1. Припой
(1)Пайка углеродистой и низколегированной стали включает мягкую пайку и твердую пайку. Широко используемым припоем при мягкой пайке является оловянно-свинцовый припой. Смачиваемость этого припоя по отношению к стали увеличивается с увеличением содержания олова, поэтому для герметизации соединений следует использовать припой с высоким содержанием олова. На границе раздела между оловом и сталью в оловянно-свинцовом припое может образовываться слой интерметаллического соединения Fesn2. Чтобы избежать образования соединения в этом слое, следует надлежащим образом контролировать температуру пайки и время выдержки. Прочность на сдвиг соединений углеродистой стали, паянных несколькими типичными оловянно-свинцовыми припоями, показана в таблице 1. Среди них прочность соединения, паянного с 50% w (SN), является самой высокой, а прочность соединения, сваренного с бессурьмянистым припоем, выше, чем с сурьмяным.
Таблица 1. Прочность на сдвиг соединений углеродистой стали, паяных оловянно-свинцовым припоем
При пайке углеродистой и низколегированной стали в качестве припоев в основном используются чистая медь, медно-цинковый и серебряно-медно-цинковый припои. Чистая медь имеет высокую температуру плавления и легко окисляет основной металл во время пайки. Она в основном используется для пайки в защитном газе и вакуумной пайки. Однако следует отметить, что зазор между паяными соединениями должен быть меньше 0,05 мм, чтобы избежать проблемы, связанной с тем, что зазор соединения не может быть заполнен из-за хорошей текучести меди. Соединения углеродистой и низколегированной стали, паянные чистой медью, обладают высокой прочностью. Обычно прочность на сдвиг составляет 150 ~ 215 МПа, а прочность на растяжение распределяется в диапазоне 170 ~ 340 МПа.
По сравнению с чистой медью, температура плавления медно-цинкового припоя снижается из-за добавления Zn. Чтобы предотвратить испарение Zn во время пайки, с одной стороны, в медно-цинковый припой можно добавить небольшое количество Si; с другой стороны, необходимо использовать методы быстрого нагрева, такие как пайка в пламени, индукционная пайка и пайка погружением. Соединения углеродистой стали и низколегированной стали, паянные припоем из меди и цинка, обладают хорошей прочностью и пластичностью. Например, прочность на растяжение и прочность на сдвиг соединений углеродистой стали, паянных припоем b-cu62zn, достигают 420 МПа и 290 МПа. Температура плавления серебряно-медного припоя ниже, чем у медно-цинкового припоя, что удобно для игольчатой сварки. Этот припой подходит для пайки в пламени, индукционной пайки и печной пайки углеродистой стали и низколегированной стали, но содержание Zn должно быть максимально снижено во время печной пайки, а скорость нагрева должна быть увеличена. Пайка углеродистых и низколегированных сталей припоем на основе серебра, меди и цинка позволяет получать соединения с высокой прочностью и пластичностью. Характеристики приведены в таблице 2.
Таблица 2 Прочность соединений низкоуглеродистой стали, паяных серебряно-медно-цинковым припоем
(2) Флюс: для пайки углеродистой и низколегированной стали следует использовать флюс или защитный газ. Флюс обычно определяется выбранным присадочным металлом и методом пайки. При использовании оловянно-свинцового припоя в качестве флюса можно использовать смесь хлорида цинка и хлорида аммония или другой специальный флюс. Остатки этого флюса, как правило, обладают высокой коррозионной активностью, поэтому соединение после пайки следует тщательно очищать.
При пайке медно-цинковым припоем следует выбирать флюс ФБ301 или ФБ302, то есть буру или смесь буры и борной кислоты; при пламенной пайке в качестве флюса для пайки можно также использовать смесь метилбората и муравьиной кислоты, в которой пары B2O3 выполняют роль удаляющего пленку припоя.
При использовании припоя на основе серебра и цинка с медью можно выбрать флюсы ФБ102, ФБ103 и ФБ104, представляющие собой смесь буры, борной кислоты и некоторых фторидов. Остатки этого флюса обладают определённой коррозионной активностью и должны быть удалены после пайки.
2. Технология пайки
Свариваемую поверхность необходимо очистить механическим или химическим способом для полного удаления оксидной пленки и органических веществ. Очищенная поверхность не должна быть слишком шероховатой и не должна содержать металлической стружки и других загрязнений.
Углеродистая и низколегированная сталь может быть спаяна различными общепринятыми методами пайки. При пламенной пайке следует использовать нейтральное или слегка восстановительное пламя. Во время работы следует по возможности избегать прямого нагрева присадочного металла и флюса пламенем. Для пайки закаленной и отпущенной стали очень хорошо подходят методы быстрого нагрева, такие как индукционная пайка и пайка погружением. При этом следует выбирать закалку или пайку при температуре ниже температуры отпуска, чтобы предотвратить размягчение основного металла. При пайке низколегированной высокопрочной стали в защитной атмосфере требуется не только высокая чистота газа, но и использование газового флюса для обеспечения смачивания и распределения присадочного металла по поверхности основного металла.
Остатки флюса можно удалить химическими или механическими методами. Остатки органического паяльного флюса можно стереть или очистить бензином, спиртом, ацетоном и другими органическими растворителями. Остатки сильно едких флюсов, таких как хлорид цинка и хлорид аммония, необходимо сначала нейтрализовать водным раствором NaOH, а затем очистить горячей и холодной водой. Остатки борной кислоты и борнокислого флюса трудно удалить, и их можно удалить только механическими методами или длительным погружением в поднимающуюся воду.
Время публикации: 13 июня 2022 г.