10 Основы технологии термической обработки цветных металлов и сплавов

Чем паять алюминий в домашних условиях

Флюс — это легкоплавкий сплав металлов, посредством которого спаивают два материала. Флюс для пайки своими руками можно сделать, если знать особенности соединения разных материалов путем термической обработки.

Флюс предназначен для спаивания металлов.

С помощью припоев соединяют провода, радиоузлы и мелкие детали.

Отжиг алюминия для разупрочнения алюминиевых сплавов

Отжиг для разупрочнения сплавов (полный отжиг), проводят при 350—430°С с выдержкой 1—2ч. При этих температурах происходит полный распад пересыщенного твердого раствора и коагуляция упрочняющих фаз. Скорость охлаждения во избежание закалки не должна превышать 30°С/ч. После отжига сплав имеет низкие значения временного сопротивления, удовлетворительную пластичность и высокую сопротивляемость коррозии под напряжением. Отожженный материал способен выдерживать холодную обработку давлением с высокими степенями деформации.

Алюминий – свойства алюминия, ГОСТы, алюминиевый прокат.

Разновидности флюса

Соединение двух материалов получается, если в зоне шва выдержать определенную температуру. Для разных материалов этот показатель варьируется от 50ºС до 500ºС и выше. Температура плавки припоя должна быть значительно выше температуры плавления обрабатываемого материала.

Флюсы для пайки бывают разных видов, выбор его зависит от вида металла, температуры пайки.

Выбор флюса зависит от таких параметров:

• соединяемых материалов;
• температур плавления детали и флюса;
• размеров поверхности;
• прочности и коррозионной стойкости.

Флюсы делятся на две группы: твердые с высоким температурным порогом и мягкие — с низкой температурой плавления.

Тугоплавкие припои имеют температуру плавления более 500ºС и создают очень прочное соединение. Недостаток этих припоев в том, что их высокая температура плавления иногда приводит к нежелательным последствиям: перегреву основной детали и выведению ее из рабочего состояния.

Легкоплавкие припои имеют температуру плавления от 50 ºС до 400 ºС. В их составе преобладают 38% олова, 61% свинца и 1% других примесей. Этот вид флюсов применяют радиотехники для монтажных работ.

Есть группа так называемых сверхлегкоплавких припоев. Их применяют для соединения транзисторов. Температура плавки таких флюсов не превышает 150ºС.

Для пайки тонких поверхностей используют мягкие припои, а для проводов большого диаметра требуются твердые припои с высоким температурным порогом.

Флюс должен соответствовать таким характеристикам, как:

Характеристики флюсов для пайки.

• хорошо проводить ток и тепло;
• прочность;
• высокий коэффициент растяжения;
• стойкость к коррозионному воздействию;
• разность температур плавления припоя и основного металла.

Припои бывают в виде прутков, лент, катушек с проволокой, трубочек, наполненных канифолью или другим флюсом.

Самая распространенная форма припоя — оловянный прут с диаметром сечения от 1 до 5 м.

Также существуют многоканальные флюсы, имеющие несколько источников поступления припоя для прочного соединения. Такие припои продаются в мотках, в колбах, свернутые в спираль, в бобинах. Для одноразового использования рекомендуется приобретать небольшой кучек проволоки, размером со спичку.

Для пайки электрических схем используют флюсы в виде трубочек, заполненных колофонием. Эта смола выступает в роли припоя. С помощью данного присадочного материала выполняется соединение меди, латуни, серебра.

Вернуться к оглавлению

Исправление дефектов

Газоэлектрическая сварка металлов является сложным технологическим процессом, в ходе которого возможно появление дефектов, не допустимых по условиям работы сварных конструкций. Необходимость исправлений дефектов определяют по результатам дефектоскопического контроля согласно техническим условиям на приемку сварных соединений.

Удаление дефектного участка шва следует производить в зависимости от размера сварного соединения пневматическим зубилом, шарошкой, шабером, но ни в коем случае не абразивным инструментом, так как абразив остается в металле шва и качество поверхности выборки получается неудовлетворительным.

Форма разделки дефектного места должна иметь плавный переход к окружающим участкам сварного соединения. Перед подваркой проводят дополнительный контроль дефектного места, чтобы подтвердить устранение дефекта. Подварку выполняют ручной или полуавтоматической сваркой с соблюдением всех требовачий подготовки деталей и материалов к сварке. После подварки производят окончательный контроль согласно техническим условиям на приемку сварных соединений. При сварке деталей из термически упрочняемых алюминиевых сплавов следует иметь в виду, что каждая подварка при исправлении дефектного участка шва приводит к снижению прочности сварного соединения из-за дополнительного разупрочнения металла в зоне термического влияния при повторных нагревах. Поэтому при сварке термически упрочняемых сплавов необходимо в каждом отдельном случае рассматривать вопрос о допустимости более чем однократной подварки или допустимости подварки вообще.

Закалка алюлюминия (АД31) в домашних условиях

Они создают мягкий, эластичный и достаточно прочный шов.

Легкоплавкие флюсы делятся на такие категории:

Флюс для пайки и легкоплавким припоем.

1. Свинцово-оловянные.
2. С низким содержанием олова.
3. Сверхлегкоплавкие.
4. Специальные.

Лучшим припоем считается олово, однако его крайне редко используют в чистом виде. Данный материал дорогой, поэтому чаще всего применяют оловянно-свинцовые припои. Соединения получаются прочными и плавятся при температуре 180-200ºС.

Оловянно-свинцовый припой обозначают так: ПОС-40, ПОС-60. Буквы являются аббревиатурой названия флюса, а цифры указывают процентное содержание олова. Данные припои содержат в себе небольшое количество сурьмы: 3-5%. Эти флюсы применяют для неответственных соединений, которые не подвержены вибрациям и нагрузкам.

Бессвинцовый флюс с малым содержанием олова применяют при пайке контактов малых электрических схем. Процесс должен происходить при температуре не более 300 ºС.

Сверхлегкоплавкие флюсы переходят в жидкое состояние при температуре от 60 до 145ºС. Их используют для ручной пайки очень деликатных деталей. Данные соединения не обладают высокой прочностью, так как их применяют чаще всего для повторного процесса.

Специальные припои готовят в частных случаях, когда необходимо получить совместимость свойств с основным материалом. В качестве таких материалов выступают составы, не поддающиеся пайке: никель, алюминий, низкоуглеродистая сталь, чугун.

Например, для пайки алюминия готовят припой, который на 99% состоит из олова. Для хорошей диффузии в смесь добавляют небольшие примеси буры, цинка и кадмия.

Вернуться к оглавлению

Гомогенизационный отжиг алюминия

Этому виду отжига подвергают слитки, перед обработкой давлением, для устранения дендритной ликвации, которая приводит к получению неоднородного твердого раствора и выделению по границам зерен и между ветвями дендрнтов хрупких неравновесных эвтектических включений CuAl2 , Mg2Si, Al2CuMg (S-фаза), Al6CuMg4 (Т-фаза) и др. В процессе гомогенизации состав кристаллитов твердого раствора выравнивается, а интерметаллиды растворяются. В процессе последующего охлаждения интерметаллиды выделяются в виде равномерно распределенных мелких вторичных включений (рис. 159, б). Вследствие этого пластичность литого сплава повышается, что позволяет увеличить степень обжатия при горячей обработке давлением, скорость прессова ния и уменьшить технологические отходы. Гомогенизация способствует получению мелкозернистой структуры в отожженных листах и уменьшает склонность к коррозии под напряжением. Температура гомогенизации лежит несколько ниже неравновесного солидуса и для наиболее распространенных сплавов составляет 480—530°С Выдержка колеблется от 6 до 36ч. Охлаждение проводят на воздухе или вместе с печью.

Тугоплавкий флюс для плавки

Твердый припой применяют для соединения швов, подверженных ударам и нагрузкам.

Этот вид припоев применяют для соединения ответственных швов, которые подвержены ударам, вибрации и перепаду температур. Флюсы данной группы переходят в жидкое состояние при температуре свыше 400ºС.

Твердые припои делятся на такие категории:

• сплав из меди и цинка (до 1000ºС);
• фосфоро-медный сплав (до 900ºС);
• серебряный флюс (до 800ºС) ;
• медь в чистом виде (для высокоуглеродистой стали).

Смеси меди и цинка марок М21, М11 не очень широко применяются. Это связано с недостаточной прочностью шва и высокой стоимостью сплава.

Данный припой успешно заменяют на латунь или сплав бронзы с цинком.

Медно-фосфорный тип применяют при соединении медных, бронзовых и латунных деталей, которые не подвергаются силовым нагрузкам. Данный сплав успешно заменяет дорогой серебряный припой. Его еще называют припоем для бесфлюсовой пайки.

Твердые припои не применяют для спаивания низкоуглеродистой стали и чугунов. Это связано с тем, что при нагревании железа с медью и фосфором, образуются хрупкие элементы — фосфиды железа, которые разрушают целостность шва.

Для железа лучшим припоем является серебро. Данный припой дорогой, зато обеспечит прочное соединение материалов.

Посредством серебряного припоя соединяют провода и сложные платы, состоящие из серебряных компонентов.

Вернуться к оглавлению

Закалка алюминиевых отливов

Закалка подходит не для всех типов алюминиевых сплавов. Для успешного структурного изменения, сплав должен содержать такие компоненты как медь, магний, цинк, кремний или литий. Именно эти вещества способны полноценно растворится в составе алюминия, создав структуру, имеющую отличные от алюминия свойства.

Данный тип термообработки проводиться при интенсивном нагреве, позволяющем составным элементам раствориться в сплаве, с дальнейшим интенсивным охлаждением до обычного состояния.

Термические превращения в сплавах 6060, 6063, АД31

При выборе температурного режима следует ориентироваться на количество меди. Также, нужно учитывать свойства литых изделий.

В промышленных условиях температура нагрева под закалку колеблется в диапазоне от 450 до 560 градусов. Выдержка изделий при такой температуре обеспечивает расплавление компонентов в составе. Время выдержи зависит от типа изделия, для деформированных обычно не превышает более часа, а для литых – от нескольких часов до двух суток.

Скорость охлаждения при закалке необходимо подбирать так, чтобы состав алюминиевого сплава не подвергался распаду. На промышленном производстве охлаждение проводят с помощью воды. Однако такой способ не всегда оптимально подходит, так как при охлаждении толстых изделий происходит неравномерное снижение температуры в центре и по краям изделия. Поэтому для крупногабаритных и сложных изделий применяются другие методы охлаждения, которые подбираются индивидуально.

Другие виды припоя

Существуют альтернативные виды припоев:

Характеристики серебряных припоев.

1. Флюсы с повышенными антикоррозионными свойствами. Данный состав делают на основе кислоты, фосфора и растворителя. Они выгодны тем, что после процесса пайки не требуется использовать дополнительные очистители.
2. Жидкие флюсы на основе салициловой кислоты, вазелина, золота и этилового спирта. Их применяют для пайки радиаторов и электрических проводов. В этом случае получаются очень аккуратные и чистые швы.
3. Соединение канифоли с воздухом. Этот флюс называют нейтральным и его применяют для электрических приборов высокой точности: выключатели, реле, схемы мобильных телефонов. Канифоль малоактивна, поэтому ее следует применять на металлах, предварительно очищенных и залуженных. Для качественной очистки алмазных контактов можно воспользоваться лазером.
4. Смесь буры с канифолью. Их применяют для соединения водопроводных медных труб. Данный флюс высокоактивный и не требует тщательной зачистки металлов. Бура плавится при температуре 70ºС, не выделяя при этом вредных испарений.
5. Для пайки соединений, которые подвержены силовым нагрузкам и ударам, можно приготовить активированный флюс самостоятельно. Для этого необходимо взять в определенных пропорциях канифоль, анилин, ангидрид, салициловую кислоту, диэтиламин и смешать.
6. Смесь канифоли со спиртом — активный флюс, который недавно являлся самым популярным припоем. Недостаток данного флюса в том, что при высоких температурах удаляется не только оксид металла, но и сам металл. К тому же очистка платы после пайки требует большого труда.

Типы бессвинцовых припоев.

Остатки флюса — это не только неэстетично, но и вредно.

В электросхемах с малыми промежутками между проводами возможны замыкания, вызванные гальваническими процессами на неочищенной поверхности.

Для осуществления пайки с помощью трубочек, наполненных колофонием, необходимо:

1. Сопрягаемые поверхности тщательно зачистить от грязи и окислов.
2. Деталь в месте шва нагреть до температуры, которая превышает температуру плавления флюса.
3. Произвести процесс пайки.

Данный метод не подходит для больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, так как мощности паяльника может не хватить для достаточного нагрева металла.