Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Ноября 2011 в 18:30, курсовая работа
Целью курсовой работы является характеристика и анализ новых технологий пайки металла.
Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) дать характеристику пайки металла;
2) охарактеризовать виды пайки;
3) рассмотреть технологический процесс пайки металлов.
Введение……………………………………………………………………….3
1. Основы теории пайки металлов…………………………………………5
1.1. Характерные особенности и сущность процесса………………………..5
1.2. Пайка как сложный физико-химический процесс……………………....9
1.3. Технологические способы пайки металлов…………………………….15
2. Технологии пайки металлов…………………………………………….24
2.1.Технологические аспекты процесса пайки……………………………...24
2.2. Технологии пайки нового поколения…………………………………...27
3.Иновационные технологии……………………………………………… 33
Заключение…………………………………………………………………..34
Список использованной литературы…………………………………….36
Приложения………………………………………
В последние годы на примере алюминиевых сплавов показано, что процесс взаимодействия паяемого металла с компонентами реактивных флюсов протекает с выделением теплоты и эта теплота в условиях пайки погружением в расплав галогенидов может быть использована для пайки и сварки .
Контактной твердо-газовой пайкой называют капиллярную пайку, при которой припой образуется в результате контактного твердо- газового плавления соединяемых металлов, металлических прокладок, покрытий или компактных кусков, уложенных у зазора, при взаимодействии с парами элементов. Этот способ пайки осуществим обычно в вакууме или инертном газе, в которых возможно испарение элементов, способных химически адсорбироваться на твердых металлах, взаимодействуя с ними и понижая температуру их плавления в прореагировавшем с парами слое. Необходимые условия осуществления такого процесса те же, что и для контактно-реактивного плавления:
-
способность испаряющегося
- ведение процесса пайки при температурах выше температуры плавления соответствующей эвтектики или легкоплавкого твердого раствора. Для этого могут быть использованы элементы с достаточно высоким давлением паров (например, висмут, цинк, кадмий, магний, литий и др.), интенсивно окисляющиеся в присутствии воздуха или влаги. [10]
Поэтому пайка в парах металлов и неметаллов возможна прежде всего без свободного доступа воздуха и влаги. Небольшое количество влаги и кислорода в невысоком вакууме или проточных, нейтральных по отношению к паяемым металлам и технологическим материалам газовых средах связывается парами легкоиспаряющихся элементов при нагреве под пайку; таким образом, пары металлов дополнительно очищают рабочее пространство контейнера или печи.
Капиллярную пайку, при которой затвердевание паяного шва происходит выше температуры солидуса припоя, называют диффузионной пайкой. Процесс диффузионной пайки может развиваться только при условии отвода легкоплавких составляющих припоя или депрессантов из шва. Отвод может происходить в результате диффузии их в паяемый металл; испарения; связывания их в тугоплавкие химические соединения или при сочетании этих процессов.
На
первой стадии диффузионной пайки с
отводом компонентов в паяемый
металл происходит обычное для капиллярной
пайки ограниченное взаимодействие
между твердой и жидкой фазами;
на второй стадии происходит постепенное
затвердевание жидкой фазы; на третьей
протекают процессы выравнивающей
диффузии в твердом состоянии (гомогенизация
паяного соединения). Припой, применяемый
при диффузионной пайке, может быть
полностью или частично расплавляемым,
в некоторых случаях припой может
образоваться в результате контактно-реактивного
плавления соединяемого металла
с одной или несколькими
Смысл
диффузионной пайки как самостоятельного
способа получения паяного
В
настоящее время находит
Иногда
порошок более тугоплавкого металла
или сетку из его волокон (например,
никеля при пайке сталей) закладывают
в зазор. Более легкоплавкую составляющую
припоя укладывают около зазора. При
нагреве расплавленный припой затекает
в зазор и частично расплавляет
порошок или волокна никеля. При
таком способе пайке
Одна из разновидностей прессовой пайки – компрессионная пайка металла с неметаллами (полупроводниками и диэлектриками – керамикой) – анологична разновидность сварки давлением – компрессионной (прессовой) сварки металлов с неметаллами. При этом речь идет о прессовой пайке металлов с неметаллами обычными металлическими припоями.
Нагрев
в печах при пайке металлов
и сплавов известен давно, но только
с применением в промышленночти
электрических печей этот способ
пайки получил особенно широкое
распространение. Печи для пайки, обогреваемые
теплотой, выделяемой при сгорании
топлива, неудобны из-за невозможности
точной регулировки температуры
и в настоящее время
При пайке с активными газами,
особенно с водородом и
При
вакуумной пайке в парах
При высокотемпературной пайке в печах детали прижимают часто с помощью пневматических подушек из тонкой коррозионностойкой стали или используя разность давлений внутри и снаружи тонкостенного контейнера. При пайке крупных изделий прижим иногда осуществляют в специальных штампах, плотно облегающих изделие и нагреваемых в печи или наружной нагревательной обмоткой. При пайке с флюсами во избежание их действия на электронагревательные элементы необходимо применять печи с глухим керамическим муфелем. Печи должны быть установлены под тягой. При пайке в горизонтальных печах изделий, имеющих форму тел вращения большой длины, для предотвращения перетекания припоя в нижнюю часть зазоров и развития недопустимой химической эрозии, а также для равномерного нагрева последние вращают вокруг их оси с необходимой скоростью.
Нагрев
сфокусированным световым лучом
обладает важными для пайки
Преимущество
лазерного излучения
Однако
в настоящее время этот способ
нагрева имеет существенный недостаток:
нестабильность выходных энергетических
характеристик лазера, обусловленная
пространственной и временной неоднородностью
лазерного излучения. Это связано с тем,
что генерация излучения происходит не
по всему сечению кристалла, а в отдельных
его участках и вызывает появления в зоне
нагрева так называемой мозаичной структуры
и резкой неравномерности распределения
температуры в пятне.
Каждая технологическая операция процесса изготовления изделия обычно состоит из ряда переходов, посредством и в указанном порядке которых она может быть осуществлена. Для обеспечения при пайке взаимодействия паяемого металла и жидкого припоя необходима прежде всего операция подготовки поверхностного слоя: предварительное удаление с паяемого металла и припоя жиров, масел, грязи, окалины и толстых неметаллических, в том числе окисных пленок или пленок, образовавшихся в процессе химико-термической обработки, которые не могут быть удалены при пайке с помощью флюсов или активных газовых сред.
Подготовка поверхностного слоя паяемого металла и припоя к пайке состоит в основном в обезжиривании и очистке поверхности от неметаллических пленок. Удалять неметаллические пленки можно механически и химически путем травления деталей перед пайкой в специальных растворах. Для химического удаления неметаллических пленок характерно несколько переходов: травление, промывка, нейтрализация остатков травителя, сушка. Составы травильных растворов и режим травления зависят от состава паяемого металла и припоя. Конкретные данные о подготовке поверхностного слоя различных металлов приведены в соответствующих главах по их пайке. На растекаемость припоя существенное влияние может оказывать шероховатость поверхностного слоя паяемого металла.
Поэтому при затекании припоя в зазор необходимо обеспечить требуемую степень шероховатости участков поверхности, подвергаемых пайке. При укладке припоя в зазор шероховатость поверхности оказывает значительно меньшее влияние.
Для улучшения растекания припоя, взаимодействия паяемого металла и припоя, повышения механических свойств, коррозионной стойкости паяного соединения, а в некоторых случаях для ограничения растекания припоя по паяемой поверхности и предотвращения нежелательного взаимодействия его паяемым металлом на последний предварительно наносят технологические или барьерные (защитные) покрытия. Операция нанесения покрытий также входит в подготовку поверхности паяемого металла перед пайкой и может быть выполнена разными способами: термовакумным, гальваническим, ионным, плакированием и др. [15]
Существенное значение имеет правильное закрепление припоя и соединяемых деталей, внесение флюса, ограничение слишком интенсивного растекания припоя с помощью специальных паст. Собственно операция пайки задается температурно-временным циклом процесса, величиной и температурно-временным режимом приложения давления при пайке.
Для предотвращения охрупчивающего влияния жидкого припоя на паяемый металл в последнем перед пайкой или в процессе нагрева под пайку перед расплавлением припоя должны быть устранены растягивающие внутренние напряжения, возникающие при термообработке, пластической деформации, или внешние растягивающие напряжения, обусловленные конструктивными особенностями изделия, и стабилизирована структура паяемого металла. Поэтому в число операций подготовки к пайке может входить и термообработка паяемого металла или изделия с целью уменьшения или устранения растягивающих напряжений неравновесной структуры.