварке; соединение медных деталей может быть выполнено пайкой быстрее и экономичнее, чем сваркой.

Твердыми припоями, обеспечивающими соединения с хорошими свойствами для ряда металлов и сплавов (сталей, включая высоколегированные, никеля, меди и на ее основе сплавов, серебра), являются серебряные (ПСр), имеющие температуру плавления от 725 до 850° С.

Для пайки серебряными припоями большинства сплавов в качестве флюсов применяются плавленая бура или смеси буры с борной кислотой. Для пайки высокохромистых сталей применяется флюс состава: 53% борной Кислоты и 47% фтористого калия. Иногда к этому составу добавляется в количестве 10% плавиковая кислота.

Хорошими качествами обладает и припой состава: 80% Сu, 15% А1 и 5% Р. Температура плавления его около 650-680° С. Этот припой в связи с наличием фосфора является самофлюсующимся и не требует применения флюсов. Однако присутствие фосфора не позволяет применять его для пайки сплавов на железной основе, так как при этом образуются хрупкие прослойки на границе припоя с основным металлом.

Более дешевыми припоями являются меднофосфористые припои с содержанием фосфора около 8%, применяющиеся для пайки меди и сплавов на медной основе.

Довольно широко применяются медно-цинковые припои. Однако припои ПМЦ обладают плохими технологическими свойствами (кроме ПМЦ 51) и в качестве припоев применяются латуни (например, Л62) или специальные сплавы (например, ЛОК 59-1-0,3). Припой ЛОК 59-1-0,3 дает хорошие результаты при пайке чугуна и высоколегированных сталей (рис. 67).

Иногда применяются и специальные припои, например для пайки жаропрочных сталей, для припайки пластин твердого сплава к резцам (припои на основе Ni-Си и Ni-Сu-Мn). При низких требованиях к соединению стальных деталей некоторые заводы в качестве припоя используют высокофосфористый чугун.

Для пайки алюминия и его сплавов С. Н. Лоцмановым разработан ряд припоев и флюсов, из которых наибольшее распространение получил припой 34А (25-30% Сu, 4-7% Si, остальное А1) и флюс 34А (25-35% LiCl, 8-15% ZnCl₂, 12-18% NaF, остальное КС1). Температура плавления припоя 34А составляет около 525° С. Паяные соединения, как правило, лучше работают на срез, чем на растяжение. Характерные типы паяных соединений показаны на рис. 68.

В тех случаях, когда определяющей прочность паяного соединения является зона перехода от припоя к основному металлу, поверхность этой зоны иногда дополнительно увеличивают посредством ее зазубривания.

При пайке газовым пламенем в качестве горючих применяются ацетилен, а также газы — заменители ацетилена и жидкие горючие — бензин и керосин. В качестве аппаратуры для пайки могут применяться обычные горелки, однако лучшие результаты дают специализированные горелки, имеющие сетчатые мундштуки.

Техника пламенной пайки подготовленного соединения сводится к нагреву кромок (до температуры плавления флюса, если пайка производится без газового флюсования и несамофлюсующимися припоями), введению и расплавлению флюса, дальнейшему нагреву до температуры плавления припоя, введению и расплавлению припоя с проверкой его растекаемости и проникания в зазор и охлаждению соединения отводом источника тепла.

Пайку мелких деталей лучше вести так, чтобы все предварительные стадии подготавливали возможность единовременным вводом припоя выполнить пайку всего соединения в один прием. При длинных швах выполнение пайки осуществляется участками.

В случае пайки серого чугуна перед вводом флюса предварительно необходимо выжечь окислительным пламенем с поверхности металла графитовые включения, а перед заполнением шва припоем произвести облуживание кромок, т. е. после обработки их флюсом нанести первоначально тонкий слой припоя, используя притирающие движения припоя по нагретым до температуры его плавления кромкам основного металла. Затем вся разделка заполняется припоем как при сварке.

НАПЛАВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНОРОДНЫМИ СПЛАВАМИ

В ряде случаев, в связи с особенностями эксплуатации различных деталей, к поверхностному слою металла предъявляются совершенно особые требования (повышенная коррозионная стойкость, сопротивляемость истиранию и пр.) по сравнению с основной частью этой же детали. Весьма эффективным способом решения подобной задачи является наплавка на поверхность детали (обычно стальной) сплава, отвечающего по своим свойствам требованиям к поверхности. В общем случае может иметь место наплавка из цветных металлов — меди, латуни, бронзы — или получение слоя высокой твердости нанесением специальных твердых сплавов, легированных сталей и чугуна. Наплавка цветных металлов на сталь и чугун применяется в различных деталях, в химической аппаратуре, на рабочих зеркалах, на поверхности уплотнения и пр.

По своей сущности этот процесс наплавки должен обеспечивать соединение основного металла с наплавленным, соответствующее пайке твердыми припоями. В процессе наплавки в ряде случаев происходит значительное расплавление основного металла, в связи с чем в первом слое образуется промежуточный состав, часто нё отвечающий техническим требованиям к поверхности. В этом случае приходится применять наплавку в два и более слоев.

Иногда возникает необходимость получения значительной толщины поверхностного слоя (2-8 мм), что обусловливает увеличение количества тепла, вводимого в деталь при наплавке. Это приводит к большим напряжениям и деформациям, вызываемым местным нагревом деталей, чем при пайке твердыми припоями. В результате их воздействия по промежуточному слою между основным и наплавленным металлом может происходить расслоение.

Для наплавки меди и сплавов на ее основе на стальные и чугунные детали применяется газопламенная и электродуговая наплавка, а также наплавка по способу разделенного нагрева (акад. В. П. Никитина) при различных комбинациях источников нагрева.

При газовой наплавке легче регулировать степень нагрева основного и присадочного металла. Это позволяет избежать слишком большого расплавления основного металла и его перемешивания с наплавленным, что является, как правило, желательным. Основным недостатком газовой наплавки является низкая произ

водительность и большие затраты газов при наплавке крупногабаритных деталей. Поэтому такая наплавка применяется главным образом для деталей относительно небольших размеров.

При газопламенной наплавке на предварительно подготовленную (зачищенную) поверхность направляют пламя для создания подогрева выше температуры плавления наплавляемого металла, но не доводят основной металл до расплавления. Затем, расплавляя присадку, наплавляют металл, добиваясь его растекания по нагретой поверхности. Для очистки нагретой поверхности от окислов обычно применяют флюсы, как при сварке и пайке.

Некоторые сплавы на медной основе дают со сталью плохое сцепление из-за образования хрупких прослоек (например, сталь со сплавами, содержащими кремний, фосфор). В этом случае имеет место промежуточный процесс — облуживание поверхности, причем оно не всегда производится тем же сплавом, каким выполняется наплавка.

Наплавка меди и ряда марок латуни на сталь дает достаточно хорошие результаты. Микроструктуры наплавки меди и латуни на сталь приведены на рис. 69. Иногда в наплавленном слое, особенно при перегреве основного металла, имеют место включения зерен основного металла, в ряде случаев недопустимые по техническим требованиям к наплавке.

При наплавке сплавов на медной основе на сталь обычно применяется нормальная регулировка пламени, однако при наплавке латунью, особенно второго или последующих слоев, пламя регулируется с избытком кислорода. Мощность пламени подбирается в соответствии с размерами наплавляемой детали. Флюсы применяются те же, что и для сварки меди и сплавов на ее основе. Наплавка, как правило, выполняется в нижнем положении. Производительность наплавки при мощности пламени около 1200 л/ч составляет 500-700 г/ч.

При наплавке латуней на черные металлы, как правило, требуется применение флюсов, причем технологически наиболее бла гоприятные условия создает газофлюсовая наплавка с применением флюса БМ-1. При этом активность флюса и его непрерывная подача в пламя позволяет осуществлять наплавку при нагреве поверхности наплавляемой детали около 800-850° С.

Обычно наплавка производится левым способом в нижнем положении, хотя при необходимости получения более толстого слоя наплавки применяют наклон изделия с выполнением наплавки снизу вверх.

При наплавке латуни Л62 с флюсом БМ-1 на углеродистую сталь прочность соединения на отрыв составляет около 33 кгс/мм 2 , и оно выдерживает без отслаивания загиб на 180°. Однако следует отметить, что при газопламенной наплавке меди на сталь в основном металле часто образуются значительные трещины, что не позволяет этот способ рекомендовать для изготовления ответственных деталей.

Твердые сплавы имеют весьма разнообразное применение. Так, сплавленно-спеченные твердые сплавы, изготовляемые в основном из тугоплавких карбидов вольфрама с добавками кобальта, никеля и железа, используются в виде пластинок для припайки к инструментам. Из этих сплавов широко применяется победит (80-85% W, 5-6% С, 7,8-8,0% Со, 1,8-2%Мо, остальное Fe). Иногда вместо пайки применяется приварка пластинок к державкам газовой сваркой мягкой стальной проволокой.

Широко применяются для наплавки поверхностей, работающих на истирание, порошкообразные твердые сплавы, изготовляемые в виде крупки. Из этих сплавов в применяются: висхом и сталинит (-55% Fe, 11-12% Сг, 16-17% Мn, 1,8-2% Si, 12-13% С). Обычно эти сплавы наплавляют электрической дугой угольным электродом, так как газосварочное пламя сдувает зерна.

Широко используются при газовой наплавке литые твердые сплавы и трубчатые присадки. Литые твердые сплавы для наплавки изготовляются в виде прутков диаметром 5-8 мм, которые отливаются в металлические кокили.

Для деталей, работающих в условиях высоких температур, для наплавки применяются стеллиты (В2К, ВЗК), представляющие собой карбиды вольфрама и молибдена, связанные кобальтом и железом. Состав стеллита В2К: 13-17% W, 27-33% Сг, 1% Мn, < 2% Ni, 47-53% Со, < 2% Fe, 1-2% Si, 1,8-2,5% С. Стеллит ВЗК имеет меньше вольфрама (4,0-5,0%), больше кремния (до 2,5%) и кобальта (58-62%).

Для деталей, работающих при нормальных и несколько повышенных температурах, наплавка осуществляется сормайтами — высокохромистыми чугунами. Заэвтектический чугун — сормайт № 1 содержит 25-31% Сг и около 3,0% С, а доэвтектический — сормайт № 2 — 13,5-17,5% Сг и

2%С. Сормайт № 2 менее хрупок, после отжига может подвергаться обработке резцом с последующей закалкой.

Наплавляемые поверхности тщательно зачищаются, детали перед наплавкой предварительно подогреваются до 500-700° С для уменьшения короблений и предотвращения образования трещин. Наплавку ведут в нижнем положении пламенем с небольшим избытком ацетилена. В результате некоторого науглероживания поверхности металла детали на ней появляется тонкая пленка расплавленного металла, с которой и сплавляется наплавляемый металл присадочного стержня, растекаясь по разогретому участку наплавляемой поверхности. Для обеспечения надлежащих свойств наплавляемого слоя необходимо максимально ограничивать глубину проплавления, не допуская ее более 0,3-0,5 мм.

Для очистки металла от окислов, получающихся в результате контакта нагретой поверхности с газами, содержащими кислород, в ряде случаев применяется флюсование бурой или другими флюсами:

1) бура прокаленная 20%, борная кислота 68%, плавиковый шпат 12% (для наплавки стеллитов);

2) бура 50%, двууглекислая сода 47%, кремнезем 3% (для наплавки сормайтов).

После наплавки на чугун или инструментальную сталь деталь подвергают медленному охлаждению в песке.

Аналогично выполняется наплавка и трубчатой присадкой, представляющей собой железную ленту толщиной около 0,5 мм, свернутую в трубку диаметром 5-6 мм, внутренняя полость которой заполняется крупкой карбидов вольфрама (прутки ТЗ). При правильно выполненной такой присадкой наплавке она имеет твердость HRC около 85.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _