Детали машин

Соединение пайкой

Примеры конструкции изображены на рис. 4.1 и 4.2. Соединение образуется в результате химических связей материала деталей и присадочного материала, называемого припоем. Температура плавления припоя (например, олова) ниже температуры плавления материала деталей, поэтому в процессе пайки детали остаются твердыми. При пайке расплавленный припой растекается по нагре­тым поверхностям стыка деталей. Поверхности деталей обезжири­вают, очищают от окислов и прочих посторонних частиц. Без этого нельзя обеспечить хорошую смачиваемость поверхностей припоем и заполнение зазора в стыке.

Размер зазора в стыке деталей в значительной мере определяет прочность соединения. Уменьшение зазора до некоторого предела увеличивает прочность. Это связано, во-первых, с тем, что при малых зазорах проявляется эффект капиллярного течения, способ­ствующий заполнению зазора расплавленным припоем; во-вторых, диффузионный процесс и процесс растворения материалов деталей и припоя может распространяться на всю толщину паяного шва (диффузионный слой и слой раствора прочнее самого припоя). Чрезмерно малые зазоры препятствуют течению припоя. Размер оптимального зазора зависит от типа припоя и материала деталей. Для пайки стальных деталей тугоплавкими припоями (серебряными и медными) приближенно рекомендуют зазор 0,03...0,15 мм, при легкоплавких припоях (оловянных) — 0,05...0,2 мм.

Необходимость малых и равномерно распределенных зазоров является одним из недостатков пайки, ограничивающим ее приме­нение, в особенности для крупногабаритных конструкций. По срав­нению со сваркой пайка требует более точной механической об­работки и сборки деталей перед пайкой. Примеры сборки деталей перед пайкой показаны на рис. 4.3, а...ж. Для фиксации относитель­ного положения деталей нередко используют специальные приспо­собления, большие плоские стыки прихватывают точечной сваркой (рис. 4.3, а) и т. п.

Нагрев припоя и деталей при пайке осуществляют паяльником, газовой горелкой, ТВЧ, в термических печах, погружением в ванну с расплавленным припоем и др. При пайке ТВЧ или в термической печи припой укладывают в процессе сборки деталей в месте шва в виде проволочных контуров (рис. 4.3, б, е, ж), фольговых прокладок, лент, мелкой дроби (рис. 4.3, в) или паст в смеси с флюсом.

Для уменьшения вредного влияния окисления поверхностей де­талей применяют специальные флюсы (на основе буры, хлористого цинка, канифоли); паяют в среде нейтральных газов (аргона) или в вакууме.

Припой

П

У////AS I &/////Л

В качестве припоев применяют как чистые металлы, так и спла­вы. Чаще других применяют сплавы на основе олова, меди, сереб­ра. Примеры характеристик некоторых припоев приведены в табл. 4.1.

Расчет прочности паяных соединений аналогичен расчету свар­ных. Например, для стыковых соединений (рис. 4.4, а)

(4-1)

Для нахлесточных соединений (рис. 4.4, 6)

(4.2)

Где [ex7] и [т7] — допускаемые напряжения в паяном шве.

Аналогично можно записать расчетные напряжения для других конструкций соединений.

При соединении стальных деталей прочность материала деталей обычно больше прочности материала шва. В подобных случаях условие равнопрочности можно обеспечить только для нахлесточ­ных соединений. Величина нахлестки по условию равнопрочности (рис. 4.4, 6)

/=М<5/М, (4.3)

Где [<т] — допускаемое напряжение для материала деталей.

Общих рекомендаций по допускаемым напряжениям для паяных соединений не выработано. Частный пример, характеризующий прочность соединений, паянных серебряным припоем ПСр45, следу­ющий:

Материал Сталь Сталь 45 Сталь Сталь Медь

Деталей СтЗ ЗОХГСА X18H9T

Прочность

На срез, МПа 350...400 450...500 400...540 180...260 250