Авиа

Архив рубрики «СВАРКА И ПАЙКА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ АВИАЦИОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

Пайка меди и ее сплавов. При пайке меди необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1.  Из-за высокой теплопроводности при пайке, особенно массивных деталей, имеют место значительные тепловые затраты, тем более, что для снижения теплопроводности и обеспечения возможности нагрева под пайку паяемые детали часто нагревают’целиком.

2.  Окислы меди и ее сплавов имеют высокую химическую стойкость. Особенно стойкие окислы возникают на сплавах меди с алюминием, бериллием.

3. В ряде сплавов содержатся цинк, кадмий, марганец, которые испаряются при пайке и могут стать причиной пористости. Наличие пор зависит от величины зазора. При малом зазоре (0,1—0,2 мм) расплавившийся припой кристаллизуется очень быстро и газ через него не успевает .выходить. При зазоре 0,5 мм пористость уменьшается или отсутствует.

4. Медь и ее сплавы склонны к образованию интерме-таллидов, активно растворяющихся в расплавленных припоях и способных к хрупкому разрушению в контакте с ними.

В качестве источников нагрева при пайке меди и ее сплавов применяют паяльники, горелки, печи, погружение в расплавленный припой. Так как медь и некоторые ее сплавы при нагреве в среде водорода склонны к пористости, то при пайке в печах водородная атмосфера не рекомендуется. Причина отрицательного воздействия водорода— образование при нагреве соединения его с кислородом — воды, пары которой и вызывают пористость. Следовательно, необходимо применять при пайке медь и ее сплавы, не содержащие кислород, или с минимальным количеством его. В качестве флюсов при низкотемпературной пайке меди применяют канифоль, водные растворы хлористого цинка или хлористого аммония.

Для очистки поверхности от окислов применяют механическую зачистку и травление поверхности деталей в месте предстоящей лайки. Алюминий и его сплавы подвергают травлению в 10—15% -ном растворе едкого натра при 606С. С целью предупреждения последующей коррозии детали промывают в холодной воде, тщательно смывая остатки едкого натра, а затем обрабатывают в 20%-ном растворе азотной кислоты. Промытые в горячей и холодной воде детали ‘ просушивают. Окисная пленка на магниевых сплавах удаляется травлением в водном растворе хромового ангидрида (20—30 г/л) при температуре 60—70° С. За счет повышения концентра–ции этого раствора можно снизить температуру травления до 30° С. После травления детали промывают в горячей, а затем в холодной воде.

Флюсы для пайки алюминия, магния и их сплавов приведены в табл. 15.

Среди большого разнообразия флюсов разработаны и такие, которые не вызывают коррозии паяных соединений и могут.не удаляться после пайки, например флюс на основе моноэтаноламина (70—95%) с борофтористым хромом (5—30%) для пайки алюминия и его сплавов.

Пайку алюминия, магния и их сплавов можно вести и без флюсов путем удаления окисных пленок трением, абразивным и ультразвуковым лужением.

В качестве припоев для алюминиевых сплавов используют припой типа силуминов (сплавов Al—Si): 34A, П575А, П300, П250 и др. Для их расплавления применяют практически все способы нагрева, в том числе.погружением в расплавы флюсов (солевые ванны).-Характерной для алюминиевых сплавов является реактивно-флюсовая пайка с использованием в качестве флюса хлористого цинка, хлористого олова или кадмия. Металлы из перечисленных солей выделяются в процессе реакции и выполняют функции припоев.

Неоднородная «составная» структура. Направленное сочетание свойств разнородных материалов достигается химическим путем (совместная полимеризация двух или нескольких мономеров1, получение элементоорганических и металлоорганичеоких соединений), а также механическим совмещением их (керами-ко-металлы, керамопласты, триплексы и другие «композитные материалы»). Наряду с основным веществом («связующим», «пленкообразующим», «вяжущим» и др.) в неметаллические материалы вводят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, отвердители,. красители и различные специальные добавки. Указанные составные части композиции существенно изменяют весь комплекс физико-механических и химических свойств основного материала и позволяют заранее его планировать. Так, в результате введения наполнителей (порошкообразных, крупнокристаллических, волокнистых, крошкообразных, листовых и др.) улучшаются механические свойства, изменяется коэффициент трения, горючесть, интервал рабочих температур и другие свойства материала, при этом часто снижается его цена. Пластификаторы повышают пластичность и.сходнои композиции, эластичность и морозостойкость готовых изделий, одновременно в большинстве случаев несколько снижая их механическую прочность. Стабилизаторы повышают устойчивость свойств материалов при хранении и атмосферостоикость готовых изделий, отвердители  {вулканизаторы)  способствуют переходу некоторых из них в химически необратимое теплостабильное состояние, красители придают необходимую окраску, а специальные, добавки в случае необходимости — невоспламеняемость (антшгирены), грибостойкость (фунгициды), радиационную стойкость (антирады)   и другие специальные свойства.

Химические связи между атомами

Этим объясняется ограниченная тепло- и электропроводность неметаллических материалов в отличие от металлов, в объеме которых тепловая и электрическая энергия легко переносятся подвижными электронами металлической связи. Таким образом, неметаллические материалы отличаются изоляционными свойствами.

Другое, важнейшее для применения в производстве летательных аппаратов отличие неметаллических материалов от металлических—их меньшая плотность. Большинство неметаллических материалов орга-нической природы примерно вдвое легче алюминиевых сплавов, а фарфор, асбест, слюда, стекло и ситаллы — материалы неорганической природы — почти вдвое легче сплавов титана и втрое легче железных сплавов; лишь некоторые специальные виды керамики приближаются по плотности к металлам.

Меньшая плотность неметаллических материалов определяет их существенно большую теплоемкость по сравнению с металлами, среди которых лишь легкие алюминиевые сплавы соответствуют по этой характеристике силикатному стеклу, но существенно уступают пластмассам, резине и другим неметаллическим материалам орга-’ нической природы.

Высокая теплоемкость и низкая теплопроводность неметаллических материалов в сочетании со значительной излучательной способностью продуктов их пиролиза успешно используются в теплозащитных «абляционных»1

покрытиях летательных аппаратов и двигателей, предохраняющих их от перегрева и разрушения в результате воздействия высокотемпературного газового потока . на больших скоростях полета.

Осуществляют с использованием флюсов на основе соединений бора и фтористых соединений калия.

Алюминиевые бронзы, содержащие химически наиболее стойкие окислы, перед пайкой подвергают травлению "во фтористоводородной или плавиковой кислоте; при пайке припоями Sn—РЬ поверхность деталей обрабатывают сначала смесью борной кислоты и хлористых солей металла, затем флюсами с повышенным содержанием соляной кислоты.

.Применяют припои на основе Sn—РЬ: ПОС 40, ПОС 61, ПОС 50, ПОС 18. Особенность этих припоев — старение, в результате чего снижается прочность, соединений.

Для пайки меди и ее сплавов используют и серебряные припои: ПСр 45, ПСр 40, ПСр 25, ПСр 12. Расплавление припоев производят газовыми горелками или в печах в вакууме или аргоне. Пайку латуней осуществляют теми же припоями, а также припоями Си—Zn типа ПМЦ 36, ПМЦ 48, ПМЦ 54. Припои для пайки латуней пригодны и для пайки бронзы. Сплавы Си—Ni в ряде случаев паяют чистой медью. В тех случаях, когда припой плохо смачивает один из паяемых материалов или образует с ним хрупкие соединения, на него наносят покрытие гальваническим методом, облуживанием, осаждением из газовой фазы. Благодаря покрытию и обеспечивается пайка

Если сваривают металл с металлоидом или с химическими соединениями металлов, например с окислами, происходит в основном образование связей ковалентного типа. Соединяемые вещества должны обладать способностью к донорно-акцепторному взаимодействию, что приводит к установлению координационно-ковалентной связи. Атом-акцептор имеет эффективный положительный заряд, а атом-донор — неподеленную пару электронов. Донорно-акцепторное взаимодействие сопровождается передачей электронов от атома-донора к атому-акцептору. Все это следует учитывать при подборе соединяемых пар и разработке технологии. Так, чистые металлы не соединя* ются с керамикой, в состав которой входят кислотные окислы S1O2. В то же время координационно-ковалентная связь легко образуется, если на поверхности  металла есть окислы с донорными   свойствами.

Для соединения металлов со стеклом или керамикой из основных окислов (CaO, MgO, BeO) необходимы активные твердые или жидкие промежуточные прослойки на основе переходных металлов, обладающих благодаря наличию двух недостроенных электронных оболочек ак-

цепторными свойствами.    Такими   прослойками    могут служить, например, титан и цирконий.

Пайка титановых сплавов. Благодаря высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и ряду других положительных свойств применение титановых сплавов в конструкциях, приборов, в том числе там, где необходима пайка, непрерывно расширяется. Однако процесс пайки титана сопряжен с рядом трудностей, которые возникают в связи с некоторыми физико-химическими особенностями его (см. выше).

При пайке титановых сплавов необходима хорошая защита металла от взаимодействия с воздухом, а также собтветствующая подготовка поверхности. Однако газовая защита, содержащая, водород или азот, при пайке непригодна!

Процесс пайки осложняет и высокая химическая стойкость окисла титана ТЮ2, покрывающего поверхность деталей. Для удаления небольших по толщине пленок ТЮг применяют химическое травление в водном растворе азотной и плавиковой кислот, а при большом слое окалины —в водном растворе НС1, HN03 и NaCl или НС1 и HF.

Часто окисные пленки удаляют механически, путем пескоструйной обработки, а также зачистки наждачной бумагой, стальными щетками и др. В связи с высокой химической активностью титана очень важно, чтобы внутренняя поверхность контейнеров для пайки, изготовленных из нержавеющей стали, была чистой и сухой. Высокие требования по чистоте предъявляются и к защитным газам, например аргону.

При выборе материала нельзя ограничиться даже самым тщательным и всесторонним анализом его физико-химических и механических свойств, сделанным с учетом условий эксплуатации. Обязательным является сравнение материалов и по их технологическим свойствам, так как степень полноты реализации замыслов конструктора в значительной степени обусловливается именно этими свойствами. Необходимо учитывать тот факт, что многие технологические процессы обработки металлов оказывают существенное влияние на их свойства. Изменение структуры, механических и других свойств металлов может быть настолько существенным, что приходится использовать одни металлы вместо других.

Особенно активно воздействуют на металл такие часто применяемые в производстве приборов процессы, как сварка и пайка. Сопутствующий им значительный нагрев может привести к существенной анизотропии свойств в зоне, прилегающей к паяному или сварному шву, где наблюдаются в зависимости от типа сплава зоны разупрочнения, повышенной твердости, антикоррозионных потерь и других специальных свойств. Под влиянием сварочного нагрева в металле образуются остаточные напряжения, которые иногда приводят к нарушению целостности металла— трещинам.

При пайке в результате активного взаимодействия припоя и основного металла могут возникнуть хрупкие прослойки, существенно снижающие прочность и пластичность паяного соединения.

Рассмотрим некоторые особенности сварки и пайки металлов, применяемых в приборостроении.

Разнообразие их химической природы, происхождения- и структуры делает спектр их технических свойств намного более широким, чем у металлов и сплавов: по механической прочности изотропные неметаллические материалы % большинстве случаев уступают металлическим сплавам, однако вытянутые из них тонкие нити и особенно нитевидные кристаллы («усы») обладают существенно более высокими удельными прочностью, жесткостью и коррозионной стойкостью, чем металлическая проволока и усы металлов. Это позволяет получать ориентированные пластические массы (композиты), арми- ‘ рованные стеклянными волокнами (стеклопластики), с удельной проиностыо в направлении ориентации волокна, в 2—3 раза превышающей удельную прочность легированной стали и титановых сплавов, а также ориентированные боропластики и углепластики с близкими к стеклопластикам значениями удельной прочности, но в 4—5 раз большей, чем у стеклопластиков и авиационных „ металлов, удельной жесткостью.

Особенностями свойств, других групп неметаллических материалов, неприсущими металлам, являются:

а)   способность к высокоэластической обратимой деформации (доходящей при растяжении до 1000— 1200%), высокие демпфирующие (амортизационные) свойства и непроницаемость для жидкостей и газов у резин1 (эластиков);

б)   светопрозрачность аморфных органических и силикатных стекол, а также некоторых видов ситаллов2;

в)  исключительная химическая стойкость фторопластов и фторкаучуков, многих керамик, ситаллов, а также некоторых силикатных стекол, пластмасс, волокон, пленок и покрытий;

г)   клеящая (адгезионная) способность многих смол, некоторых термопластов, каучуков и цементов;

д)   выдающаяся огнеупорность окисной и особенно бескислородной керамики и графита;.

е)   способность замедлять нейтроны при ядерных реакциях (графит, окись бериллия и Др.), поглощать ядерные излучения (свинцовые стекла, графитовые ткани) и быть устойчивыми к их воздействию (неорганические и циклоцепные полимеры).

С рядом элементов, приведенная на рис. 65, показывает, что с ними титан образует интерметаллические соединения, снижающие механические свойства; это необходимо учитывать при выборе припоя и параметров технологического процесса пайки.

Для пайки титана можно применять серебряные припои. В этом случае наблюдается хорошая смачиваемость титана, однако происходит образование интерметаллида TiAg, толщина прослойки которого зависит от времени.

Длительность выдержки влияет на характер заполнения припоем зазора. Цели она велика, то в зависимости от величины зазора то или иное количество серебра может вытечь из него. По этой же причине исчезают у паяного шва галтели, что отрицательно сказывается на прочности   соединения.

Изменять скорость нагрева и время выдержки при пайке можно-путем рационального выбора источника нагрева. Термический цикл пайки показывает, что пайка в соляных ваннах позволяет существенно увеличить скорость нагрева; в то же время приходится учитывать, что соли могут контактировать с поверхностью деталей. Во избежание этого пайку титановых деталей производят в контейнерах, заполняемых аргоном и погружаемых для нагрева в расплавленные соли. Таким образом, удается обеспечить достаточно высокую скорость нагрева и не допустить непосредственного контакта соли с титаном.

В ряде случаев, особенно при пайке низкотемпературными припоями Sn—Pb, поверхность титана покрывают металлами, улучшающими смачиваемость. К ним относится прежде всего никель, а также серебро, медь, олово. Покрытие осуществляют гальваническим путем, погружая детали в расплавленный металл, например олово, нагретое до 700—750° С.

Возможно лужение титана с помощью реактивных флюсов. Оно основано, на способности титана вытеснять многие металлы из расплавов их солей:

Таким образом, титан покрывается оловом или серебром в зависимости от того, какую использовали соль, а четыреххлористый титан улетучивается с поверхности металла, одновременно разрушая окисную пленку.

Для пайки титана легкоплавкими припоями используют те же флюсы, что и для пайки сталей, в том числе на основе канифоли.

Пайка тугоплавких металлов. Пайка тугоплавких металлов— сложная проблема, особенно если необходимо сохранить в паяном соединении те свойства, которыми обладают эти металлы: высокую рабочую температуру, жаропрочность и др. Так, температура плавления тугоплавких металлов существенно выше температуры плавления титана и сталей, °С: у железа 1539, титана 1668, ванадия 1917, ниобия 2469, тантала 2996, молибдена 2617, циркония 1885, вольфрама 3387.

Алюминиевые сплавы резко отличаются по    ряду    физических и химических

свойств от сталей. Различие прежде всего состоит в температурах плавления (у Fe /Пд-=15390С, a A1 /Пл = =600° С). Кроме того, алюминий имеет более высокие тепло- и электропроводность и температурный коэффициент линейного расширения. Алюминиевые сплавы покрыты тугоплавкой окисной пленкой (у А1203 tnn= =2050° С), имеют более узкий температурный интервал кристаллизации и небольшую прочность при температуре, близкой к температуре плавления, повышенную жид-котекучесть и растворяют в большом количестве водород. При сварке алюминиевых сплавов возможно образование горячих трещин, а в некоторых случаях в агрессивных средах вследствие длительного воздействия внутренних напряжений — холодных.

Титановые сплавы при ^600° С начинают растворять окислы, а при ^850° С происходит окисление титана вглубь, и свойства сварного соединения, особенно пластичность, резко ухудшаются. Поэтому необходима хорошая защита поверхности металла от окисления -в процессе сварки. С этой целью производят защиту не только расплавленного металла, но и части шва, нагретого до высокой температуры (например, при аргоно-дуговой сварке путем использования хвостовиков у сопла горелки и специальной подкладки, через которые подается аргон) . Перед сваркой детали тщательно" очищают меха*-ническим способом или путем специального травления.

При сварке титана и его сплавов возможно появление холодных трещин вследствие образования гидридов титана.

Например ПОС 61, ПОСК 57, Этими.и рядом других припоев рекомендуется паять по предварительно оцинкованным , омедненным, осеребренным или никелированным поверхностям.

Контактно-реактивная пайка в вакууме 1,3» 10-3 Па позволяет в газовых средах соединять алюминий через прослойки кремния, меди, серебра. Флюсы в таких случаях не применяют.

Пайку алюминиевых сплавов с титаном и сталью осуществляют с применением облуживания.

Детали из магниевых сплавов паяют паяльниками, горелками, индукционным нагревом,   в   расплавленных

183

флюсах, в печах с контролируемой атмосферой (аргон с азотом, азот), в вакууме..

Низкотемпературную пайку магния ведут по предварительно нанесенному покрытию из меди, никеля, серебра. В таком случае припой следует выбирать применительно к металлу покрытия, например Sn—РЬ. Имеются примеры использования припоев на основе галлия. Его наносят на поверхность в виде пасты, температура плавления которой равна 10,5—30° С в зависимости от состава припоя. Температура распая получается значительно выше.

В печах в контролируемой атмосфере азота, аргона или вакууме паяют изделия из магния контактно-реактивным способом. Для этого поверхность под пайку покрывают слоем металла (меди, никеля), который образует с магнием легкоплавкую эвтектику, позволяющую паять при температуре 450—600° С. С целью повышения стойкости магниевых сплавов к коррозии поверхность их после пайки часто анодируют.

Используют серебряные припои ПСр 92 и ПСр 72, содержащие соответственно 8 и 28% Си. Они имеют меньшую жидкотекучесть и медленнее вытекают из зазора. При пайке ими возможно образование интерметал-лидных прослоек TiAg и Ti2Cu. Последняя образуется в большей степени при пайке припоем ПСр72 и снижает прочность соединений до 108 МПа, прочность же деталей, паянных серебром-, составляет 176—196 МПа.

Высокую прочность (~274 МПа) имеют соединения титана, паянные серебряным припоем системы Ag—Mn, й более высокую (294 МПа) —серебряным припоем системы Ag—Ni.

^Возможно применение припоев на основе железа, например эвтектического сплава 32% Fe—68% Ti, для капиллярной пайки при температуре 1085° С.

Следует отметить, что наличие припоя снижает коррозионную стойкость паяного соединения по сравнению с коррозионной стойкостью основного металла.

Для повышения прочности и пластичности паяных соединений, повышения однородности паяного шва проводят диффузионную пайку титана или диффузионный отжиг. Так, диффузионный отжиг при 1000° С в течение ^16 ч после контактно-реактивной пайки титана железом позволяет получить сплавы ВТ14 и ВТ15-Г достаточно высокой прочности:

Благодаря диффузионному отжигу можно получить паяные соединения из. титана, по прочности близкие к основному металлу.

Например с керамикой, производят путем предварительной металлизации последней.

Металлизационные примеси состоят из порошков тугоплавких металлов (молибдена,  вольфрама с некоторыми добавками).  Смесь

наносят на поверхность керамики, затем проводят спекание в водородной атмосфере, содержащей некоторое количество паров воды. В результате происходит окисление металлов, и их окислы при высокой температуре взаимодействуют с окислами керамики. В настоящее время для пайки керамики применяют окисные припои, состоящие из окиси алюминия, кальция, магния. Пайку этими припоями ведут в вакууме. Достоинство таких припоев — возможность использования их без предварительной металлизации керамики и обеспечение диэлектрических свойств паяного шва.

Без металлизации можно паять керамику с металлами, применяя в качестве припоев активные металлы, взаимодействующие с окислами в керамике"^ с металлами. К таким припоям относится титан или цирконий. Титан, например, восстанавливает частично окись алюминия А1203 и образует твердый раствор. Возникающий в результате химической реакции алюминий растворяется в титане.

Примеры паяных металлокерамических узлов показаны на рис. 69.

Получают все в большем количестве из простых низкомолекулярных соединений.

Если еще сравнительно недавно химические (искусственные и синтетические) материалы уступали по качеству природным и зачастую были не совсем полноцен-

ними их заменителями, то в настоящее время получены синтетические полимеры, полностью воспроизводящие свойства натуральных [например, синтетический изопре- . новый каучук (СКИ)], а также полимеры, обладающие интереснейшими свойствами, не присущими природным (элементоорганические соединения, спецкаучуки, синтетическая слюда фторфлогЪпит и др.). Вместе с тем именно в химических материалах стало возможным заранее проектировать и комбинировать свойства исходных веществ с целью получения заданных свойств готовых изделий. Поэтому химические неметаллические материалы все чаще вытесняют природные и приобрели ведущее положение в качестве основных промышленных, в частности машиностроительных материалов. Благодаря изложенным выше особенностям свойств неметаллических материалов, технологическим и экономическим преимуществам они находят все более широкое применение в конструкциях летательных аппаратов, двигателей и приборов, составляя в среднем 7—25% массы дозвукового транспортного самолета и до 20— 50% массы ракеты (без топлива).

Для разнородных металлов применяют контактно-реактивную пайку, когда можно обходиться без припоя.

Под неметаллическими понимают практически все материалы, не содержащие в качестве основного компонента металл или металлический сплав. Основу неметаллических материалов составляют органические вещества: термопласты и смолы (пластики), каучуки (эластики), целлюлоза и ее эфиры и др., а также неорганические: стекло, керамика, графит, асбест, слюда и некоторые другие.

На этих основах производят пластмассы и резины; волокна и текстильные материалы, бумагу, лакокрасочные, клеевые, герметизирующие, пленочные, а также новые композиционные материалы на полимерных, керамических или металлических матрицах, армированные волокнами или нитевидными кристаллами  (усами).

По происхождению неметаллические материалы делят на природные, искусственные и синтетические. К высококачественным природным органическим материалам относятся натуральный каучук (НК), целлюлоза, многие смолы (янтарь и другие копалы, канифоль, шеллак); неорганические природные материалы включают графит, слюду, асбест и некоторые другие горные породы.

Искусственные органические материалы получают из природных полимерных продуктов путем- перевода их в растворимое состояние и изменения их формы (вискозное волокно, целлофан) или путем этерификации боковых химических групп целлюлозы с сохранением ее основного полимерного строения (сложные и простые эфиры целлюлозы, пленки, волокна и пластмассы на их основе).

С учетом этих свойств и используют неметаллические материалы в авиационной технике: для создания основной конструкции (стекло-, угле- и боропластики, древесина), остекления, амортизации и герметизации, противокоррозионной, тепловой, химической, противорадар-ной и противорадиационной защиты, звукопоглощения, электроизоляции и других специальных целей.

Переработку пластмасс, резин, стекла, керамик и других неметаллических материалов в изделия ведут главным образом методами пластической деформации: прессованием, литьем, выдавливанием (экструзией) и др., а также напылением, окунанием, шпатлеванием и др.  (лакокрасочные покрытия, клеи, и герметики). Эти методы отличаются большей производительностью и значительно меньшими отходами (коэффициент использо- вания материала 0,86—0,95) от механической обработки заготовок (точение, фрезерование, сверление и пр.), зачастую преобладающей при изготовлении металлических деталей (коэффициент использования 0,5—0,8). Поэтому, например, детали из пластических масс, как правило, оказываются не только в 4—9 раз дешевле деталей из цветных металлов, но в отдельных случаях (литьевые пластмассы) в 2—6 раз дешевле деталей из черных металлов. Детали из стекла ,и керамик также в большинстве случаев дешевле металлических.

Коммунистическая партия и Советское правительство неоднократно указывают на большое значение неметаллнчсских полимерных материалов для народного хозяйства и на необходимость быстрейшего развития их производства и применения.

Во многих конструкциях приходится соединять разнородные металлы, а также металлы с неметаллами. Пайка в таких случаях открывает по сравнению со сваркой .дополнительные возможности. Но применение пайки не исключает всех трудностей, которые возникают при соединении разнородных металлов.

При пайке деталей из разнородных металлов или металлов с неметаллами необходимо учитывать:

а)  степень различия их физических свойств: температурных коэффициентов линейного расширения, теплопроводности, температуры плавления;

б)  особенности химических свойств: наличие окислов, их химическую стойкость, окисляемость и активность по отношению к таким газам, как азот, водород;

в)   характеристику смачиваемости различными припоями;               " „  –

г)  возможность и условия образования интерметал-лидных прослоек.

Все это ограничивает возможности выбора припоев, флюсов, способов нагрева, конструкции соединения. Так, например, телескопическое соединение двух трубок из меди и алюминиевого сплава имеет большую прочность, если охватывающая деталь из алюминиевого сплава; это объясняется более благоприятным характером внутренних напряжений.

На алюминиевые сплавы наносят покрытия из меди, никеля, цинка, серебра; на вольфрам — из никеля, меди, ниобия, тантала, из сплавов никеля с титаном, никеля с медью; на титановые сплавы — из никеля, серебра.

Обычно в нейтральной атмосфере аргона  или  в  вакууме. Для   ускорения   нагрева,   кроме обычных  методов, применяют нагрев электронным  лучом.

Перед пайкой поверхность тугоплавких металлов очищают от окислов химическим или электролитическим травлением, а также механическими   способами.

Для пайки тугоплавких металлов существует большое количество припоев, и их выбор во многом определяется конкретными условиями эксплуатации и технологии пайки (табл. 14).

При выборе припоев и технологии пайки тугоплавких металлов необходима, чтобы температура пайки была сравнительно низкой, а температура распая — высокой. Так как пайку этих металлов часто производят в вакууме, среди компонентов припоя не должно быть легкоис-паряющихся элементов (хрома, марганца и др.), которые могут вызвать поры в паяном шве.

Определенные требования к технологии, конструированию паяных узлов и выбору припоев предъявляются в связи с тем, что конструкционные металлы, соединяемые с тугоплавкими, имеют различные температурные коэффициенты линейного расширения, что при пайке вызывает образование напряжений и способствует возникновению трещин. Меньшее различие в температурных коэф-

фициентах линейного расширения необходимо и при выборе припоя.

Пайка алюминия, магния и их сплавов. Алюминиевые и магниевые сплавы широко применяют в приборах авиационной техники, в которых часто бывает необходима пайка. Процесс пайки этих металлов и сплавов на их основе-осложняют тугоплавкие окисные пленки, обладающие высокой химической стойкостью и не удаляющиеся при пайке в высоком вакууме (до 1,3*Ю-3— —1,3-10—4 Па) и в инертных газовых средах. После же удаления пленки довольно быстро образуется новая, что ограничивает время между удалением пленки и пайкой, которое устанавливает технолог и которое должно строго соблюдаться.

 (молибден, цирконий, тантал, ниобий и др.). Особенность этих металлов — их высокое сродство к газам, прежде всего к кислороду (газы охрупчивают металл и способствуют образованию горячих трещин), а также большая склонность к росту зерна при нагреве и высокая температура плавления.

При сварке тугоплавких химически активных металлов необходимы хорошая защита от влияния атмосферы и концентрированный источник нагрева. Наиболее рациональными способами сварки являются электроннолучевая и термодиффузионная в вакууме, дуговая в камерах с атмосферой аргона, в некоторых случаях, особенно для малых толщин, — аргоно-дуговая, а также контактная конденсаторная сварка. ‘

Сварка разнородных металлов. Сварка разнородных металлов, а также металлов с металлоидами (полупроводниками, керамикой) связана с большими трудностями, однако она имеет важное значение в производстве ряда приборов.

Как известно, процесс сварки начинается с образования физического контакта путем плавления или вследствие пластических деформаций и заканчивается электронным взаимодействием, в результате которого образуется соединение.

При сварке металлов, а также "металла со сплавом электронное взаимодействие заключается в обобщении «валентных» электронов положительными ионами, т. е. в образовании металлической связи.

При сварке разнородных материалов могут образов ваться хрупкие интерметаллические соединения, способствующие возникновению трещин и резкому ухудшению пластичности сварного соединения. По этой причине, например, практически невозможна сварка плавлением непосредственно титана со сталью. Дополнительные трудности возникают при большой разнице в теплофизи-ческих свойствах (температуре плавления, теплопроводности, температурном коэффициенте линейного расширения) свариваемых материалов, что приводит к неравномерному оплавлению одной из кромок соединяемых деталей, возникновению значительных сварочных напряжений, а иногда — и к образованию трещин.

В меньшей степени сказываются эти трудности при сварке разнородных металлов давлением (термодиффузионная сварка в вакууме, холодная сварка, сварка ультразвуком, трением, взрывом) или плавлением, если используются сварочные источники с высокой концентрацией тепловой энергии (электроннолучевая сварка в вакууме, сварка лазером). При сварке разнородных материалов, особенно материалов с низкой пластичностью, например керамики с металлом, часто ведут предварительный подогрев детали с последующим замедленным охлаждением. Довольно широко сварку разнородных металлов осуществляют через  промежуточные  прослойки.

Трудности пайки тугоплавких металлов обусловлены также рядом физико-химических свойств.

•1. Тугоплавкие металлы имеют высокую химическую активность, особенно по отношению .к кислороду, водороду, азоту. Образующиеся при этом окислы препятствуют растеканию припоя и ухудшают механические свойства металлов, прежде всего "их пластичность. Скорость химического взаимодействия этих металлов с газами возрастает по мере роста температуры, как это видно на примере вольфрама (рис. 66), окисляемость которого существенно повышается, начиная с 800° С.

2. Тугоплавкие металлы чувствительны к нагреву, который вызывает снижение механических свойств вследствие собирательной рекристаллизации, особенно заметно проявляющейся у молибдена и вольфрама. Степень отрицательного влияния роста зерна видна из анализа изменения прочностных и пластических показателей механических свойств’при разных температурах для молибдена (рис. 67): металл с крупнозернистой структурой (100 зерен/мм2) имеет значительно более низкую пластичность и прочность. Преодолеть указанный недостаток тугоплавких металлов при пайке сложно; один из способов — диффузионная пайка при температурах ниже температуры рекристаллизации  (для вольфрама    ниже

1450°С, для молибдена ниже 800—1220°С), в итоге температура распая превышает температуру пайки.

Уменьшение зерна возможно путем увеличения скорости нагрева под пайку и сокращения времени пребывания металлов при повышенных температурах (рис. 68).

3. Тугоплавкие металлы при лайке образуют с компонентами припоя интерметаллические соединения, которые   дополнительно    снижают показатели  пластичности  металлов.

Имея общие свойства, тугоплавкие металлы в то же время различны по многим конкретным физико-химическим свойствам. Ниже рассмотрены некоторые особенности пайки всей группы тугоплавких металлов.