Пайка углеродистой и низколегированной стали: Объяснения

  1. Материалы для пайки

   (1) Металлы-наполнители

 Пайка углеродистой и низколегированной стали включает в себя мягкую и твердую пайку. В качестве присадочного металла при мягкой пайке чаще всего используется оловянно-свинцовый припой, который улучшает смачиваемость стали с увеличением содержания олова.

Поэтому для герметизации соединений следует использовать припой с высоким содержанием олова. Олово в оловянно-свинцовом припое может образовывать FeSn₂ слой интерметаллического соединения на границе со сталью. Во избежание образования этого слоя соединения пайка Температура и время выдержки должны контролироваться должным образом.

Сайт прочность углеродистой стали на сдвиг Соединения, паянные несколькими типичными оловянно-свинцовыми припоями, приведены в таблице 1.

Среди них прочность соединения при пайке с присадочным металлом 50% w(Sn) самая высокая, а прочность соединения при пайке с припоем без сурьмы выше, чем с сурьмой.

Таблица 1 Прочность на сдвиг соединений из углеродистой стали, паянных оловянно-свинцовым припоем

Когда углеродистая сталь и низкая легированная сталь Для пайки твердым припоем в основном используются материалы из чистой меди, медно-цинковые и серебряно-медно-цинковые припои. Чистая медь имеет высокую температуру плавления и подвержена окислению при пайке. Она в основном используется для пайки с газовой защитой и вакуумной пайки.

Однако следует отметить, что зазор между швами при пайке должен быть менее 0,05 мм, чтобы избежать проблем, вызванных тем, что хорошая текучесть меди препятствует заполнению зазора между швами.

Соединения из углеродистой и низколегированной стали, паянные чистой медью, обладают повышенной прочностью: прочность на сдвиг обычно составляет от 150 до 215 МПа, а прочность на растяжение - от 170 до 340 МПа.

По сравнению с чистой медью медно-цинковые припои имеют более низкую температуру плавления из-за добавления Zn. Чтобы предотвратить испарение Zn во время пайки, в медно-цинковый припойный материал можно добавить небольшое количество Si.

Кроме того, необходимо использовать методы быстрого нагрева, такие как пайка пламенем, индукционная пайка и пайка погружением. Соединения из углеродистой и низколегированной стали, паянные медно-цинковыми припоями, обладают хорошей прочностью и пластичностью. Например, соединения из углеродистой стали, паянные припоем B-Cu62Zn, имеют прочность на растяжение 420 МПа и прочность на сдвиг 290 МПа.

Серебряно-медно-цинковые припои имеют более низкую температуру плавления по сравнению с медно-цинковыми припоями, что облегчает их использование для точечной пайки. Этот тип паяльных материалов подходит для пайки пламенем, индукционной пайки и пайки в печи углеродистой и низколегированной стали.

Однако при использовании серебро-медно-цинковых припоев для пайки в печи следует минимизировать содержание цинка и увеличить скорость нагрева.

Пайка углеродистой и низколегированной стали серебряно-медно-цинковыми припоями позволяет получить соединения с хорошей прочностью и пластичностью. Конкретные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2: Прочность соединений из низкоуглеродистой стали, паянных серебряно-медно-цинковыми припоями.

(2) Паяльные агенты

При пайке углеродистой и низколегированной стали требуются паяльные агенты или защитные газы. Выбор паяльных агентов зависит от выбранных материалов и методов пайки.

При использовании оловянно-свинцовых припоев в качестве припоя можно использовать смесь хлорида цинка и хлорида аммония или другие специализированные припои. Остатки таких припоев, как правило, обладают высокой коррозионной активностью, поэтому соединения после пайки следует тщательно очищать.

При использовании медно-цинковых припоев для пайки твердым припоем следует применять припои FB301 или FB302, представляющие собой смеси буры или буры и борной кислоты. При пайке пламенем в качестве припоя можно также использовать смесь метилбората и муравьиной кислоты, при этом пары B2O3 играют роль раскислителя соединения.

При использовании серебряно-медно-цинковых припоев можно использовать припои FB102, FB103 и FB104, которые представляют собой смеси буры, борной кислоты и некоторых фторидов. Остатки этого типа паяльного агента обладают некоторой коррозионной активностью и должны быть тщательно удалены после пайки.

2. Техника пайки

Для пайки углеродистой и низколегированной стали можно использовать различные распространенные методы пайки. При пламенной пайке рекомендуется использовать нейтральное или слегка восстановительное пламя.

Следует избегать прямого нагрева паяльных материалов и паяльных веществ. Методы быстрого нагрева, такие как индукционная пайка и пайка погружением, очень подходят для пайки закалка и отпуск сталь.

Также рекомендуется выбирать для пайки закалку или температуру ниже, чем отпуск, чтобы предотвратить размягчение основного материала. При пайке низколегированной высокопрочной стали в защитной атмосфере требуется не только высокая чистота газа, но и использование газового флюса для обеспечения смачивания и распределения паяльного материала по поверхности основного материала.

Остатки паяльных веществ могут быть удалены химическим или механическим способом. Остатки органических паяльных веществ можно вытереть или очистить органическими растворителями, такими как бензин, спирт или ацетон. Остатки коррозийных паяльных веществ, таких как хлорид цинка и хлорид аммония, следует нейтрализовать в водном растворе NaOH, а затем промыть горячей и холодной водой.

Остатки борной кислоты и буры при пайке трудно удаляются и могут быть устранены только механическими методами или длительным замачиванием в восходящей воде.