Жестяницкие работы. Выколотка и паяние металла

Выколотка металла

Выколоткой металла называется операция формообразования листового металла выбиванием или посредством посадки и выбивания, в результате чего получают детали выпуклой формы.

При выколотке деталей выбиванием наносят удары по заготовке, установленной на стойке или помещенной в углублении болванки. При нанесении ударов заготовка деформируется и постепенно удлиняется, при этом толщина детали в месте нанесения ударов становится меньше. Величина утонения заготовки в месте нанесения ударов зависит от свойств металла, его толщины, глубины выколотки и размеров детали.

При выколотке деталей выпуклой формы путем посадки и выбивания сначала поочередно по всей форме заготовки образуют гофры, затем делают посадку гофров и осуществляют выбивание заготовки до получения необходимой выпуклости.

Избыток металла, образующий на заготовке гофры (складки) вследствие наносимых ударов при посадке, течет в сторону, вызывая сжатие металла в соседних участках. В результате посадки толщина кромки (края) заготовки увеличивается. При дальнейшей обработке заготовки выбиванием ее толщина в месте образования выпуклости уменьшается по сравнению с толщиной заготовки. Все детали выпуклой формы, изготовляемые путем посадки и выбивания, отличаются тем, что имеют меньшую толщину в месте образования выпуклости и большую толщину по краю.

Выколотку деталей выпуклой формы выполняют ручным и машинным способом и на выколоточных молотах. Выколотка является одной из наиболее распространенных и трудоемких операций. Выполнение операции выколотки требует навыка, а также знаний технологических свойств, термической обработки металлов и сплавов.

Выколотка деталей ручным способом на стойке

Выколотку деталей ручным способом на стойке выполняют путем посадки и выбивания листовой заготовки ударным и опорным инструментом. К ударным и опорным инструментам относятся деревянные фасонные молотки, стальные гладильники, шариковые односторонние и двусторонние молотки.

К опорным инструментам относятся стойки разных размеров. Стойки берут определенных размеров и формы в зависимости от формы и размеров изготовляемых деталей. Выколотку деталей производят на стойках с полированной рабочей поверхностью, иначе заготовку детали можно засечь или пробить насквозь.

Выколачиваемая заготовка не должна иметь глубоких царапин, забоин, плен и других дефектов, способствующих разрыву заготовки во время выколотки. Заготовку как в процессе выколотки, так и до начала ее отжигают для снятия внутренних напряжений.

При выколотке полусферы (полушара) сначала выбивают (образуют) выпуклость высотой примерно 1/8 высоты изготовляемого полушара. Удары молотком по заготовке наносят часто, но не сильно, чтобы ее края отгибались во внутрь. Затем гофрируют края заготовки и делают посадку гофров. Когда после гофрирования и посадки края заготовки будут осажены во внутрь, приступают к выколотке середины деревянным фасонным молотком.

Молоток держат в руке крепко, иначе трудно будет наносить точные удары и на заготовке можно сделать вмятину или пробить ее насквозь.

Удары молотком наносят часто, но н сильно. Нужно учитывать, какое действие они оказывают на заготовку как в месте удара, так и вокруг него. Достаточно в одном месте переколотить заготовку, как она начнет выпучиваться, и для того, чтобы добиться ее плотного прилегания к стойке, придется вновь подвергать ее обработке ударами.

Нельзя наносить удары молотком по выпуклому месту, так как от этого выпуклое место на заготовке выпучивается еще больше.

Удары наносят вблизи центра заготовки и распологают их по кругу, причем наносят равномерно и так, чтобы металл вытягивался постепенно образуя небольшую выпуклость. Затем снова производят отжиг, наносят гофры, делают их посадку, повторяя эти приемы до тех пор, пока не получат полушар. Края полушара загибают внутрь немного больше, чем требуется по чертежу.

Окончательно проглаживают поверхность полушара на круглой стойке стальным молотком-гладильщиком. Края полушара, ранее загнутые внутрь больше, чем требовалось по чертежу, при проглаживании выправятся.

Пргладив и обмерив полушар шаблоном или по болванке, обрезают его края, а затем удаляют заусенцы напильником.

Выколотка деталей ручным способом по болванке

Выколотку ручным способом деталей больших размеров с небольшой выпуклостью осуществляют по болванкам при помощи ударного и опорного инструмента.

Деревянные фасонные молотки применяют для выколотки деталей из тонкого цветного металла, молотки – гладильники – для правки и проковки поверхности изготовляемых деталей. У молотков рабочие поверхности полированные.

Исправное состояние полировки рабочей поверхности молотков исключает получение засечек и царапин на изготовляемой детали. При выколотке выбиванием применяют деревянные, пескослепковые и реже металлические болванки. Рабочие части болванок по размерам и форме должны соответствовать изготовляемым деталям.

Приступая к выколотке, тщательно осматривают заготовку. На ней не должно быть глубоких царапин, забоин, плен, трещин и других дефектов, способствующих разрыву металла.

Выколотку выполняют в несколько приемов. В процессе выколотки заготовку отжигают для устранения возникающих напряжений. После отжига металл становится более мягким, что облегчает его дальнейшую выколотку.

При выколотке деталей, изготовляемых из дюралюминия, применяют закалку вместо отжига, чтобы не проводить термической обработки после изготовления детали. Выколотку деталей из сплава В95 выполняют только в отожженном состоянии.

При выколотке заготовку детали плотно прижимают к болванке (оправке), начинают обработку от края, постепенно прижимаясь к середине.

Выполнение выколотки в такой последовательности предохраняет металл от образования трещин. Заготовка в этом случае по всей обрабатываемой поверхности вытягивается равномерно.

Удары молотком как у края, так и при приближении к середине наносят сильные, но равномерные, чтобы деталь вытягивалась и образовывалась выпуклость, т.е. постепенно вдавливалась внутрь болванки. Обычно выколотку деталей ведут не сразу, а в несколько приемов, пока не получится деталь требуемой формы.

Чтобы удалить с выпуклой поверхности все неровности и отпечатки, полученные при выколотке, деталь проглаживают на выколоточном молоте или вручную на стойках стальным молотком – гладильщиком.

Выколотку деталей более сложной формы осуществляют не целиком, а по частям. Которые сваривают.

После сварки деталь проглаживают и проверяют на болванке, а швы проковывают.

Паяние

Паяние – способ получения неразъемного соединения металлических деталей при помощи расплавленных металлов или сплавов, называемых припоями.

С помощью паяния детали соединяют в том случае, если место соединения не подвергается очень большим нагрузкам. В ремонтно-жестяницком деле паяние широко используется для заделки трещин в тонкостенных резервуарах и трубах, соединениях электропроводов, скрепление частей изделий, изготовленных из тонкой листовой стали и т.д.

К преимуществам паяния относятся: незначительный нагрев соединяемых частей, что сохраняет структуру и механические свойства. Чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки. Сохранение размеров и форм детали. Достаточно высокая прочности и герметичность соединения.

Современные методы паяния подразделяются на два основных вида: паяние мягкими припоями и паяние твердыми припоями.

Паяние мягким припоями осуществляется при температуре плавления до 300oС. Мягкие припои имеют малую поверхностную прочность, обычно их предел прочности при растяжении не превышает 5-7 кГ/мм2.

Твердые припои имеют температуру плавления выше 550oС. Твердые припои обладают значительной механической прочностью, предел прочности при растяжении до 50 кг/мм2.

Мягкие припои

Мягкие припои состоят из легкоплавких металлов: олова, свинца, сурьмы, висмута и др. Обычно паяние мягкими припоями черных и цветных металлов и их сплавов применяется, когда не требуется получение высокой прочности соединения, когда невозможно или трудно паяние твердыми припоями или когда деталь нельзя нагревать до высоких температур.

К группе мягких припоев относятся оловянно-свинцовые, висмутовые и кадмиевые припои.

Оловянно-свинцовые припои

В состав оловянно-свинцовых припоев входят олово и свинец, взятые в различных отношениях. В зависимости от содержания свинца и олова припои имеют различные свойства.

Оловянно-свинцовые припои содержат в очень малых количествах также сурьму, медь, висмут и мышьяк. Присадкой сурьмы увеличивает прочность припоя, а присутствие висмута понижает температуру плавления припоя.

Оловянно-свинцовые припои изготовляют шести марок: ПОС-90, ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40, ПОС-30, ПОС-18 и оловянно – свинцово – сурьмянистый припой ПОС-4-6.

Обозначение марок оловянно-свинцовых припоев расшифровывается следующим образом: буква П означает слово "припой", ОС – оловянно-свинцовый, а цифра – процент олова.

Оловянно-свинцовые припои указанных марок плавятся при температуре от 220 до 290oС. Они применяются для паяния стали, латуни, цинка и др.

Оловянно-свинцовые припои в зависимости от требований поставляются в виде чушек, круглых и трехгранных прутков, круглой проволоки, ленты, а также круглых трубок, заполненных флюсом.

Малооловянистые припои, содержащие свинец, олово и сурьму, по прочности соединения уступают оловянно-свинцовым и более хрупки.

Безоловянистые припои очень вязки и требуют более высокой температуры плавления.

Из малооловяныстых припоев для паяния латуни применяют припой, содержащий 15% олова, 7% сурьмы (остальное свинец).

Висмутовые и кадмиевые припои.

Висмутовые припои состоят из висмута, олова и свинца. Они очень легкоплавки, обладают большой хрупкостью и применяются в тех случаях, когда от спаиваемых швов не требуется большой прочности. Температуру плавления висмутовых припоев можно еще несколько понизить, если в сплавы добавить кадмия.

Из висмутовых наиболее распространены следующие два припоя: первый содержит (%) 11.5 олова, 34 свинца, 54.5 висмута. Второй – 9.6 олова, 45.1 свинца, 45.3 висмута.

Температура плавления припоев: первого 94.5, второго 79.0oС.

Из кадмиевых припоев чаще всего применяют следующие два: первый содержит (%) олова-12.5, свинца-25, висмута -50, кадмия-12.5. Второй – олова-13.4, свинца-26.6, висмута-50, кадмия-10.

Температура плавления припоев: первого-66-72, второго-60oС.

Твердые припои.

Твердые припои состоят в основном из меди, серебра и цинка. Они применяются для паяния как черных, так и цветных металлов и их сплавов.

Существует много различных по химическому составу твердых припоев. К группе твердых припоев относятся медно-цинковые и серебряные.

Медно – цинковые припои.

В состав медно – цинковых припоев входят медь и цинк. В зависимости от содержания меди и цинка они имеют разные свойства. Чем больше в припое содержится меди, тем выше температура плавления его и наоборот, чем больше содержится цинка и меньше меди, тем ниже температура плавления припоя. Кроме того, медно-цинковые припои содержат свинец и железо в количестве до 1.5%. От присадки свинца припои становятся более светлыми.

Медно – цинковые припои применяются трех марок: ПМЦ-36, ПМЦ-48 и ПМЦ-54.

В марке буква П обозначает слово "припой", МЦ – медно – цинковый, а цифра – процент меди.

Медно – цинковые припои поставляются в виде зерен. Зерна припоев по величине разделяются на два класса: класс А – зерна величиной от 0.2 до 3 мм, класс Б – зерна величиной от 3 до 5 мм.

Медно – цинковый припой ПМЦ-36 применяют для паяния латуни с содержанием 60-68% меди. Припой ПМЦ-48 – для паяния медных сплавов, содержащих меди свыше 68%. Припой ПМЦ-54 – для паяния бронзы, меди, томпака и стали.

Медно – цинковые припои непригодны для паяния изделий, подвергающихся высоким внутренним давлением. Это объясняется тем, что медно-цинковые сплавы теряют цинк до затвердевания. Поэтому в шве образуются мелкие поры. В этих случаях применяют чистый медный припой. Чистая медь является наилучшим припоем для прочного и плотного соединения стальных изделий. Она применяется в виде проволоки, порошка или ленты и плавится при температуре 1083oС. недостаток меди как припоя заключается в том, что паяние осуществляется при высоких температурах, что удорожает стоимость паяния.

Серебряные припои

Серебряные припои в основном представляют собой сплавы серебра с цинком и медью. Температура плавления их повышается с увеличением процентного содержания серебра. Они образуют очень прочное соединение металлических изделий. Серебряные припои применяют для того, чтобы повысить сопротивление коррозии, или в тех случаях, когда нужно сохранить светлый цвет изделий.

Серебряные припои изготовляют следующим марок: ПСр72, ПСр71, ПСр70, ПСр65, ПСр62, ПСр50, ПСр50Кд, ПСр45,ПСр44, ПСр40, ПСр37.5, ПСр25, Ср25Ф, ПСр15М, ПСр10, ПСр3, ПСр3Кд, ПСр2.5, ПСр2, ПСр1.5.

Марки серебряных припоев расшифровываются так: буква П обозначает слово "припой", буквы Ср – серебро, Кд – кадмий, М – медь, Ф – фосфор, число – процент серебра.

Серебряные припои плавятся при температуре от 270 до 850oС. Эти припои изготовляются в виде полос( за исключением припоя ПСр44, выпускаемого в виде плоских слитков) и проволоки (за исключением припоев ПСр12М, ПСр10).

Флюсы

Чтобы получить при паянии прочные и плотные швы, спаиваемые места хорошо очищают. Кроме того, в процессе паяния устраняют ряд препятствий, мешающих хорошему сплавлению спаиваемых металлов. Металлы на воздухе, соединяясь с кислородом, окисляются. Слой окиси перед паянием удаляют.

Для удаления пленки окиси и предохранения металлов от окисления в процессе паяния применяют флюсы.

Наиболее распространенными флюсами являются соляная кислота, хлористый цинк, хлористый цинк-аммоний, бура, канифоль и некоторые другие. Канифоль применяется только при паянии мягкими припоями, остальные флюсы-при паянии как мягкими, так и твердыми припоями.

Соляная кислота употребляется при паянии мягкими и твердыми припоями. Для паяния ее разбавляют водой, пока она не перестанет дымится.

При разбавлении соляной кислоты водой кислоту осторожно вливают в воду, но не наоборот. Во избежание ожогов на руки надевают перчатки, глаза защищают очками. соляная кислота представляет собой сильно пахнущую ядовитую жидкость, поэтому ее хранят в стеклянных, герметически закупоренных бутылях и обращаются с ней осторожно.

Обычно при паянии употребляют травленную соляную кислоту. Травление заключается в растворении в кислоте кусочков цинка.

Паяльная паста изготовляется из хлористого цинка или хлористого аммония и крахмала. Для приготовления паяльной пасты крахмал растворяют в воде, после чего раствор кипятят до тех пор, пока не получится клейстер. Крахмальный клейстер в холодном виде прибавляют к раствору хлористого цинка или хлористого аммония, перемешивая до тех пор, пока не получится слегка липкая жидкость. При паянии паяльную пасту наносят на спаиваемые поверхности ровным слоем.

Применение паяльной пасты устраняет необходимость предварительной и тщательной подготовки спаиваемых поверхностей изделий. При паянии с паяльными пастами спаиваемые поверхности подгоняют друг к другу, затем на поверхности накладывают ровный слой паяльной пасты и наносят припой. При паянии паяльными пастами выделяются пары с резким запахом. После окончания паяния остатки пасты смывают при помощи волосяной щетки или кусками ветоши. При паянии мягкими припоями для обезжиривания поверхностей применяют хлористый аммоний. При соприкосновении хлористого аммония с паяльником выделяются ядовитые белые пары, поэтому для очистки рабочей части паяльника применяют смесь из 0,5 л воды, 100г хлористого аммония и небольшого количества хлористого цинка.

Бура представляет собой легко растворимую в воде соль. При нагреве бура теряет кристаллическое строение и превращается в стекловидную массу. Бура продается в кристаллах и в порошке. Кристаллическая бура в свежем состоянии прозрачная, но, соприкасаясь с воздухом, быстро покрывается белым порошкообразным налетом.

Бура применяется при паянии твердыми припоями изделий из латуни, меди, серебра и других тугоплавких металлов. При паянии места спайки деталей посыпают порошкообразной бурой или смазывают бурой, смешанной с водой до тестообразного состояния. Для лучшей смачиваемости лучше всего буру применять в растворенном виде, но ее употребляют и в порошкообразном состоянии. Кристаллическую буру не рекомендуется употреблять при паянии, так как при расплавлении из нее выделяется Кристаллизационная вода, брызги которой при вспучивании разлетаются по сторонам, вследствие чего, во-первых, поверхности спаиваемого обнажаются и окисляются, и, во-вторых, горячие брызги могут обжечь медника и окружающих. В целях безопасности из буры предварительно удаляют Кристаллизационную воду. После пережигания получившуюся массу толкут в фарфоровой ступе и в виде порошка употребляют при паянии. Полученный мелкий порошок хранят в стеклянной банке с притертой пробкой, чтобы предохранить от действия влаги.

Бура плавится при температуре 700-7410С.

При паянии часто вместо чистой буры применяют смесь ее с поваренной солью и углекислым калием (поташем). Порошок из такой смеси состоит из восьми частей буры, трех частей углекислого калия. Чтобы приготовить такой порошок, вначале буру нагревают в металлическом сосуде до тех пор, пока она не потеряет кристаллизационную воду, затем смешивают с прокаленной поваренной солью и углекислым калием и толкут всю смесь в ступке до получения мелкого порошка. Этот порошок хранят также в герметическом сосуде, чтобы предохранить его от действия влаги.

Канифоль представляет собой смолистое желтовато-коричневое вещество, получающееся в виде палочек и порошка при перегонке сосновой смолы. Канифоль темного цвета называется гарпиусом. Она иногда применяется как флюсующее вещество при паянии мягкими припоями. Канифоль при паянии используют в виде порошка и палочек, а также в жидком состоянии; в последнем случае ее растворяют в денатурированном спирте. Одно из ценных свойств канифоли заключается в том, что остатки ее на спаиваемых швах не вызывают коррозии.

Фосфорная кислота. Для паяния стальных изделий мягкими припоями применяют сгущенную фосфорную кислоту, смешанную с одной с одной-двумя частями спирта крепостью 80%. Чтобы приготовить фосфорную кислоту, наполняют фарфоровую чашку на одну треть азотной кислотой, а затем в нее опускают небольшими кусочками Фосфор. При растворении фосфора выделяются густые бурые ядовитые пары, поэтому фосфорную кислоту приготовляют в вытяжном шкафу или под вытяжным зонтом.

Фосфор добавляют до тех пор, пока не выпарится азотная кислота и не прекратится выделение паров. Если в процессе растворения фосфора в азотной кислоте начнется бурное выделение паров, немедленно на время прекращают нагревание и в фарфоровую чашку с раствором осторожно вливают небольшое количество холодной воды.

Азотную кислоту выпаривают до тех пор, пока не перестанут выделяться пары. После этого образовавшуюся жидкость продолжают нагревать до тех пор, пока она несколько не загустеет. Полученная таким образом густоватая масса и будет фосфорной кислотой. Перед употреблением фосфорную кислоту разбавляют дистиллированной водой. Эту кислоту хранят в герметически закупоренных стеклянных банках. При использовании фосфорной кислоты в качестве флюса спаиваемые поверхности паянных изделий получаются чистыми и блестящими

Приготовление фосфорной кислоты требует соблюдение предостороженности. Чистый фосфор нельзя брать голыми руками, так как можно получить сильные ожоги. Поэтому фосфор в азотную кислоту опускают паяльными щипцами. Необходимо помнить, что азотная кислота, попав на кожу может вызвать сильные ожоги. Чистый фосфор на воздухе легко загорается и может вызвать пожар, поэтому его все время хранят под водой.

Горючие материалы, применяемые в паянии

Горючие материалы разделяют на твердые (древесный уголь, кокс и др.), жидкие (керосин, бензин) и газовые (ацетилен, водород и др.). При паянии металлов применяют все три вида горючего, а также электроэнергию. Выбор того или иного вида горючего зависит не только от цели его применения, но также от условий работы. Горючие материалы характеризуются теплотворной способностью. Теплотворная способность твердого топлива определяется количеством тепла, выделяемого при сжигании 1 кг, например угля или керосина (ккал/кг), а газообразного – при сгорании 1м3 газа (ккал/м3).

Древесный уголь употребляется для нагревания паяльников и изделий при паянии мягкими и твердыми припоями. Он очень порист, горит равномерно, обладает теплотворной способностью около 6500 ккал/кг. Для паяния древесный уголь употребляется в виде небольших кусков. При ударе по куску сухого, хорошего качества угля получается чистый звук. Древесный уголь вполне пригоден как горючий материал для нагревания паяльника, но нагревать изделия на древесном угле избегают, та как на спаиваемые поверхности попадает зола, которая их загрязняет.

Керосин применяется в паяльных лампах для нагревания паяльников. Керосин, имеющий слегка желтоватый оттенок, при горении дает много копоти, вследствие чего затрудняет и усложняет процесс паяния.

Бензин применяется в паяльных лампах для нагревания паяльников. Он обладает высокой теплотворной способностью-1000 ккал/кг. Бензин огнеопасен, легко воспламеняется, поэтому его применение связано с соблюдением мер предосторожности.

Спирт применяется в паяльных лампах для нагревания паяльников в качестве растворителя. По сравнению с другими видами горючего спирт очень дорог, поэтому его заменяют более дешевыми горючими. Спирт обладает меньшей теплотворной способностью по сравнению с бензином и керосином (около 6400 ккал/кг),Но он менее огнеопасен и при горении не выделяет копоти.

Светильный газ используется для нагревания паяльников и изделий при паянии мягкими и твердыми припоями. Раньше светильный газ добывался из каменного угля. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев пользуются природным газом, поступающим в производство по готовым магистралям.

При вдыхании больших количеств светильный газ ядовит, а при неосторожном обращении с ним может образовать взрывчатую смесь.

Ацетилен представляет собой бесцветный газ, обладающий запахом чеснока. Ацетилен добывают из карбида кальция разложением последнего водой в специальном газогенераторе. Ацетилен в смеси с кислородом сгорает ярким пламенем, выделяя при этом значительное количество тепла. Температура горения ацетилена 3400oС. Ацетилен, полученный из карбида кальция, обычно бывает загрязнен вредными для его свойств примесями сероводорода, фосфористого водорода, мышьяковистого водорода, поэтому его до использования очищают. При низком давлении и нормальной температуре чистый ацетилен представляет вполне устойчивое соединение.

Смесь ацетилена в воздухе делается взрывчатой при соотношениях от 3% ацетилена и 97% воздуха до 82% ацетилена и 18% воздуха. Чистый ацетилен при давлении свыше 1.5 ат делается также взрывчатым.

Кислород применяется вместе с ацетиленом для нагрева изделий при пайке твердыми припоями. Хранят кислород в стальных баллонах под давлением (до 150 ат).

Инструменты для паяния

Паяльники, периодически нагреваемые, применяются для паяния мягкими припоями. Эти паяльники подразделяются на прямые (торцовые) и угловые (молотковые), последние применяются наиболее широко.

Прямые паяльники используют обычно для паяния в труднодоступных местах. Паяльник представляет собой кусок красной меди, прикрепленный к железному стержню с деревянной ручкой на конце. Паяльники изготовляют из красной меди, потому, что она обладает значительной теплоемкостью, т.е. способностью накапливать в себе много тепла, и большой теплопроводимостью, т.е. способностью легко принимать и отдавать тепло. Вес паяльника колеблется от 0.4 до 1 кГ.

Паяльники изготавливают и подбирают так, чтобы их было удобно поднести к спаиваемому месту. Чем толще спаиваемые изделия, тем выше должна быть температура, необходимая для расплавления припоя и тем больше должен быть вес паяльника. Паяльник нагревают до температуры 250-600oС. Выше 600oС нагрев не рекомендуется, так как паяльник начнет разрушаться – медь от окисления и действия олово, находящегося на рабочем конце паяльника, становится хрупкой. Чтобы припой хорошо держался на паяльнике, рабочую часть последнего предварительно покрывают оловом, т.е. лудят.

Для нагрева паяльника пользуются паяльной лампой. Во время нагрева паяльника следят, чтобы его рабочая часть находилась в некоптящей части пламени и нагрев проводился до определенных температур. Нагрев паяльника начинают с незаостренной рабочей части после того как она нагреется, нагревают заостренную часть.

Электрические паяльники

Электрические паяльники (электропаяльники) применяют как прямые, так и угловые. Эти паяльники нагреваются электрическим током, поэтому их применяют всюду, где имеется электрический ток. Электропаяльник состоит из стальной трубки, нагревательного элемента, медного круглого стержня, двух накладных боковин, скрепленных вместе хомутиками, рукоятки, шнура, штепсельной вилки.

Нагревательный элемент электрического паяльника представляет собой нихромовую проволоку, намотанную на часть трубки, изолированную слюдой и асбестом.

При работе электрическим паяльником не образуются вредные газы, разъедающие полуду на медном стержне, и нагрев спаиваемых мест осуществляется равномерно при постоянной температуре, что повышает качество паяния.

Электрические паяльники нагреваются от 2.5 до 8 мин. Длина паяльников без проводов колеблется от 250 до 350 мм.

Электрические паяльники изготовляют мощностью 35. 50, 65, 90 и 120 вт. По правилам техники безопасности, во избежание несчастного случая. Не разрешается пользоваться на производстве электрическими паяльниками, питающимися от сети напряжением выше 36 в.

Газовые паяльники

В газовом паяльнике применена ацетилено-кислородная горелка, к которой прикреплен на стержне с помощью хомута обычный паяльник из красной меди. К ручке присоединены шланги для подачи ацетилена и кислорода. Подача в горелку ацетилено-кислородной смеси регулируется с помощью вентилей. Ацетилено0кислородную смесь на выходе из сопла горелки зажигают и образовавшимся при этом пламенем нагревают рабочую часть паяльника, температуру которой регулируют расходом газа.

Бензиновые паяльники

Бензиновые паяльники представляют собой соединение паяльника с бензиновой горелкой, пламя которой все время подогревает паяльник и не дает ему остывать. Ручка в таких паяльниках является одновременно резервуаром для бензина. Бензиновые паяльники приводятся в рабочее состояние в течение трех-четырех минут. Пламя развивается очень сильное, что дает возможность пользоваться такими паяльниками даже при сильном ветре. Резервуар наполняется бензином не полностью, оставляют небольшое свободное пространство, когда резервуар наполнен бензином, крепко завертывают вентиль на конце ручки. Категорически воспрещается наполнять резервуар бензином вблизи огня.

Расход бензина у обычных бензиновых паяльников составляет от 30 до 50 г/ч.

Ультразвуковые паяльники

В основе способа ультразвукового паяния металлов лежат механические колебания, которые в жидкости вызывают явление, известное под названием кавитации. Кавитация – это нарушение сплошной текучести жидкости. Это явление и используется при паянии металлов. Для паяния металлов применяют ультразвуковые паяльники разных конструкций.

Ультразвуковой паяльник с нагревателем имеет магнитострикционный излучатель ультразвуковых колебаний, собранный из никелевых пластин. На излучателе имеется обмотка, питающаяся от генератора ультразвуковой частоты. Излучатель прикреплен к головке паяльника. Рабочая часть паяльника получает тепло от нагревательного элемента мощностью около 100 вт через обмотку, питаемую переменным током напряжением 10 в, и ультразвуковые колебания частотой 20-30 кгц, возникающие в магнитострикторе при включенном генераторе.

Вследствие эффекта магнитострикции возникают ультразвуковые колебания в расплавленном припое и появляются каватационные пузырьки. Возникшая при этом каватация вызывает разрушение окисной пленки и металл на этом месте становится чистым и легко смачивается расплавленным припоем. Припой растекается по очищенной поверхности, сплавляется с верхним слоем основного металла и тем самым обеспечивает прочное их соединение.

Газопламенные горелки

Газопламенные горелки различных конструкций применяют для паяния изделий твердыми припоями.

В качестве горючего в них используют газообразное топливо. Для паяния применяют газопламенные горелки, работающие на смесях: природный газ с воздухом, природный газ с кислородом, ацетилен с кислородом, водород с кислородом. Газопламенные горелки, работающие на указанных смесях, дают широкий факел пламени, благодаря чему получается менее концентрированный нагрев.

Газовоздушная горелка, работающая на смеси природного газа с воздухом, состоит из двух труб, по одной на из которых подается воздух, а по другой – сжатый воздух. Трубы соединяются в патрубках смесительной камеры, заканчивающейся мундштуком. Трубы соединяются с газопроводом при помощи гибких резиновых шлангов. Каждая труба имеет пробковые краны, при помощи которых регулируют подачу воздуха и газа и тем самым изменяют величину факела пламени.

Ацетилено-кислородные горелки, как показывает их название, работают на смеси ацетилена с кислородом.

Керосиново-кислородные горелки, работающие на жидком горючем в смеси с кислородом, применяются для нагревании изделий при паянии твердыми припоями. Наиболее распространенной является керосиново-кислородная горелка ГКУ-55. При работе ею применяют сетчатые и однодырочные мундштуки.

Сетчатые мундштуки обеспечивают равномерный и интенсивный нагрев изделий.

Паяльные лампы

Паяльные лампы широко применяются при паянии, ими нагревают изделия перед паянием, а также расплавляют припой.

Шаберы

Шаберы применяют для очистки поверхности изделий от окислов, припоев и т.п.

Плоские поверхности обрабатывают плоским шабером, снимая им слой металла при движении вперед.

Вогнутые поверхности обрабатывают изогнутым шабером, перемещая лезвие вбок слева направо.

Напильники

Напильники применяют для зачистки спаиваемых мест до и после паяния.

Струбцины

Струбцины применяют для наружного соединения изделий при продолжительной паянии.

Пассатижи

Пассатижи применяют для зажима и поддержки мелких деталей при паянии.

Паяльные клещи

Паяльные клещи применяют для зажима и поддержки изделий при паянии.

Щетки

Все посторонние вещества с поверхности изделий перед паянием и остатки припоя после паяния удаляют при помощи металлических щеток. С успехом используют также обычные металлические щетки, применяемые для очистки напильников. Очень часто применяют круглые металлические щетки, которые закрепляют на шпинделе шлифовальной ручной машинки. Для этой цели применяют также угловую пневматическую щетку реверсивную УПЩР-1 и дисковую абразивную щетку.

Кисти волосяные

Кисти волосяные применяют для смазывания флюсом швов спаиваемых изделий. Кисти оберегают от загрязнений, часто промывают, чтобы не ухудшать качество паяния.

Оборудование для изготовления и хранения припоев и флюсов

Тигли для припоев. Мягкие и твердые припои изготовляют в специальных сосудах, называемы тиглями. Для изготовления и расплавления припоев применяют графитовые тигли. Тигли изготовляют также из серого чугуна, поскольку он почти не растворяется в припоях. Но чугунные тигли применяют реже, чем графитовые.

На рисунке 223а изображен графитовый тигель 1, снабженный двухсторонней рукояткой 2 для его съема с нагревательного устройства после приготовления припоя.

Формы для припоев. Чтобы изготовить припой в виде палочек определенных размеров, его после расплавления в тиглях заливают в специальные формы. Формы для заливки припоев обычно изготовляют из чугунных плит, на поверхностях которых для этой цели прорезают желобки полуцилиндрической формы, располагаемые параллельно друг другу, на нижнем конце закрытые, а на верхнем – соединенные общим поперечным каналом (рисунок 223б). Такие плиты перед использованием складываются вместе и сжимают струбцинами, а их желобки смазывают слегка маслом. Затем заливают расплавленный припой, которому дают остыть, освобождают форму от струбцин, разъединяют плиты формы и выбирают из них припои в виде палочек.

В таких формах могут быть приготовлены мягкие и твердые припои. Обычно припои в таких формах изготавливаются в виде прутков диаметром от 3 до 8 мм и длиной от 150 до 250 мм. Существенный недостаток таких форм состоит в том, что в них очень часто бывает трудно получить прутки припоев определенного сечения по всей длине: из-за этого при паянии приходится расходовать лишнее количество припоя, а также создаются трудности в получении ровных швов.

Для изготовления прутков припоя применяют специальные прокатные цилиндрические ролики (вальцы) с ручьями (рисунок 223в).Такие ролики закрепляют на шпиндели зигмашины. Изготовленные по такому способу прутки припоев имеют вполне определенные размеры и форму, благодаря чему они при паянии плавятся равномернее и паяльный шов получается ровным.

Ступки для измельчения флюсов. Для изготовления флюсов применяют металлические и фарфоровые ступки (рисунок 223г) разных форм и размеров. Ступки всегда содержат в чистоте, во избежание попадания посторонних веществ в флюс при его измельчении.

Сосуды для флюсов. Для изготовления и хранения флюсов применяют различного рода сосуды. Для хранения паяльной жидкости, толченой канифоли и приготовления кашицы из буры можно использовать обычную кастрюлю с крышкой или противень с крышкой. Эти сосуды, будучи закрытыми крышками, предохраняют флюсы от загрязнения посторонними веществами.

Такие кастрюли и противни с крышками могут быть изготовлены из низкоуглеродистой стали.

Флюсы хранят в стеклянных сосудах с притертыми пробками, чтобы не допускать проникновения в них влаги из воздуха, от чего они портятся.

Посуда для кислоты. Все применяемые при паянии кислоты хранят в стеклянной посуде. Те вещества, которые портятся от влаги воздуха, хранят в стеклянных банках с притертыми пробками. Во время паяния кислоты наливают в стеклянную или фарфоровую посуду.

Паяные соединения

Прочность паяного изделия зависит от площади соединения и взаимной подгонки соединяемых деталей. Поэтому поверхности спаиваемых деталей перед паянием соответствующим образом обрабатывают, подгоняют друг к другу и тщательно очищают от загрязнений. Жидкий припой лучше всего пристает к чистым, не окисленным и не загрязненным маслами или другими веществами поверхностям деталей. Наиболее пригодна для паяния шероховатая (взрыхленная) поверхность деталей, т.е. такая, какая получается после обработки деталей на металлорежущих станках путем точения, фрезерования и т.п. При паянии заполнение зазоров расплавленным припоем происходит под действием капиллярных сил, величина которых зависит от шероховатости и чистоты спаиваемых деталей.

Припои очень плохо пристают к полированным поверхностям, так как в этом случае они с трудом соединяются с основным металлом. Нельзя оставлять на поверхности спаиваемых деталей следов смазочных масел, так как при высокой температуре они образуют на поверхности коксовую пленку, затрудняющую паяние.

Поверхность деталей перед паянием обычно обрабатывают до чистоты 4-6-го классов. Более истая обработка ухудшает смачиваемость припоем поверхности деталей.

Наиболее распространенными видами паяных соединений являются: стыковое, внахлестку, с косым срезом (в ус), муфтовое, торцовое, донное, фальцевое.

Стыковое соединение (рисунок 227а). Применяется в том случае, когда от паяного изделия не требуется большой прочности, когда нежелательно удваивать толщину металла паяного изделия, а также для паяния деталей, изготовление которых из целого куска металла не рационально.

Соединение внахлестку (рисунок 227б). Обеспечивает высокую прочность, так как поверхности деталей имеют большую площадь соприкосновения. Соединение внахлестку широко применяется, так как удобно при выполнении и по сравнению с другими видами соединений (соединение с косым срезом и др.), не требует выполнения подгоночных операций.

Соединение с косым срезом (рисунок 227в). Обеспечивает высокую прочность, так как по сравнению со стыковым соединением имеет большую площадь соприкосновения поверхности деталей. Этот вид соединения применяют при изготовлении сосудов, ленточных пил и др.

Муфтовое соединение (рисунок 227г). Широко применяется при изготовлении трубопроводов масленых, водяных и газовых систем. Это соединение позволяет получать паяные конструкции достаточно большой прочности.

Торцовое соединение (рисунок 227д). Обеспечивают герметичность изделия. Этот вид соединения применяют при изготовлении резервуаров для различных жидкостей.

Донное фальцевое соединение (рисунок 227е). Обеспечивает герметичность изделий. Этот вид соединения применяют при паянии изделий, имеющих толщину материала до 1.5 мм.

Паяние мягкими припоями

Перед паянием мягкими припоями детали подгоняют друг к другу, а места спайки тщательно очищают от грязи и жировых веществ. Очистка осуществляется механическим и химическим способами.

Первый выполняют напильниками, щетками, шаберами, наждачным полотном.

Второй – промывкой в бензине или керосине.

Места спайки деталей предварительно облуживают и покрывают флюсами, которые выбирают в зависимости от свойств спаиваемых металлов и припоев.

Рабочую часть паяльника тщательно очищают от грязи, подогревают и облуживают. Перегрев паяльника не допускается. В зависимости от припоя температура нагрева паяльника должна быть от 200 до 600oС. На гретые паяльники класть на стол или верстак нельзя, они быстро отдадут свое тепло и могут легко загрязниться. Паяльники кладут на специальные подставки.

На шов спаиваемых изделий паяльником наносят припой, после чего шов подогревают паяльником до полного покрытия шва припоем. Если припой не расходится по шву спаиваемого изделия, шов вторично покрывают флюсом.

Спаянный шов тщательно очищают, промывают, протирают сухой ветошью.

При необходимости паяное изделие испытывают на герметичность.

Паяние твердыми припоями

Как и при паянии мягкими припоями, перед паянием твердыми припоями, спаиваемые детали плотно подгоняют друг к другу. Очищают спаиваемые швы механическим и химическим способами.

Собранные и подогнанные детали в местах пайки покрывают соответствующим флюсом в зависимости от спаиваемого металла и припоя.

На шов наносят припой, смешанный с бурой, и изделие нагревают до температуры плавления припоя различными способами: паяльной лампой, на горне, в печи. Шов должен быть пропаян по всей длине равномерно.

При паянии серебряными или латунными припоями последние накладывают на нагретое место шва или вводят в предварительно нагретый шов. Если припой не расходится по шву, на него вновь насыпают флюс.

После паяния оставшийся на швах флюс удаляют непродолжительным, в течение 10-15 мин кипячением в растворе, содержащем 10% каустической соды, 5% машинного масла и 85% воды.

Спаянное и прокипяченное изделие тщательно промывают в воде, протирают сухой ветошью и сушат.

При необходимости спаянное изделие испытывают на герметичность.

Паяние деталей из алюминия и его сплавов

У алюминия и его сплавов на поверхности, даже без нагрева, быстро образуется плотная пленка окиси с высокой температурой плавления (более 2000oС), препятствующая соприкосновению расплавленного припоя с поверхностью детали.

Это обстоятельства делает невозможным паяние деталей из алюминия и его сплавов мягкими и твердыми припоями обычным паяльником, поэтому применяют ультразвуковой паяльник.

Паяние деталей из алюминия и его сплавов выполняют мягкими припоями без применения флюсов. При этом учитывают, что оловянно-цинковые припои растекаются хуже, чем оловянно-свинцовые.

Для приведения паяльника в действие необходимо:

1. Заземлить паяльное устройство.

2. Установить включатель сети в положение "Сеть".

3. При помощи разъемов подключить паяльник к генератору.

4. Включить шнур питания с вилкой в сеть.

5. Установить паяльник на подставке.

6. Перевести выключатель в сети в положение "Вкл." При этом включаются: питание генератора, обмотки подогрева и зажигается индикаторная лампочка.

7. Подогреть паяльник в течение 10 мин.

Приступая к паянию деталей проверяют, исправен ли паяльник. Исправный паяльник при нажатии курка должен издавать звук. Детали, подлежащие пайке, сначала нагревают с помощью паяльника.

Применение флюсов (нашатыря, канифоли и т.п.) для залуживания паяльника, а также при паянии не разрешается.

Расплавление припоя осуществляется при мягкой пайке с помощью стержня паяльника, укрепленного на магнитострикционном вибраторе, а при крупной пайке с помощью отдельно взятого нагревательного прибора.

Припой растекается по очищенной поверхности, сплавляется с верхним слоем основного металла и тем самым обеспечивает получение шва. Частицы оксидной пленки всплывают на поверхность расплавленного припоя и легко удаляются. Расплавленный припой, изолируя поверхность кромок деталей от соприкосновения с окружающим воздухом, препятствует образованию новой окисной пленки.

Отдельные частицы окисной пленки, выплывающие на поверхность расплавленного припоя, удаляют металлической пластинкой.

В связи с тем, что узлы генератора и паяльника находятся под высоким напряжением, вскрытие и ремонт регулирование генератора и паяльника разрешается только специально обученным рабочим.

Паяние деталей из алюминия и алюминиевых сплавов, например из дюралюминия возможно без применения ультразвука. Паяние осуществляется специальными припоями вместе со специальными флюсами.