Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf

Флюс и 'П р и п о й не должны накладываться на шов в избытке. Лишние количества как флюса, так и припоя только вредят делу.

Конструкция и выполнение паяных соединений долж­ ны исключать возможность образования в них щелей, пустот, раковин, неровностей, которые могут служить местом скопления загрязнений или газов.

Готовый шов должен быть тщательно очищен и про­ мыт от всех следов флюса. Флюс полезен только в мо­ мент .пайки. В дальнейшем следы одних флюсов дейст­ вуют па шов разрушающе и делают узел невакуумнонлотным, а следы других мешают достижению нужного разрежения.

7-2. СПАИВАЕМОСТЬ МЕТАЛЛОВ

Не все металлы п сплавы в одинаковой степени способны образовывать друг с другом вакуумно-плотные

•и достаточно долговечные спаи. Все же способность об­ разовывать вакуумно-плотные соединения через припои у металлов и их сплавов значительно выше, чем способ­ ность к свариванию. Многие разноименные металлы и сплавы, неспособные свариваться, могут быть спаяны достаточно качественно, чтобы одновременно служить материалом для вакуумной системы.

Так, например, могут быть спаяны сталь н латунь или алюминий и никель, сварить которые плавлением до сих пор не удалось. В то же время далеко не все припои достаточно хорошо смачивают, а следовательно, и паяют даже и химически близкие друг к другу метал­ лы или сплавы.

Углеродистые и низколегированные стали, например, вполне хорошо лудятся и паяются чистым оловом, а не­

плотной пайки, для ряда ходовых металлов и сплавов и нескольких наиболее распространенных припоев как мягких, так и твердых.

Все же при изготовлении вакуумной системы следует руководствоваться правилом: паять только там, где нельзя сварить, и там, где пайка экономически выгоднее

164

сварки и повышает производительность труда. Это дик­ туется тем, что металл в сварных соединениях более однороден, а следовательно, и более плотен и более про­ чен, а п,ри значительных изменениях температуры в экс­ плуатации установки металл сварных швов не подвер­ жен таким частым и значительным изменениям, как ме­ талл паяных швов.

7-3. ФОРМЫ ВАКУУМНЫ Х ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Механическая прочность паяных швов в боль­ шинстве случаев ниже прочности соединяемых ими ме­ таллов и прочности сварных швов. Это обстоятельство не позволяет пользоваться в пайке некоторыми форма­ ми соединений, .принятыми в сварке, так как они были бы недостаточно прочны и вакуумно-плотны.

С другой стороны, основные отличительные особен­ ности пайки: смачивание паяемого металла припоем, растекание последнего .по поверхности детали и способ­ ность припоя заполнять капилляры-—позволяют исполь­ зовать в паяных' высоковакуумных соединениях такие конструктивные формы, как, например, нахлесточные, что безусловно исключается в вакуумно-плотной сварке.

■При конструировании паяных соединений следует ру­ ководствоваться правилом, говорящим, что надежным в отношении вакуумной плотности и достаточно проч­ ным может быть только паяный шов, работающий на срез, при обязательном условии пропаивания его на всю глубину (или ширину).

Следовательно, отпадают швы стыковые (рис. 7-1), угловые впритык (рис. 7-2). Не следует также применять впайку сильфонов «ли тонкостенных трубок в канавку, заливаемую припоем (рис. 7-3), так как в этом случае работает значительная масса литого припоя, что нера­ ционально.

Рациональными конструктивными формами следует считать соответственно показанные на рис. 7-4—7-6.

Правильно выполненными являются соединения, ука­ занные на рис. 7-7, в противоположность соединениям, приведенным на рис. 7-8.

Однако чрезмерное развитие поверхностей соприкос­ новения паяных деталей, на которых спай работает на срез, вредно, так как в этом случае может быть затруд-

165

ГО_________

: ,,

h

♦ 6 6

немо флюсование всей площади спая и равномерное растекание припоя, необходимое для обеспечения сплош­ ности шва.

Большой о'бъем работ в вакуумной технологии при­ ходится па напайку охлаждающих змеевиков. При на­ пайке змеевиков со стороны атмосферы в процессе изго­ товления некоторых типов высоковакуумных насосов или технологических камер и колпаков требуется лишь обес­ печить максимальный тепловой контакт при тщательном выполнении работы.

Совершенно иные требования предъявляются к пай­ ке змеевиков внутри вакуумных установок. Здесь, по-

zzzzzzzzzsgg^^.

мимо максимального теплового контакта, требуется пол­ ное отсутствие самых мелких щелей, раковин, отставания трубок (хотя бы и на малых участках), неровностей, в которых могли бы скапливаться загрязнения или рас­ творители при промывке. Следовательно, на всем протя­ жении змеевика, которое нередко достигает десятков и даже сотен метров, требуются полный, сквозной пропай шва при полном смачивании металла припоем и одно­ родная, гладкая внешняя поверхность его. Кроме того, необходимо тщательно промывкой удалить все следы флюса из готового спая. Все это требует особого вни­ мания как к конструированию таких узлов, так и к их выполнению.

На рис. 7-9,а показана пайка круглой и на рис. 7-9,6 сплющенной трубок змеевика.

Без особых пояснений можно видеть, что напайка сплющенной трубки технологичнее, так как угол схожде­ ния ее поверхности с поверхностью корпуса более ту­ пой, чем в случае напайки трубки круглого сечения, и образование сплошного шва и галтели достигается лег­ че и требует меньшего количества припоя при одинако­ вых площадях контакта.

167

углом, направляя ее Пламя во время работы в любую точку спаивае­ мого узла. Две горелки на одном посту необходимы для осуществле­ ния равномерного пагреза пояса соединения крупных деталей, осо­ бенно если они изготовлены из теплопроводного металла, так как при одной горелке тепло быстро уходит в сторону от линии шва.

Для равномерного нагрева детали одной горелкой нужно иметь также несколько стальных щитков разных размеров с внутренней обкладкой из листового асбеста.

Каждый паяльный пост должен иметь набор медных паяльников разных размеров и фасонов. При наличии газовых горелок нет не­ обходимости в крупных электрических паяльниках. Они более гро­ моздки и менее удобны, чем обычные медные, нагреваемые на горелках." В то же время мелкие паяльники для пайки электропровод­ ки, мелких сильфонов и прочих мелких деталей желательно электри­ фицировать. Удобны также полые паяльники средней величины, изго­ товленные из меди навинчивающиеся как наконечники на ручные газовые горелки.

При изготовлении арматуры и других узлов, идущих хотя бы мелкими сериями, выгодно паять в печах собранные целиком изде­ лия, состоящие из нескольких деталей. Сборка осуществляется в приспособлениях, обеспечивающих постоянство взаиморасположе­ ния деталей в течение всего процесса пайки. Припой в виде пасты, проволоки или фольги закладывается в будущие швы при сборке.

Тип печи для пайки изделий в серийном производстве должен выбираться в зависимости от размеров изделия, характера пайки, требуемой температуры нагрева, веса деталей и тому подобных факторов. Для -серийной работы печи должны быть оборудованы терморегуляторами, работающими автоматически, в определенных для каждой данной работы интервалах температуры.

Паяльный участок должен иметь хорошую приточно-вытяжную вентиляцию. При пайке выделяется много вредных газов и хоро­ шая вентиляция является обязательной. На паяльный участок

таза и кислорода, то воздушный компрессор с ресивером и кислород­ ные баллоны должны быть установлены в -соседнем, изолированном помещении, на паяльный участок должны быть вынесены на отдель­ ный щиток коммутационные краны и кислородный редуктор. Баллоны привозного -пропана должны устанавливаться только в наружной специальной будке. Если предприятие не имеет городского газа .и не имеет возможности получать привозной пропан в баллонах, сле­ дует соорудить карбюризаторную установку для получения бензи­ нового газа.

Наихудшим видом топлива для вакуумной пайки следует счи­ тать ацетилен вследствие очень высокой температуры пламени, -вызы­ вающей местный перегрев металла, науглероживающей способности и взрывоопасности смесей ацетилена с воздухом. Работать с ацети­ леновыми горелками разрешается только специально обученному персоналу. Для пайки же алюминия, например, ацетиленовое пламя вовсе непригодно. -Пользоваться паяльными лампами не рекомендует­ ся. Каждый паяльный пост должен быть -снабжен инструментом для

169

очистки деталей при подготовке к панке, а также для очистки спа­ янных узлов от флюса.

Кроме того, необходимо иметь несколько стержней из стали диа­ метром 3—'6 мм, заточенных лопаточкой и хорошо облуженпых сереб­ ром, служащих для разравнивания флюса и припоя на шве.

На паяльном участке обязательно должен быть крацевальиый станок, т. е. круглая проволочная щетка на валу электродвигателя,

в подавляющем большинстве случаев обладают очень высокой гигро­ скопичностью и должны храниться в банках с притертыми или ре­ зиновыми пробками или же с винтовыми крышками с резиновыми прокладками.

7-5. ПАЙКА МЯГКИМИ ПРИПОЯМИ

Для неразъемных соединений вакуумных установок, не под­ вергающихся при испытаниях или в эксплуатации нагреву выше 100—120 °С, можно с успехом применять самую обычную пайку оло­ вом или оловянно-свинцовыми припоями. В тех случаях, когда тре­ буется иметь не только вакуумно-плотное, но и прочное соединение (соединение несет значительную нагрузку), можно пользоваться так называемой комбинированной пайкой мягкими припоями. При ком­ бинированной пайке нагрузка воспринимается механическими креп­ лениями: резьбовым соединением, вальцовкой, заклепками, а пайка играет роль постоянного (неразъемного) вакуумного уплотнения.

Мягкая пайка известна всем, и нет надобности излагать здесь основы этого метода. В вакуумной технике она должна лишь отли­ чаться аккуратностью выполнения. Под этим мы подразумеваем: тщательность пригонки и сборки спаиваемых деталей, чистоту ме­ талла, инструмента, припоя и рабочего -места, чистоту рук и спец­ одежды рабочего, правильный подбор припоя и флюса, чистоту и активность флюса, достаточно сильный прогрев шва во время пайки, полную неподвижность деталей при застывании припоя в шве, тща­ тельное удаление всех следов флюса из спая.

Зазоры между деталями в месте пайки должны быть в пределах

0,1—0,15 .кз1.

Лучшие результаты дает пайка с предварительным облуживакием мест соединения, тщательной промывкой и просушиванием облуженпых деталей для удаления следов флюса и с последующей сборкой и пайкой уже облуженпых деталей.

В некоторых случаях, как, например, при пайке полутомпаковых сильфонов, имеющих толщину стенки всего в 0,1—0,2 мм, такой ме­ тод пайки является обязательным. Сильфон и деталь, в которую впаивается сильфон, тщательно облуживаются припоем, затем весь­ ма тщательно промываются, чтобы полностью удалить все следы со­ ляной кислоты и хлористого цинка, просушиваются, а затем соби­ раются и паяются паяльником или пламенем 'малой ручной горелки, с применением только бескислотного флюса, например канифоли. Если не соблюдать такой технологии, то в шве и около него оста­ нутся следы едкого флюса, которые дадут себя знать через некоторое время появлением течей в тонкостенных деталях.

Наиболее распространенным флюсом для пайки мягкими при­ поями малоуглеродистых сталей, меди и ее сплавов, никеля и его

170