Конструирование паяных соединений

Конструктивное оформление паяных изделий определяется условиями их эксплуатации, регламентированными техническими условиями. В свою очередь, эксплуатационные параметры паяных изделий, динамическая проч­ность, герметичность и вакуумная плотность, электрическая проводимость, коррозионная стойкость, работоспособность при высоких и отрицательных тем­пературах и т. д. определяют выбор основных материалов, припоев и флюсов.

Элемент паяного изделия, включающий паяный шов и прилегающие к нему участки паяемых металлов, представляет собой паяное соединение. Тип паяного соединения, его конструктивные параметры зависят от требований к прочности изделия, его массе, а также от характера нагрузок и направлений их действия.

Детали во избежание смещения при пайке должны быть зафиксированы друг относительно друга.

Типовые паяные соединения, встречающиеся в плоских паяных конст­рукциях, — это соединения внахлестку, встык, в тавр, в угол (рис. 29.7, а, б, в, и). Предпочтительно применение соединения внахлестку, так как за счет увеличения частичного перекрытия взаимно параллельных поверхностей деталей (нахлестки) достигается его равнопрочность с основным металлом.

Остальные разновидности паяных соединений являются комбинациями названных выше и называются комбинированными.

Для устранения изгибающего момента, неизбежного в нахлесточном со­единении, применяют ступенчатое соединение (рис. 29.7, д). Увеличить по­верхность пайки можно при использовании таких соединений, как замковое (рис. 29.7, г, е), гребенчатое (рис. 29.7, ж), косостыковое (рис. 29.7, з), тав­ровое с отогнутой полкой (рис. 29.7, л), встык с накладками (рис. 29.7, к).

ш®$в5& Ez^gp&g**

ESS

SSS3

sA?

Рис. 29.7. Типы паяных соединений

Соединения встык и в тавр (рис. 29.7, б, в) применяются край­не редко, так как равнопрочности они не обеспечивают и исполь­зуются лишь в тех случаях, когда конструкция не может быть вы­полнена иначе.

паяных соединении

Рис. 29.8. Примеры труб и стержней

Некоторые другие соединения, характерные для пайки труб и стержней, приведены на рис. 29.8.

В связи с тем, что паяный шов, как правило, имеет пониженную пла­стичность, следует так проектировать соединения, чтобы он не находился в зоне концентратора напряжений.

Прочность паяного шва в значительной степени зависит от расстояния между паяными поверхностями (паяльного зазора). Устанавливаемая вели­чина паяльных зазоров, в свою очередь, находится в прямой зависимости от физико-химических свойств паяемых материалов и припоев.

При слишком малом зазоре припой может не заполнить паяный шов и прочность соединения, таким образом, будет ослаблена. При очень большом зазоре капиллярные силы перестают действовать, в шов не затечет достаточ­ного количества припоя и прочность соединения также будет понижена. За­висимость предела прочности паяного соединения при срезе от величины зазора показана на рис. 29.9.

В паяемых конструкциях всегда возникают собственные напряжения. Они являются результатом неравномерного нагрева, фазовых и структурных изменений в металле, разных значений коэффициентов линейных расшире­ний припоя, основного металла, а при пайке разнородных металлов — результатом разницы их коэффи­циентов линейных расширений. Эти напряжения вызывают де­формации укорочения или изгиба конструкции после пайки, снижа­ют прочность соединении, могут стать причиной разрушений при вибрационных нагрузках.

0,025

а, мм

Рис. 29.9. Предел прочности паяного со­единения в зависимости от величины зазора (припой — ПОС-61, основной металл — латунь)

Одним из средств уменьшения внутренних напряжений является последующая термообработка. Она, естественно, является неэффектив­ной для паяных конструкций из раз­нородных металлов, так как внут-

ренние напряжения возникают вновь. В этом случае снизить величину внутрен­них напряжений можно рациональным проектированием соединений (исключе­нием концентраторов, применением в конструкциях согласованных по коэффи­циенту линейного теплового расширения материалов, увеличением толщины в зоне пайки металлической детали, расположенной снаружи).

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность процесса пайки и каковы его особенности по срав­нению со сваркой?

2. По каким признакам и как классифицируются современные способы пайки?

3. Каковы основные этапы технологического процесса пайки?

4. В чем заключаются особенности пайки сталей, алюминиевых, магниевых, мед­ных, титановых сплавов, тугоплавких металлов и разнородных материалов?

5. Каковы различия в подходе к конструированию паяных и сварных соединений, чем они обусловлены?