1. Матеріал для паяння
(1)Пайка вуглецевої та низьколегованої сталі включає м'яку пайку та тверду пайку. Широко використовуваним припоєм для м'якої пайки є олов'яно-свинцевий припій. Змочуваність цього припою сталлю збільшується зі збільшенням вмісту олова, тому для герметизації з'єднань слід використовувати припій з високим вмістом олова. На межі розділу між оловом та сталлю в олов'яно-свинцевому припої може утворюватися шар інтерметалідної сполуки Fesn2. Щоб уникнути утворення сполуки в цьому шарі, слід належним чином контролювати температуру пайки та час витримки. Міцність на зсув з'єднань вуглецевої сталі, паяних кількома типовими олов'яно-свинцевими припоями, наведена в таблиці 1. Серед них міцність з'єднання, паяного з 50% w (SN), є найвищою, а міцність з'єднання, звареного припоєм без сурми, вища, ніж з сурмою.
Таблиця 1 Міцність на зсув з'єднань вуглецевої сталі, паяних олов'яно-свинцевим припоєм
Під час паяння вуглецевої та низьколегованої сталі в основному використовуються присадні метали на основі чистої міді, міді та цинку, а також срібла та міді. Чиста мідь має високу температуру плавлення та легко окислює основний метал під час паяння. Вона в основному використовується для паяння в середовищі захисного газу та вакууму. Однак слід зазначити, що зазор між паяними з'єднаннями повинен бути менше 0,05 мм, щоб уникнути проблеми неможливості заповнення зазору в з'єднанні через добру текучість міді. З'єднання вуглецевої та низьколегованої сталі, паяні чистою міддю, мають високу міцність. Зазвичай міцність на зсув становить 150 ~ 215 МПа, тоді як міцність на розтяг розподіляється між 170 ~ 340 МПа.
Порівняно з чистою міддю, температура плавлення мідно-цинкового припою знижується через додавання Zn. Щоб запобігти випаровуванню Zn під час паяння, з одного боку, до мідно-цинкового припою можна додати невелику кількість Si; з іншого боку, необхідно використовувати методи швидкого нагрівання, такі як пайка полум'ям, індукційна пайка та пайка зануренням. З'єднання вуглецевої сталі та низьколегованої сталі, паяні мідно-цинковим припоєм, мають добру міцність та пластичність. Наприклад, міцність на розтяг та зсув з'єднань вуглецевої сталі, паяних припоєм b-cu62zn, досягають 420 МПа та 290 МПа. Температура плавлення срібно-мідного станційного припою нижча, ніж у мідно-цинкового припою, що зручно для голчастого зварювання. Цей присадний метал підходить для полум'яної пайки, індукційної пайки та пайки в печі вуглецевої та низьколегованої сталі, але вміст Zn слід максимально зменшити під час пайки в печі, а швидкість нагрівання слід збільшити. Пайка вуглецевої та низьколегованої сталі срібно-мідно-цинковим припоєм може отримати з'єднання з хорошою міцністю та пластичністю. Конкретні дані наведено в таблиці 2.
Таблиця 2 міцність з'єднань низьковуглецевої сталі, паяних срібно-мідно-цинковим припоєм
(2) Флюс: для паяння вуглецевої та низьколегованої сталі слід використовувати флюс або захисний газ. Флюс зазвичай визначається обраним присадним металом та методом паяння. При використанні олов'яно-свинцевого припою як флюс можна використовувати суміш рідини хлориду цинку та хлориду амонію або інший спеціальний флюс. Залишки цього флюсу, як правило, є дуже корозійними, і з'єднання слід ретельно очистити після паяння.
Під час паяння мідно-цинковим присадним металом слід вибирати флюс fb301 або fb302, тобто буру або суміш бури та борної кислоти; під час полум'яного паяння як флюс для паяння також можна використовувати суміш метилборату та мурашиної кислоти, в якій пара B2O3 відіграє роль видалення плівки.
При використанні срібно-мідно-цинкового припою можна використовувати флюси для паяння fb102, fb103 та fb104, тобто суміш бури, борної кислоти та деяких фторидів. Залишки цього флюсу певною мірою є корозійними та повинні бути видалені після паяння.
2. Технологія паяння
Поверхню, що підлягає зварюванню, необхідно очистити механічними або хімічними методами, щоб забезпечити повне видалення оксидної плівки та органічних речовин. Очищена поверхня не повинна бути надто шорсткою та не повинна налипати на неї металева стружка чи інший бруд.
Вуглецеву та низьколеговану сталь можна паяти різними поширеними методами паяння. Під час полум'яного паяння слід використовувати нейтральне або злегка відновлювальне полум'я. Під час роботи слід максимально уникати прямого нагрівання присадного металу та флюсу полум'ям. Швидкі методи нагрівання, такі як індукційне паяння та паяння зануренням, дуже підходять для паяння загартованої та відпущеної сталі. Водночас, гартування або паяння за температури нижчої за відпуск слід вибирати, щоб запобігти розм'якшенню основного металу. Під час паяння низьколегованої високоміцної сталі в захисній атмосфері потрібна не тільки висока чистота газу, але й газовий флюс повинен використовуватися для забезпечення змочування та розподілу присадного металу по поверхні основного металу.
Залишки флюсу можна видалити хімічними або механічними методами. Залишки органічного паяльного флюсу можна протерти або очистити бензином, спиртом, ацетоном та іншими органічними розчинниками; залишки сильно корозійного флюсу, такого як хлорид цинку та хлорид амонію, спочатку нейтралізують у водному розчині NaOH, а потім очищають гарячою та холодною водою; залишки борної кислоти та флюсу на основі борної кислоти важко видалити, і їх можна вирішити лише механічними методами або тривалим зануренням у воду, що піднімається.
Час публікації: 13 червня 2022 р.