Pájecí operace jsou zcela běžné nejen v profesionálních oblastech výroby a stavebnictví, ale také v každodenním životě. Používají se k získání meziatomových trvalých spojení mezi malými částmi a prvky. Existují různé typy pájení, které se liší technologickými nuancemi, použitým spotřebním materiálem, obrobky atd.
Přehled technologie
Jedná se o metodu spojování, která využívá spojovací taveninu (pájku) s vhodnými vlastnostmi pro specifické podmínky. Jak aktivní pájecí prvek, tak obrobky jsou podrobeny předehřevu, díky kterému se vytvoří struktura materiálů, která je tvárná pro spojování. Teplotní režim musí překročit špičkový bod ohřevu, jehož obcházení kovové části změknou a začnou přecházet do kapalného stavu. Důležitou charakteristikou jakéhokoli typu pájení je doba tepelné expozice pod taveninou. Toto je interval od začátku ohřevu do ztuhnutí pájky potéspojení. Operace trvá v průměru 5-7 minut, ale mohou se vyskytnout odchylky od tohoto rozsahu - záleží na vlastnostech obrobku a oblasti zpracovávaného uzlu.
Pájecí lampy
Nejběžnější nástroj pro pájení různých obrobků, který umožňuje získat vysokoteplotní ohřev spalováním alkoholu, petroleje a dalších kapalných paliv. Během provozu z trysky zařízení uniká světlicová pojistka, která je následně směrována do cílové oblasti taveniny. Taková zařízení lze použít nejen pro spojování dílů, ale také pro vytápění konstrukcí a mechanismů. Před odstraněním laku se také používají pájecí stroje. Průměrná teplota ohřevu lampové páječky je 1000 - 1100 °C, lze ji tedy použít i při svařování. Mezi nejproduktivnější modely patří benzínové lampy. Rychle dosáhnou optimální provozní teploty a zvládnou většinu standardních pájecích operací. Konstrukce zařízení zajišťuje zásobník na palivo a také regulátor plamene, který umožňuje měnit sílu tepelné expozice.
Pájecí hořáky
Široká řada plynových páječek, které lze připojit k zásobníku paliva nebo k centrálnímu zdroji paliva. První možnost dodávky má výhodu autonomie. Hořák s rozprašovačem, stejně jako benzínová lampa, lze použít bez ohledu na externí komunikaci. Při výběru takového zařízení je třeba vzít v úvahu výkon, práciteplota, druh použitého plynu, doba připravenosti k použití atd. Například běžný plynový pájecí hořák běží na propan-butan a dosahuje teploty ohřevu až 1300 °C. Doba nepřetržité tepelné expozice může dosáhnout 3 hodin, ale tato doba bude také záviset na objemu připojené kazety. Hořáky se také rozlišují podle typu zapalovacího systému. Nejjednodušší modely se zapínají mechanicky a v modernějších verzích se používá piezo zapalování.
Elektrické páječky
Také běžný typ pájecího zařízení v domácím prostředí, který je bezpečný (ve srovnání s plynovými zařízeními) a kompaktní velikosti. Ale stojí za to zdůraznit i nedostatky. Za prvé, taková zařízení jsou závislá na síti, což omezuje jejich rozsah. Za druhé, elektrické pájecí zařízení udržuje nízkou teplotu ohřevu v rozmezí 400-450 °C. To je způsobeno skutečností, že část energie se ztrácí v procesu přeměny elektřiny na teplo.
Při výběru zařízení musíte vzít v úvahu maximální napětí. V dílnách a průmyslových odvětvích se tedy používají standardní modely 220 V. V domácích podmínkách se často používají zařízení pracující z transformátorů 12 a 24 V. Úkoly, které lze vyřešit elektrickými páječkami, se omezují hlavně na opravy malých zařízení, obnovení kontaktů mikroobvodů, spojování plastových dílů atd.
Pájecí stanice
Pro dávkové nebo in-line pájenípomocí multifunkčního zařízení. Pájecí stanice se vyznačuje širokými možnostmi nastavení provozních parametrů a také vyššími teplotami ohřevu. Stačí říci, že zařízení tohoto typu pracují s výkonem 750 - 1000 W, připojená k sítím s napětím 220 V. Zpravidla se jedná o profesionální pájecí zařízení, ale existují i protějšky pro domácnost. Například zařízení pro skupinové operace doma mohou obsahovat několik vyměnitelných hrotů různých velikostí, stojany, odpáječky, řezačky drátu a další pomocné příslušenství. Nyní stojí za to se seznámit s různými technologickými přístupy k pájecím procesům.
Hlavní typy pájení
Existují techniky pro provádění operací na kloubu a mezeře. Pokud je tedy mezera mezi připojenými prvky menší než 0,5 mm, bude pájení s mezerou. Překročení tohoto intervalu znamená, že spojení je provedeno end-to-end. Kromě toho mohou mít spoje různé konfigurace - například ve tvaru X a V. Pájení mezery se provádí pouze tekutou pájkou, která je během provozu odeslána do mezizóny. Standardní typy pájení na tupo zahrnují vyplnění volného prostoru pájkou pod vlivem gravitace.
Klasifikace pájení podle teplotních podmínek
Dnes se používá měkké, tvrdé a vysokoteplotní pájení, které se používá především ve výrobě a stavebnictví. První dvě techniky jsou si v mnohém podobné – například v obou případech pracovníteplota je 450 °C a nižší. Pro srovnání, vysokoteplotní připojení se provádí v režimu minimálně 600 °C a častěji - nad 900 °C.
Nízkoteplotní zpracování zároveň může poskytnout kvalitní spojení. Nejvýhodnější bude použití tvrdé pájky, díky které je dosaženo vysoké pevnosti a žáruvzdornosti dílů. Přidání mědi do mezery nebo spoje také zvýší tažnost obrobku. Pokud je požadováno získání pružné a elastické struktury, pak se používá měkké pájení.
Klasifikace pájek
Moderní pájky je podmíněně možné rozdělit do dvou skupin:
- Tání při nízkých teplotách.
- Tání při vysokých teplotách.
Jak již bylo uvedeno, pájení při nízké teplotě se provádí při teplotě 450 °C a nižší. Samotná pájka pro tento druh operace by měla měknout již při 300 °C. Mezi takové materiály patří široká skupina slitin cínu s přídavkem zinku, olova a kadmia.
Vysokoteplotní tavná média se používají pro pájení při teplotách kolem 500°C. Jde především o sloučeniny mědi, kam patří také nikl, fosfor a zinek. Je důležité si uvědomit, že například pájka cín-olovo-kadmium se kromě nižšího bodu tání bude od slitin mědi lišit mechanickou pevností. Poměr odporu k fyzickému tlaku lze vyjádřit následovně: 20 - 100 MPa versus 100 - 500 MPa.
Typy toků
Při vystavení teplu na povrchu kovového obrobkuvzniká oxidový povlak, který zabraňuje vytvoření kvalitního spojení s pájkou. K odstranění takových překážek se používají různé typy pájecích tavidel, z nichž některé také odstraňují stopy rzi a vodního kamene.
Tavidla lze klasifikovat pouze podle kompatibility s pájkami (tvrdé a měkké) nebo podle teplotní odolnosti. Například pro měkké pájení těžkých kovů se používají výrobky označené F-SW11 a F-SW32. Pro pevné spojení těžkých slitin se používají pájecí tavidla typu F-SH1 a F-SH4. Lehké kovy, jako je hliník, se doporučuje předem upravit sloučeninami skupin F-LH1 a F-LH2.
Metoda indukčního pájení
Tato technologie pájení má několik výhod oproti klasické metodě spojování za tepla. Mezi nimi lze vyčlenit minimální stupeň oxidace obrobku, což v některých případech eliminuje potřebu použití tavidel, stejně jako nízký efekt deformace. Pokud jde o cílové materiály, patří mezi ně měkké i tvrdé slitiny a také keramika s plasty. Například optimální pájka pro měď bude v tomto případě označena L-SN (modifikace SB5 nebo AG5). Jako zdroj tepelné energie při indukční expozici mohou působit jak ruční lampy, tak strojní jednotky příslušného výkonu. Ve výrobě se generátorová soustrojí uplatňují i tehdy, když je potřeba získat dlouhodobé pájení velkoplošných uzlů. Součástí práce je také vícemístný induktor, který můžepřijímat obrobky jeden po druhém. Tato technologie se používá zejména k výrobě ručních řezných nástrojů.
Ultrazvukové pájení
Další moderní high-tech metoda pájení, jejíž vývoj byl způsoben potřebou odstranit řadu charakteristických nedostatků elektrochemických způsobů spojování. Klíčovým rysem této techniky je schopnost nahradit konvenční tavidlo jako prostředek k eliminaci oxidů. Odizolovací funkce je vykonávána energií ultrazvukových vln, které způsobují proces kavitace v tekuté pájce. Současně jsou plně zachovány úkoly tepelného vázání z taveniny.
Tato technologie je také vynikající z hlediska rychlosti připojení. Pokud porovnáme ultrazvukové záření s účinkem, který poskytuje cín-olověná pájka, pak bude intenzita kolapsu dutin zpracovávaného uzlu několikanásobně vyšší. Pozorování ukazují, že ultrazvukové vlny s frekvencí 22,8 kHz poskytují rychlost uzavření pájky 0,2 m/s.
Tato metoda má také ekonomické výhody. S nimi souvisí i změna přístupů k používání tavidel a pájek. Při výrobě elektrických zařízení, při montáži monolitických kondenzátorů, proudových měničů a dalších zařízení, se hojně využívá pokovování palladiovými, stříbrnými a platinovými pastami. Proces ultrazvukového pájení vám umožňuje nahradit drahé kovy levnějšími analogy bez ztráty výkonu budoucího produktu.
Funkce pájení-svařování
Pájení jako takové má mnoho podobností s tradičními technologiemi svařování. Používá se také ohřev obrobků a cizího materiálu, který ovlivňuje tvorbu švu. Ve srovnání se svařovacími technikami však pájení nezajišťuje vnitřní roztavení struktury obrobku. Okraje dílů zpravidla zůstávají pevné, i když jsou zahřáté. A přesto úplné roztavení obrobku poskytuje pevnější spojení. Další věcí je, že k dosažení takového výsledku může být zapotřebí výkonnější zařízení. Při použití tekuté pájky pro měď je docela proveditelné nekapilární pájení s hustým plněním švu. Tento způsob spojení částečně souvisí se svařováním, protože zvyšuje adhezi struktur dvou nebo více obrobků. Nekapilární pájení se doporučuje s elektrickými obloukovými stroji nebo kyslíko-acetylenovým hořákem.
Závěr
Získání kvalitního spoje během pájecího procesu je ovlivněno nejen správným výběrem technologie, pájky s tavidlem a vybavením. Často mají rozhodující význam drobné organizační postupy spojené s přípravou materiálů a následným zpracováním. Zejména použití tvrdé pájky vyžaduje vícestupňové čištění povrchu cíle pomocí abrazivního broušení a chemického napadení tetrachlormethanem. Hotový díl by měl být čistý, hladký a pokud možno rovný. Přímo při pájení se také doporučuje věnovat zvláštní pozornost způsobu upevnění obrobků. Žádoucíupevněte je do upínacího nástroje, ale tak, aby byl chráněn před chemickým a tepelným napadením.
Nezapomeňte na bezpečnost. Aktivní spotřební materiály – tavidlo a pájka – vyžadují zvláštní péči. Z velké části se jedná o chemicky nebezpečné prvky, které při vystavení vysoké teplotě mohou uvolňovat toxické látky. Proto by měla být při práci minimálně chráněna ochrana kůže a dýchacích cest.
