Где применяют твердые и мягкие припои

Где применяют твердые и мягкие припои

Технологические особенности широко распространенных паяльных работ предполагают использование различных по температуре плавления расходных материалов.

Где применяют

Пайка твердыми припоями примечательна тем, что при ее проведении участок стыковки изделий должен прогреваться до температур порядка 450-ти градусов и более.

Такие припои называются тугоплавкими, а полученное с их помощью соединение сохраняет свои прочностные характеристики даже при сильном термическом нагреве.

В отличие от твердых пайка мягкими припоями предполагает использование низкотемпературных расходных материалов, которые обеспечивают надежное сцепление при значительно меньшем нагреве (порядка 200-300 ℃).

Они, как правило, применяются, при пайке изделий, эксплуатируемых в нормальных температурных условиях, и не гарантируют сохранения контакта при сильном нагреве.

Возможности твердых припоев широко используются в тех сферах, где требуется получать шов, по своим прочностным свойствам занимающие промежуточное положение между сваркой и низкотемпературной пайкой.

При этом особое внимание уделяется сохранению структуры материалов в зоне контакта, которые после обработки не должны терять первоначальных характеристик.

Твердосплавные соединения чаще всего востребованы в следующих ситуациях:

  • производство металлорежущего инструмента, резцов с твердосплавными рабочими вставками;
  • при изготовлении емкостей и сосудов, производимых на основе цветных металлов и из нержавейки;
  • в автомастерских (при ремонте радиаторов и отдельных элементов трансмиссии), а также в тех местах, где применение сварки крайне нежелательно;
  • при монтаже и ремонте трубок из твердых медных сплавов, установленных в холодильном и теплообменном оборудовании и работающих в условиях «критических» температур или повышенного давления;
  • для надежного и прочного соединения тонкостенных предметов и деталей, испытывающих при эксплуатации повышенные нагрузки и упругие деформации.

Использование технологии твердой пайки обеспечивает необходимую прочность получившегося соединения и его устойчивость к перегреву. Помимо этого твердосплавные методы применяются при ремонте изделий из меди или латуни, которые при работе подвергаются высокотемпературному воздействию.

В отличие от описанных выше твердых припоев сфера применения мягкой пайки ограничена нормальными условиями эксплуатации. К этому способу чаще всего прибегают при необходимости получения надежного соединения изделий и деталей из легкоплавких материалов, не подверженных чрезмерному нагреву и деформациям.

Особой популярностью при «мягком» сочленении деталей пользуются получившие широкое распространение оловянно-свинцовые паяльные составы.

Использование в быту

Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта.

Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.

Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.

В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.

Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).

Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.

Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.

В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется твердый латунный припой, позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.

Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.

Особенности пайки трубных изделий

Порядок запайки труб мягкими припоями определяется следующей последовательностью рабочих операций:

  1. Сначала из труб подготавливается стыковой узел с раструбом, на внутреннюю поверхность которого наносится флюс для пайки мягким припоем.
  2. Затем тот же флюсовый состав наносится на внешнюю часть стыкуемой трубы, после чего паяльником большой мощности (не менее одного киловатта) готовый стык прогревается до температуры порядка 300-400 градусов.
  3. Контролировать степень нагрева стыковочного узла можно по изменению цветового оттенка флюса.
  4. После его потемнения в контактную зону вводится проволочный пруток припоя (иногда для лучшего контакта он приготавливается в виде мелкой стружки, заполняющей все стыковочные зазоры).
  5. При соприкосновении с прогретой зоной контакта припой плавится, а затем под воздействием флюса растекается по всей площади соединительного шва.

Высокотемпературная пайка с применением твердого состава отличается от уже описанных процедур следующими моментами.

Во-первых, при ее реализации на место стыка наносится флюс совсем иного состава, а во-вторых, вводимый в область пайки припой должен изготавливаться из тугоплавких составляющих.

И, наконец, для прогрева зоны контакта с твердыми свойствами используется специальное оборудование (термическая печь, газовая горелка или индукционное нагревательное устройство).

Как обработка медных заготовок, так и пайка стали в домашних условиях, предполагают использование обычной газовой горелки, всегда имеющейся в хозяйстве у любого частника.

Особое внимание нужно уделить последней стадии соединения трубных заготовок, когда после размягчения присадочной проволоки одна из труб проворачивается вокруг оси.

Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва.

Разновидности

Основной составляющей термостойких соединений, образующихся в результате пайки твердыми припоями, является медь, из которой изготавливаются практически все тугоплавкие расходные материалы.

Чистая медь в качестве сцепляющей составляющей применяется крайне редко. Как правило, она берется в соединении с другими металлами (серебром, цинком, кремнием или оловом).

Каждая из перечисленных добавок позволяет сделать припой более тугоплавким, а получившееся сочленение – прочнее и долговечнее.

Почти все эти примеси снижают температуру, при которой плавится сам твердый припой (у чистой меди этот показатель равен 1083 градусам).

Для высокотемпературной обработки металлов, как правило, используются медно-цинковые составы, идеально подходящие для пайки бронзовых или медных деталей (реже – стали).

Однако они обладают одним существенным минусом, проявляющимся в их плохой защищенности от вибрационных и ударных воздействий. С целью устранения этого недостатка применяется метод легирования другими металлами, заметно повышающими их прочностные характеристики.

Так, твердые латунные припои могут рассматриваться как медно-цинковые составы, прошедшие операцию легирования, благодаря которой они находят широкое применение при изготовлении твердосплавных резцов.

С основными характеристиками и областями применения различных видов припоев можно ознакомиться в сводных таблицах.


Флюсы для тугоплавких металлов

Основная составляющая флюсовых добавок, применяемых при работе с твердыми припоями – это борные соединения, объединенные под общим названием «бура» (Na2B4O7).

С целью повышения активности флюсов этого класса в них добавляется небольшое количество фтора с образованием таких активных соединений как фтористый калий и кальций.

Для работы с изделиями из меди и ее твердых сплавов желательно применять химически чистую буру, являющуюся универсальным флюсовым составом, оптимально подходящим для условий высокотемпературной пайки.

Следует заметить, что флюсовые добавки для мягких и твердых припоев выпускаются в самых различных исполнениях (в виде жидкости, кристаллов или порошка) и нередко объединяются с припоями.

Такой прием позволяет упростить операцию их дозирования и нормировать расход этой важной для качественной пайки составляющей.

Припои

Какие бывают припои, и какие у них свойства?

В начале своей радиолюбительской деятельности многие начинающие радиолюбители редко задаются вопросом о том, какие бывают припои и каковы их свойства.

Для сборки простейших самодельных устройств достаточно самого распространённого ПОС-61 или ему подобного. Как говориться: «Было бы, чем паять…»

Припой можно даже не покупать. Достаточно взять старую печатную плату от какого-нибудь электронного прибора и собрать его разогретым жалом паяльника с паяных контактов.

Особенно такой метод «добычи» актуален для тех, кто живёт вдали от городов и крупных населённых пунктов, где нет возможности побывать в магазине радиотоваров.


Припой, собранный с печатных плат

Но всё же, припой припою рознь. В своей практике человек, имеющий дело с электроникой, должен разбираться в вопросе его выбора. Поэтому рассмотрим подробно, какие бывают припои, для чего они применяются, какой из них лучше использовать для монтажа электронных схем и ремонта бытовой радиоаппаратуры.

Какие бывают припои?

Припои делят на мягкие (легкоплавкие) и твёрдые. Для монтажа радиоаппаратуры применяются как раз легкоплавкие, т.е. такие, температура плавления которых лежит в пределах до 300 – 450 0 C. Мягкие припои по своей прочности уступают твёрдым, но для сборки электронных приборов применяются именно они.

Припой представляет собой сплав металлов. Для легкоплавких припоев это, как правило, сплав олова и свинца. Именно эти металлы составляют большую часть в сплаве. Также в нём могут присутствовать и легирующие металлы, но их количество в составе невелико. Примеси других металлов вводят в сплав для получения определённых характеристик (температуры плавления, пластичности, прочности, устойчивости к коррозии).

Наибольшее распространение получил припой марки ПОС (Припой Оловянно-Свинцовый). Далее за кратким обозначением его марки следует число, которое показывает процентное содержание в нём олова. Так в ПОС-40 содержится 40% олова, а в ПОС-60, соответственно, 60%.

Бывает, что в пользование попадает припой неизвестной марки. Приблизительно оценить его состав можно по косвенным признакам:

Припои оловянно-свинцовой группы имеют температуру плавления 183 – 265 0 C.

Читайте также  Как правильно варить чугун?

Если припой имеет яркий металлический блеск, то в нём достаточно большое содержание олова (ПОС-61, ПОС-90).

И, наоборот, если он тёмно-серого цвета, а поверхность матовая, то это указывает на большое содержание свинца. Именно свинец придаёт поверхности своеобразный сероватый оттенок.

Припои, в которых много свинца очень пластичны.

Так, например, пруток припоя диаметром 8 мм. с большим содержанием свинца (ПОС-30, ПОС-40) легко гнётся руками. Олово, в отличие от свинца, придаёт сплаву прочность и жёсткость. Если олова в сплаве много, то легко погнуть такой пруток уже не получится.


ПОС-40 (пруток)

Рассмотрим, в каких целях используются припои оловянно-свинцовой группы (ПОС).

ПОС-90 (Sn 90%, Pb 10%). Применяется при ремонте пищевой посуды и медицинского оборудования. Как видим, в нём небольшое содержание свинца (10%), который достаточно токсичен и его применение в вещах, соприкасающихся с пищей и водой недопустимо.

ПОС-40 (Sn 40%, Pb 60%). В основном служит для пайки электроаппаратуры и деталей из оцинкованного железа, применяется для ремонта радиаторов, латунных и медных трубопроводов.

ПОС-30 (Sn 30%, Pb 70%). Его применяют в кабельной промышленности, а также используют для лужения и пайки листового цинка.

И, наконец, ПОС-61 (Sn 61%, Pb 39%). Тоже, что и ПОС-60. Думаю, между ними особой разницы нет.

ПОС-61 используется для лужения и пайки печатных плат радиоаппаратуры. Именно он в основном служит материалом для сборки электроники. Температура его плавления начинается со 183 0 C, а полное расплавление достигается при температуре в 190 0 C.

Производить пайку таким припоем можно с помощью обычного паяльного инструмента не боясь перегрева радиоэлементов, поскольку полное его расплавление достигается уже при 190 0 C.

ПОС-30,ПОС-40,ПОС-90 полностью расплавляются при температурах в 220 – 265 0 C. Для многих радиоэлектронных компонентов такая температура является предкритической. Поэтому для сборки самодельных электронных устройств лучше использовать ПОС-61.

Зарубежным аналогом ПОС-61 можно вполне считать припой Sn63Pb37 (олова 63%, свинца 37%). Он также применяется для пайки радиоаппаратуры и для изготовления самодельной электроники. Радиолюбители выбирают именно его, как альтернативу отечественному ПОС-61.

Как правило, любой припой продаётся в катушках или тюбиках по 10

100 грамм. На упаковке указывается состав сплава, например, так: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» – он же ПОС-60). Имеет форму проволоки разного диаметра (от 0,25 до 3мм).

Также не редкость, что в его состав входит флюс (FLUX), которым заполнена сердцевина проволоки. Содержание флюса указывается в процентах (обычно от 1 до 3,5%). Такой форм-фактор очень удобен. При работе нет необходимости отдельно подавать флюс к месту пайки.

Одной из разновидностей припоев ПОС является припой марки ПОССу. Да, если произнести вслух, то звучит не очень то презентабельно . Но, несмотря на это, оловянно-свинцовый припой c сурьмой (именно так расшифровывается сокращённое обозначение) применяется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки обмоток электрических машин, элементов электроаппаратуры, моточных деталей и кабельных изделий. Хорошо подходит для пайки оцинкованных деталей. В таком сплаве кроме свинца и олова присутствует от 0,5% до 2% сурьмы.

Припой Начальная t 0 плавления (Солидус) Полное расплавление (Ликвидус), t 0
ПОССу-61-0,5 183 189
ПОССу-40-2 185 229
ПОССу-40-0,5 183 235
ПОССу-30-2 185 250
ПОССу-30-0,5 183 255

Как видим из таблицы, припой ПОССу-61-0,5 наиболее подходит для замены ПОС-61, так как имеет температуру полного расплавления – 189 0 C.

Стоит отметить, что существует и полностью бессвинцовый оловянно-сурьмянистый припой ПОСу 95-5 (Sn 95%, Sb 5%). Температура его плавления 234 – 240 0 С.

Низкотемпературные припои.

Среди припоев существуют и такие, которые предназначены специально для пайки компонентов очень чувствительных к перегреву. Самым «высокотемпературным» среди низкотемпературных является ПОСК-50-18. Он имеет температуру плавления 142–145 0 C. В своём составе ПОСК-50-18 имеет 50% олова и 18% кадмия. Остальные 32% приходится на свинец. Наличие в сплаве кадмия усиливает устойчивость к коррозии, но и придаёт ему токсичность.

Далее по убыванию температуры плавления идёт сплав РОЗЕ (Sn 25%, Pb 25%, Bi 50%). Маркируется как ПОСВ-50. Температура его плавления ниже температуры кипения воды и составляет 90 – 94 0 C. Он предназначен для пайки меди и латуни. В составе сплава РОЗЕ олово занимает 25%, свинец – 25%, висмут – 50%. Процентное соотношение металлов в сплаве может немного отличаться. Обычно указывается в графе «Состав» на упаковке.

Этот сплав очень популярен у радиомехаников и вообще у всех электронщиков. Применяют его для демонтажа/монтажа чувствительных к перегреву элементов. Кроме всего прочего, данный сплав идеально подходит для лужения медных дорожек только что изготовленной печатной платы.

Находит применение в плавких защитных предохранителях, которые можно обнаружить в любой радиоаппаратуре.

Ещё более низкотемпературным является сплав ВУДА (Sn 10%, Pb 40%, Bi 40%, Cd 10%). Его температура плавления 65 – 72 0 C. Так как в сплаве ВУДА присутствует кадмий (10%), то он токсичен, в отличие от сплава РОЗЕ.

Стоит отметить, что сплавы РОЗЕ и ВУДА достаточно дороги.

Паяльная паста.

В конце и без того длинного повествования хотелось бы немного рассказать о паяльной пасте. Используется она в основном для пайки поверхностно монтируемых компонентов (SMD’шек) и безвыводных микросхем в корпусах BGA.

На вид представляет собой серого цвета кашицу и состоит из о-о-очень мелких шариков сплава Sn62Pb36Ag2 (состав: 62% олова, 36% свинца и 2% серебра), а также безотмывочного флюса. На упаковке указывается, что флюс безотмывочный двумя буквами в названии – NC (No Clean – без очистки). Флюс, в котором содержаться шарики припоя на воздухе высыхает, поэтому пасту хранят в закрытой упаковке.


Паяльная паста Solder Plus

Применяется паяльная паста при сложном ремонте мобильных телефонов для пайки микросхем в корпусе BGA. Для её использования требуется дополнительное оборудование для ремонта сотовых телефонов, например, специальные трафареты. Стоимость такой пасты довольно высока. Да и не удивительно, ведь в её составе есть серебро.

В настоящее время в производстве электроники стали массово применяться бессвинцовые припои.

Где применяют твердые и мягкие припои

Припои для пайки проводниковых материалов

1. Классификация припоев

1.1 В зависимости от температуры плавления припои подразделяются на мягкие, твёрдые и полутвёрдые:

  • Мягкие припои – температура плавления до 400 °С;
  • Твёрдые припои – температура плавления свыше 500 °С;
  • Полутвёрдые припои – температура плавления лежит в диапазоне от температуры плавления чистого олова до 400 °С.

Мягкие и полутвёрдые припои имеют предел прочности до 50–70 МПа при растяжении и применяются для пайки токоведущих частей, не являющихся одновременно несущими конструкциями машин и аппаратов. Пайка мягкими и полутвёрдыми припоями осуществляется паяльником или погружением деталей в расплавленный припой.

Твёрдые припои имеют предел прочности до 500 МПа и применяются в качестве припоев 1 категории прочности при пайке токоведущих частей, допускающих высокий нагрев и деталей, воспринимающих основную механическую нагрузку. Пайка твёрдыми припоями осуществляется электроконтактным способом, графитовыми или медными электродами или с помощью дуговой сварки. Мелкие детали паяют с помощью автогена.

1.2 Система обозначения припоев

Обозначение марки припоя обычно начинается с буквы «П» – припой. Числа в марке припоя показывают содержание компонентов (буквы после буквы «П») в процентах (округлённо). Буква или буквосочетание в конце обозначения марки припоя означает, что данный компонент составляет оставшееся содержание припоя.

Обозначение компонентов:

  • А – алюминий;
  • Ж – железо;
  • И – индий;
  • К или Кд – кадмий;
  • М – медь;
  • О – олово;
  • С – свинец;
  • Ср – серебро;
  • Су – сурьма;
  • Ф – фосфор;
  • Ц – цинк.

Примеры обозначений марок припоев:

  • ПОС61 – припой оловянно-свинцовый, олова – 61 %, остальное – свинец;
  • ПОССу61-0,5 – припой оловянно-свинцовый, олова – 61 %, сурьмы – 0,5 %, остальное – свинец;
  • ПОС61М – припой оловянно-свинцовый, олова – 61 %, остальное – свинец и добавка меди;
  • ПСр3И – припой серебряно-индиевый, серебра – 3 %, остальное – индий;
  • ПСр3Кд – серебряно-кадмиевый, серебра – 3 %, остальное – кадмий.

2. Мягкие и полутвёрдые припои

2.1 Основные применения мягких и полутвёрдых припоев

  • О2 – лужение и пайка коллекторов, якорных секций и обмоток электрических машин с изоляцией класса H, лужение ответственных неподвижных контактов, в том числе содержащих цинк;
  • ПОС90 – лужение и пайка внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры;
  • ПОС61 – лужение и пайка электро- и радиоаппаратуры, печатных плат, точных приборов с высокогерметичными швами, где недопустим перегрев;
  • ПОС40 – лужение и пайка электроаппаратуры, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами;
  • ПОС10 – лужение и пайка контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов, реле;
  • ПОСК50-18 – пайка деталей из меди и её сплавов, чувствительных к перегреву, в том числе пайка алюминия, плакированного медью. Пайка керамики, стекла и пластиков, металлизированных оловом, серебром, никелем;
  • ПОС61М
  • ПОССу61-0,5 – лужение и пайка электроаппаратуры, пайка печатных плат, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей при жёстких требованиях к температуре;
  • ПОССу50-0,5 – лужение и пайка авиационных радиаторов;
  • ПОССу40-0,5 – лужение и пайка жести, обмоток электрических машин, для пайки монтажных элементов моточных и кабельных изделий;
  • ПОССу35-0,5 – лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек;
  • ПОССу30-0,5 –лужение и пайка листового цинка, углеродистых и нержавеющих сталей. Лужение и пайка проводов, кабелей, бандажей, радиаторов, различных деталей аппаратуры и приборов, работающих при температуре до 160 °С;
  • ПОССу25-0,5 – лужение и пайка радиаторов;
  • ПОССу18-0,5 – лужение и пайка трубок теплообменников, электроламп;
  • ПОССу95-5; ПСр3Кд – горячее лужение и пайка коллекторов, якорных секций, бандажей и токоведущих соединений электрических машин нагревостойкого исполнения и с повышенными частотами вращения. Пайка трубопроводов и различных деталей электрооборудования.
  • ПОССу40-2 – припой широкого назначения;
  • ПОССу30-2 – лужение и пайка в холодильном аппаратостроении, электроламповом производстве;
  • ПОССу18-2, ПОССу15-2, ПОССу10-2 – пайка в автомобилестроении;
  • ПОССу8-3 – лужение и пайка в электроламповом производстве;
  • ПОССу5-1 – лужение и пайка деталей, работающих при повышенных температурах;
  • ПОССу4-6 – пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатанными и клепанными швами из латуни и меди;
  • ПОССу44 – лужение и пайка в автомобилестроении;
  • ПОСК2-18 – лужение и пайка металлизированных керамических деталей;
  • ПОСИ30; ПСр3И – пайка меди и её сплавов и других металлов, неметаллических материалов и стекла с металлическими покрытиями. Пайка деталей радиоэлектронной аппаратуры. Обладает высокой жидкотекучестью и обеспечивает хорошее сцепление спаиваемых поверхностей.
  • Сплавы: Вуда, Розе, Д’Арсе, Липовица с индием – легкоплавкие припои, применяемые в радиосхемах с полупроводниковыми приборами и в схемах, где припой используется в качестве температурного предохранителя.
Читайте также  Как выбрать дальномер?

Примечание: Сурьмянистые припои не рекомендуется применять для пайки цинковых и оцинкованных деталей.

2.2 Химический состав и физико-механические свойства мягких и полутвёрдых припоев

Таблица 1 Мягкие припои (сплавы) с низкой температурой плавления

Что такое припой и как он используется при пайке

Припой — сплав металлов и вспомогательных элементов, который используется для пайки выводов микросхем и деталей в радиоэлектронике, проводников в электротехнике, различных металлических изделий: фитингов труб и прочее. Для каждого направления разработан свой состав, обладающий набором наиболее подходящих технических характеристик. Как работает припой и как его выбрать — в этой статье.

Принцип работы припоя

Задача этого состава для пайки — скрепить металлические элементы, проводники или создать герметичную поверхность, закрывающую, например, отверстие в металле. Принцип действия основан на низкой температуре плавления. При нагревании до 180 и более градусов состав становится пластичным и даже текучим. Спаиваемые металлические элементы при этом остаются жесткими, так как начинают плавиться при более высоких температурах. Например, сталь становится пластичной при 1300 °C.

Наиболее эффективными легкоплавкими металлами оказались олово и свинец. Они сравнительно дешевы, обладают хорошими антикоррозийными свойствами. Но главное — легко плавятся при температуре чуть выше 200 °C.

Перед пайкой место проведения работ обрабатывается флюсом. Он позволяет удалить оксидную пленку и улучшает адгезию сплава олова и свинца со спаиваемыми деталями. Состав разогревается и наносится на место спайки. А после охлаждения затвердевает.

Припой обладает высокой токопроводностью. Удельное сопротивление олова сравнимо с аналогичным показателем железа — 0,114 Ом×мм2/м. Это позволяет рекомендовать его для пропайки контактов печатных плат, радиодеталей и микросхем.

Сплав устойчив к коррозии. Он защищает от коррозийных процессов место спайки проводников. Контакт между ними сохраняется долгое время даже при сложных условиях эксплуатации платы: повышенная влажность, отрицательные температуры.

При спайке фитингов труб, в том числе медных, припой выполняет две функции:

обеспечивает прочность соединения;

позволяет сделать шов герметичным.

Какой припой лучше использовать для пайки

Выбор вида припоя зависит от рода работ и спаиваемых металлов. Для большинства задач подходит состав ПОС. Его маркировка содержит две группы букв и цифр.

Первая, ПОС, означает припой из олова и свинца. Также есть другие обозначения: ПОСу — олово и сурьма, ПОССу — то же плюс свинец.

Цифра в конце маркировки означает процент содержания олова. Чем больше, тем выше доля металла в сплаве.

Важный показатель выбора припоя для пайки — температура плавления. Эта характеристика связана с твердостью состава. Поэтому выделяют два вида составов:

Мягкий. К этой группе относят припой для пайки, имеющий температуру плавления до 300 °C. Еще одна характеристика — выдерживаемое усилие на разрыв. Для мягких составов она не превышает 100 МПа.

Твердый. К этому классу относятся сплавы с температурой плавления свыше 300 °C. Они прочнее мягких. Выдерживают на разрыв более 100 МПа. Особо прочные составы — до 500 МПа.

Большинство разновидностей ПОС имеют температуру плавления от 183 до 280 °С. На этот параметр влияет прежде всего содержание олова. Чем выше число в маркировке, тем ниже температура плавления. Например, для ПОС-15 она составляет примерно 280 °C, а для ПОС61 — 183 °C. Для чистого свинца, для сравнения, температура плавления может достигать 387 °С, а для олова — примерно на 150 градусов ниже — 231 °C.

Российские стандарты для ПОС и их применения приведены в следующей таблице.

Для применения в электротехнике используются припои, содержащие около 40% свинца. Например, радиолюбители чаще выбирают марку ПОС-60. Его температура плавления невысока, что позволяет снизить риск для капризных к перегреву электронных компонентов при пайке.

А вот для лужения и заделывания дыр в посуде, наоборот, применяют ПОС-90, в котором свинца всего 10%. Этот металл токсичен, его контакт с пищевыми продуктами нежелателен.

Иностранные производители маркируют свои составы несколько иначе, но принцип указания процента олова и свинца сохраняется. Например, Sn60Pb40. Маркировка означает, что в сплаве в долях 60 к 40 участвуют два металла: легкоплавкое олово и более устойчивый к нагреванию свинец.

Также в состав добавляют серебро, обозначается Ag. Такой сплав можно использовать для пайки посеребренных проводников. Есть составы с медью, обозначение — Cu. В обоих случаях процент содержания не превышает 2% по массе.

Пример таблицы для припоя иностранного производства.

Имеют ли иностранные составы для пайки преимущество перед отечественными? Они стоят дороже. Качество зависит от производителя и завода.

При регулярных работах большого объёма имеет значение стоимость состава. В этом смысле более рентабельными оказываются те, которые содержат около 60% олова и 40% свинца, отечественных заводов.

Специальные припои и пасты для пайки фитингов труб

Для пайки фитингов используются припои с содержанием серебра. Это особенно важно при монтаже трубопроводов для подачи питьевой воды. Универсальные составы предназначены для работы с медью, латунью и бронзой.

Разогреваются они с помощью газовых горелок. Температура плавления у мягких составов — 230-250 C°. У специальных твердых может достигать 710 °C и выше. Такие используются для пайки трубопроводов, в том числе собранных без фитингов, по которым движется разогретый теплоноситель. Твердый припой также применяется в гидравлических системах, эксплуатируемых при высоких температурах и повышенных механических нагрузках.

Эффективная пайка фитингов труб достигается использованием твердых и мягких припоев с флюсами и пастами от одного производителя. Широкая линейка есть у бренда ROTHENBERGER, товары которого представлены в каталоге интернет-магазине Тул Импэкс.

При работе с мягким припоем Ротенбергер 1S используется паста РОСОЛ 1S. А с твердым составом номер 3 — паста ROSOL 3.

В ассортименте компании есть специализированные твердые составы для капиллярно-щелевой пайки труб. Например, Ролот S 2.

Варианты поставки припоя

Чаще всего припой поставляется в виде проволоки или достаточно толстых жгутов из металла. Сплав мягкий. Это позволяет отрезать нужный по размеру кусок.

Для профессиональной и регулярной работы выгоднее катушки с намотанной на них проволокой из олова и свинца, для труб — с добавлением серебра. Стоимость в расчете на грамм веса дешевле, запаса хватит надолго, хранение компактно. На катушке намотано до 1 кг и более проволоки.

Популярно исполнение припоя в виде тонкой проволоки с флюсом в сердцевине. По массе — около 2,3%. Это позволяет обработать спаиваемые проводники до начала пайки. Не нужно иметь отдельную емкость с флюсом, что удобно.

В Москве купить припой для пайки можно в интернет-магазине Тул Импэкс. Менеджеры помогут выбрать нужный состав, подберут флюс, другие материалы.

Припои

В настоящее время на рынке существует огромное количество материалов для пайки, таких как различные пасты, флюс-гели, жидкие флюсы, мягкие и твердые припои, а также разнообразные вспомогательные материалы, например, резисты, клеи и герметики. Данная статья поможет сориентироваться в огромном ассортименте припоев от различных производителей и не ошибиться с выбором. Чтобы правильно выбрать припой для пайки, нужно учитывать ряд особенностей: вид соединяемых металлов или сплавов, способ пайки, размеры деталей, механическая прочность и коррозионная стойкость соединения, значения усадочного напряжения, коэффициента теплового расширения, температурные ограничения и т.д. В простом понимании, пайка – это соединение двух металлических элементов между собой с помощью расплавленного припоя (сплава), имеющего меньшую температуру плавления, чем основной металл. Температура плавления припоя должна быть минимум на 50°С ниже температуры плавления спаиваемых элементов. Как правило, в состав припоя в разных долях входят несколько компонентов — олово, свинец, кадмий, сурьма, цинк, фосфор, висмут и медь, и, варьируя соотношения этих компонентов, можно получать припои с разной температурой плавления.

Читайте также  Как работает станок с ЧПУ?

По температуре плавления припои делят на мягкие (легкоплавкие) и твёрдые (тугоплавкие). К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — выше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16—100 МПа, а твёрдые — 100—500 МПа. Мягкие припои, в основном, представлены оловянно-свинцовыми сплавами (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС-10) до 90% (ПОС-90), остальную часть сплава составляет свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15% чистой меди. Большое количество оловянно-свинцовых припоев содержит небольшой процент сурьмы (такие припои обозначаются ПОССу). Температура плавления ПОС лежит в пределах от 180 до 280 °C.

К мягким припоям относятся также и бессвинцовые припои. Бессвинцовые припои не содержат в своём составе свинца. Разработка таких припоев связана с токсичностью свинцовых паров. Несмотря на свою экологичность, почти все бессвинцовые припои имеют меньшую текучесть (смачиваемость), чем оловянно-свинцовые. Для улучшения текучести применяются флюсы со специальными составами. На данный момент ни один из бессвинцовых припоев не считается полной заменой оловянно-свинцового. Ведутся дальнейшие исследования по разработке нового типа бессвинцового припоя. Характеристики шва, выполненного бессвинцовым припоем, особенно после длительной эксплуатации, хуже, чем у припоев, содержащих свинец.

Пайка мягкими припоями

Часто в связи с отсутствием сведений о припоях работник предпочитает применять припои с высоким содержанием олова, хотя необходимость применения таких припоев не всегда обоснована. Правильность выбора припоя может быть гарантирована только при наличии подробных сведений о его свойствах.

Оловянно-свинцовые припои марок ПОС 18, ПОС 30, ПОС 40 имеют более высокое сопротивление срезу, чем чистые олово и свинец, и потому при их применении получается более прочный шов. При этом вязкость припоя ПОС 18 несколько лучше, чем у припоя ПОС 40, причем он незначительно отличается от последнего по прочности. Припой ПОС 50 вполне может быть заменен припоем ПОС 40 и ПОС 30. Информация о твердости припоя важна, так как более твердые припои лучше сопротивляются истиранию, чем мягкие. Все преимущества в этом отношении будут за припоем ПОССу 4 — 6. Остальные припои (ПОС 18, ПОС 30 и ПОС 40) имеют несколько меньшую твердость. Ударная вязкость (сопротивление удару) имеет наибольшее значение для чистого олова, но припой ПОС 40 и ПОС 30 немногим отличается в этом отношении от олова. Поэтому припой ПОС 40 может быть применен в особых случаях, где места спайки подвергаются сильной вибрации. Для обычных условий работы, где вибрация небольшая, применяют припой ПОС 18.

Температура плавления припоя имеет большое значение, ведь именно от нее зависит выбор метода пайки. Наиболее низкой температурой плавления обладает припой ПОС 62, содержащий 62 % олова. Этот припой применяют в случаях, когда при пайке нельзя перегревать детали, например, при соединении очень тонких проводов. Возможность применения в таких случаях тройных легкоплавких сплавов, в которых низкая точка плавления достигается добавкой третьего компонента (например, висмута), исключается, в связи с тем, что тройные сплавы не обладают такой высокой вязкостью, как двойные сплавы. В настоящее время припой ПОС 62 применяют редко, так как перегрев при пайке легко избегается при использовании припоя ПОС 40 очень тонкого сечения, например, в виде проволоки диаметром 1—2 мм. Под действием паяльника расплавление тонкой проволоки происходит быстро, вследствие чего уменьшается до минимума время воздействия высокой температуры. Практика показала, что по прочности спайки припой марки ПОССу 4—6 равноценен припою марки ПОС 30, это действительно для всех материалов, кроме оцинкованного железа и меди. При этом припой марки ПОС 40 в большинстве случаев обладает наибольшей прочностью и в этом отношении превосходит и высокооловянный припой марки ПОС 62, и чистое олово. Поэтому для получения шва максимальной прочности ни в коем случае не следует применять чистое олово.

Бессвинцовые мягкие припои наилучшим образом подходят для пайки и лужения меди и медных сплавов. Особенной популярностью бессвинцовые припои пользуются при монтаже медных трубопроводов и при пайке медных фитингов. При этом различают бессвинцовые припои с содержанием серебра и без содержания серебра. Серебро в припое повышает его текучесть и адгезию, а также улучшает пластичность конечного соединения. Пайка мягкими припоями допускается вплоть до 54-го диаметра трубы. Медные трубы большего диаметра паяются уже твёрдыми припоями. Пайка твёрдыми припоями.

Как уже отмечалось ранее, твёрдые припои являются тугоплавкими и обладают повышенной стойкостью к разрыву и истиранию. Твердые припои идеальны для пайки инженерных систем из меди, латуни, бронзы, стали, чугуна, никеля, а также алюминия. Использование твердых припоев особенно рекомендуется на трубах диаметром свыше 42 мм, а также на трубах под высоким давлением и/или подверженных длительной вибрации. По аналогии с мягкими припоями, твёрдые припои также могут иметь в своем составе серебро. Серебро влияет на текучесть, пластичность и адгезию припоя. Чем выше содержание серебра в припое, тем выше эти показатели. Так, для пайки меди с медными сплавами достаточно 15% серебра, а для пайки меди со сталью – необходимо не менее 35% серебра. Сталь со сталью (часто используемое соединение при напайке алмазных сегментов на коронки для сверления бетона) соединяют припоем, содержащим 49 % серебра.

Все твердые припои можно разделить на несколько основных групп: медно-фосфорные, серебряные, алюминиевые, кадмиевые и латунные. В связи с высокой токсичностью кадмия производство кадмиевых припоев в настоящее время прекращено. Кадмиевые припои обладали пониженной температурой плавления и не вызывали перегрева основного металла. Медно-фосфорные припои имеют в своем составе фосфор. Добавление фосфора значительно понижает температуру плавления медного сплава, позволяя экономить время и топливо для горелок. Медно-фосфорные припои предназначены для пайки соединений типа медь-медь, медь-латунь, медь-бронза. Серебряные припои содержат большое количество серебра, позволяющее паять разнородные материалы, такие как медь со сталью или чугуном, медные и никелевые сплавы. Содержание серебра в серебряных припоях может достигать 72%.

Алюминиевые припои предназначены для пайки изделий из алюминия и его сплавов. Наиболее надежными с точки зрения механической прочности и коррозионной стойкости являются припои на алюминиевой основе с кремнием. Алюминий с кремнием образует простой сплав, соответствующий содержанию 11,7% Si. Такой сплав имеет наиболее низкую температуру плавления (577°C). В качестве припоев применяются сплавы, содержащие от 4 до 13% Si и называемые обычно силуминами. Температура плавления этих припоев лежит в пределах от 577 до 630 °C. Латунные припои используются для сварки и пайки во многих отраслях промышленности. Их невысокая стоимость и отличные механические качества позволяют использовать этот припой для пайки никеля, меди, бронзы, стали и латуни. Выпускается латунный припой чаще всего в виде прутов толщиной от двух до шести миллиметров, возможен также выпуск в виде пасты или гранул. Температура плавления припоя составляет 800°C.

Припой какого производителя выбрать?

ROTHENBERGER (Ротенбергер, Германия) — компания ROTHENBERGER, основанная в 1949 году, одна из ведущих компаний в мире по производству профессионального строительного инструмента и оборудования для пайки и сварки, а также припоев и вспомогательных материалов. Четырнадцать заводов компании ROTHENBERGER расположены в Германии, Франции, Испании, США, Ирландии и Швеции. Представительства и сервисные центры компании ROTHENBERGER находятся по всему миру: в Европе, Северной Америке, на Ближнем Востоке, в Скандинавии, Южной Африке, Скандинавии, Австралии и России. На данный момент компания ROTHENBERGER экспортирует свои припои более чем в 60 стран. Припой ROTHENBERGER гарантирует высокое качество и надежность соединения. Наша фирма и ее многочисленные торговые дилеры по всей России предлагают широкий выбор припоев ROTHENBERGER.

BRAZETEC (Бразетек, Германия) — подразделение концерна Umicore. Компания BrazeTec (Бразетек) является ведущим производителем высококачественных материалов для пайки, припоя, паяльных паст и флюсов. Припой BrazeTec (БразеТек) используется для производства и ремонта холодильной техники и техники для кондиционирования, систем отопления и водоснабжения, в машиностроении, строительстве водопроводов, в производстве инструмента в различных отраслях промышленности, при изготовлении инструментальной оснастки. BrazeTec (БразеТек) производит и продает свои продукты, используя глобальную логистику организации и производственные мощности в Ханау (Германия), Виченце (Италия), Гленс Фоллс (США), Сан-Паулу (Бразилия) и Сучжоу (Китай). Компания основывается на своем многолетний опыте и на экспертных знаниях в сферах паечных процессов в различных отраслях промышленности. Компания имеет собственный научный центр. BrazeTeс предлагает клиентам индивидуальные решения для наиболее сложных задач, связанных с пайкой. Фирма ROTHENBERGER является торговым партнером в реализации продукции BrazeTec (Бразетек) на территории России и СНГ. Клиенты фирмы ROTHENBERGER c удовольствием используют все преимущества, предоставляемые корпорацией Umicore.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: