Соединение контактов и проводов пайкой
Пайка — процесс соединения металлов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении затекают в зазор, смачивают спаиваемые поверхности, а при охлаждении, застывая, образуют паяный шов.
Пайка выполняется при температуре ниже температуры плавления материалов соединяемых деталей. Вместе с тем температура припоя, с помощью которого осуществляется пайка, должна быть несколько выше точки его плавления, а температура соединяемых деталей должна быть близка к температуре плавления припоя. Соблюдение этого условия необходимо для получения такой подвижности припоя, которая обеспечивает заполнение зазоров в швах между контактными элементами и обтекание их поверхностей.
Хорошее качество соединения пайкой может быть выполнено лишь в том случае, если припой смачивает контактные поверхности соединяемых элементов, а также обладает высокими капиллярными свойствами и обеспечивает заполняемость зазоров между соединяемыми элементами.
Металлургический метод соединения деталей с использованием припоя, имеющего температуру плавления ниже 450°С, называют мягкой пайкой. Сцепление припоя с металлом происходит благодаря адгезии припоя к металлу. Следует заметить, что температура плавления припоя для мягкой пайки 450°С принята условно.
Выполнение контактных соединений с использованием припоя, имеющего температуру плавления выше 450°С, называют твердой пайкой. Соединение припоя с металлом в этом случае обусловливается как адгезией, так и диффузией припоя в металл.
При пайке почти не происходит расплавления соединяемых элементов, поэтому паяные соединения легче ремонтировать.
Пайкой выполняются соединения практически между любыми одинаковыми металлами или сочетаниями разных металлов.
К числу металлов, которые легко паяются, относится медь. Однако добавление к меди легирующих элементов затрудняет процесс пайки, так как наличие в меди примесей изменяет свойства окисных пленок, являющихся препятствием для образования надежного соединения. Наряду с этим примеси в сплавах меди реагируют в процессе пайки и образуют хрупкие соединения. В этой связи при выполнении контактных соединений следует тщательно выбирать флюсы и припои.
Пайка алюминия связана с двумя основными трудностями. Во-первых, на алюминии имеется тугоплавкая окисная пленка, во-вторых, алюминий обладает высокой теплопроводностью при сравнительно низкой теплоемкости и большим коэффициентом линейного расширения. Поэтому в процессе пайки алюминиевых контактных элементов нагрев должен быть локализован, выбор флюса следует производить в зависимости от легирующих присадок, введенных в металл.
Особенности различных соединяемых металлов или их сочетаний предопределяют как технологический процесс пайки, так и припои, флюсы, оборудование, применяемое при пайке.
Структура паяных контактных соединений
Пайка имеет много общего со сваркой плавлением но между ними имеются и принципиальные различия. Если при сварке основной и присадочный металлы находятся в сварочной ванне в расплавленном состоянии то при пайке основной металл не плавится.
Соединение пайкой в общем случае представляет собой комплекс металлургического и физико-химического процессов, протекающих на границе основного твердого металла с жидким металлом — припоем. В зависимости от физико-химических свойств основного материала и припоя, а также условий и режима пайки спай, образующийся между ними, имеет различное строение. Условием соединения основного металла с припоем, как известно, является адгезия. При смачивании чистой металлической поверхности припоем и последующем его затвердевании протекают следующие процессы.
Если компоненты, входящие в состав припоя, не взаимодействуют с основным металлом до растворения в нем, то между припоем и этим металлом возникают межкристаллитные связи. Прочность сцепления затвердевшего припоя с основным металлом близка к прочности собственного припоя. Это определяется тем, что припой заполняет все неровности и микроуглубления, образующие развитую поверхность сцепления, значительно превышающую кажущуюся поверхность контакта.
В том случае, когда при температуре пайки или при более низких температурах возможно растворение одного металла в другом, помимо межкристаллитных связей происходит диффузия атомов припоя в паяемый металл и наоборот. Взаимная диффузия припоя и паяемого металла чрезвычайно чувствительна к температуре. Поэтому развитие этого процесса зависит от температуры пайки и продолжительности нагрева. При определенных температурах паяемый металл и компоненты припоя образуют на границе соединения интерметаллические прослойки.
Структура контактного соединения, выполненного пайкой, представляет собой зону, состоящую из слоя литого припоя, равного зазору между соединяемыми элементами и окруженного с обеих сторон продуктами взаимодействия припоя с основными металлами — прослойками интерметаллического типа различного состава — и областями взаимной диффузии.
Структура паяного соединения: 1— соединяемые проводники; 2 — области коррозии; 3 — интерметаллические прослойки; 4 — припой; 5 — область диффузии
Пайка алюминиевых проводов
Соединение и ответвление однопроволочных проводов сечением 2,5 — 10 мм2 пайкой выполняются после того, когда концы жил предварительно соединены двойной скруткой так, чтобы в месте касания жил образовался желобок. Место соединения нагревают пламенем пропан-бутановой горелки или бензиновой лампой до температуры начала плавления припоя. Затем с усилием натирают поверхности соединения палочкой припоя, введенной в пламя. В результате трения желобок очищается от загрязнений и облуживается по мере прогрева соединения. Таким образом запаивается все соединение.
Соединение и ответвление однопроволочных проводов пайкой
Соединение, оконцевание и ответвление изолированных алюминиевых многопроволочных проводов пайкой производят после ступенчатой разделки контактных участков алюминиевых жил и предварительного их облуживания. Концы жил вставляют в специальные формы, располагая их в середине и по центру трубчатой части таким образом, чтобы они касались друг друга. На жилы надевают защитные экраны для предохранения изоляции соединяемых жил от действия пламени. При больших сечениях жил дополнительно используют охладители. Внутренние поверхности форм предварительно окрашивают кокильной краской или натирают мелом. Места ввода жил в форму уплотняют листовым или шнуровым асбестом для предотвращения вытекания припоя.
Перед пайкой направленным пламенем нагревают среднюю часть формы, затем в пламя через литниковое отверстие вводят пруток припоя, который, расплавляясь, заполняет форму до верха литникового отверстия.
На рисунке показано соединение, подготовленное к пайке. Разработан и используется способ пайки поливом припоя. При этом способе подготовленные жилы со скосами под углом 55° укладывают в. форму, оставляя зазор между ними примерно 2 мм, остальные операции подготовки жил к соединению аналогичны выполняемым при соединении сплавлением.
В тигле расплавляется и нагревается примерно до 600°С (во избежание быстрого охлаждения) 7—8 кг припоя. Между тиглем и местом заливки припоя устанавливают лоток для стекания припоя, который крепят к голым частям жил. Припой заливается в форму через литниковое отверстие до тех пор, пока не произойдет сплавление торцов жил и заполнение формы. Припой рекомендуется помешивать и счищать окисную пленку с торцов жил скребком. Длительность пайки не превышает 1 — 1,5 мин.
Многопроволочные жилы с установленными на них формами, подготовленные к пайке: 1 — изоляция жилы, 2 — защитный экран, 3 — форма, 4 — жила, разделенная ступенчато, 5 — асбестовое уплотнение.
Соединение алюминиевых жил кабеля пайкой поливом расплавленного припоя: а — общий вид процесса пайки, б — шаблон для оформления концов жил; в — готовое соединение, 1 — припой, 2 — места пайки
Пайка медных проводников
Технология соединения и оконцевания медных жил пайкой одинакова. Пайка жил сечением 1,5 — 10 мм2 производится паяльником, а сечением 16 — 240 мм2 — пропан-бутановой горелкой или паяльной лампой; процесс пайки заключается в погружении в расплавленный припой или поливе места пайки расплавленным припоем.
Соединение и ответвление медных жил сечением до 10 мм2 пайкой выполняется после подготовки их контактных концов. Жилы скручиваются, покрываются канифолью, место пайки подогревается паяльником с расплавлением припоя в месте пайки или путем погружения соединения в ванночку с припоем. После того как место соединения смочено припоем и им заполнены зазоры между спаиваемыми концами, подогрев соединения прекращается.
Соединение и ответвление медных жил сечением 4 — 240 мм2 пайкой с применением контактной арматуры выполняется способом полива. Для этого припой в графитовых или стальных тиглях разогревают в электрической или газовой печи до температуры 550—600 о С.
Подготовленные к соединению или оконцеванию жилы предварительно облуживаются, а потом вставляются в гильзу или наконечник. Стык жил проводов располагается в середине гильзы. При оконцевании жила вставляется в наконечник таким образом, чтобы ее конец находился заподлицо с торцом трубчатой части наконечника. Во избежание вытекания припоя на жилу между концом гильзы (наконечника) и краем изоляции подматывают асбест. Соединение при пайке располагается горизонтально. Полив припоя продолжают до заполнения объема между жилой и наконечником, но не более 1,5 мин. По окончании пайки следует немедленно (пока не остыл припой) протереть гильзу тканью, смоченной паяльной мазью, сгоняя и разглаживая при этом подтеки припоя.
Соединение проводников из разнородных металлов пайкой производится по той же технологии, что и соединение двух алюминиевых жил. При подготовке концов алюминиевых жил для пайки выполняется скос их концов под углом 55 о либо ступенчатая разделка, после чего концы облуживаются. Пайка ведется непосредственным сплавлением в форме или поливом предварительно расплавленным припоем. Соединение и ответвление алюминиевых многопроволочных и однопроволочных жил может выполняться и в медных луженых гильзах.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Онлайн журнал электрика
Статьи по электроремонту и электромонтажу
Соединение контактов и проводов пайкой
Пайка — процесс соединения металлов в жестком состоянии припоями, которые при расплавлении затекают в зазор, смачивают спаиваемые поверхности, а при охлаждении, застывая, образуют паяный шов.
Пайка производится при температуре ниже температуры плавления материалов соединяемых деталей. Совместно с тем температура припоя, при помощи которого осуществляется пайка, должна быть несколько выше точки его плавления, а температура соединяемых деталей должна быть близка к температуре плавления припоя. Соблюдение этого условия нужно для получения таковой подвижности припоя, которая обеспечивает наполнение зазоров в швах меж контактными элементами и обтекание их поверхностей.
Не плохое качество соединения пайкой может быть выполнено только в этом случае, если припой смачивает контактные поверхности соединяемых частей, также обладает высочайшими капиллярными качествами и обеспечивает заполняемость зазоров меж соединяемыми элементами.
Металлургический способ соединения деталей с внедрением припоя, имеющего температуру плавления ниже 450°С, именуют мягенькой пайкой. Сцепление припоя с металлом получается благодаря адгезии припоя к металлу. Следует увидеть, что температура плавления припоя для мягенькой пайки 450°С принята условно.
Выполнение контактных соединений с внедрением припоя, имеющего температуру плавления выше 450°С, именуют жесткой пайкой. Соединение припоя с металлом в данном случае обусловливается как адгезией, так и диффузией припоя в металл.
При пайке практически не происходит расплавления соединяемых частей, потому паяные соединения легче чинить.
Пайкой производятся соединения фактически меж хоть какими схожими металлами либо сочетаниями различных металлов.
К числу металлов, которые просто паяются, относится медь. Но добавление к меди легирующих частей затрудняет процесс пайки, потому что наличие в меди примесей изменяет характеристики окисных пленок, являющихся препятствием для образования надежного соединения. Вместе с этим примеси в сплавах меди реагируют в процессе пайки и образуют хрупкие соединения. В этой связи при выполнении контактных соединений следует кропотливо выбирать флюсы и припои.
Пайка алюминия связана с 2-мя основными трудностями. Во-1-х, на алюминии имеется тугоплавкая окисная пленка, во-2-х, алюминий обладает высочайшей теплопроводимостью при сравнимо низкой теплоемкости и огромным коэффициентом линейного расширения. Потому в процессе пайки дюралевых контактных частей нагрев должен быть локализован, выбор флюса следует создавать зависимо от легирующих присадок, введенных в металл.
Особенности разных соединяемых металлов либо их сочетаний предназначают как технологический процесс пайки, так и припои, флюсы, оборудование, используемое при пайке.
Структура паяных контактных соединений
Пайка имеет много общего со сваркой плавлением но меж ними имеются и принципные различия. Если при сварке основной и присадочный металлы находятся в сварочной ванне в расплавленном состоянии то при пайке основной металл не плавится.
Соединение пайкой в общем случае представляет собой комплекс металлургического и физико-химического процессов, протекающих на границе основного твердого металла с водянистым металлом — припоем. Зависимо от физико-химических параметров основного материала и припоя, также критерий и режима пайки спай, образующийся меж ними, имеет различное строение. Условием соединения основного металла с припоем, как понятно, является адгезия. При смачивании незапятанной железной поверхности припоем и следующем его затвердевании протекают последующие процессы.
Если составляющие, входящие в состав припоя, не ведут взаимодействие с главным металлом до растворения в нем, то меж припоем и этим металлом появляются межкристаллитные связи. Крепкость сцепления затвердевшего припоя с главным металлом близка к прочности собственного припоя. Это определяется тем, что припой заполняет все выпуклости и микроуглубления, образующие развитую поверхность сцепления, существенно превосходящую кажущуюся поверхность контакта.
В этом случае, когда при температуре пайки либо при более низких температурах может быть растворение 1-го металла в другом, кроме межкристаллитных связей происходит диффузия атомов припоя в паяемый металл и напротив. Обоюдная диффузия припоя и паяемого металла очень чувствительна к температуре. Потому развитие этого процесса находится в зависимости от температуры пайки и длительности нагрева. При определенных температурах паяемый металл и составляющие припоя образуют на границе соединения интерметаллические прослойки.
Структура контактного соединения, выполненного пайкой, представляет собой зону, состоящую из слоя литого припоя, равного зазору меж соединяемыми элементами и окруженного с обеих сторон продуктами взаимодействия припоя с основными металлами — прослойками интерметаллического типа различного состава — и областями обоюдной диффузии.
Структура паяного соединения: 1— соединяемые проводники; 2 — области коррозии; 3 — интерметаллические прослойки; 4 — припой; 5 — область диффузии
Пайка дюралевых проводов
Соединение и ответвление однопроволочных проводов сечением 2,5 — 10 мм2 пайкой производятся после того, когда концы жил за ранее соединены двойной скруткой так, чтоб в месте касания жил образовался желобок. Место соединения нагревают пламенем пропан-бутановой горелки либо бензиновой лампой до температуры начала плавления припоя. Потом с усилием натирают поверхности соединения палочкой припоя, введенной в пламя. В итоге трения желобок очищается от загрязнений и облуживается по мере прогрева соединения. Таким макаром запаивается все соединение.
Соединение и ответвление однопроволочных проводов пайкой
Соединение, оконцевание и ответвление изолированных дюралевых многопроволочных проводов пайкой создают после ступенчатой разделки контактных участков дюралевых жил и подготовительного их облуживания. Концы жил вставляют в особые формы, располагая их посреди и по центру трубчатой части таким макаром, чтоб они касались друг дружку. На жилы надевают защитные экраны для предохранения изоляции соединяемых жил от деяния пламени. При огромных сечениях жил дополнительно употребляют охладители. Внутренние поверхности форм за ранее окрашивают кокильной краской либо натирают мелом. Места ввода жил в форму уплотняют листовым либо шнуровым асбестом для предотвращения вытекания припоя.
Перед пайкой направленным пламенем нагревают среднюю часть формы, потом в пламя через литниковое отверстие вводят прут припоя, который, расплавляясь, заполняет форму до верха литникового отверстия.
На рисунке показано соединение, приготовленное к пайке. Разработан и употребляется метод пайки поливом припоя. При всем этом методе приготовленные жилы со скосами под углом 55° укладывают в. форму, оставляя зазор меж ними приблизительно 2 мм, другие операции подготовки жил к соединению подобны выполняемым при соединении сплавлением.
В тигле расплавляется и греется приблизительно до 600°С (во избежание резвого остывания) 7—8 кг припоя. Меж тиглем и местом заливки припоя устанавливают лоток для стекания припоя, который укрепляют к нагим частям жил. Припой заливается в форму через литниковое отверстие до того времени, пока не произойдет сплавление торцов жил и наполнение формы. Припой рекомендуется помешивать и счищать окисную пленку с торцов жил скребком. Продолжительность пайки не превосходит 1 — 1,5 мин.
Многопроволочные жилы с установленными на их формами, приготовленные к пайке: 1 — изоляция жилы, 2 — защитный экран, 3 — форма, 4 — жила, разбитая ступенчато, 5 — асбестовое уплотнение.
Соединение дюралевых жил кабеля пайкой поливом расплавленного припоя: а — вид процесса пайки, б — шаблон для дизайна концов жил; в — готовое соединение, 1 — припой, 2 — места пайки
Пайка медных проводников
Разработка соединения и оконцевания медных жил пайкой схожа. Пайка жил сечением 1,5 — 10 мм2 делается паяльничком, а сечением 16 — 240 мм2 — пропан-бутановой горелкой либо паяльной лампой; процесс пайки заключается в погружении в расплавленный припой либо поливе места пайки расплавленным припоем.
Соединение и ответвление медных жил сечением до 10 мм2 пайкой производится после подготовки их контактных концов. Жилы скручиваются, покрываются канифолью, место пайки подогревается паяльничком с расплавлением припоя в месте пайки либо методом погружения соединения в ванночку с припоем. После того как место соединения смочено припоем и им заполнены зазоры меж спаиваемыми концами, обогрев соединения прекращается.
Соединение и ответвление медных жил сечением 4 — 240 мм2 пайкой с применением контактной арматуры производится методом полива. Для этого припой в графитовых либо железных тиглях разогревают в электронной либо газовой печи до температуры 550—600 о С.
Приготовленные к соединению либо оконцеванию жилы за ранее облуживаются, а позже вставляются в гильзу либо наконечник. Стык жил проводов размещается посреди гильзы. При оконцевании жила вставляется в наконечник таким макаром, чтоб ее конец находился заподлицо с торцом трубчатой части наконечника. Во избежание вытекания припоя на жилу меж концом гильзы (наконечника) и краем изоляции подматывают асбест. Соединение при пайке размещается горизонтально. Полив припоя продолжают до наполнения объема меж жилой и наконечником, но менее 1,5 мин. По окончании пайки следует немедля (пока не остыл припой) протереть гильзу тканью, смоченной паяльной мазью, сгоняя и разглаживая при всем этом подтеки припоя.
Соединение проводников из разнородных металлов пайкой делается по той же технологии, что и соединение 2-ух дюралевых жил. При подготовке концов дюралевых жил для пайки производится скос их концов под углом 55 о или ступенчатая разделка, после этого концы облуживаются. Пайка ведется конкретным сплавлением в форме либо поливом за ранее расплавленным припоем. Соединение и ответвление дюралевых многопроволочных и однопроволочных жил может производиться и в медных луженых гильзах.
Источник
