Чем_отличается_пайка_от_сварки

Чем_отличается_пайка_от_сварки

Разница между сваркой и пайкой

В случаях, когда использование заклепок, болтов или клея не представляется возможным, выходом из ситуации становится сварка или пайка. Соединения, образуемые с помощью этих технологий, могут быть похожими на вид. Но по своей сути два процесса являются абсолютно разными.

Определение

Сварка – соединение деталей, чаще всего металлических, путем нагревания до степени плавления их соприкасающихся частей. Существуют также сварочные методы, предполагающие скрепление деталей друг с другом под большим давлением без применения нагрева.

Сварка

Пайка – соединение деталей посредством введения в место стыка специального связующего компонента.

Пайка к содержанию ↑

Сравнение

Каждая из этих операций позволяет получить неразъемное соединение. Но отличие сварки от пайки заключается в том, что только сварка может осуществляться без участия вспомогательных компонентов. В таких случаях края изделий плавятся и совмещаются, а затем соединение застывает. Если в шов вводится присадочный материал, то он по своим свойствам близок к тому, из которого сделаны свариваемые детали.

При пайке всегда используется дополнительное вещество – припой. Его важной характеристикой является температура плавления. Она обязательно должна быть ниже той, которую имеют материалы основных деталей. Во время процедуры спаиваемые объекты остаются твердыми, а размягченный припой обволакивает стыкующиеся поверхности и заполняет пространство между ними. Весь процесс несколько напоминает склеивание.

Кстати говоря, физика на вопрос, в чем разница между сваркой и пайкой, отвечает так: при сварке под действием сильного нагревания происходит диффузия молекул самих соединяемых изделий, а при пайке частицы этих изделий взаимодействуют только с припоем, но не между собой.

Следует отметить, что пайка, исключающая расплавление основных материалов, с успехом применяется для скрепления самых миниатюрных деталей. При этом их можно многократно разъединять и вновь соединять без риска деформации или ухудшения механических свойств. Это особенно важно, к примеру, при ремонте ювелирных изделий.

Портал о стройке

БУКИНИСТ


Индекс книги: 00076.
ББК 34.64. Сварка, резка, пайка, наплавка, склеивание и биметаллизация.

Новые методы сварки и пайки.

А.П. Лопатко, З.В. Никифорова.

ВЫСШАЯ ШКОЛА. М. 1979 г. 88 стр. ил.

В пособии приведены краткие сведения о холодной сварке, диффузионной и термокомпрессионной, сварке взрывом, ультразвуковой, плазменной, сварке лазером и электронным лучом; изложены возможности, области применения и технологические особенности этих видов сварки, основные параметры, сведения об оборудовании. Описаны также специальные методы пайки различных материалов (погружением в расплавленный припой, волной припоя, световым и электронным лучами и др.).

Сварку и пайку, как виды получения неразъемных соединений, широко применяют в различных отраслях техники. За последние 20 лет разработаны и освоены новые и специальные виды (методы) сварки и пайки, которые внесли корённые изменения в технологию изготовления машин, механизмов, приборов и сооружений.

Достигнуты большие успехи в совершенствовании и внедрении в промышленность широко известных, прогрессивных видов дуговой, электрошлаковой и контактной сварки, низкотемпературной и высокотемпературной пайки с флюсами, в защитном газе и вакууме. Совершенствуется сварка и пайка углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, цветных и тугоплавких металлов, жаропрочных сплавов и неметаллических материалов.

Расширяется применение высокопрочных сталей, жаропрочных сплавов на основе никеля и хрома, титановых и алюминиевых сплавов, монокристаллов, волокнистых композитных и неметаллических материалов на основе карбидов, боридов, силицидов и др. Большинство из этих материалов при сварке обычными, традиционными видами сварки, нагреваясь, окисляется, реагируя при этом со многими компонентами газов и флюсов, в результате чего снижается их прочность.

Новые и специальные виды сварки, а также пайки не имеют указанных выше недостатков, так как зона нагрева незначительна вследствие высокой концентрации энергия и малой длительности процессов (например, действие электронного луча, светового излучения, взрыва) или нагрев отсутствует (например, холодная сварка). Применение новых и специальных видов сварки и пайки дает большой экономический эффект.

Электронно-лучевая сварка позволяет получать соединения стальных деталей толщиной от долей миллиметра до 120 мм, а деталей из алюминия и титана толщиной до 200 мм за один проход. Многопучковые лучи обеспечивают высококачественную сварку труб в трубные решетки за один импульс. За доли секунды девятипучковый луч сваривает сепаратор шарикоподшипника. Производство изделий новой техники связано с применением световой, лазерной, диффузионной и прессовой сварки. При сварке разнородных металлов, плакировании и резке все шире применяют энергию взрыва. Ультразвуковую сварку наряду с получением соединений из металлов и пластмасс применяют даже в медицине.

Область применения новых и специальных видов сварки значительно расширяется в микроэлектронике и приборостроении, автомобилестроении и энергомашиностроении, в авиационной и космической технике, в строительстве и сельском хозяйстве, в медицинской практике. Новые и специальные виды сварки и пайки позволяют теперь создавать конструкции с заданными параметрами из материалов с различными теплофизическими свойствами, свободными от внутренних напряжений и не требующих последующей термической и механической обработки.

Большая роль в разработке новых и специальных видов сварки и пайки принадлежит советским ученым, работающим в учебных, научно-исследовательских институтах: Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшем техническом училище имени Н. Э. Баумана (МВТУ), Московском ордена Ленина энергетическом институте (МЭИ), Московском авиационном технологическом институте (МАТИ), Волгоградском политехническом институте, Институте электросварки имени Е.О. Патона, Центральном научно-исследовательском институте технологии машиностроения (ЦНИИТмаш) и др.

Овладение основами теории специальных видов сварки и пайки — важная часть в подготовке высококвалифицированных специалистов.

2. Пайка углеродистых, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов .

К этой группе материалов относятся стали, основу которых составляет железо, и жаропрочные сплавы на никелевой основе, легированные хромом, алюминием и титаном.

Читайте также:  Характерными_показателями_жидких_диэлектриков_являются

Максимальная температура нагрева углеродистых сталей при пайке может быть ограничена температурами 1100- 1150° С или ниже. Максимальная температура пайки нержавеющих и жаропрочных сплавов, при которой сохраняются их исходные свойства, составляет 920 — 1250° С.

Основные трудности, возникающие при пайке углеродистых, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов, заключаются в обеспечении смачивания их поверхности расплавленными припоями. На поверхности нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов имеются окисные пленки сложного состава, содержащие окислы хрома, алюминия и титана. Низкотемпературную пайку указанных материалов выполняют оловянно-свинцовыми припоями с наиболее активными кислотными флюсами.

Для улучшения смачивания в некоторых случаях низкотемпературную пайку проводят по гальваническим покрытиям меди и никеля, наносимым предварительно на паяемые поверхности. Пайку ведут различными способами: электрическим паяльником, с применением плиток, ванн с расплавленным припоем, паяльных ламп, газовых горелок, светового луча и др.

Высокотемпературную пайку углеродистых сталей осуществляют медными, медно-цинковыми и серебряными припоями, чаще всего с нагревом в печах в среде водорода или диссоциированного аммиака. Для пайки медными и медно-цинковыми припоями на воздухе в качестве флюса используют буру, ББ1, № 200 и № 201.

Серебряные припои обладают малой активностью по отношению к углеродистым и нержавеющим сталям, поэтому для пайки применяют более активные флюсы № 209, 284, чем при пайке медью и медно-цинковыми припоями.

Серебряные припои при различных способах активации поверхности хорошо смачивают и заполняют зазоры при пайке, но рабочие температуры паяных соединений составляют 500 — 600° С. Припои на основе меди технологичны, но не обеспечивают нужной прочности при высоких температурах.

Для пайки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов применяют кроме серебряных припои на основе никеля, марганца, палладия.

При пайке припоями систем никель — хром — марганец, никель — хром — палладий можно получить соединения с высокими прочностными и антикоррозионными свойствами.

Для изделий из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов с большими зазорами применяют металлокерамическую пайку порошковыми припоями с наполнителем, близким по составу к паяемым металлам. При пайке порошковыми припоями получены высокие значения прочности паяных соединений из жаропрочных сплавов, работающих до температур 900-1000 ° С.

Нагрев при высокотемпературной пайке осуществляют в вакууме и активной среде газообразного флюса в смеси с аргоном различными источниками энергии.

3. Пайка алюминия и его сплавов

Сложность пайки алюминия и его сплавов определяется прежде всего трудностью удаления и разрушения окисной пленки, имеющейся на поверхности паяемых деталей. Окись алюминия имеет температуру плавления 2050° С и нерастворима ни в твердом, ни в жидком металле.

В связи с разницей в коэффициентах термического расширения алюминия и его окисла при нагреве в окисной пленке возникают мельчайшие трещины, однако в контакте с атмосферой, содержащей кислород, сплошность пленки снова восстанавливается.

Окисная пленка, имеющаяся на поверхности алюминия, защищает металл от коррозии, поэтому применение активных флюсов, разрушающих окисную пленку, вызывает опасность коррозии паяных соединений.

Последующая промывка соединений от остатков флюса не всегда эффективна и возможна. В связи с этим заслуживают внимания процессы пайки алюминия без применения флюсов. Разработаны процессы пайки по барьерным покрытиям из меди, никеля, серебра, наносимым гальваническим и химическим способами, напылением и плакированием. Пайку по покрытиям ведут, применяя малоактивные флюсы .

Перед низкотемпературной пайкой или лужением без флюса окисную пленку удаляют абразивом, трением, ультразвуком.

Без флюса можно паять алюминий и его сплавы припоями, содержащими галлий. Галлий обладает высокой проникающей способностью, и при нарушении сплошности пленки легко проникает в мельчайшие трещины, создавая условия для растекания припоя.

Для высокотемпературной пайки применяются припои на основе алюминия, содержащие медь, кремний, цинк. Наиболее широко применяют припой 34А и сплав алюминия с 11% кремния (силумин) с температурами плавления 525 и 577° С. Для этих припоев используют флюсы на основе хлористых солей и щелочных металлов, например флюс 34А.

Прочность соединений, паяных с флюсами, невысока: при пайке силумином максимальная прочность на отрыв составляет 7-9 кгс/мм 2 , при пайке припоем 34А – 8- 11 кгс/мм 2 .

Бесфлюсовую высокотемпературную пайку проводят в глубоком вакууме с разрежением 10 -6 -10 -8 мм рт. ст. и в парах магния. При пайке в парах магния процесс ведут в герметичных контейнерах, наполненных аргоном, куда закладывают или вешают листы магния или его сплавов. При нагреве магний испаряется и разрушает окисную пленку, проникая в ее пары и трещины, что обеспечивает смачивание паяемой поверхности расплавленным припоем. Чаще всего в качестве припоя применяют сплав силумин. Пайкой в парах магния получают паяные соединения с высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Глава 1. Особенности образования соединений при сварке. Классификация сварки.

  • Образование соединений.
  • Классификация сварки.

Глава 2. Холодная сварка.

  • Образование соединений.
  • Свариваемые материалы, технология и оборудование.

Глава 3. Диффузионная сварка.

  • Особенности образования соединений.
  • Основные параметры сварки и оборудование.

Глава 4. Сварка взрывом.

  • Сущность и основные характеристики процесса.
  • Свариваемые материалы. Свойства сварных соединений.

Глава 5. Ультразвуковая сварка.

  • Сущность и схемы процесса ультразвуковой сварки.
  • Основные параметры сварки. Технология и оборудование.

Глава 6. Плазменная сварка.

  • Получение и применение низкотемпературной плазмы.
  • Технологические особенности, типы соединений и параметры режимов.

Глава 7. Лазерная сварка.

  • Принцип действия лазера.
  • Особенности использования луча лазера для сварки.

Глава 8. Электронно-лучевая сварка.

  • Особенности процесса.
  • Технологические возможности и применяемое оборудование.

Глава 9. Классификация пайки.

  • Образование соединений при пайке.
  • Физические процессы, протекающие при пайке.
  • Классификация пайки.

Глава 10. Технология пайки и применяемые материалы.

Глава 11. Специальные методы пайки.

  • Пайка погружением в расплавленный припой и волной припоя.
  • Пайка в вакууме, в нейтральной и активной газовых средах.
  • Пайка световым и электронным лучам.
  • Пайка и лужение при помощи ультразвука.
  • Пайка горячим газом.
Читайте также:  Как_уничтожить_плесень_на_стенах_в_квартире

Глава 12. Технология пайки различных материалов.

  • Пайка меди и ее сплавов.
  • Пайка углеродистых, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов.
  • Пайка алюминия и его сплавов.
  • Пайка титана и его сплавов.
  • Пайка тугоплавких металлов.

Технологические особенности пайки металлов: отличия от сварки

Пайка – это технологический процесс, главной особенностью которого является соединение деталей без их расплавления. Сохранение целостности структуры благотворно влияет на физические свойства и технические характеристики металла.

Преимущества и недостатки

Прежде чем говорить о том, что такое пайка, рассмотрим основные плюсы и минусы технологии. К достоинствам относят:

  1. Возможность соединять поверхности с различными физическими и химическими свойствами.
  2. Технологию пайки использует для работы в труднодоступных местах, где исключается сваривания.
  3. Отсутствуют требования к форме и размерам изделий.
  4. Возможно выполнение обработки все плоскости касания.
  5. Пайка не создает внутреннее напряжение, что положительно сказывается на качестве металла.
  6. Относительная простата, по сравнению со сваркой, процесса позволяет выполнять спаивание заготовок уже после получения базовых знаний в этой области.

Специалисты выделяют три недостатка.

  1. Малая прочность соединения. Это связано со свойствами материалов, которые используются в качестве припоя. Отсюда и следующий минус.
  2. Низкая термостойкость. Нельзя работать с деталями, эксплуатация которых связана с повышенными температурами. Например, заделка отверстия в чайнике точно не порадует качеством и долговечностью.
  3. Низкая производительность. По этой причине пайку практически не применяют на массовом производстве, а выполняемые работы связаны с точечными воздействиями.

Отличия от сварки

Неподготовленному человеку очень сложно увидеть разницу между сваркой и пайкой, ведь соединительный шов практически не имеет визуальных различий. Между тем, принципы действия данных технологий кардинально отличается. Итак, чем отличается сварка металлических деталей от паяния?

Основное отличие заключается в воздействии на поверхность. При сварке на заготовку воздействует электрическая дуга, возникающая при разрыве замкнутой цепи. Под действием высокой температуры создается зона расплава, в которой перемешиваются базовый металл и флюс. При застывании образуется сварочный шов. При пайке зона соединения состоит исключительно из легкоплавкого припоя, без фракций основного изделия. Температура плавления расходных материалов недостаточна для изменения агрегатного состояния заготовок.

Для выполнения сварочных работ необходимо дорогостоящее оборудование, которое зависит от типа сварки. В некоторых случаях необходимы вспомогательные приспособления, такие как подающий механизм для полуавтоматических аппаратов. Оборудование для запаивания отличается простой и низкой стоимостью. Этим и обусловлена популярность пайки при выполнении восстановительного ремонта в домашних условиях.

Вот чем сварка отличается от пайки. Несмотря на массу достоинств, рассматриваемая технология не получила должного распространения, ввиду низкой прочности на отрыв. Для надежного крепления детали стыкуют с перекрытием по плоскости.

ГОСТ 17325-79. Пайка и лужение: основные термины и определения

Данный межгосударственный стандарт устанавливает четкие термины и определения, которые надлежит применять в технической документации. Он охватывает все сферы рассматриваемых технологий: от общих понятий до дефектов соединений.

Алфавитный указатель терминов переведен на английский и немецкий языки.

Стандарт имеет статус действующего.

Где применяется?

Технология пайки занимает почетное второе место по частоте использования для соединения материалов. Первенство принадлежит сварке. Однако существуют сферы, где по определенным причинам невозможно применить сварочное оборудование и достойной альтернативы пайке не существует. Утверждение справедливо для следующих отраслей промышленности:

  1. Производство электронных плат управления. Для крепления миниатюрных компонентов применяют спаивание.
  2. Холодильное оборудование. Медные трубки, теплообменники соединяют только с помощью пайки. Ремонт радиаторов для наземного транспорта и спецтехники осуществляют с применением данной технологии.
  3. Соединение высоколегированных сплавов, которые плохо поддаются действию сварки.
  4. Авиационная промышленность. Промежуточный слой обшивки самолетов имеет сотовую структуру. Для ее производства используют пайку в термических печах.

Разновидности

Скелетная

Скелетной называется технология, при которой под слоем припоя рассматривается базовая поверхность. Характеризуется экономным потреблением металла для пайки и удобством визуального контроля. Применяется при работе в электротехнической сфере, в частности для соединения проводов.

Волновая

Данный вид пайки применяют для крепления элементов на печатные платы. Волновой метод был разработан в 50-х годах ХХ века, с активным внедрением электронных схем в различные приборы бытового и промышленного назначения. На массовом производстве действуют полностью автоматизированные линии.

Холодная

Холодная пайка – это метод, при котором соединение образуется за счет взаимного проникновения элементов друг в друга. Скорость реакции зависит от температуры и продолжительности контакта. Одна из самых простых схем для пайки. Применяется для соединения полиэтиленовых и полипропиленовых изделий.

В бытовых условиях холодный метод применяются для монтажа линолеума и ремонта труб из полиэтилена.

К рассматриваемой технологии имеет косвенное отношение.

Бессвинцовая

Современная технология, которая начала активно развиваться после ужесточения требований по экологической безопасности. В настоящее время все Японские производители электроники полностью отказались от использования свинцовых припоев. В качестве рабочего сплава в бессвинцовом методе применяют комбинацию олова, серебра, цинка и меди. Соотношение и добавочные элементы зависят от сферы деятельности.

Контактная

Вид пайки, при котором соединяют детали с различными составами. Технологический цикл включает в себя кратковременное изменение агрегатного состояния контактной области. Для надежного скрепления часто используют прослойку, которая помогает добиться нужного результата. Несоблюдение данного правила ведет к тому, что прочность контакта будет очень низкой. Расходные материалы называют эвтектиками. Так можно соединить медь с алюминием, где между деталями будет алюминиево-медный сплав. Отличительная особенность – высокая скорость реакции.

Высокотемпературная

Отличительная особенность данного способа спаивания – высокая температура воздействия на заготовку. В результате соединение будет обладать устойчивостью к перепадам температур, а также высоким показателем крепости. За качестве придется платить – данный метод считается наиболее сложным, с технологической точки зрения.

Читайте также:  Комплект_для_крепления_дверной_коробки

Индукционная

В качестве источника тепла используется высокочастотный ток, который воздействует на соединяемые изделия. Генератор являются специальные индукторы, которые можно изготовить самостоятельно. Существуют установки стационарного и мобильного типа.

Во избежание активации окислительных процессов, работы проводят в вакуумной среде. Разрешено соединять детали при атмосферном воздухе, при условии использования специальных самофлюсующихся припоев.

Инфракрасная

Еще один современный способ, в основе которого лежит принцип нагрева заготовок электромагнитными волнами. Нагревательные элементы изготавливают из кварца или керамики.

Инфракрасная паяльная станция – сложный прибор, стоимость которого не позволяет применять его в бытовых условиях. Основное преимущество заключается в том, что электромагнитные волны невидимого спектра не представляют угрозы здоровью человека.

Капиллярная

Наиболее распространенный способ спайки изделий. Суть технологии заключается в том, что при увеличении температуры пропой, нанесенный на поверхность, расплавляется и занимает все пространство между соединяемыми деталями.

Метод используется как в быту, так и на производстве. В основе любого метода лежит капиллярная технология, как сама идея пайки – нанесение на поверхность горячего припоя.

Способы нагревания

Существует несколько способов нагрева расходных материалов. В домашних условиях наиболее часто применяют следующие приспособления:

  1. Паяльник. Применяют для выполнения работ, характеризующихся относительно низкой температурой. Максимальное воздействие не превышает 400 Сº. Современные модели оснащены механизмом для регулировки температуры. Выпускают паяльники аккумуляторного типа питания. Идеально подходит для работы с золотом и прочими мягкими металлами.
  2. Горелка. Различают газовые и плазменные модели. Они используют один вид топлива – природный газ, а отличаются лишь величиной пламени. Они работают в высокотемпературном режиме, что позволяет спаивать тугоплавкие металлы. Недостаток горелок заключается в сложности регулировки температуры пламени.

Припои

От грамотного подбора припоя зависит конечный результат. Для изготовления чаще используют различные сплавы, чем чистый металл. Основными характеристиками являются:

  • адгезия к поверхности;
  • температура плавления.

Первый параметр влияет на прочность сцепления изделий. Второй – на сферу применения, ведь температура плавления припоя должна быть ниже, чем у базового металла.

Исходя из этого, пропой делят на две группы:

  1. Легкоплавкие. В основе лежит свинец, олово, к которым добавляют различные химические элементы.
  2. Тугоплавкие. Изготавливают на основе серебра и прочих металлов, с температурой плавления выше 500 Сº.

Для ремонта ювелирных украшений используют специальный золотой припой.

Форма выпуска зависит только от изготовителя. Он может иметь вид стержня, сухого порошка, гранул или таблеток.

Флюсы

Его – защита контактной поверхности от оксидной пленки. Качественный флюс должен удалить следы ржавчины перед работой, а также препятствовать появлению свежих следов коррозии. Они отличаются по следующим параметрам:

  1. Химическая активность.
  2. Температура нагрева.
  3. Содержание воды в составе (водные/безводные).
  4. Форма выпуска (паста, гель, жидкость).

Наиболее популярными флюсами являются:

  • Борная кислота;
  • Бура (натриевая соль борной кислоты);
  • Канифоль;
  • Ортофосфорная кислота;
  • Хлорид цинка.

При необходимости можно изготовить кислоту для пайки своими руками.

Особенности паяния

Особенности технологического процесса зависят от характеристик соединяемых элементов. Рассмотрим некоторые типы металлов.

Сталь

Пайку стали выполняют припоями на оловянной основе, без каких-либо исключений. Перед выполнением работ следует предварительно подготовить поверхность, с помощью механической обработки. Очищенные детали обезжиривают. После этого элементы стыкуются с зазором не более 3 мм. Отличительной особенностью работы со сталью – способ нагрева припоя. Он должен получать тепло не от горелки, а от самих заготовок. По окончанию работ с поверхности необходимо удалить остатки расходных материалов.

Чугун

Обработке поддается любой тип чугуна, за исключением белого. Данный металл содержит графит, который снижает адгезию. Поэтому в качестве флюса необходимо использовать борную кислоту.

Титан

Пайку титана считают одной из самых сложных работ. Это связано с его поверхностным слоем, который насыщен различными газами. В качестве предварительной подготовки используют травление или пескоструйную обработку.

Специалисты рекомендуют проводить спайку в вакуумной среде, для повышения качества соединения. Для работы без защиты используйте серебряный флюс.

Работы проводятся при температуре 900 Сº.

Нихром

Данный металл не доставляет проблем. Нихром — это сплав никеля и хрома. Он отличается пластичностью и высокой жаростойкостью. Его температура плавления находится в диапазоне 1100-1400 Сº, что позволяет выбрать любой подходящий припой.

Серебро

Пайку серебра под силу выполнить не только профессиональному ювелиру, но и обычному человеку, который не сталкивался с ремонтом украшений. Для спайки используют тугоплавкий серебряный припой и буру, в качестве флюса.

По завершению работы можно обработать изделие лимонной кислотой или йодом. В первом случае украшение посветлеет, а во втором – приобретет темный оттенок.

Золото

Ремонт дорогостоящих украшений – тонкий процесс. В случае порчи золотых изделий рекомендуем обратиться к квалифицированному специалисту. Для выполнения соединения необходимы специальные приспособления и особый припой.

Ради разовых работ покупать дорогостоящее оборудование нецелесообразно.

Данный металл абсолютно не требователен к флюсам. Лучше всего подойдет хлорид цинка или спиртовой раствор канифоли. А вот с припоем нужно быть аккуратнее: олово повышает хрупкость соединения, свинец придает вязкость, поэтому рекомендуем использовать составы на серебряной основе.

Рабочая температура не должна превышать 900 Сº.

Заключение

Пайка металлов – ответственный процесс, который позволяет соединить между собой детали с различным составом. При выполнении работ особое внимание следует уделять припою – его температура плавления должна быть ниже, чем у базового металла.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector