Проектирование технологии пайки металлических изделий (С.В. Лашко)
- Подробности
- Категория: Сварка
Год выпуска: 1983
Автор: С.В. Лашко
Жанр: Технические науки
Издательство: Металлургию
Язык: Русский
Формат: DJVU
Количество страниц: 280
В книге на основе современных представлений об условиях обеспечения высокого качества паяных изделий и о дефектах паяных соединений рассмотрены блок-схема проектирования технологии пайки, критерии совместимости конструкции изделия, конструкционного материала, технологии пайки, позволяющие получать оптимальные механические, физические и химические свойства паяных соединений и изделий. Приведены важнейшие данные для выбора способов пайки, технического и вспомогательного материалов, режимов и циклов пайки, нагревательного оборудования.
Преимущества пайки перед другими способами получения неразъемных соединений все чаще привлекают внимание конструкторов и технологов во многих отраслях производства современной техники.
В монографиях и справочниках по пайке, изданных до настоящего времени, содержится достаточно большой объем разнообразных сведений о припоях, флюсах, газовых средах для пайки, способах и технологии пайки различных материалов, защите, контроле паяных соединений, технике безопасности при пайке, прочности паяных соединений и их конструировании, о контактных металлургических процессах при пайке и др. Вместе с тем вопросам проектирования технологии пайки изделий уделено весьма скромное место.
Одну из первых попыток математического моделирования процессов пайки предпринял В. П. Фролов . Автор исходил из понятия о математической модели реального процесса как некоторого математического объекта, соответствующего данному физическому процессу. Математическая модель процесса изготовления паяного изделия представлена им как система условий в виде уравнений, неравенств и формул, описывающих наиболее важные и характерные особенности процесса пайки. Им определены (в первом приближении) некоторые условия изготовления паяных изделий: температура, прочность и равнопрочность паяных соединений, выносливость, смачиваемость и растекаемость, конструктивная преемственность изделия, тепловой баланс.
В работе Н. Ф. Лашко и С. В. Лашко на основе представлений о производственной системе пайки, единстве и совместимости ее элементов как условий обеспечения высокого качества паяных соединений и изделий предложена блок-схема проектирования технологии пайки по ТЗ на паяное изделие. Однако в этих работах дана лишь постановка проблемы. Многое в них осталось не проанализированным. В предлагаемом справочнике сделана попытка на основе теоретических представлений и производственно-технологического опыта пайки с использованием критериального подхода оценки совместимости основных элементов производственной системы пайки подойти к решению этой сложной проблемы.
Справочный материал в книге рассмотрен в соответствии с блок-схемой проектирования технологии пайки, что должно облегчить читателю задачу* поиска и выбора фактических данных. Блок-схема проектирования технологии пайки позволяет целенаправленно систематизировать теоретические и экспериментальные данные.
Основная цель справочника — дать основы проектирования технологии пайки по техническим заданиям на изделия, обеспечивающей оптимальные свойства, высокое качество паяных изделий и сокращение сроков такого проектирования.
В современной промышленности виды производства различаются по методу изготовления заготовки, детали, сборочной единицы, изделия. Наиболее широко применяются литейное производство, термическая обработка, прокатное, штамповочно-ковочное, прессовое, механосборочное, сварочное.
Для сварочного производства соединение деталей может быть осуществлено методами сварки плавлением, сварки в твердой фазе; пайки; разделение материала заготовки — методами тепловой ил» контактно-реактивной резки; наращивание поверхностного слоя — методами наплавки, плакированием или напайкой; разъединение ранее полученных швов возможно только после пайки — методом распайки.
Важнейшая особенность пайки — контактное плавление конструкционного материала, т. е. плавление ниже его температуры солидуса в контакте с другими твердыми, жидкими или газообразными материалами . Вследствие этого технология пайки существенно отличается от технологии сварки плавлением и сварки» в твердой фазе и требует специального оборудования и технологиченских материалов.
Преимущества пайки как технологического процесса и особенности паяных соединений обусловлены главным образом формированием паяного шва ниже температуры автономного плавления конструкционного материала и образованием плавных галтелей после заполнения жидким припоем зазора между соединяемыми деталями. Эти основные особенности пайки создают' большие потенциальные возможности высокой производительности процесса вследствие допустимости общего нагрева изделий и групповой пайки, а также механизации и автоматизации процесса. Образование плавных галтелей во многих случаях обеспечивает увеличение выносливость паяных соединений в условиях длительных знакопеременных нагрузок. Применение пайки вместо сварки плавлением способствует снижению металлоемкости изделий. Так, при замене аргоно-дуговой сварки труб на высокотемпературную' пайку масса стыка по сравнению с массой точеных труб снижается на 20—30%, а сборка становится возможной в монтажных условиях.
Возможность соединения деталей при температуре ниже температуры солидуса конструкционного материала позволяет соединять детали в скрытых или малодоступных местах, т. е. широко использовать пайку при изготовлении конструктивно сложных тонкостенных изделий, имеющих иногда десятки метров паяного шва или квадратных метров его площади, выбирать температуру процесса с учетом влияния нагрева на свойства материала изделия совмещать пайку с термической обработкой, предотвращать развитие значительных термических деформаций в элементах изделия т. е. обеспечивать высокую прецизионность последнего. Эти особенности обусловливают специфичность конструкционных факторов паяных изделий и соединений, которые в большинстве случаев отличаются от конструкционных факторов сварных изделий и соединений.
Если раньше пайка применялась главным образом в ювелирном деле и при изготовлении посуды, то в условиях современной научно-технической революции особенности пайки способствовали интенсивному ее развитию и использованию в различных отраслях машиностроения и приборостроения, в изделиях с принципиально новыми эксплуатационными характеристиками и конструкционными решениями на основе новых металлических и неметаллических материалов, изготовление которых во многих случаях невозможно другими методами получения неразъемных соединений.
По данным РЖ «Сварка», за последние 20 лет пайка нашла применение в авиа-, судо-, тракторостроении, в различных отраслях машиностроения —- атомном, горном, сельскохозяйственном, транспортном, химическом, нефтеперерабатывающем, а также в электроэнергетике, электронике, радиотехнике и технике связи, в строительстве, при изготовлении медицинского инструмента, коммунального, бытового и торгового оборудования и др. К изделиям, изготавливаемым в этих отраслях пайкой, относится разнообразные теплообменники, теплоизлучатели и радиаторы, трубопроводы, роторы электродвигателей, разнообразные топливные форсунки и фильтры, коллекторы, трубчатые сопла и инжекторы реактивных двигателей, сборки энергетических реакторов ускорителей протонов, контейнеры для натрия, и реактивных веществ, испарители сжиженных газов, сотовые и слоистые панели, гибридные схемы и многокристальиые модули, печатные платы, термодатчики, магнито-стрикционные преобразователи, сантехническое и отопительное оборудование, пояски вращения с оболочкой корпуса управляемых снарядов, сложные пресс-формы, гибкие шланги для заправки горючим, диски сцепления, консервные банки и многое другое.
В современном производстве сварка и пайка взаимно дополняют друг друга и обеспечивают реализацию оптимального решения важнейших технологических задач её многих отраслях промышленности.
Составной частью Единой системы технологической подготовки производства является проектирование прогрессивной технологии и на ее основе — типовых технологических процессов, обеспечивающих высокое качество изделий, эффективность их изготовления, сокращение сроков разработки и освоения производства новых изделий, высокую точность и стабильность технологии, использование средств вычислительной техники. Такое проектирование позволяет также проверить оптимальность применяемой технологии и технологических процессов, что является существенным резервом повышения качества изделий эффективности их изготовлении и экономии материалов.
При проектировании технологии пайки прежде всего должна быть обеспечена совместимость конструкции изделия, конструкционного материала и технологии — трех основных элементов современного производства . Обеспечить такую совместимость можно на основе критериального подхода, что требует понимания механизма и направления развития процессов взаимодействии паяемых, технологических и вспомогательных материалов, применения стандартных методик оценки совместимости, изучения тепловых процессов я структурных изменений в материалах при пайке, а также изучения Влияния конструкционных факторов соединений и изделий на механические и технологические свойства изделий.
При математическом моделировании физико-химических, тепловых и других детерминированных процессов при пайке для прогнозирования совместимости материалов, способов и режимов пайки могут быть использованы формулы или критерии, описывающие наиболее важные и характерные черты отдельных процессов. При оптимизации технологии, зависимость между факторами которой часто неизвестна или неоднозначна, моделирование имеет ряд существенных особенностей по сравнению с математическим моделированием детерминированных систем.
При математическом моделировании стохастических систем (статистические системы с так называемым нормальным — гауссовским — распределением) обычно применяют методы статистического анализа, в которых наиболее вероятным значением случайных величин служит средняя арифметическая величина, а мерой рассеяния— дисперсия или квадратичное отклонение от средней арифметической.
При отсутствии данных о совместимости Мк, СП, РП и др. необходимо экспериментальное исследование с оптимизацией режимов пайки и использованием методов математического планирования.
Рассмотрение механизмов влияния структурных, тепловых, физико-химических, химических процессов, технологических и конструкционных факторов на свойства паяных соединений позволяет выбрать модель процесса и метод оптимизации факторов, установить пределы варьирования и оценить эффекты их взаимодействиям Предложенная блок-схема проектировании технологии пайки в общем виде может быть использована при разработке технологии других видов производства.
В связи с тем что при контактном плавлении конструкционного материала может быть осуществлено не только соединение (пайка), но также и наращивание (напайка), разъединение (распайка),, разделение (контактно-реактивная резка) , приведенные в справочнике данные и положения могут быть использованы при проектировании, например, технологии напайки, контактно-реактивной резки, распайки (при ремонте) или для подпайки дефектов швов.
