 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
анодированием (после сварки) с последующим лакокрасочным покрытием. Искусственное старение сварных узлов из сплава 1915 повышает сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением.
5. ПАЙКА
Пайка алюминиевых сплавов имеет ряд особенностей, главными из которых являются следующие:
1. Высокая степень и скорость окисления алюминия и образование устойчивой окисной пленки сложного состава.
2. Высокая теплопроводность и теплоемкость сплавов, требующие приложения источников тепла значительной мощности.
3. Относительно большой коэффициент линейного расширения, низкий уровень прочности (особенно при высокотемпературной пайке), приводящие к образованию значительных деформаций при нагреве.
4. Низкая температура солидуса большинства промышленных сплавов, особенно литейных, и недопустимость нагрева выше температуры закалки, что затрудняет выбор припоев.
Наряду с этими особенностями пайка алюминиевых сплавов имеет важные достоинства:
1. Возможность одновременного выполнения большого количества паяемых швов — групповое соединение деталей.
2. Изготовление разнотолщинных (~1 : 100) соединений (ребристые теплообменники).
3. Обеспечение высоких механических характеристик швов при знакопеременных нагрузках в результате отсутствия концентраторов напряжений, возникающих, например, при сварке.
4. Возможность получения разнородных металлических конструкций.
5. Получение соединений в конструкциях, в которых нет подходов для сварочного инструмента.
6. Высокая работоспособность соединений, достигаемая повторной перепайкой.
Подготовка поверхности алюминиевых сплавов и припоев осуществляется
механической или химической обработкой. Механическая обработка — это зачистка поверхности металлической щеткой или шкуркой. Химическая обработка включает следующие операции: обезжиривание, промывку (в горячей и холодной воде), травление (обычно в 10%-ном растворе NaOH), промывку, осветление (в 15—25%-ном растворе HN03), промывку, сушку.
Перед пайкой детали из листов, плакированных силумином, промывают стандартными растворителями, бензином или специальными моющими жидкостями, далее обезжиривают 5—8%-ным раствором NaOH при 50—60 °С в течение 30 с. Затем производят промывку в горячей и холодной воде с последующей нейтрализацией в 10—15%-ном растворе HN03 в течение 40—60 с. После промывки детали сушат при 100—120 °С.
В случае готовых паяных узлов, а также элементов конструкций и припоя перед пайкой хорошие результаты дает травление в растворе 5%-ной плавиковой и 95%-ной азотной кислот.
Способы и технология пайки
Пайка с абразивным лужением. Для этого способа бесфлюсовой пайки алюминиевых сплавов применяют припои с температурой плавления до 400 °С. Паяемое изделие нагревают на 30—50 °С выше температуры плавления припоя; на поверхности деталей наносят слой расплавленного припоя и под ним прутком припоя, шабером, паяльником, стальной щеткой или другими инструментами удаляют окисную пленку алюминия.
После облуживания детали совмещают и производят собственную пайку этим или другим припоем с искусственным формированием галтелей присадкой припоя.
В отдельных случаях используют абразивно-кристаллический метод лужения, при котором припой в процессе нанесения на деталь находится в твердо-жидком состоянии.
Процессы абразивного лужения, как правило, поддаются механизации, поскольку температурно-временные параметры могут варьироваться в широких пределах.
Ультразвуковая пайка. При ультразвуковой пайке обычно применяют легкоплавкие припои на оловянноцинковой и цинковой основе: П200А, П250А, ВПр23 и др.
Для лужения применяют ультразвуковые паяльники или ультразвуковые ванны. Более высокопроизводителен процесс облуживания и пайки в ультразвуковых ваннах с расплавленным припоем; он также обеспечивает более высокое качество паяных соединений.
Облуживание деталей производят после нагрева их до температуры на 30— 50 °С выше ликвидуса припоя. Продолжительность лужения и пайки зависит от формы и размеров деталей, мощности оборудования.
Широкое применение для пайки с ультразвуком нашли стационарная установка УЛАП-2 и переносные УЛАП-5 и УЛАП-6 для облуживания многожильных алюминиевых проводов.
Аналогично пайке с абразивным лужением детали, облуженные с помощью ультразвукового паяльника (или ванны), нагревают выше температуры полного расплавления припоя на 30—50 °С, а затем производят пайку с присадкой припоя в виде прутка с помощью ультразвукового или обычного электропаяльника. При этом также желательно перемещение деталей относительно друг друга до начала кристаллизации припоя.
Газопламенная пайка. При пайке в пламени можно применять цинковые и алюминиевые припои и солевые неорганические флюсы.
Процесс пайки проводят следующим образом. Соединяемые детали подогревают до температуры плавления припоя. Нагревают пруток припоя до начала оплавления, затем погружают в сухой порошкообразный флюс и, непрерывно подогревая, наносят на участок соединения припой и флюс одновременно.
Не рекомендуется разводить флюс водой и наносить его преждевременно на паяемые поверхности, так как он реагирует с пламенем горелки и загрязняет шов.
Во избежание коробления крупные детали прогревают перед пайкой в электропечах.
При соединении разнотолщинных деталей пламя следует направлять на более массивную деталь для предотвращения пережога тонкостенной детали и хорошего прогрева массивной.
После пайки узлы охлаждают до 120—150 °С, погружают в сосуд с водой для удаления основного количества остатков коррозионноактивного флюса, а затем промывают в проточной холодной воде. Для качественного удаления остатков флюса целесообразно проводить травление детали.
Пайка в соляной ванне. Способ пайки в расплавленных солях — флюсах нашел широкое применение в промышленности ввиду ряда существенных преимуществ перед другими способами пайки, а именно: обеспечение высокой производительности процесса групповой пайки, высокая стабильность и точность регулирования температуры, обеспечение высокого качества соединений, меньшая чувствительность к качеству и зазорам сопрягаемых поверхностей деталей.
Однако внедрение процесса задерживается по следующим причинам: необходимость и сложность немедленной отмывки остатков солей — флюсов после пайки, недопустимость пайки конструкций с замкнутыми объемами (карманами) и желательность визуального осмотра паяных швов, высокая активность паров солей.
Сборку блоков из травленых и тщательно подготовленных деталей осуществляют с использованием герметичных полиэтиленовых или хлорвиниловых пакетов с размещением в них силикагельосушителя, с обеспечением минимального разрыва между сборкой и пайкой.
Припой закладывают при сборке в виде проволоки, фольги, пасты или используются полуфабрикаты — листы, плакированные припоями.
Соединяемые детали (или узлы) размещают в сборочном приспособлении и подвергают предварительному подогреву в электрической печи при температуре на 10—20 °С ниже солидуса припоя в течение 20—40 мин в зависимости от массы изделия. Для лучшего формирования швов в отдельных случаях места соединений предварительно промазывают раствором флюса.
Пайку осуществляют погружением собранного узла в ванну с расплавлением солями с выдержкой до ~1 мин. Затем узел вынимают и охлаждают.
Особое значение имеет немедленное удаление следов солей флюса, вызывающих коррозию. Существует множество различных способов промывки, например, обработка в воде в ультразвуковой ванне с последующим травлением в 10% -ном растворе NaOH, промывкой в холодной воде, осветлением в азотной кислоте и повторной промывкой в воде. Затем детали просушивают при 60—80 °С. Качество промывки контролируется 2—3% -ным раствором азотнокислого серебра: в присутствии ионов хлора в прозрачной капле раствора образуются белые хлопья.
Пайка в печах. Из механизированных способов пайки алюминиевых сплавов нашли применение в промышленности пайка в печах в воздушной атмосфере и в вакууме. По сравнению с газопламенной пайкой высокая производительность процесса пайки в печах достигается благодаря более быстрому общему нагреву изделия до температуры пайки.
Во избежание недопустимых перепадов температур по изделию необходимо применять печи с принудительной циркуляцией атмосферы и устанавливать специальные экраны, защищающие изделие от местных перегревов. Применяют печи камерные (ЭТА-2 и др.), шахтные, конвейерные. При пайке изделий из разнотол-щинных и массивных элементов (теплообменники и др.) используют печи типа ПАП.
Что касается особенностей подготовки, сборки, использования припоев, то они аналогичны таковым при пайке в соляных ваннах. Однако особое внимание следует уделять флюсованию, так как от него в значительной мере зависит качество формирования паяных швов. Флюсование можно проводить не только промазыванием участков соединяемых конструкций спиртовым или ацетоновым раствором активных флюсов, но и методом распыления (пульверизацией), погружением собранной конструкции в раствор (при одновременном его перемешивании).
В последнее время в СССР и за рубежом осваивают и внедряют процесс пайки алюминиевых конструкций в вакуумных печах.
Показано, что при нагреве в вакууме сплошность окисной пленки алюминия нарушается вследствие разницы коэффициентов линейного расширения основного металла и оксида, в результате чего образуются чистые металлические поверхности, хорошо смачиваемые припоем. Присутствие в зоне пайки магния (паров) и редкоземельных металлов, а также активных газов (например, фторида бора) облегчает пайку алюминиевых сплавов. Вместо стандартных припоев для пайки в вакууме разработаны новые припои системы Al—Si с добавками Mg (7,5— 12% Si, 1,5—2,5% Mg) с температурой пайки 580—620 °С.
Пайку проводят в периодических и полунепрерывных печах в вакууме 13,3— 0,133 мПа. Пайку в вакууме широко применяют при изготовлении алюминиевых теплообменников, например автомобильных радиаторов.
Описан внедренный в последнее время способ вакуумной пайки алюминиевых сплавов, главным образом в сравнении с пайкой с применением флюсов. Показано, что хотя первоначальная стоимость печей для вакуумной пайки выше, чем печей для флюсовой пайки, ненужность применения в первом случае оборудования для промывок после пайки, оборудования для нейтрализации использованных растворов и флюса снижает общую стоимость оборудования. Кроме того, по сравнению с флюсовой пайкой отсутствует необходимость в применении дорогостоящих приспособлений из инконеля; оборудование более компактно; технологическая линия занимает меньше места; условия работы (окружающая среда) при пайке в вакууме лучше; возможно изготовление более сложных конструкций и изделий с большой точностью.
Известна вакуумная пайка пластинчатых теплообменников в парах магния. Пары магния, обладая большим сродством к кислороду, чем алюминий, срабатывают как геттер, предотвращая окисление поверхности. В дальнейшем магний выполняет роль флюса. Паяемые изделия размещают в специальное экранирующее устройство (контейнер) из тонколистовой коррозионностойкой стали, по внутренней поверхности которого размещают испаряемый металл в виде навесок; в других случаях используют пластины сплава типа АМгЗ.
Предлагается способ бесфлюсовой пайки алюминиевых сплавов в среде инертного газа, основанный на применении припоев системы Al—Si, легированных небольшими добавками сурьмы, бария, стронция, висмута. Пайку ведут в печи в стальном контейнере, заполняемом очищенным азотом или аргоном.
Несмотря на все перечисленные преимущества «чистых» процессов, бесфлюсовая пайка имеет следующие существенные недостатки:
а) повышенную требовательность к чистоте и уменьшению зазора между соединяемыми деталями;
б) сложности в формировании вертикальных и наклонных швов большой протяженности;
в) сложности в обеспечении равномерного прогрева изделия и невысокую производительность.
В последнее время разрабатываются комбинированные процессы, совмещающие вакуумную пайку с использованием инертных газов, применением специальных составов негигроскопичных некоррозионных флюсов и др. Одновременно предлагается целый ряд слоистых алюминиевых материалов, обладающих специальными свойствами и способными качественно формировать паяные соединения.
Припои
Припои, применяемые для пайки алюминиевых сплавов, можно разделить на три основные группы: 1) на основе алюминия с температурой плавления 450— 600 °С; 2) на основе цинка с температурой плавления 300—500 °С; 3) легкоплавкие на основе олова, свинца, кадмия.
Припои на основе алюминия включают большую группу сплавов системы А1—Si— силуминов, содержащих 4—13 % Si, в отдельных случаях легированных медью, магнием, висмутом и другими металлами (табл. 11.10).
Практикой установлено, что при пайке деталей из алюминиевых сплавов наиболее технологичным способом введения припоя является плакирование им паяемого материала. Для плакирования широко используют сплав АЛ2 (СилО). Получаемые паяные соединения близки по прочности к основному материалу для термически неупрочняемых сплавов и обладают высокими антикоррозионными свойствами.
Недостаток припоев, применяемых в виде плакировки, — высокая температура их плавления и пайки (605—620 °С).
Введение в А1—Si-припои меди и цинка значительно снижает температуру плавления, что позволяет применять их для ручного газопламенного процесса пайки.
Наибольшее распространение получил припой 34А, имеющий высокие технологические свойства, но сравнительно низкие антикоррозионные характеристики.
При анодном оксидировании этот припой необходимо защищать лакокрасками, иначе происходит его растравливание и разрушение соединения.
В последнее время разработан припой ВПр19; паяные им соединения можно подвергать анодированию; коррозионная стойкость припоя удовлетворительная. 
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ