Пайка металлов (С.В. Лашко)
- Подробности
- Категория: Сварка
Год выпуска: 1988
Автор: С.В. Лашко., Н.Ф. Лашко
Жанр: Технические науки
Издательство: Машиностроение
Язык: Русский
Формат: DJVU
Количество страниц: 376
Изложены основные сведения о технологии и технологическом процессе пайки, ее способах, материалах для пайки, конструкционных факторах паяемых соединений и изделий, влияющих на их свойства и качество, и физико-химической совместимости материалов при пайке, термическом режиме и цикле пайки, технологии пайки алюминия, меди, титана и сплава на их основах, сталей, чугуна и разнородных металлов. В четвертом издании (3-е изд. в 1977 г.) даны основы проектирования технологии пайки изделий, обеспечивающего высокое их качество и эффективность производства.
Для инженерно-технических работников, конструирующих паяемые изделия, использующих пайку, занимающихся разработкой и изготовлением припоев, флюсов и паяльного оборудования.
Интенсивное развитие прикладных и фундаментальных исследований в области пайки за последние 30 лет определило объем, содержание и изложение книги «Пайка металлов» в первом, втором, третьем изданиях.
Первое издание книги, выпущенное в 1959 г., отвечало настоятельной необходимости в научно обоснованной систематизации опыта пайки, начиная с ее терминологии, конструкционных особенностей паяных соединений, технологических и вспомогательных материалов, технологии и технологических процессов. Такая необходимость стимулировалась переходом пайки из стадии ремесла в стадию организованного производства, обусловленным интенсивным развитием новых отраслей машино и приборостроения. Первое издание книги было переиздано в КНР и в США.
В связи с особенно интенсивным развитием научных основ пайки в последующие годы во втором издании существенное внимание было уделено наиболее важным аспектам теории процессов формирования паяных соединений; вопросы же оснащения процесса пайки специально не рассматривались.
Впоследствии некоторые вопросы теории и технологии пайки, в том числе контактные металлургические процессы при пайке, дополнительно были освещены авторами в книгах [14, 15].
В третьем издании книги «Пайка металлов» впервые была рассмотрена система технологии пайки, объединяющая собственно пайку как процесс соединения, а также напайку, распайку, припайку и контактно-реактивную резку, для которых характерно контактное плавление паяемого материала. Третье издание книги в 1978 г. было переиздано на английском и испанском языках издательством «Мир».
За годы, прошедшие с момента написания третьего издания книги «Пайка металлов», произошло интенсивное совершенствование теории и технологии пайки.
Важнейшим направлением теоретических исследований в области пайки, позволяющим управлять и оптимизировать элементы технологии, является изучение металлургических контактных процессов взаимодействия на границе паяемого металла и жидкого припоя, а также на границе с прокладками и покрытиями, флюсами и газовыми средами. В отличие от сварки плавлением, при которой происходит автономное плавление материала при его нагреве выше температуры ликвидуса, при пайке происходит плавление паяемых материалов в контакте между собой и с твердыми прослойками (контактно-реактивная пайка), в контакте твердых прослоек с газами или парами легкоиспаряющихся элементов (контактная твердогазовая пайка), в контакте с жидким припоем (контактное твердожидкое плавление). Такие виды контактного плавления при пайке обусловливают известные ее преимущества, связанные с возможностью общего нагрева изделия, что позволяет эффективно управлять термическим циклом и режимом пайки, а следовательно, и качеством паяных соединений и существенно повышать производительность технологического процесса пайки.
В связи с этим в четвертом издании в первой главе книги авторы сочли целесообразным выделить основные понятия пайки, используемые в последующих главах, а в других — включить новые сведения о технологических и вспомогательных материалах, способах пайки, контактных металлургических процессах и паяемости важнейших металлов и сплавов машиностроения, полученные в последнее десятилетие.
В связи с возрастающим значением гибких производственных систем для современного производства в книгу введена глава об основах автоматизированного проектирования технологии пайки изделий.
Назначение книги — помочь широкому кругу инженерно-технических работников в области сварочного производства, проектирующих, изготовляющих и ремонтирующих паяные изделия, изготовляющих технологические, вспомогательные материалы и оснащение для пайки, правильно оценить ее преимущества и особенности среди других процессов получения неразъемных соединений с тем, чтобы более эффективно использовать пайку в современном производстве и правильно ориентироваться в потоке информации в этой области.
Превращение древнего ремесла — пайки в один из важнейших технологических процессов современного производства произошло благодаря современной научно-технической революции. Бурное развитие техники в различных отраслях промышленности обусловило широкое ее применение, и в первую очередь в машиностроении и электронике и электротехнической промышленности. Это связано с тем, что пайка, как процесс формирования соединений материалов, осуществляется при температурах ниже температуры начала плавления паяемого материала и характеризуется возможностью автоматического ее регулирования, так как во многих случаях на границе паяемого материала и жидкого припоя устанавливается состояние локального равновесия, являющегося основой такого регулирования. При сварке плавлением и в твердой фазе значительно труднее реализовать локальное равновесие. Вследствие этого технология пайки существенно отличается от технологии сварки плавлением и сварки давлением и требует специальных технологических и вспомогательных материалов и оснащения.
В настоящее время пайка наряду со сваркой является одним из наиболее распространенных способов получения неразъемных соединений в современном производстве. Важнейшее достоинство пайки — формирование паяного шва при температуре ниже температуры автономного плавления соединяемых металлов. Это обстоятельство дает возможность вести процесс в условиях общего нагрева и позволяет:
осуществлять групповую пайку и широкую ее механизацию и автоматизацию, что обеспечивает высокую производительность процесса в крупносерийном и массовом производстве;
получать соединения в скрытых и малодоступных местах изделий, изготовлять тонкостенные изделия с большой плотностью паяных соединений и их объемным расположением за один нагрев, повышать коэффициент использования материала и снижать металлоемкость изделий;
соединять детали не только последовательно по контуру шва, как при сварке плавлением, но и одновременно, в том числе по поверхности, что обусловливает возможность варьирования прочности паяных соединений и конструкции изделий;
ограничиваться при пайке давлениями на порядок меньшими, чем при сварке давлением;
соединять разнородные металлические и неметаллические материалы и с большей разностенностью деталей, чем при сварке плавлением;
выбирать температуру процесса в зависимости от необходимости сохранения механических свойств материалов изделия после пайки, возможности совмещения нагрева под пайку с термообработкой и выполнения ступенчатой пайки;
обеспечивать плавность галтельных участков шва, а следовательно, высокую прочность и надежность их в условиях вибрационных и знакопеременных нагружений;
разъединять детали и сборочные единицы путем распайки при температуре ниже температуры автономного плавления паяемого материала и ремонтировать изделия в полевых условиях.
Особо важное значение имеют вопросы обеспечения равнопрочности паяных соединений. Как известно, препятствиями для достижения равнопрочности паяных соединений в ряде случаев являются более низкая прочность и пластичность большинства припоев по сравнению с паяемым металлом, литая структура в шве, высокое химическое сродство компонентов припоев с основой или компонентами паяемого материала, приводящее к росту прослоек химических соединений, развитие в паяном соединении диффузионной пористости, слабая активность газовых сред и флюсов при температуре пайки, нетехнологичность конструкции паяемых.соединений и изделий, развитие остаточных паяльных напряжений в элементах и паяных соединениях и др. Однако потенциальные возможности повышения прочности паяных швов достаточно велики в связи с малым объемом литого металла в паяном соединении, развитием новых способов пайки и в первую очередь диффузионной пайки, достижениями в области интерметаллидного упрочнения сплавов в литом состоянии.
Появившиеся в последние годы возможности в области повышения пластичности и прочности припоев до значений, близких к теоретическим [при отсутствии в них ликвации и зерен в результате быстрого охлаждения (106 °С/с) ], указывают на принципиальную возможность повышения прочности шва также путем регулирования скорости охлаждения.
Известные данные по космической металлургии, при отсутствии гравитации, подтвердили возможность безликвационного формирования слитка, что также указывает на пути повышения прочности паяных соединений, например в условиях пайки в космосе. Успешное применение интерметаллидного упрочнения литейных сплавов специальным легированием и термообработкой новых припоев для пайки показывает перспективность и этого направления.
Переход от понимания процессов образования соединения при пайке к управлению качеством паяных соединений возможен лишь при учете быстро возрастающей информации в области теории, технологии и техники пайки, что требует системного подхода и переработки такой информации для автоматизированного проектирования технологии и технологических процессов, что необходимо в нынешних условиях разработки и внедрения гибких автоматизированных систем в современном производстве.
