Pájení a cínování | Vzdělávací sociální síť

Pájené spoje jsou trvalá spojení tvořená silami molekulární interakce mezi spojovanými částmi a výplňovým materiálem, nazývaným pájka. Pájka je slitina (na bázi cínu, mědi, stříbra) nebo čistý kov zaváděný v roztaveném stavu do mezery mezi spojovanými díly. Bod tání pájky je nižší než bod tání materiálů součástí. Z hlediska provedení jsou pájené spoje podobné svarovým spojům; převážně se používají překrývající se spoje. Tupé spoje a T-spojky se používají pro lehké zatížení.

Na rozdíl od svařování umožňuje pájení spojovat nejen homogenní, ale i různorodé materiály: železné a neželezné kovy, slitiny, keramiku, sklo atd.

Při pájení se povrchy dílů očistí od oxidů a odmastí, aby bylo dosaženo dobré smáčivosti povrchu pájkou a kvalitního vyplnění mezer. Ohřev pájky a dílů v závislosti na jejich velikosti se provádí páječkou, plynovým hořákem, elektrickým ohřevem, v tepelných pecích apod. Pro snížení škodlivých účinků oxidace povrchu dílů při pájení se používají tavidla (na bázi boraxu, kalafuny, chloridu zinečnatého), pájení se provádí i ve vakuu nebo v prostředí neutrálního plynu (argon). Roztavená pájka se rozprostře po zahřátých plochách spojů a po ochlazení ztvrdne a díly pevně spojí.

Výhody pájených spojů jsou schopnost spojovat různé materiály, odolnost proti korozi, schopnost spojovat tenkostěnné díly, těsnost, nízká koncentrace napětí díky vysoké plasticitě pájky. Pájení umožňuje spojovat díly na skrytých a těžko dostupných místech konstrukce.

Nevýhodou pájení oproti svařování je jeho relativně malá pevnost, nutnost malých a rovnoměrně rozmístěných mezer mezi spojovanými díly, což vyžaduje jejich přesné mechanické opracování a kvalitní montáž a také předběžnou povrchovou úpravu před pájením.

Využití pájených spojů ve strojírenství se rozšiřuje díky zavádění plastů, keramiky a těžko svařitelných vysokopevnostních ocelí. Pájení se používá ke spojování plechů, tyčí, trubek atd. Je široce používáno v automobilovém průmyslu (radiátory atd.) a letecké výrobě (pletení s voštinovou mezináplní). Pájení je jedním z hlavních typů spojení v radioelektronice a výrobě přístrojů.

Cínování je proces potahování povrchů kovových dílů tenkou vrstvou roztaveného cínu nebo slitin cínu a olova (pájky). Cínování se provádí pro ochranu dílů před korozí a oxidací, pro přípravu povrchů obrobků a nástrojů pro pájení měkkými pájkami a také před plněním vložek ložisek babbittem. Před cínováním je povrch obrobků důkladně očištěn a odmaštěn. Čištění povrchu od nečistot a koroze se provádí jak mechanicky pomocí jádrových kartáčů nebo pilníků, tak chemicky ve 25% roztoku kyseliny chlorovodíkové za účelem odmaštění povrchů obrobků a odstranění oxidových filmů z nich. Po mechanickém očištění se obrobky umyjí ve vroucím 10% roztoku hydroxidu sodného a poté ve vodě.

Než se přistoupí přímo k cínování, povrch obrobku se pokryje tavidlem. Jako tavidlo se používá chlorid zinečnatý, jehož roztok se nanáší na obrobek pomocí štětce, kousku plsti nebo koudele. Povrch určený k pocínování se následně posype práškem amoniaku a zahřeje na teplotu tání cínu nebo jiné slitiny, která se na povrch nanáší ve formě prášku nebo malých kousků. Poté, co se pájka nebo cín, které se dostanou do kontaktu s vyhřívaným povrchem obrobku, začne tavit, otírá se koudelí nebo lněným hadrem, předem posypaným práškem čpavku. Nanášená slitina musí být rovnoměrně rozložena po povrchu obrobku. Tento způsob potahování povrchu obrobku se nazývá tření cínováním. Ošetřovaný povrch lze natřít cínem nebo pájkou, případně jiným způsobem – ponorem. V tomto případě se vyčištěný a naleptaný obrobek ponoří na přibližně jednu minutu do lázně s roztokem chloridu zinečnatého a poté do lázně s roztavenou pájkou nebo cínem, ve které se obrobek ponechá 2-3 minuty, poté se z lázně vyjme, protřepe a vizuálně se zkontroluje rovnoměrnost rozložení povlaku a nepřítomnost puchýřů.

V současné době se stále více uplatňují trvalé spoje kovů a nekovových materiálů získané lepením. Jedná se o spojení dílů s nekovovou látkou prostřednictvím povrchové adheze a mezimolekulární vazby v adhezní vrstvě. Nejpoužívanějšími lepenými spoji jsou spoje překrývající se, méně často spoje na tupo. Lepené spoje umožnily rozšířit spektrum aplikací v konstrukcích strojů o kombinace různých heterogenních materiálů – ocel, litina, hliník, měď, mosaz, sklo, plasty, pryž, kůže atd.

Použití univerzálních lepidel typu BF, VK, MPF a dalších (v současnosti se používá více než sto různých značek lepidel) umožňuje zvýšit pevnost lepených spojů až na 80 % v poměru k pevnosti lepených materiálů. Nejpoužívanějším typem spoje ve strojírenství jsou lepené smykové spoje. Optimální tloušťka vrstvy lepidla je 0,05. 0,15 mm.

Pevnost lepených spojů je ovlivněna charakterem zatížení, provedením spoje, typem a tloušťkou vrstvy lepidla (s rostoucí tloušťkou klesá pevnost), technologií lepení a časem (časem se pevnost některých lepidel snižuje).

Výhody lepených spojů:

— snadné získání trvalého spojení a nízké náklady na lepicí práce;

— možnost trvalého spojení různých materiálů jakékoli tloušťky;

– absence deformace výsledných částí;

— těsnost a odolnost spoje proti korozi;

— schopnost spojovat velmi tenké plechové díly;

— výrazně nižší koncentrace napětí než při svařování;

– vysoká odolnost proti únavě;

– relativně nízká pevnost;

– neuspokojivý výkon při nerovnoměrném oddělení;

— pokles pevnosti spojení v průběhu času („stárnutí“);

— nízká tepelná odolnost většiny značek lepidel.

Lepené spoje jsou široce používány v konstrukci letadel, při výrobě řezných nástrojů, elektrických a rádiových zařízení, v optickém a dřevozpracujícím průmyslu, ve stavebnictví a při stavbě mostů. V současné době byly vytvořeny některé značky lepidel na bázi polymerů, které uspokojivě fungují při teplotách do 1000 °C. Lepené spoje slouží k vytvoření nových struktur (voštinové, vrstvené), spojování jednotlivých ozubených kol do společného bloku, zvýšení pevnosti spojení ozubených věnce s náboji, náboje s hřídelí, upevnění pevného centrálního ozubeného kola planetové převodovky ve skříni, vnějšího kroužku valivého ložiska, zajištění závitových spojů, upevnění destiček řezných nástrojů atd.

GOST 17325-79 Pájení a cínování. Základní pojmy a definice.

• Pájení je technologická operace sloužící k dosažení trvalého spojení dílů vyrobených z různých materiálů vnesením roztaveného kovu (pájky) mezi tyto díly, který má nižší bod tavení než materiál spojovaných dílů;

Svařování je jednou z metod připojení vodičů schválených PUE, vyznačuje se vysokou spolehlivostí a minimální odolností proti přechodnému zkroucení.

Jaký je rozdíl mezi pájením a svařováním?

• Svařování je technologická operace sloužící k dosažení trvalého spojení dílů z různých materiálů zahřátím a roztavením dílů. Tavenina, když ztuhne, vytvoří sloučeninu s vytvořením meziatomových vazeb.
• Svarový spoj oddělíte pouze řezáním – pilou, úhlovou bruskou (bruskou), nebo svařováním. Geometrický tvar dílů není zachován.
• Při pájení se neroztaví pájené díly, ale nízkotavitelná pájka. Roztavená pájka, tekoucí do mezery mezi díly (0,1-0,2 mm), tuhne a tvoří spoj.
• Pájený spoj můžete oddělit bez narušení geometrie dílů zahřátím na teplotu tání pájky.
• Existují pájky s bodem tání nižším než 100 0 C – Růžová slitina (složení: 25 % cín, 25 % olovo, 50 % vizmut, t_pl +94 0 C), Woodova slitina (složení: 12,5 % cín, 25 % olovo, 50 % vizmut, 12,5 % kadmium, t_pl +60-68 0 C, se liší toxicitou!), pájený spoj se v horké vodě nebo pod proudem horkého vzduchu oddělí.

• Pájka je materiál používaný při pájení ke spojování obrobků a má bod tání nižší než kovy, které se spojují;

Pájky se konvenčně dělí do dvou skupin – měkké a tvrdé (tabulka 1).

Tabulka 1. Charakteristika pájek

Pevnost v tahu, MPa

měď-fosfor, stříbro atd.

V elektroinstalační dílně se k pájení používají pouze cíno-olověné pájky, především jakosti POS-40 a POS-61 (tab. 2).

Dekódování značení: POS-61 – Пripa Оlovyano-Сvést

61 – procento cínu (Sn), zbytek – olovo (Pb).

(61:39 – cín-olovo eutektikum, tj. slitina s nejnižším bodem tání)

Tabulka 2. Charakteristiky PIC pájek

Pocínování kontaktů relé

Pájení kabelů, měděných trubek

Lékařské a potravinářské vybavení

Cín se k pájení nepoužívá!

Proč se k pájení nepoužívá čistý cín?

Je to všechno o vlastnosti cínu měnit svou krystalickou strukturu při nízkých teplotách, stabilní forma je ta, která existuje ve formě šedého prášku (α-cín). Navíc, pokud se dotknete kousku bílého cínu (β-cínu) kouskem kovu, který začal rekrystalizovat, také rychle začne fázový přechod do práškové formy. Tento jev dostal název „Cínový mor“.

Kvůli „moru“ cínových knoflíků velmi utrpěla napoleonská armáda ustupující z Ruska, ze stejného důvodu se uniforma ruské armády stala nepoužitelnou během balkánské války během osvobozovací války s Tureckem v roce 1878. „Cínový mor“ je jednou z nich; o důvodech smrti Robertovy výpravy Scott na jižní pól v roce 1912. Zůstala bez paliva a zásob, protože palivo unikalo z plechem utěsněných nádrží a prosakovalo zásoby. Pájka je „roubována“ přidáním olova, antimonu nebo vizmutu do kompozice. To zaručuje ochranu před „plechovým morem“ i při nejnižších teplotách.

[Zholondkovsky O.I., Lebedev Yu.A. Bojujte s jedlíky kovů. M.: Znalosti. 1984]

• Tavidlo je látka (směs) organického a anorganického původu určená pro:
  • odstranění oxidů z povrchu pro pájení;
  • snížení povrchového napětí, zlepšení rozprostření tekuté pájky;
  • ochrana kovu před okolím.
  • Druhy tavidel podle chemického složení:
    • Na bázi sloučenin boru;
    • Na bázi sloučenin fluoridu kovů;
    • Na bázi sloučenin chloridu kovů;
    • oxidické;
    • kyselé;
    • Na bázi kalafuny (směs pryskyřičných kyselin).
    • Druhy tavidel podle korozní aktivity:
      • Nekorozivní (kalafuna a její roztoky v alkoholu);
      • Mírně korozivní (organické kyseliny);
      • Korozivní (anorganické kyseliny, fluoridy, chloridy kovů);
      • Reaktivní (pro pájení hliníku bez pájky).

      Pájení bez použití tavidla, tzv. „suché pájení“, by se nemělo používat, protože v tomto případě se oxidy přítomné na kovu neodstraňují, při zahřívání se tvoří nové, tekutá pájka se špatně roztírá, přechodový odpor je příliš vysoký, to vše vede k selhání pájeného spoje

      Suché pájení (bez tavidla) je zakázáno!

      • Cínování je vytvoření kovové vrstvy na povrchu materiálu tavením pájky, smáčením povrchu pájkou a její následnou krystalizací.

      Cínování se používá k ochraně kovů před korozí (lanka pocínovaného drátu, tělesa strojů), k přípravě povrchu pro pájení a ke slepení lankových drátů do monolitu.

      Cínování se provádí třemi způsoby:

      • tření;
      • pomocí páječky nebo pájecí stanice;
      • ponořením pomocí pájecí lázně. Ponoření se používá u masivních kovových výrobků nebo při cínování velkého množství výrobků.

      Tabulka 3. Typy vad při cínování

      Při cínování se pájka nespojí s povrchem výrobku.

      Povrch není dobře vyčištěný a leptaný

      Důkladně očistěte a naleptejte (ošetřete tavidlem)

      Na povrchu, který má být pocínován, se pájka na některých místech nespojí s výrobkem

      Přehřátí (nezahřátí) výrobku v oblasti pocínování

      Výrobek zahřejte na požadovanou teplotu

      Po cínování má povrch výrobku na některých místech modrou duhovou barvu.