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

лишь алюминий и сплавы АМц и АМг, а не дюралю­ миний.

Вследствие исключительно быстрого образования на поверхности алюминия трудно растворимой, прочной окисной пленки, имеющей весьма высокую температуру плавления (свыше 2 000°С), и легкоплавкости самого алюминия (658°С) пайка его имеет некоторые особен­ ности.

Припоем для твердой пайки алюминия служит сплав алюминия с медыо и кремнием, носящий название 34-А.

Состав припоя, %:

181

греваемон детали, отводя, разумеется, в этот момент пламя горелки в сторону, чтобы палочка ни в коем слу­ чае не обугливалась и не закоптилась в пламени.

Когда деталь прогреется до 530—540 °С, т. е. до тем­ пературы несколько большей, чем температура плавле­ ния припоя, на чистой поверхности алюминия от палоч­ ки станут оставаться черные следы, как от мягкого ка­ рандаша или уголька. Это значит, что можно начинать папку. Само собой разумеется, что такая степень нагре­ ва, но не большая, должна быть достигнута одновре­ менно по всей линии спая.

Когда, таким образом, установлено, что алюминие­ вые детали, подлежащие пайке, достаточно прогреты, берут палочку припоя, подогревают ее в пламени горел­ ки, окунают ее, горячую, в порошкообразный флюс (флюс обволакивает горячий конец палочки) и затем проводят припоем с флюсом вдоль шва. Скорость дви­ жения конца прутка припоя вдоль шва должна быть такова, чтобы припой плавился и проникал на всю глу­ бину шва, образуя галтель с обеих сторон шва.

Если шов длинный, нужно повторно окунать пруток припоя во флюс, так как последний наносится на шов только с припоем. В отличие от прочих твердых паек

растворяет оксидную пленку как на деталях, так и на прутке припоя. Предварительное покрытие шва флюсом привело бы только к загрязнению шва, так как при длительном действии пламени горелки флюс 34-А раз­ лагается. Подготовка деталей под пайку должна прово­ диться не менее, если не более тщательно, чем при пай­ ках серебряными припоями.

Место спая должно очищаться стальными щетками и обезжириваться бензином или едким натром (10%- ным раствором). Конец палочки припоя перед окунани­ ем в сухой порошкообразный флюс должен нагреваться до температуры начала оплавления.

Алюминий можно паять не только припоем 34-А *, но и просто обычным силумином. Однако температура плавления силумина лежит около 577 °С, т. е. почти на

1 Припой и флюс для пайки алюминия обозначаются одной мар кой 34-А.

182

50 °С выше, нём у припоя 34-А, и паять силумином по­ этому значительно труднее.

Одной из особенностей флюса 34-А является его чрез­ вычайная гигроскопичность. Это свойство флюса вынуж­ дает внимательно относиться к хранению его, так как увлажненный флюс для вакуумной пайки не пригоден. Это же свойство флюса делает совершенно необходи­ мым тщательное удаление с деталей после пайки всех следов флюса.

Для этого место пайки должно быть хорошо про­ мыто горячей и холодной проточной водой (лучше всего обмывать струей воды еще не остывшие детали непо­ средственно после пайки), а затем обязательно протрав­ лено 3—5%'-ным раствором азотной кислоты и снова хо­ рошо промыто. Если такая обработка спая не будет сде­ лана, спай будет недолговечным, так как следы флюса, интенсивно набирая влагу из воздуха, приводят шов к разрушению, а до этого чрезвычайно сильно снижают вакуумные свойства установки.

7-11. СЛОЖНЫЕ ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Весьма часто вакуумные аппараты имеют не­ разъемные соединения с несколькими, близко друг к дру­ гу расположенными швами.

При мягкой пайке соединение сложного паяного узла начинается с панки чистым оловом, имеющим темпера­ туру плавления 232°С, или припоями ПСр-2,5 и ПСр-1,5. Следующие швы паяют оловянно-свинцовыми припоями, выдерживая разницу температур плавления между со­ седними припоями в 20—30°С.

Разумеется, при этом нужно очень внимательно сле­ дить за степенью нагрева паяльников и временем их со­ прикосновения с деталью, так как даже и при различной температуре плавления припоев очень легко перегреть и подплавить соседний уже готовый шов.

При пайке сложных узлов твердыми припоями работа оказывается бол’ее трудной, так как хотя в распоряже­ нии оператора и имеется обычно ряд припоев с более значительными интервалами в температурах плавления, удержаться при нагреве сложного узла в строгих грани­ цах определенных температур гораздо труднее при ра­ боте в области температур выше 700°С, чем в области температур ниже 300 °С.

183

дороде с последующей однократной пайкой этих подузлов

водно целое сереб|ряным припоем. В этом случае разница

втемпературах плавления припоя подузлов и припоя общей пайки составит свыше 300 °С, а нагрев на воздухе будет сведен к минимуму. Немалый ’/интерес в вакуумной технике представляют сложные пайки, посредством ко­ торых можно осуществить почти непосредственное (при незначительных габаритах) соединение материалов, ко­ торые друг с другом прямо не соединяются ни пайкой,

ни сваркой. Примером может служить изображенная на рис. 7-14 алюминиевая коробка с вакуумным переходом к стеклянной трубке.

Здесь алюминиевая коробка 3 спаяна припоем 34-А с никелевой крышкой 2, в которую впаяна серебряным

и сплавы в определенном порядке и соединяя их соот­ ветствующими припоями, можно осуществлять самые разнообразные переходы.

Естественно, что в сложных пайках нужно выдержи­ вать правильную последовательность спаев. Так, напри­ мер, с детали, показанной на рис. 7-14, нужно сначала спаять никелевую крышку с коваровой втулкой, затем напаять стекло на ковар и как последнюю операцию произвести пайку никеля с алюминием.

7-12. ПАЙКА В ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ И НЕЙТРАЛЬНЫХ СРЕДАХ

Пайка в водороде. При нагреве большинства ме­ таллов в водороде их окислы восстанавливаются и по­ верхность деталей приобретает характер, наиболее бла­ гоприятный для смачивания припоем и для диффузии металла припоя в поверхностный слой основного метал­ ла, так как последний не только очищен от окисных пле­ нок, но и обескислорожен. Этим пользуются для произ­ водства одного из самых высококачественных видов твердой пайки — пайки в водороде.

Однако не все металлы и особенно их сплавы могут паяться этим методом. В вакуумной технике метод пайки в водороде наиболее рационален для конструкционной стали, ковара, никеля, бескислородной меди, молибдена.

Совершенно непригодны для какой-либо пайки в во­

185

режим в течение всего технологического цикла. Благо­ даря имеющимся в комплекте этой печи эффективным теплообменникам время охлаждения значительно сокра­ щено и печь имеет повышенную производительность. Пе­ ремещение колпаков и регулирование температуры авто­ матизированы. Безопасность эксплуатации печи обеспе­ чивается соответствующими блокировками. Максималь­

заполнением водородом печь продувается азотом. Рас­ ход водорода при полной загрузке печи — 0,7 м3/ч. По­ требляемая мощность — 27 кет.

Весь процесс пайки после загрузки выполняется авто­ матически.

При сборке деталей для пайки припой в виде пасты проволочных колец или кусочков фольги требуемого раз­ мера укладывается на место шва, и в таком виде детали устанавливаются в рабочее пространство пени на кера­ мических подкладках.

Мелкие детали могут устанавливаться и в 2—3 эта­ жа, обязательно е прокладкой керамики между этажами. В каждом этаже может быть также одна или несколько деталей в зависимости от их размеров. Никаких флюсов в большинстве случаев стараются при этом не приме­ нять, так как они сильно загрязняют печь.

После закладки деталей рабочее пространство вместе с нагревательными элементами закрывается тепловыми экранами — цилиндрическим и верхним плоским. В по­ следнем имеется в середине смотровое отверстие, совпа­ дающее со смотровым окошком в центре колпака. Через них ведется наблюдение за ходом пайки. Для контроля одна из деталей устанавливается так, чтобы через смот­ ровое окошко можно было видеть часть спая, или же напротив окошка кладется на деталь пробный кусочек припоя. По его плавлению и растеканию определяется ход пайки.

Колпак перед пуском печи закрепляется на своем ме­ сте прижимами. Затем пускается вода охлаждения под давлением в 1 кгс/см2. Продувка азотом и заполнение колпака водородом продолжаются около 5 мин. Это не­ обходимо, чтобы полностью вытеснить из колпака воз­ дух.

Нагрев до температуры пайки продолжается от 10 мин. до 1,5—2 ч в зависимости от массы деталей и их

187

материала. В конце нагрева пузкио внимательно следить за началом .плавления припоя и его растеканием. Вы­ держка под полным нагревом с момента полного расте­ кания припоя дается для конструкционной стали, ковара, меди около 5 мин. Затем постепенно, но значительно быстрее, чем при нагревании, идет остывание печи. Во­ дород подается все время до полного остывания детален. Колпак снимается только тогда, когда детали остынут до 50—60°С. Перед снятием колпака подача водорода прекращается, контрольный факел гаснет, охлаждение выключается.

Рабочее давление водорода зависит от системы его подачи. Для пайки стальных детален (из конструкцион­ ной стали) и коваровых, предназначенных для не осо­ бенно ответственных спаев со стеклом, можно подавать водород непосредственно из баллона. При этом па ре­ дукторе достаточно держать давление в 0,1—0,15 кгс/см2. Следует помнить, что редуктор при таких давлениях ра­ ботает неустойчиво и последовательно с ним необходимо включать второй редуктор.

При производстве ответственных спаев н при пайке

вкладными цилиндрами, имеющими решетку в разных концах для того, чтобы пропускаемый через осушитель газ совершал удлиненный путь. Резервуар засыпается алюмогелем или силикагелем, интенсивно отнимающими у пропускаемого газа влагу. При наличии осушителя, представляющего большое сопротивление для прохода газа, давление водорода на редукторе в зависимости от типа и размера осушителя приходится держать много выше — часто до 2,0—2,5 кгс/см2. Во всех случаях рабо­ чее давление контролируется высотой пламени контроль­ ного факела, которая должна быть в пределах 50— 100 мм.

Пайка в водороде нержавеющих сталей и высокохро­ мистых сплавов стандартными серебряными припоями или медью затруднительна, так как весьма' стойкие окислы хрома плохо смачиваются этими припоями. Пай­ ка же с флюсами ведет к загрязнению .печи « снижению качества спаев или к необходимости частой трудоемкой очистки камеры печи. Поэтому с флюсами можно произ­

188