Technologie pájení

Pájení, jako jedna z technologií vytváření nerozebíratelných spojů, je unikátním způsobem spojování široké škály materiálů - kovů, nekovů, ale i kombinací kovu s nekovy (uhlík, slitina, rychlořezná ocel, neželezné kovy a jejich slitiny - měď, hliník, tvrdé slitiny, polovodiče, keramika atd.).

Kvalita pájených spojů do značné míry závisí na přípravných operacích: čištění povrchů, nanášení základních nátěrů, umístění pájecího materiálu, předmontáž produktu do spojovacích prvků a testování režimu pájení.

Čištění povrchů by mělo zajistit odstranění oxidů a mastných nečistot, které brání kapilárnímu stažení materiálu obrobku a pájky. Čištění před pájením se provádí dvěma způsoby - chemickým a mechanickým. K odstranění hrubých nečistot (rez, oxidy apod.) se používá mechanické čištění, k odstranění mastnoty a lehkých nečistot chemické čištění (stírání alkoholy — etyl, butyl, metyl, speciální čistící směsi).V případě chemického odmašťování je třeba vzít v úvahu nutnost následného opláchnutí kompozice.

Mechanické čištění se provádí abrazivním paprskem (písek, broky) pro velké plochy, kovové kartáče, soustružnické opracování, brusky. Odstranění prachu je také nutné po suchém tryskání. Pájení by mělo začít co nejdříve po čištění, aby se zabránilo opětovné tvorbě oxidů.

Nanášení základních nátěrů se používá ke zlepšení tekutosti pájky. Nejčastěji se používají měděné povlaky. Poniklované jsou také korozivzdorné oceli. Měděné povlaky se nanášejí pájením nebo elektrolytickým nanášením.

Pájka umístěná buď v blízkosti mezery ve formě drátu, profilované fólie, pasty apod., nebo přímo v mezeře. Dalším způsobem je podávání pájky během procesu pájení - ruční nebo mechanizované. Pájka se fixuje lepením nebo svařováním.

Při nanášení pájky v mezeře se široce používá metoda elektrického nanášení (pro cín, titan, měď, různé slitiny). Používá se také plazmové nástřiky nátěrů. Při kontaktním pájení se do mezery umístí fólie (nebo nastříkaný povlak), tvořící kontaktní pár s kovem obrobku.

K ochraně povrchů, které nelze pájet, se používají speciální «stop pasty» oxidu křemičitého (Al2O3), grafitu, oxidu zirkoničitého a dalších.

Předběžné upevnění dílů vyrobených pro udržení určité vůle a vzájemné polohy dílů.V tomto případě lze použít jak rozebíratelné spoje (montáž do přístrojů, lisování), tak jednosložkové (ohřev, montáž bodovým, odporovým nebo obloukovým svařováním).

Návrhy pro pájené spoje

Hlavní parametry režimu pájení jsou:

• teplota pájení,

• rychlost ohřevu,

• dodržení času

• přítlačná síla (pro tlakové pájení),

• rychlost chlazení.

Teplota pájení se určuje na základě maximální povolené hodnoty pro pájení těchto materiálů a pájka se volí tak, aby její teplota likvidu byla o 20-50 stupňů nižší než teplota pájení.

Rychlost ohřevu nezbytná pro tenkostěnné díly. Stanovuje se empiricky.

Doba výdrže na teplotě pájení je také stanovena empiricky na základě toho, že musí zajistit proces smáčení a roztírání. Současně se nedoporučuje nepřiměřeně zvyšovat jeho hodnotu, protože to může vést k erozi kovu obrobku působením roztavené pájky.

Zahřívání k roztavení pájky lze provádět různými způsoby — ručně (pomocí hořáků, páječek), v pecích, indukčními a kontaktními metodami.

Po pájení musí být provedeno čištění, které se zpravidla provádí ve dvou fázích. První je eliminace odpadu z pájení. Druhým je odizolování k odstranění oxidových vrstev vytvořených během procesu pájení tavidlem. Nepřilnutí k agresivním zbytkům tavidla může oslabit pájené spoje.

Protože většina tavidel pro pájení je rozpustná ve vodě, nejlepším způsobem, jak je odstranit, je opláchnout sestavu v horké vodě (50 stupňů nebo více). Sestavu je nejlepší ponořit do vody, dokud jsou pájené díly ještě horké. V případě potřeby lze tavidlo lehce přetřít drátěným kartáčem. Sofistikovanější metody odstraňování tavidla – jemné čištění ultrazvukem – lze použít k urychlení vystavení horké vodě nebo páře.

Někdy je nutné odstranit tavidlo z přehřátých částí pájky. V takových případech je tavidlo zcela nasyceno oxidy a zezelená nebo zčerná. V tomto případě musí být odstraněn zředěným roztokem kyseliny chlorovodíkové (koncentrace 25%, teplota ohřevu 60-70 stupňů, expozice 0,5 ... 2 minuty). V tomto případě musíte dodržovat všechna opatření při práci s kyselinami.

Poté, co je pájka očištěna od zbytků tavidla, jsou odstraněny oxidy. Nejlepší čisticí prostředky jsou ty, které doporučuje výrobce pájky používané k pájení. Lze použít i kyselé roztoky, ale například kyselina dusičná ničí stříbrné pájky při leptání.

Po odstranění tavidla a oxidů lze pájené spoje podrobit řadě dalších dokončovacích operací - leštění nebo konzervaci olejem.

Vady při procesu pájení jsou podobné jako u svařovaných: nestékavé, nekovové vměstky, póry a dutiny, praskliny. Nepájení může nastat, když mezera a ohřev nejsou rovnoměrné, když není dostatečné smáčení nebo chybí výstup plynu.

Nekovové vměstky v pájeném spoji vznikají při interakci pájky s kyslíkem obsaženým ve vzduchu, z interakce tavidla s kovem obrobku při dlouhodobém zahřívání a při špatném předčištění povrchů. Póry a dutiny se mohou tvořit s velkými mezerami a pokud se během krystalizace svaru sníží rozpustnost plynů.

Trhliny mohou vzniknout v důsledku tepelného namáhání během ochlazování dílů nebo v důsledku tvorby křehkých intermetalických sloučenin.

Dodržením režimu pájení, důkladným čištěním a zajištěním optimální vůle mezi pájenými díly se výrazně snižuje riziko defektů v pájených spojích.

Viz také: Pájecí kolíky a dráty