Пайкой называется технологический процесс образования неразъемного соединения металлических деталей путем нагрева (ниже температуры их автономного расплавления) и заполнения зазора между ними расплавленным припоем, образующим после кристаллизации (застывания) прочный механический спай (шов).
Соединение металла с припоем происходит за счет растворения металла и его диффузии в припои. Зазоры между спаиваемыми деталями должны выбираться такими, чтобы слой чистого припоя был минимальным, так как его прочность меньше прочности сплава припоя с основным металлом.
В зависимости от температуры в зоне соединяемых материалов пайка подразделяется на низкотемпературную и высокотемпературную.
Зазор между деталями устанавливают в зависимости от соединения: для низкотемпературных припоев он составляет 0,05... 0,08 мм, для высокотемпературных — 0,03...0,05 мм.
Пайка по сравнению со сваркой является наиболее скоростным и наименее трудоемким способом соединения, поэтому она широко применяется при сборке и монтаже РЭА и приборов.
По способу нагрева соединяемых деталей и припоя различают пайку паяльником, токами высокой частоты, в печах, горелкой, в жидких средах, ультразвуком. Название способа пайки зависит от инструмента (оборудования) или среды нагревания.
Кроме того, в зависимости от характера окружающей среды различают пайку в вакууме, нейтральных газах и восстановительной среде.
По способу введения припоя выделяют следующие виды пайки: заливкой, с предварительной укладкой припоя к месту соединения (шва);
с предварительным избыточным обслуживанием поверхностей соединяемых деталей;
с введением припоя паяльниками;
с применением палочных или трубчатых припоев.
Пайка позволяет соединять элементы деталей таких форм, которые трудно или невозможно соединить другими способами. Пайка применяется для соединения почти всех металлов.
Одно из наиболее важных достоинств паяного соединения, входящего в электрическую цепь аппарата или устройства РЭА, состоит в том, что оно обладает наименьшим электрическим сопротивлением.
Правильно разработанная конструкция паяного соединения и качественное его выполнение обеспечивают надежную работу соединения в течение длительного времени.
Припой должен обладать следующими качествами: хорошо растворять основной металл, смачивать его, иметь хорошую жидко-текучесть и достаточную механическую прочность. Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления основного металла.
В качестве припоев используют цветные металлы и их сплавы, которые в зависимости от температуры плавления подразделяются на низкотемпературные (мягкие) с температурой плавления до 350 "С и высокотемпературные (твердые) с температурой плавления 350... 1850 "С.
В соответствии с ГОСТ 21 930—76 и ГОСТ 21 931—76 припои характеризуются температурой начала и конца плавления.
При монтажной пайке применяют серебряные и оловянно-свин-цовые припои. Серебряные припои по сравнению с оловянно-свинцовыми обеспечивают более высокие прочность и эксплуатационную надежность соединения. Легкоплавкость серебряных припоев способствует более экономичному их использованию, поэтому, несмотря на дефицитность серебра, для пайки ответственных конструкций применяют в основном серебряные припои.
Надежность паяных соединений зависит от состояния соединяемых поверхностей и их конструкций, температуры пайки и применяемого флюса.
При подготовке поверхностей деталей, подлежащих пайке, производится удаление механическим или химическим способом загрязнений, ржавчины, оксидных и жировых пленок. В простейшем случае поверхности деталей промываются бензином или спиртом.
Пайка может выполняться либо в защитной атмосфере, либо с использованием флюсов, предохраняющих поверхности соединяемых деталей от возможного окисления при повышенной температуре.
Перед горячим лужением или пайкой подготовленные поверхности деталей покрывают флюсом, который выбирается в зависимости от применяемого припоя и соединяемых металлов, а также от способа пайки. Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя для обеспечения его жидкого состояния и равномерного растекания по основному металлу.
Флюсы способствуют образованию жидкой или газообразной защитной зоны, предохраняющей поверхность металла и расплавленного припоя от окисления, а также растворяют и удаляют пленки оксидов с поверхности.
Технологический процесс пайки включает в себя лужение, которое предшествует пайке и заключается в покрытии поверхностей соединяемых деталей тонкой пленкой припоя. При лужении происходит сплавление припоя с основным металлом.
После лужения производится пайка деталей, для чего припой наносят в место соединения деталей и прогревают до его полного растворения, сохраняя детали в сжатом состоянии до полного затвердевания припоя. Правильно спроектированное соединение должно быть удобным в сборке и надежно-работать в условиях эксплуатации РЭА и приборов. Основные типы паяных соединений установлены ГОСТ 19 249—73.
Высокая механическая прочность паяного соединения может быть обеспечена только при тщательном соблюдении технологии пайки. Недостаточно тщательная очистка деталей перед пайкой, неправильная конструкция паяного шва, несоблюдение температурного режима пайки и другие нарушения технологического процесса неизбежно приводят к появлению различного рода дефектов в паяном шве и ослаблению паяного соединения.
Основными дефектами при пайке являются:
- наличие трещин в паяном шве в результате быстрого охлаждения деталей после пайки или значительной разницы в коэффициентах теплового расширения припоя и металла;
- наличие пор в шве за счет высокой температуры пайки или интенсивного испарения флюса;
- несмачивание припоем поверхности деталей из-за большой их загрязненности.
Контроль качества готовых паяных соединений обычно проводится или без разрушения изделий одним из физических способов (внешний осмотр, рентгеноскопия), или с разрушением изделий (на отрыв, на срез, на разрыв).
Материал для ознакомления взят из учебника «Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Монтаж и регулировка». Автор: Ярочкина Г.В.
Приобрести учебник можно здесь.
| 
