Припой для пайки металлов: информация только по существу
Определение термина
Припой для пайки – низкотемпературный металл или сплав, предназначением которого является заполнение зазоров между соединяемыми путем пайки металлами. Основной целью рассматриваемого материала является получение качественного, прочного и надежного монолитного соединения. По сути, припой – наполнитель, температура плавления которого значительно меньше температуры плавления основного металла.
Прочность и качество пайки по большей части зависит от тиноля. Таким образом, параметры соединения определяют выбор наиболее подходящего припоя для того или иного металла (стали, латуни, меди, чугуна и т. п.). Может производиться пайка мягкими припоями, а также пайка твердыми припоями.
Как выбрать припой для пайки?
По химическому составу они подразделяются на свинцово-оловянные, медно-фосфорные, цинковые, титановые, серебряные и другие. По температуре плавления они разделены на низкотемпературные (до 450 гр. С), а также высокотемпературные (температура плавления выше 450 гр. С). Если вам нужен припой для пайки алюминия, то с большой вероятностью подойдет тот, который предназначен для соединения медных деталей, так как они нередко бывают универсальными.
Также выбор осуществляется в зависимости от метода обработки металла, тонкости работы. Например, пайка волной припоя – метод соединения, применяемый чаще в пайке плат, когда плата прямолинейно проводится сквозь гребень волны, тем самым требуя соответствующего «наполнителя». Таким образом, волна остается свободной от окислов.
Выбор осуществляется в зависимости от характеристик соединяемого металла (меди, алюминия, стали, чугуна), нормы расхода так называемого наполнителя для соединения металлических изделий. Обратите внимание на то, что у каждого припоя для конкретных металлов существуют свои нормы расхода, которые желательно знать. Узнать информацию относительно нормы расхода можно из специальной таблицы. Например, для пайки труб из меди применяются соответствующие тиноли – для соединения меди, а также сплавов меди.
В роли основы тинолей, необходимых для пайки меди, а также ее сплавов применяется часто композиционный состав тиноля: медь-цинк, медь-фосфор, медь-никель, медь-кадмий. С целью получения нужных свойств в композиции могут добавляться: марганец, олово, железо, алюминий и другие материалы.
Стоит отметить, что соединения, производимые посредством применения материалов на основе меди, способны выдерживать значительные механические нагрузки. Медно-цинковые материалы для пайки могут похвастать сравнительно низкой температурой плавления. При высоком содержании цинка (более 40%) они могут становиться пластичными.
В связи с этим подобные материалы следует использовать преимущественно для скрепления металлических деталей, не подвергающихся механическим нагрузкам, ударам, изгибам. Также при выборе припоя, необходимого для пайки, следует обращать внимание на нормы расхода припоя. Обратите внимание на то, что нормы расхода припоя могут быть разными в зависимости от обрабатываемого металла (стали, меди и др.), а также других параметров работы.
Классификация припоев
Припои подразделены на три основные группы в зависимости от температуры плавления:
- Мягкие. Предназначены для пайки обладают температурой плавления до 400°С;
- Температура плавления твердых составляет свыше 500°С;
- Полутвердые – материалы, обладающие температурой плавления в диапазоне от температуры плавления чистого олова до 400°С.
Говоря о том, чем паять, мягким или твердым припоем, стоит сказать, что оба владеют пределом прочности до 50-70 МПа при растяжении. Они применяются в большинстве случаев для токоведущих частей, которые не являются одновременно несущими конструкциями аппаратов и машин. Работа с металлами мягким, а также на половину твердым материалом производится посредством паяльника, либо при помощи погружения металлических деталей в расплавленный тиноль.
Относительно твердых тинолей, предназначенных для пайки, то они имеют предел прочности до 500 МПа, используются в качестве тинолей первой категории прочности во время пайки токоведущих частей, допускающих высокое нагревание деталей, которые воспринимают основную механическую нагрузку. Работа производится с помощью электроконтактного способа, с применением графитовых или электродов из меди, а также не без участия электрической сварки. Детали незначительных размеров допустимо соединять металл автогеном.
Система обозначения
В большинстве случаев обозначение (маркировка) припоя начинается с буквы «П», которая символизирует первую букву определения. Числовые обозначения в маркировке припоя показывают на содержание компонентов, и идут после буквы «П». Содержание компонентов тиноля указывается в процентах (округленно).
Стоит также обратить внимание на то, что буква или буквосочетание, стоящие в конце маркировки тиноля, указывает на то, что данный компонент составляет содержание припоя (оставшееся).
Обозначения компонентов:
- А – состав содержит алюминий;
- Ж – состав содержит железо;
- И — состав содержит индий;
- К или Кд – в состав входит кадмий;
- М – состав содержит медь;
- О – в состав входит олово;
- С — в состав входит свинец;
- Ср – в состав входит серебро;
- Су – в состав входит сурьма;
- Ф – состав содержит фосфор;
- Ц – в состав входит цинк.
Сфера применения
В разных отраслях народного хозяйства применяются различные материалы для пайки, на основе разнообразных металлов: меди, олова, цинка, сурьмы и т. д. Чаще всего тиноли можно встретить в форме чашек, проволоки, анодов, трубок, листов. Наиболее распространенными являются, пожалуй, мягкие, а также бессвинцовые тиноли для пайки различных металлов: стали, меди.
Мягким припоем чаще всего можно воспользоваться в электричестве, микроэлектронике. Мягкий материал имеет широкое разнообразие форм, химических составов.
Среди множества форм следует выделить основные, наиболее распространенные:
- Цилиндры;
- Пасты;
- Литые;
- Стержни;
- Порошки;
- Проволочные;
- Стержни;
- Полосы и фольга;
- Формованные.
Если вы решились воспользоваться мягким припоем, знайте, что его температура плавления достаточно высокая (в пределах 400-500 гр. С). Пожалуй, самым популярным является на сегодняшний день сплав свинца и олова, однако могут применяться и другие сплавы.
Несмотря на преимущества классических тинолей, в будущем с большой вероятностью лидерство получат бессвинцовые материалы, поскольку они имеют одно очень выгодное преимущество – экологичность, к которой так все стремятся. Таким образом, в состав так называемого наполнителя не входит вредный для организма и здоровья человека свинец.
Огромного внимания заслуживает тот факт, что подобное преимущество в будущем позволит использовать экологический материал в пайке практически повсеместно, где обрабатываемые и соединяемые материалы будут безвредно контактировать с продуктами питания, питьевой водой, с человеком. Не сложно догадаться, что экологичность позволит значительно расширить круг применения данного бессвинцового материала.
Тиноль для стали и меди
Пайка меди, стали может осуществляться твердым припоем, поскольку для соединения стали и меди требуется высокая температура плавления тиноля в пределах 840-880 гр. С. Твердым припоем помимо стали и меди также может производиться пайка такого металла, как томпак. При выборе припоя для соединения стали, меди следует проявляться высокую осторожность и внимательность. Не стоит забывать том, что нормы расхода припоя — достаточно важно в работе. Стоит отметить, что есть специальная таблица, в которой указаны нормы расхода на соединяемые металлические детали.
Расход припоя во время пайки
Нормы расхода – отдельная тема для разговора. Существующие для подсчета нормы расхода серебряного тиноля формулы позволяют взглянуть на величины, которые не соответствуют такому понятию, как нормы расхода материала в процессе газовой обработки.
В результате ряда проведенных экспериментов по соединению серебряным тинолем ПСр-45 стали известны нормы расхода: на один квадратный сантиметр соединяемых деталей при обработке металла вполне хватает 0,3 грамм материала.
Такой нормы расхода материала должно хватать для пайки качественного и долговечного соединения металлических деталей из стали, меди, а также других металлов. Стоит отметить, что применение тиноля свыше нормы расхода не даст более качественный результат.
Так, можно дать совет и порекомендовать следующую формулу для вычисления нормы расхода серебряного тиноля для работы с газовой горелкой: Gпр=0,3Fпр, где Gпр — данные нормы расхода низкотемпературного материала в граммах двух поверхностей, а Fпр является площадью спаиваемых поверхностей в сантиметрах квадратных.
Во время соединения иными серебряными тинолями нормы расхода на сантиметр квадратный площади будут меняться соответственно изменениям удельного веса тиноля. Данный способ подсчета нормы расхода для пайки не является абсолютно точным, поскольку технологии не в силах точно определить выход тиноля на поверхность в зоне создания соединения металлических деталей, а, следовательно, становится допустимой какая-либо ошибка в определении площади и нормы расхода материала в процессе пайки стали и др. металлов. Помимо всего, потери материала зависят по большей части от квалификационного уровня паяльщика, и определение нормы расхода становится делом сугубо индивидуальным.
Похожие статьи