Что такое лужение: технология процесса, инструменты, пасты

Технология защиты металла лужением, работа паяльником

Лужение: суть технологии и область ее применения. Основные преимущества метода. Инструменты и пасты, применяемые для обработки металла. Горячее лужение и гальваническая ванна – сравнение и характеристики. Особенности технологического процесса лужения металла.

Лужение – это технология антикоррозийной защиты металла от взаимодействия с окружающей средой. Роль барьера выполняет тонкий слой олова или сплавы на его основе. Защитная металлическая пленка, наносимая на заготовку, называется «полуда». В некоторых случаях данный метод используют в качестве подготовительной процедуры перед паяльными работами.

В статье можно найти развернутый ответ на вопрос, что такое технология лужения. Также будут рассмотрены способы выполнения обработки и особенности технологического процесса.

Назначение и преимущества

Лужение металла оловом применяется в следующих отраслях промышленности:

Электроника и радиотехника. Олово защищает платы от коррозии.
Авиация и машиностроение. Многие элементы конструкции станков и летательных аппаратов подвергают обработке.
Кабельно-проводниковая. Помимо резиновой изоляции олово предохраняет металлические проводники от воздействия серы, которая содержится в резине и пластике.
Пищевая. Практические все кухонные принадлежности, имеющие отношение к приготовлению пищи, защищают с помощью специального пищевого олова, которое не несет угрозы для здоровья человека. Также оловом покрывают емкости, предназначенные для изготовления консервов: это увеличивает срок их хранения – многие солдаты срочной службы помнят советскую тушенку пятидесятых годов, которая до недавних пор находилась на военных складах как неприкосновенный запас.

Оловянное покрытие используют в качестве средства предварительной обработки подшипников перед их заливкой баббитом. Также лужение – неотъемлемая часть технологической цепочки выполнения беззазорного соединения, которое называют фальцевым швом.

Однако наибольшую популярность технология лужения приобрела в качестве средства для предварительной подготовки перед пайкой. Это обусловлено следующими причинами:

Производительность. Современные технологии позволяют выполнить лужение большого числа элементов за короткий промежуток времени – недаром его активно применяют на массовом производстве.
Надежность. Химическая инертность олова обеспечивает надежную защиту от влаги, солей и органических кислот.
Стойкость покрытия. Олово и его сплавы обладают высокой адгезией к любой к металлической поверхности. Пластичный слой не разрушается под действием механической обработки детали.
Термостойкость. Луженое покрытие выдерживает значительные перепады температур.

Металлы и сплавы для лужения

Для лужения применяют следующие металлы и сплавы:

Олово и оловянные сплавы. В природе отсутствует олово в чистом виде. Оно встречается в виде соединений с серой, сурьмой, медью, железом и прочими элементами, которые влияют на технические характеристики элемента. Мышьяк или сурьма делают олово хрупким, а высокое содержание меди повышает твердость, но снижает пластичность. Существует несколько сплавов, применяемых при выполнении работ. Они отличаются сферой использования. Сплавом, который содержит олово, никель и железо, покрывают продукцию для пищевой промышленности. Комбинацией олова, свинца и цинка лудят заготовки из металла или стали. Для декоративной обработки применяют смесь олова и висмута. Данный сплав придает поверхности яркий блеск.
Хлористый цинк. Применяют в качестве флюса при лужении и пайке. Он выпускается в виде кусков или брусков небольшой величины. В промышленных масштабах хлористый цинк получают путем обработки чистого металла соляной кислотой.
Двухлористое олово. Является базовым компонентом при лужении электрохимическим методом.

В качестве вспомогательных материалов используют хлористый аммоний и едкий натр.

Основные способы лужения

Существуют два метода нанесения защитного покрытия:

горячий;
гальванический.

Рассмотрим их подробнее.

Горячее лужение

Горячее лужение считают классическим способом, поскольку именно с него начиналось развитие технологии. В зависимости от условий выполнения работ защитный слой может быть нанесен двумя методами:

Погружение. Заготовку опускают в резервуар с оловом, нагретым до рабочей температуры.
Растирание. Сплав наносят непосредственно на подготовленную деталь, после чего равномерно распределяют по всей поверхности.

Горячий способ отличается своей простотой. Для выполнения работ не нужно приобретать специального инструмента или обладать профессиональными знаниями. Основной недостаток – неравномерное покрытие заготовки. Это справедливо как для погружения, так и для растирания. Особенно ярко он проявляется при обработке деталей со сложной криволинейной поверхностью.

Кроме того, данный способ особенно требователен к чистоте рабочего сплава. Чужеродные элементы, попадающие в рабочую смесь, удалить практически невозможно.

Гальваническая обработка

равномерное распределение сплава по всей плоскости;
толщина слоя регулируется с помощью изменения параметров тока;
отсутствуют ограничения по сложности поверхности обрабатываемых изделий;
экономный расход смеси;
защитный слой обладает лучшими параметрами.

Единственный минус данного способа – высокая себестоимость, поскольку рабочий процесс сопровождается большим расходом энергии, а для контроля необходимо постоянное присутствие специалиста высокой квалификации.

Технология лужения металла

Процесс лужения разделяют на два этапа:

Предварительная подготовка поверхности.
Обработка изделия.

Технология выполнения работ такова, что малейшая небрежность на любом этапе окажет сильное влияние на результат. Некачественная подготовка изделий влияет на адгезию слоя олова, покрывающего металл: он прослужит гораздо меньше положенного срока. При ошибках в процессе обработки металла слой полуды не будет иметь заданной толщины и не сможет справиться с поставленными задачами. Свои нюансы имеются на всех стадиях выполнения работ.

Подготовка изделий

Допускается применение пескоструйной обработки, а также прочих методов абразивной очистки.

Для финишной обработки применяют мелкозернистые абразивные полотна, чтобы получить максимально гладкую поверхность.

В качестве химических очистителей используют предварительно разогретые натриевые составы. Непосредственно перед проведением обработки проводят процедуру травления с помощью серной кислоты.

Растирание и погружение

Хлорид цинка наносят на поверхность и разогревают паяльной лампой или иным доступным способом.
По достижении точки кипения в соль добавляют припой, который расплавляется под воздействием высокой температуры.
Следом добавляют порошок хлористого аммония.
Состав равномерно распределяется по рабочей поверхности.

При погружении применяют специальные лудильные емкости, в которых олово достигает рабочей температуры. Толщина защитного слоя зависит от продолжительности времени нахождения изделий в ванной.

Лужение и пайка

Горелка или другой источник огня.
Паяльник.
Расходные материалы.

Расходными материалами для выполнения работ является флюс, припой и канифоль. Лужение паяльником выполняют путем расплавления припоя горячим наконечником инструмента. Благодаря физическим свойствам олова для этого не требуется интенсивной обработки. Под действием температуры припой становится жидким, стекая на рабочую поверхность, образуя паяльную ванну. Распространение рабочего состава регулируется движением паяльника.

После использования всего состава рабочую плоскость протирают ветошью. Это необходимо сделать сразу же, пока поверхность еще горячая. Данная процедура поможет равномерно распределить состав.

Лужение кузова автомобиля

Для выполнения работ следует тщательно подготовить обрабатываемую поверхность. Она не должна содержать следов краски, масла или чужеродных частиц.

Во избежание окисления элементов кузова используют флюс на основе хлорида цинка.

На обработанный участок наносят защитный оловянный слой. Для этого выпускается специальная паста для лужения автомобилей.

После всех процедур выполняют пайку элементов кузова.

Защита металлических изделий слоем олова – необходимая процедура, которая предшествует пайке. Сплав обеспечивает надежную защиту от агрессивного воздействия кислот и солей. Наиболее прогрессивным способом нанесения покрытия считают гальванический метод. Горячую технологию используют преимущественно для домашних работ радиолюбители.

А вы пробовали выполнять обработку поверхности оловом самостоятельно? Расскажите, добились ли вы необходимого качества и с какими трудностями столкнулись в процессе выполнения работ.

Технологические процессы паяния и лужения

Технологический процесс паяния состоит из следующих операций:

механической (шабером, напильником, шлифовальной шкуркой) или химической очистки. Промежуток между двумя поверхностями должен быть везде одинаков и не превышать 0,1. 0,3 мм. Такой небольшой промежуток необходим для образования капиллярных сил, которые способствуют засасыванию припоя на значительную глубину от кромки. Если спаиваемые поверхности имеют следы жира или масла, то их обрабатывают горячим раствором щелочи. Обычно берут 10 %-ный раствор соды. Если механически очистить детали по какой-либо причине нельзя, то применяют травление деталей в кислотах. Обычно берут 10 %-ный раствор серной кислоты для меди и ее сплавов, а для деталей из черных металлов — 10 %-ный раствор соляной кислоты, причем раствор должен быть подогрет до 50 — 70 °С;

нагревания (паяльником, паяльной лампой и другим способом);

предварительного облуживания припоем (паяльником, или натиранием, или погружением в припой). Предварительное лужение имеет весьма важное значение, так как в этом случае достигаются повышенные прочность и плотность спая. В случае невозможности предварительного лужения паяние ведут и по чистой поверхности, но результаты будут более низкими. Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется и для последующего паяния;

скрепления мест для спаивания, покрытия их флюсом и нагревания. Детали скрепляют, чтобы места соединений не расходились при небольших механических воздействиях, например при наложении паяльника;

введение припоя, его расплавление и удаление излишков припоя, а также остатков флюса.

Метод паяния в значительной мере зависит от типа применяемого припоя. Наиболее характерные случаи паяния: паяльником с применением мягких припоев; ручной паяльной лампой с применением обычно твердых припоев; электрическое паяние (место спая служит сопротивлением, через сопротивление пропускается ток низкого напряжения).

При паянии паяльником обычно применяют припои, температура плавления которых не выше точки плавления свинца (327 °С). Такое паяние производят тогда, когда детали не подвергаются большим нагрузкам или требуют в дальнейшем распаивания. Если детали подвергаются в процессе работы нагреванию до высоких температур, паяние паяльником с применением мягких припоев исключается.

Подготовку паяльника для работы производят одновременно с подготовкой деталей. Паяльник слегка проковывают (частично для удаления нагара и окислов), зажимают в тиски и опиливают так, чтобы рабочая часть его была полукруглой. Если опиливать паяльник без предварительной проковки, то он скоро изнашивается. Конец паяльника делают полукруглым потому, что в этом случае он не так быстро охлаждается, как острый, лучше прогревает места спайки и равномернее разъедается жидким припоем.

После механической подготовки паяльник облуживают, для чего нагревают его не выше 400 “С; конец паяльника опускают в водный раствор хлористого цинка, после чего горячим паяльником трут о кусок припоя до тех пор, пока вся рабочая часть не покроется слоем полуды.

При работе паяльник должен иметь температуру, удовлетворяющую следующему требованию: если паяльник приложить рабочим местом к прутку припоя, часть припоя, прилегающая к паяльнику, должна расплавиться через 0,5. 1 с. Во время работы температура паяльника должна быть такова, чтобы капли припоя, Приставшие к паяльнику, были в жидком состоянии.

Более удобный способ облуживания паяльника заключается в следующем: в куске нашатыря (хлористого аммония) делают небольшие углубления и туда кладут кусочки припоя. Проводя горячим Паяльником вперед и назад по твердому нашатырю, одновременно касаются и припоя. Таким образом паяльник облуживается быстрее.

Если нагретым паяльником коснуться шва и одновременно к шву подложить кусок припоя в виде прутка, ленты или проволоки, то припой расплавится и проникнет в шов. Излишек припоя разглаживают по шву паяльником. Припой также наносят на шов паяльником, так как к паяльнику всегда прилипают капли припоя, и если концом паяльника проводить по шву, жидкий припой всасывается в шов. Чтобы новые капли припоя перешли на паяльник, его снова отнимают от шва и прикладывают к куску припоя.

Технологический процесс лужения состоит из следующих операций:

очистки поверхности от посторонних веществ металлической щеткой, песком, известью или шлифовальной шкуркой;

обезжиривания бензином или горячим водным раствором соды или едкого натра;

промывки в воде;

химической чистки от окислов травления в кислотах;

покрытия флюсами (хлористым цинком) кистью или погружением в водный раствор флюса;

подогревания до температуры плавления полуды и лужения.

Лудят небольшие предметы паяльником. Лужение больших предметов производят методом натирания. Для этого изделие смачивают раствором хлористого цинка и нагревают до температуры плавления олова, после чего посыпают порошкообразной смесью олова с хлористым аммонием (нашатырем). Олово при этом плавится и, растертое паклей, образует на поверхности ровный слой. После лужения остатки флюса отмывают горячей водой.

Чугун. Чтобы запаять трещину или иной дефект в чугунной детали мягким припоем, производят тщательную механическую очистку места паяния и хорошо смачивают его соляной кислотой. Затем это место обрабатывают водным раствором хлористого цинка, посыпают порошком нашатыря (хлористого аммония) и подогревают паяльником или паяльной лампой. Нагревать место пайки надо до тех пор, пока не станет плавиться поднесенный к нему припой. Тогда натирают припоем место спайки и сейчас же протирают его порошком нашатыря, нанесенного на густую металлическую щетку или паклю. Эта операция — предварительное лужение перед паянием. Пока деталь еще горячая, запаивают трещины или иные дефекты паяльником, перемещая его от одного конца трещины к другому. Если припой не проходит в трещину, необходимо с обоих краев ее снять небольшую фаску, вылудить это место и снова произвести паяние. Излишек припоя снимается шабером или напильником.

Алюминий. Для паяния алюминия на паяльник надевают рифленый наконечник (рабочая часть его пропилена трехгранным напильником). Насадку изготовляют из стали и закаливают, с тем чтобы зубцы не срабатывались. Насадку вытачивают на токарном станке, и ее конец спиливают. Трубку насадки пропиливают ножовкой на четыре части, это создает пружинистость насадки, и она плотно вставляется в рабочую часть обычного паяльника. Диаметр отверстия в насадке высверливают в соответствии с диаметром рабочего конца паяльника.

Места спая тщательно очищают до блеска, на зубчики насадки берут расплавленную канифоль и наносят на спаиваемое место. Когда в процессе облуживания канифоль начнет покрывать алюминий, паяльник короткими движениями передвигают взад и вперед, и зубцы будут скоблить металл. Таким методом очищают всю поверхность места спая, после чего облуживают очищенные места. Затем приступают к паянию. Для этого берут на паяльник каплю олова, предварительно посыпанную канифолью, и подносят к облуженному месту. Если оно шероховатое, то паяльником снимают эту шероховатость, которая представляет собой пористое олово, смешанное с частичками окиси алюминия, образующейся из-за недостатка флюса. Предварительно на место спая насыпают канифоль, берут на паяльник каплю олова и наносят на спаиваемый шов. Как только олово смочит место спая, паяльник снимают с металла. Затем паяние производят вторично, для этого место спая снова посыпают канифолью.

При паянии алюминия, особенно в процессе его лужения, паяльник следует хорошо разогреть и длительное время держать на одном месте и после прогрева металла медленно водить по спаиваемому шву.

Для паяния алюминиевых сплавов рекомендуются припои ПОС-50 и ПОС-90. Флюсом служит минеральное масло (особенно рекомендуется оружейное). Предварительно на спаиваемые швы наносят флюс и затем зачищают места пайки. Паяние ведут мощным, хорошо прогретым паяльником. Перед началом паяния металл следует хорошо прогреть. Для паяния алюминиевых сплавов выпускается и специальный припой П-250А, он состоит из 80 % олова и 20 % цинка. Флюсом служит смесь йодида лития (2. 3 г) и олеиновой кислоты (20 г). Перед работой паяльник необходимо облудить указанным припоем, пользуясь канифолью. Спаиваемые поверхности очищают от остатков флюса марлевым тампоном, смоченным в ацетоне.

Припои и флюсы

Металл или сплав, при помощи которого ведется пайка, называется припоем. По температуре плавления припоев процессы пайки подразделяются на два основных вида: пайка легкоплавкими (мягкими) припоями и пайка тугоплавкими (твердыми) припоями.

К легкоплавким относятся припои, температура плавления которых ниже 450 °С, а к тугоплавким — припои, температура плавления которых выше 450 °С (рис. 15.1). К припоям предъявляются следующие основные технологические требования: высокая жидкотекучесть и хорошая смачиваемость соединяемых поверхностей; Устойчивость к коррозии; достаточная прочность и пластичность; температура плавления ниже, чем у соединяемых металлов.

Легкоплавкие припои представляют собой сплавы цветных металлов. Наибольшее применение получили оловянно-свинцовые припои ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50 и ПОС-61. Цифры показывают процентное содержание олова в припое. Эти припои имеют хорошую смачиваемость поверхности большинства металлов и высокую пластичность. Их низкая температура плавления (менее 450 °С) позволяет проводить пайку простейшими средствами (паяльниками). С увеличением содержания олова в припое повышается механическая прочность и коррозийная стойкость соединения, но также увеличивается и стоимость припоя. Свинец повышает пластичность припоя. Эти припои применяют для восстановления деталей, работающих при высоких температурах и небольших нагрузках, т. е. для радиаторов, коллекторов генераторов, топливных баков, электропроводов и др.

Легкоплавкие припои оловянно-цинковые типа П-200, П-250А используют для пайки алюминия, его сплавов и меди. Тугоплавкие припой представляют собой чистые цветные металлы и их сплавы.

Для пайки черных металлов применяют медные припои марок Ml и М2. Они весьма жидкотекучи, хорошо смачивают поверхности и дают прочные и пластичные соединения. Недостаток — высокая температура плавления (1083°С).

Медно-цинковые припои марок ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54, Л-62 и Л-68 (цифры указывают процентное содержание меди в припое) применяют для пайки меди, бронзы, латуни и черных металлов. С увеличением содержания цинка в этих припоях уменьшается прочность и возникает хрупкость, но цинк снижает температуру плавления припоя. Поэтому пайку латуни проводят припоем ПМЦ-36, а сталь и чугун лучше паять припоем Л-62.

Лучшие тугоплавкие припои — серебряно-медно-цинковые марок ПСрЮ, ПСр12М, ПСр25, ПСр45, ПСр65 и ПСр70 (цифры указывают процентное содержание серебра в припое) — позволяют получать высокопрочные и пластичные соединения, но очень дорогие. Эти сплавы применяют для пайки ответственных деталей из стали, меди и ее сплавов. Флюсы при пайке используют жидкие и твердые. В случае применения легкоплавких припоев берут жидкие флюсы, представляющие собой водные растворы хлористого аммиака (нашатырь) и хлористого цинка (цинк, протравленный соляной кислотой). Концентрация раствора в пределах 25. 50%. Для пайки меди (проводов) в качестве флюса часто используют чистую канифоль или соединения на ее основе.

Пайку тугоплавкими припоям ведут с твердыми флюсами, представляющими собой порошки буры и ее смеси с борной кислотой и борным ангидридом. Наибольшее применение имеет чистая бура, прокаленная перед употреблением при температуре 400. 460 “С. Для пайки алюминия и его сплавов удобны флюсы Ф320А, Ф380А и Другие, содержащие хлористый литий, фтористый натрий и хлористый цинк, активно разрушающие окисную пленку алюминия.

Пайка и лужение

Пайкой называют процесс соединения двух металлических частей с помощью расплавленного металла или сплава, называемого припоем и имеющего более низкую температуру плавления, чем соединяемые части. Пайку применяют для создания неразъемных соединений деталей из стали, цветных металлов и их сплавов, а также их сочетаний. Пайка распространена при выполнении электромонтажных работ, монтаже контрольно-измерительной аппаратуры, радио7 и электроприборов, изготовлении сосудов, радиаторов, твердосплавного режущего инструмента и т.п.

Процесс пайки состоит из прогрева спаиваемых частей до температуры плавления припоя, расплавления последнего, растекания и заполнения зазоров под действием капиллярных сил, диффундирования в металл с последующей кристаллизацией в паяном шве. При этом соединение деталей достигается без расплавления их кромок в результате смачивания поверхностей более легкоплавкими жидкими металлами.

Очистку поверхностей перед пайкой от окалины, оксидов, грязи и жира проводят с помощью напильников, металлических щеток, шаберов и химическими способами (травлением). После травления детали промывают и сушат. Обезжиривание осуществляют протиркой поверхности бензином, ацетоном, растворителем. Перед пайкой детали плотно подгоняют одну к другой, используя струбцины или другие приспособления.

При нагреве деталей, соединяемых пайкой, их поверхности окисляются. Для удаления оксидной пленки применяют паяльные флюсы и травильные вещества, которые растворяют оксиды, образуют легко удаляемые шлаки, способствуют лучшему смачиванию спаиваемых поверхностей расплавленным припоем и затеканию его в зазоры. При пайке деталей из стали, бронзы и латуни используют хлористый цинк, деталей из латуни — нашатырный спирт, деталей из цинка и чугуна — соляную кислоту. После травления соляной кислотой деталь промывают в содовом растворе, а затем в чистой воде. Хлористый цинк (травленая соляная кислота) представляет собой смесь из 50 % соляной кислоты и 50 % воды, в которую добавлены небольшие кусочки и стружка цинка. Чтобы хлористый цинк был коррозионно-стойким, его разбавляют нашатырным спиртом в количестве, равном 1/3 взятого объема.

По назначению припои подразделяют на мягкие и твердые с температурой плавления соответственно 180…300 и 700…1000 °С. Мягкие припои состоят в основном из свинцово-оловянных сплавов с σ_в = 28…47 МПа. Кроме высокой температуры плавления твердые припои характеризуются более высокими механическими свойствами; временно’е сопротивление разрыву паяных швов 260…300 МПа. Химический состав и область применения твердых припоев приведены в табл. 19–21, а составы флюсов — в табл. 22.

Для нагрева места пайки до рабочей температуры применяют паяльники периодического и непрерывного подогрева, паяльные лампы, газовые горелки, установки ТВЧ.

Таблица 19. Химический состав (ГОСТ 21930–76) и область применения оловянно-свинцовых припоев

Таблица 20. Химический состав (ГОСТ 23137–78) и область применения медно-цинковых припоев

Таблица 21. Химический состав (ГОСТ 19738–74) и область применения серебряных припоев

сплавов цветных металлов,

Таблица 22. Составы флюсов

Компонент	Содержание, %	Пайка деталей
Пайка мягкими припоями
Канифоль	100	Из меди и медных сплавов
Насыщенный раствор хлористого цинка в соляной кислоте	–	Из коррозионно-стойкой стали
Хлористый цинк	95	Из алюминия алюминиевым припоем
Фтористый натрий	5	Из алюминия алюминиевым припоем
Паста (насыщенный раствор цинка)	34	Паяльной лампой из меди и стали
Метанол	33
Глицерин	33
Пайка твердыми припоями
Бура	100	Из меди, бронзы и стали
Бура плавленая	72	Из латуни, бронзы, а также пайка серебром
Поваренная соль	14
Поташ кальцинированный	14
Бура плавленая	90	Из меди, стали и других металлов
Борная кислота	10	Из меди, стали и других металлов
Бура плавленая	50	Из титанокарбидных твердых сплавов на режущий инструмент
Фтористый калий	40
Борная кислота	10
Бура плавленая	50	Из коррозионно-стойкой и жаропрочной сталей
Борная кислота (разведенная в растворе хлористого цинка)	50	Из коррозионно-стойкой и жаропрочной сталей
Бура	60	Из чугуна
Хлористый цинк	38
Марганцево-кислый калий	2
Хлористый литий	26…35	Из алюминия и его сплавов алюминиевыми припоями
Фтористый калий	12…16
Хлористый цинк	8…15
Хлористый калий	40…59

Паяльники периодического подогрева молоткового и торцового типов изготовляют из красной меди как наиболее теплопроводной. Такой паяльник периодически подогревают паяльной лампой, газовой горелкой или в горне. К паяльникам непрерывного подогрева относятся электрические паяльники, позволяющие осуществлять пайку непрерывно; температура их рабочей части достигает 400 °С. Паяльная лампа дает возможность нагревать изделие до 700…900 °С.

Пайку низкотемпературными припоями используют для создания герметичного шва, а также соединения деталей, не требующего большой прочности. Пайку проводят следующим образом.

Поверхность очищают от грязи и коррозии шабером, напильником или надфилем до металлического блеска. Шлифовальную шкурку не применяют, так как содержащийся в ней клей загрязняет поверхность пайки. Поверхность подгоняют до плотного соединения путем гибки, правки и опиливания. Кисточкой наносят тонкий слой жидкого флюса. Твердый флюс (канифоль) наносят на поверхность, предварительно нагретую паяльником. Деталь при пайке должна быть расположена швом вверх. Как только место прикосновения паяльником прогреется и припой растечется, медленно и равномерно перемещают паяльник без отрыва вдоль шва, давая возможность припою заполнить зазор. Припой наносится тонким и равномерным слоем без пропуска. После окончания пайки выступающие приливы опиливают напильником и поверхность зачищают шкуркой.

Пайку твердыми припоями применяют, когда необходимо получить прочный теплоустойчивый шов. Для пайки твердосплавного инструмента, когда требуется высокая прочность соединения, используют индукционный нагрев и порошковый припой ПАН-21. Место пайки нагревают до температуры плавления припоя, добавляя буру, которая, расплавляясь, способствует лучшему разливу припоя.

Пайку заканчивают, когда припой полностью зальет все места соединения. Охлаждение проводят медленно, не применяя воды. Места пайки очищают от буры, припоя и промывают. Качество пайки проверяют внешним осмотром мест соединения, обращая внимание на отсутствие раковин и пропусков в местах соединения. Прочность шва контролируют легким постукиванием соединенных деталей о металлический предмет.

Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно-свинцовыми сплавами (припоями). Лужение осуществляют для защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей к пайке легкоплавкими припоями перед заливкой подшипников баббитом. Поверхность очищают от грязи и коррозии механическим или химическим способом. Химическую очистку применяют как для обезжиривания, так и для очистки детали от оксидов.

Лужение проводят натиранием и погружением. После механической зачистки поверхность промывают в кипящем 10 % — ном растворе каустической соды и в воде. Непосредственно перед лужением поверхность покрывают флюсом (хлористым цинком) с помощью кисти, куска войлока или пакли и посыпают порошком нашатыря, затем нагревают до температуры плавления олова или другого сплава, который наносят на поверхность в виде кусочков или порошка. Когда припой от соприкосновения с нагретой поверхностью начнет плавиться, его растирают паклей или холщовой тряпкой, пересыпанной порошком нашатыря. Припой должен распределяться равномерным слоем по всей поверхности. При лужении погружением очищенную и протравленную деталь погружают на 1 мин в ванну с раствором хлористого цинка, затем на 2…3 мин в ванну с расплавленным припоем, после чего деталь извлекают из ванны. Качество лужения проверяют внешним осмотром на равномерность распределения полуды, отсутствие вздутий и т.п.

Тема 13: «Лужение и пайка»

Пайка — технологический процесс соединения металлических (или металлизированных) деталей расплавленным припоем, который, затвердевая, скрепляет спаиваемые детали. Соединение деталей происходит вследствие диффузии припоя в основной металл без расплавлена последнего. При этом температура плавления припоя значительно ниже температуры плавления основного металла.

Паяльник — это ручной инструмент различной формы и массы. Та часть паяльника, которой непосредственно паяют, выполнена из меди, нагрев медной части паяльника можно производить с помощью электричества (электрический паяльник), над газовым пламенем (газовый паяльник) или в горне.

Припои — это некоторые цветные металлы и их сплавы. В зависимости от механических свойств припои принято делить на мягкие и твердые.Припой выпускается в виде листа, ленты, прутков, проволоки, сеток, блоков, фольги, зерен, порошков и паяльной пасты.

Мягкими называют легкоплавкие припои с температурой плавления примерно до 400°С. Эти припои имеют малый предел прочности при растяжении — обычно не выше 50 — 70 МПа. Наиболее распространенными являются оловянно-свинцовые припои с содержанием олова от 18 до 90% марок ПОС-18 — ПОС-90. Надежное контактное соединение дает припой ПОС-30. Он имеет большую жидкотекучесть и дает лучшую смачиваемость поверхности в сравнении с менее дорогим ПОС-18. Для пайки алюминиевых деталей применяются оловянно-цинковые и другие припои.

Твердые припои имеют температуру плавления выше 500°С. Они имеют предел прочности при растяжении до 500 МПа. Наиболее распространенными являются медно-цинковые припои ПМЦ, медно-серебряные ПСР и медно-фосфористые ПМФ, в частности ПМФ-7 (последние припои не требуют флюса при пайке медных деталей).

Технологический процесс пайки состоит из следующих операций: подготовки поверхностей деталей, покрытия спаиваемых поверхностей флюсом, лужения поверхностей, пайки.

Подготовка поверхностей деталей заключается в удалении загрязнений жировых и окисных пленок. Очистка производится механическими и химическими способами.

Покрытие поверхностей флюсом производится непосредственно перед лужением и пайкой.

Флюс образует жидкую и газообразную защитную зону, предохраняющую поверхность металла и расплавленного припоя от окисления. Кроме того, он растворяет пленки окислов и загрязнения, образуя шлак, который легко удаляется. Большинство флюсов способствует лучшему смачиванию расплавленным припоем спаиваемой поверхности и уменьшает поверхностное натяжение припоя. По действию на металл флюсы разделяются на кислотные (хлористый цинк и флюсы на его основе);

• бескислотные (канифоль и флюсы на ее основе),

• активированные (на основе канифоли с добавкой некоторых реактивов и кислот, применяются для металлов, плохо поддающихся лужению и пайке) и др.

• При пайке твердыми припоями в качестве флюса применяются бура и флюсы на ее основе.

Остатки флюса и шлакдля предотвращения коррозии места пайки необходимо тщательно удалять механическим путем и промывкой. Исключение представляют канифольные флюсы, которые нет необходимости удалять. Поэтому они применяются для пайки изолированных проводов, которые нельзя промывать.

Крайне серьезно нужно относиться к соблюдению техники безопасности, поскольку при пайке и лужении, на работника могут воздействовать различные вредные факторы. К таковым следует отнести повышенную загазованность воздуха парами химических веществ, пожароопасность, брызги флюсов и припоев, повышенную температуру воздуха рабочей зоны. В данном случае крайне важно иметь средства индивидуальной защиты.

В работе важно использовать качественные материалы и инструменты. Припои используют при пайке изделий из латуни, бронзы, меди. Руководители должны провести грамотный инструктаж по работе с этим инструментом.

Работы, связанные с пайкой и лужением, должны проводиться в специально оборудованных и предварительно подготовленных помещениях. Обязательно должна присутствовать система вентиляции. Вентиляционные установки должны быть оснащены звуковой и световой сигнализацией.

В работе важно использовать качественные и исправные инструменты. Согласно правилам технической документации, паяльник должен пройти специальную проверку и испытания. Класс данного оборудования в обязательном порядке должен соответствовать условиям производства и категории помещения. Также нужно позаботиться о защите кабеля паяльника от соприкосновения с горячими предметами и защите от случайного механического повреждения.

Не меньшее значение имеет подготовка рабочего места. Они должны быть оборудованы вентиляцией. Не допускается проводить пайку и лужку без использования специальных защитных очков. Рабочее место должно быть оборудовано светильниками с непросвечивающими отражателями. Осветительные приборы нужно расположить таким образом, чтобы свет не «бил» в глаза работнику.

15.2. Технологические процессы паяния и лужения

Технологический процесс паяния состоит из следующих операций:

нагревания (паяльником, паяльной лампой и другим способом);

введение припоя, его расплавление и удаление излишков припоя, а также остатков флюса.

Технологический процесс лужения состоит из следующих операций:

обезжиривания бензином или горячим водным раствором соды или едкого натра;

промывки в воде;

химической чистки от окислов травления в кислотах;

покрытия флюсами (хлористым цинком) кистью или погружением в водный раствор флюса;

подогревания до температуры плавления полуды и лужения.

Технологические процессы паяния и лужения

Технологический процесс паяния

Для получения наилучших результатов технологический процесс паяния должен состоять из следующих операций:

Читайте также:

Фундамент для дома или бани с гаражом

механической (шабером, напильником, наждачной бумагой) или химической очистки;

покрытия флюсом; нагревания (паяльником, паяльной лампой, на горне);

предварительного облуживания припоем (паяльником, или натиранием, или погружением в припой);

скрепления мест для спаивания, покрытия их флюсом и нагревания;

введения припоя, его расплавления и удаления излишков припоя, а также остатков флюса.

Очистку спаиваемых поверхностей от окислов производят напильником или шабером так, чтобы промежуток между двумя поверхностями был везде одинаков и не превышал 0,1-0,3 мм. Такой небольшой промежуток необходим для образования капиллярных сил, которые способствуют засасыванию припоя на значительную глубину от кромки. Если спаиваемые поверхности имеют следы жира или масла, то их обрабатывают горячим раствором щелочи. Обычно берут 10 %-ный раствор соды.

Если механически очистить детали по какой-либо причине нельзя, то применяют травление деталей в кислотах. Обычно берут 10 %-ный раствор серной кислоты для меди и ее сплавов, а для деталей из черных металлов – 10 %-ный раствор соляной кислоты, причем раствор должен быть подогрет до 50-70 °С.

После очистки и подготовки деталей места спайки должны быть облужены. Предварительное лужение имеет весьма важное значение, так как в этом случае достигаются повышенные прочность и плотность спая. В случае невозможности предварительного лужения паяние ведут и по чистой поверхности, но результаты, конечно, будут более низкими.

Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется и для последующего паяния. Если, например, паяние производится припоем марки ПОС 30, то и предварительное лужение должно быть осуществлено тем же припоем.

Перед паянием детали скрепляют, чтобы места соединений не расходились при небольших механических воздействиях, например при наложении паяльника. Самый простой способ скрепления – обвязка мягкой проволокой, лучше железной, но, конечно, не исключены и другие способы, например сжатие струбцинами, загиб шва с образованием “замка”.

Метод паяния в значительной мере зависит от типа применяемого припоя. Наиболее характерные случаи паяния:

паяльником с применением мягких припоев;

ручной паяльной лампой с применением обычно твердых припоев;

электрическое паяние (место спая служит сопротивлением, через сопротивление пропускается ток низкого напряжения).

При паянии паяльником обычно применяют припои, температура плавления которых не выше точки плавления свинца (327°С). Такое паяние производят тогда, когда детали не подвергаются большим нагрузкам или требуют в дальнейшем распаивания. Если детали подвергаются в процессе работы нагреванию до высоких температур, паяние паяльником с применением мягких припоев исключается.

После механической подготовки паяльник облуживают, для чего нагревают его не выше 400 °С; конец паяльника опускают в водный раствор хлористого цинка, после чего горячим паяльником трут о кусок припоя до тех пор, пока вся рабочая часть не покроется слоем полуды.

При работе паяльник должен иметь температуру, удовлетворяющую следующему требованию: если паяльник приложить рабочим местом к прутку припоя, часть припоя, прилегающая к паяльнику, должна расплавиться через 0,5-1 с. Во время работы температура паяльника должна быть такова, чтобы полуда или капли припоя, приставшие к паяльнику, были в жидком состоянии.

Более удобный способ облуживания паяльника заключается в следующем: в куске нашатыря (хлористого аммония) делают небольшие углубления и туда кладут кусочки припоя. Проводя горячим паяльником вперед и назад по твердому нашатырю, одновременно касаются и припоя. Таким образом паяльник облуживается быстрее.

Как согнуть арматуру в домашних условиях: варианты, советы, видео

Вопрос о том, как можно гнуть арматуру не только в производственных, но и в домашних условиях, интересует многих из тех, кто самостоятельно занимается строительством на своем приусадебном участке. Актуальность такого вопроса обусловлена тем, что от правильности выполнения этого процесса во многом зависят надежность и долговечность возводимых строений и бетонных конструкций любого назначения.

Армирование угла ростверка с использованием гнутых элементов

Для чего необходимо гнуть арматуру и как это лучше сделать

Как известно, бетонные конструкции плохо переносят нагрузки на изгиб, под воздействием которых они начинают разрушаться. Чтобы избежать таких негативных последствий, бетонные конструкции укрепляют при помощи каркасов из стальных прутков, а с недавнего времени для этих же целей стали использовать и композитную арматуру. Без армирующего каркаса почти невозможно сделать надежный фундамент для любого строения, а также бетонные конструкции, испытывающие в процессе эксплуатации механические нагрузки.

Наиболее слабыми местами в любом арматурном каркасе являются места стыков прутков, что особенно актуально для угловых соединений, создание которых путем пересечения прямых арматурных прутков является серьезным нарушением технологии.

Усиление арматурного каркаса посредством гнутых стержней

Угловые участки армирующего каркаса, сформированные таким неправильным образом, значительно ослабляют бетонную конструкцию и могут привести к ее расслоению. Именно поэтому для подобных соединений необходимо гнуть и укладывать арматуру таким образом, чтобы на каждый примыкающий к ней пруток образовывался нахлест величиной минимум 80 см. Гнутые арматурные элементы используются не только для создания каркасов для фундамента, их также применяют в качестве соединительных элементов, которые эксплуатируются под воздействием растягивающих нагрузок (крюки различного назначения, лапки и др.).

О том, как согнуть арматуру таким образом, чтобы она при этом не лишилась своих первоначальных прочностных характеристик, знают только специалисты. При этом важно иметь в виду, что своими руками допускается гнуть только арматуру из металла, но не из композитных материалов (информацию о том, чем резать стеклопластиковую арматуру, можно найти в конце статьи).

Минимальный радиус загиба арматурных стержней

Гибку арматуры для получения надежного каркаса для фундамента следует выполнять только механическим способом, избегая образования острых углов в месте изгиба. Радиус закругления прутков, который формируется в месте изгиба, должен иметь величину в интервале 10–15 диаметров самого изделия.

Те, кто выполняет гибку арматуры своими руками, часто совершают следующие грубые ошибки:

делают надпил или надрез места сгиба, чтобы облегчить себе работу (такой надрез, нарушая структуру металлического прутка, значительно ослабляет конструкцию каркаса);
место, где необходимо выполнить изгиб, предварительно нагревают при помощи паяльной лампы или помещая пруток в костер.

После выполнения надреза или нагрева прутка в домашних условиях его обычно гнут при помощи подручных средств – кувалды, молотка, куска трубы и др. Естественно, что все подобные процедуры приводят к ослаблению и разрушению арматурной конструкции. Чтобы сохранить ее прочностные характеристики, гнуть элементы, из которых она состоит, необходимо только в холодном состоянии и не нарушая целостности их структуры, ели это дополнительно не оговорено в проектной документации.

Устройства для гибки арматурных прутков

Приспособлений и несложных станков, позволяющих своими руками гнуть любую арматуру, изобретено достаточно много. Все подобные устройства работают по схожему принципу, а их отличия состоят в конструктивном исполнении и технических характеристиках, наиболее значимой из которых является наибольший диаметр сгибаемого прутка.

Принцип работы станков для гибки арматуры

Арматура, которую требуется гнуть, закрепляется на таком станке между двумя роликами: центральным и упорным. Сам процесс гибки осуществляется за счет воздействия на пруток третьего ролика, который так и называется: гибочный. Воздействуя на пруток в процессе гибки (она может выполняться как по часовой стрелке, так и в обратном направлении), гибочный ролик позволяет получить на изделии требуемый угол изгиба. Упорный ролик или вал выполняет ограничивающую функцию, благодаря ему арматура деформируется не по всей длине, а только в том месте, где требуется сформировать изгиб.

На сегодняшний день используется две категории таких станков:

устройства, приводимые в действие вручную;
модели с механическим приводом.

Ручные станки для изгиба арматуры

Конструктивная схема станков, оснащенных механическим приводом, выглядит следующим образом. На вал устройства, расположенный вертикально, насажен диск, на поверхности которого зафиксированы центральный и изгибающий пальцы. Ролик, в который упирается арматурный пруток в процессе гибки, зафиксирован на стойке станка. Арматуру с использованием такого станка гнут по следующей схеме: пруток размещают между центральным и изгибающим пальцами; при вращении диска в горизонтальной плоскости пруток упирается в упорный ролик и под воздействием изгибающего пальца начинает гнуться вокруг центрального ролика. Изгибающий палец в процессе гибки перемещается по наружной стороне формируемого изгиба.

Станки, конструкция которых описана выше, могут отличаться друг от друга своей мощностью и производительностью, а по назначению подразделяются на три основные категории:

модели для гибки легкой арматуры с диаметром 3–20 мм;
устройства для работы с тяжелой арматурой (20–40 мм);
модели для гибки сверхтяжелых арматурных прутков (40–90 мм).

Арматурогибочный станок PF32

На станках, относящихся к последней категории, можно одновременно гнуть несколько арматурных прутков. На современном рынке также можно найти универсальное оборудование, технические возможности которого позволяют выполнять гибку металлических прутков в интервале диаметров 3–90 мм. При желании можно найти устройство с гидравлическим приводом, при помощи которого получают сложные арматурные конструкции с переменными углами сгиба и даже формируют из металлического прутка кольцо.

Использование такого оборудования позволяет делать очень качественные изгибы, угол которых может доходить до 180 градусов. Поверхности заготовок, прошедших гибку на таком оборудовании, не имеют складок и изломов, а в их внутренней структуре отсутствует напряжение металла.

Малогабаритный станок легко перенести и закрепить на месте работы

В достаточно большом ассортименте представлены на рынке и ручные приспособления для гибки, среди которых есть как переносные, так и более габаритные модели. Чтобы гнуть в домашних условиях арматуру, можно приобрести как специализированное ручное приспособление, так и трубогиб. Такие несложные устройства, позволяющие выполнять различные изгибы арматурных прутков, диаметр которых не превышает 14 мм, монтируют на поверхности рабочего стола или верстака. Для оснащения домашней мастерской этот вариант вполне подойдет, но, если необходимо выполнять большие объемы работ по гибке арматуры, лучше приобрести более серьезный станок.

На выбор оборудования, при помощи которого арматуру можно гнуть в домашних условиях, оказывают влияние преимущественно два фактора: диаметр прутков и объем работ, который вам требуется выполнять. При гибке различные части арматурного прутка подвергаются нагрузкам разной направленности: внешняя поверхность изгиба – растяжению, внутренняя – сжатию. Такие нагрузки, если неправильно выбрать и настроить станок, могут привести не только к появлению дефектов на поверхности прутка (изломов и складок), но и к его разрушению. Именно поэтому выбирать станок для гибки следует с учетом всех характеристик арматуры, которая на нем будет обрабатываться, и параметров формируемых изгибов. Правильная настройка станка также имеет большое значение для выполнения качественного изгиба арматуры.

Как сделать приспособление для гибки арматуры своими руками

Ориентируясь на чертежи серийных гибочных станков, а также на многочисленные видео в интернете, можно своими руками сделать подобное приспособление. Без такого устройства просто не обойтись, если вы собираетесь изготовить надежный армирующий каркас для укрепления фундамента своего будущего дома и построек другого назначения.

Простой самодельный станок для изгиба арматуры

Элементами самодельного станка для гибки арматуры являются металлическая станина, к поверхности которой приваривается упорный штырь (можно использовать обычный уголок), и поворотная платформа из металла, управляемая при помощи рычага (на ее поверхности фиксируют центральный и гибочный штыри). На выбор размеров такого приспособления, а также на расстояние между его элементами оказывает влияние диаметр прутков, которые вы собираетесь на нем гнуть. Крепить это устройство можно либо к поверхности верстака при помощи болтовых соединений, либо к полу мастерской, но для этого станок необходимо оснастить ножками.

Самые простые способы гибки арматурных прутков

При армировании фундамента небольших строений не всегда целесообразно делать специальные приспособления, позволяющие гнуть для него арматуру. В тех случаях, когда будущее строение, армирование фундамента которого вы собираетесь выполнять, не будет оказывать серьезных нагрузок на основание, можно обойтись и без гибочных устройств.

Простейший способ изгиба арматуры

Металлические прутки, диаметр которых не превышает 8 мм, можно гнуть и своими руками, это не представляет особой сложности. Правда, рассчитывать на качественно выполненный изгиб в таких случаях не приходится. Более удачный изгиб получают при помощи двух труб, одна из которых выступает в роли рычага, а вторая – в качестве упорного элемента. Труба, выполняющая роль упорного элемента, может быть зажата в тисках, закопана или даже забетонирована в земле. О том, как гнуть любую арматуру без специальных приспособлений, можно узнать из многочисленных видео в интернете.

Как уже говорилось выше, гнуть изготовленную из композитных материалов арматуру не рекомендуется. В этом случае более актуальным является вопрос о том, чем резать стеклопластиковую арматуру. Для выполнения такой процедуры в зависимости от количества выполняемых резов подойдет обычная ножовка по металлу, болгарка или болторез.