Жестяницкие работы. Выколотка и паяние металла

Газовые паяльники

В газовом паяльнике применена ацетилено-кислородная горелка, к которой прикреплен на стержне с помощью хомута обычный паяльник из красной меди. К ручке присоединены шланги для подачи ацетилена и кислорода. Подача в горелку ацетилено-кислородной смеси регулируется с помощью вентилей. Ацетилено0кислородную смесь на выходе из сопла горелки зажигают и образовавшимся при этом пламенем нагревают рабочую часть паяльника, температуру которой регулируют расходом газа.

Бензиновые паяльники

Бензиновые паяльники представляют собой соединение паяльника с бензиновой горелкой, пламя которой все время подогревает паяльник и не дает ему остывать. Ручка в таких паяльниках является одновременно резервуаром для бензина. Бензиновые паяльники приводятся в рабочее состояние в течение трех-четырех минут. Пламя развивается очень сильное, что дает возможность пользоваться такими паяльниками даже при сильном ветре. Резервуар наполняется бензином не полностью, оставляют небольшое свободное пространство, когда резервуар наполнен бензином, крепко завертывают вентиль на конце ручки. Категорически воспрещается наполнять резервуар бензином вблизи огня.

Расход бензина у обычных бензиновых паяльников составляет от 30 до 50 г/ч.

Ультразвуковые паяльники

В основе способа ультразвукового паяния металлов лежат механические колебания, которые в жидкости вызывают явление, известное под названием кавитации. Кавитация – это нарушение сплошной текучести жидкости. Это явление и используется при паянии металлов. Для паяния металлов применяют ультразвуковые паяльники разных конструкций.

Ультразвуковой паяльник с нагревателем имеет магнитострикционный излучатель ультразвуковых колебаний, собранный из никелевых пластин. На излучателе имеется обмотка, питающаяся от генератора ультразвуковой частоты. Излучатель прикреплен к головке паяльника. Рабочая часть паяльника получает тепло от нагревательного элемента мощностью около 100 вт через обмотку, питаемую переменным током напряжением 10 в, и ультразвуковые колебания частотой 20-30 кгц, возникающие в магнитострикторе при включенном генераторе.

Вследствие эффекта магнитострикции возникают ультразвуковые колебания в расплавленном припое и появляются каватационные пузырьки. Возникшая при этом каватация вызывает разрушение окисной пленки и металл на этом месте становится чистым и легко смачивается расплавленным припоем. Припой растекается по очищенной поверхности, сплавляется с верхним слоем основного металла и тем самым обеспечивает прочное их соединение.

Газопламенные горелки

Газопламенные горелки различных конструкций применяют для паяния изделий твердыми припоями.

В качестве горючего в них используют газообразное топливо. Для паяния применяют газопламенные горелки, работающие на смесях: природный газ с воздухом, природный газ с кислородом, ацетилен с кислородом, водород с кислородом. Газопламенные горелки, работающие на указанных смесях, дают широкий факел пламени, благодаря чему получается менее концентрированный нагрев.

Газовоздушная горелка, работающая на смеси природного газа с воздухом, состоит из двух труб, по одной на из которых подается воздух, а по другой – сжатый воздух. Трубы соединяются в патрубках смесительной камеры, заканчивающейся мундштуком. Трубы соединяются с газопроводом при помощи гибких резиновых шлангов. Каждая труба имеет пробковые краны, при помощи которых регулируют подачу воздуха и газа и тем самым изменяют величину факела пламени.

Ацетилено-кислородные горелки, как показывает их название, работают на смеси ацетилена с кислородом.

Керосиново-кислородные горелки, работающие на жидком горючем в смеси с кислородом, применяются для нагревании изделий при паянии твердыми припоями. Наиболее распространенной является керосиново-кислородная горелка ГКУ-55. При работе ею применяют сетчатые и однодырочные мундштуки.

Сетчатые мундштуки обеспечивают равномерный и интенсивный нагрев изделий.

Паяльные лампы

Паяльные лампы широко применяются при паянии, ими нагревают изделия перед паянием, а также расплавляют припой.

Шаберы

Шаберы применяют для очистки поверхности изделий от окислов, припоев и т.п.

Плоские поверхности обрабатывают плоским шабером, снимая им слой металла при движении вперед.

Вогнутые поверхности обрабатывают изогнутым шабером, перемещая лезвие вбок слева направо.

Напильники

Напильники применяют для зачистки спаиваемых мест до и после паяния.

Струбцины

Струбцины применяют для наружного соединения изделий при продолжительной паянии.

Пассатижи

Пассатижи применяют для зажима и поддержки мелких деталей при паянии.

Паяльные клещи

Паяльные клещи применяют для зажима и поддержки изделий при паянии.

Щетки

Все посторонние вещества с поверхности изделий перед паянием и остатки припоя после паяния удаляют при помощи металлических щеток. С успехом используют также обычные металлические щетки, применяемые для очистки напильников. Очень часто применяют круглые металлические щетки, которые закрепляют на шпинделе шлифовальной ручной машинки. Для этой цели применяют также угловую пневматическую щетку реверсивную УПЩР-1 и дисковую абразивную щетку.

Кисти волосяные

Кисти волосяные применяют для смазывания флюсом швов спаиваемых изделий. Кисти оберегают от загрязнений, часто промывают, чтобы не ухудшать качество паяния.

Оборудование для изготовления и хранения припоев и флюсов

Тигли для припоев. Мягкие и твердые припои изготовляют в специальных сосудах, называемы тиглями. Для изготовления и расплавления припоев применяют графитовые тигли. Тигли изготовляют также из серого чугуна, поскольку он почти не растворяется в припоях. Но чугунные тигли применяют реже, чем графитовые.

На рисунке 223а изображен графитовый тигель 1, снабженный двухсторонней рукояткой 2 для его съема с нагревательного устройства после приготовления припоя.

Формы для припоев. Чтобы изготовить припой в виде палочек определенных размеров, его после расплавления в тиглях заливают в специальные формы. Формы для заливки припоев обычно изготовляют из чугунных плит, на поверхностях которых для этой цели прорезают желобки полуцилиндрической формы, располагаемые параллельно друг другу, на нижнем конце закрытые, а на верхнем – соединенные общим поперечным каналом (рисунок 223б). Такие плиты перед использованием складываются вместе и сжимают струбцинами, а их желобки смазывают слегка маслом. Затем заливают расплавленный припой, которому дают остыть, освобождают форму от струбцин, разъединяют плиты формы и выбирают из них припои в виде палочек.

В таких формах могут быть приготовлены мягкие и твердые припои. Обычно припои в таких формах изготавливаются в виде прутков диаметром от 3 до 8 мм и длиной от 150 до 250 мм. Существенный недостаток таких форм состоит в том, что в них очень часто бывает трудно получить прутки припоев определенного сечения по всей длине: из-за этого при паянии приходится расходовать лишнее количество припоя, а также создаются трудности в получении ровных швов.

Для изготовления прутков припоя применяют специальные прокатные цилиндрические ролики (вальцы) с ручьями (рисунок 223в).Такие ролики закрепляют на шпиндели зигмашины. Изготовленные по такому способу прутки припоев имеют вполне определенные размеры и форму, благодаря чему они при паянии плавятся равномернее и паяльный шов получается ровным.

Ступки для измельчения флюсов. Для изготовления флюсов применяют металлические и фарфоровые ступки (рисунок 223г) разных форм и размеров. Ступки всегда содержат в чистоте, во избежание попадания посторонних веществ в флюс при его измельчении.

Сосуды для флюсов. Для изготовления и хранения флюсов применяют различного рода сосуды. Для хранения паяльной жидкости, толченой канифоли и приготовления кашицы из буры можно использовать обычную кастрюлю с крышкой или противень с крышкой. Эти сосуды, будучи закрытыми крышками, предохраняют флюсы от загрязнения посторонними веществами.

Такие кастрюли и противни с крышками могут быть изготовлены из низкоуглеродистой стали.

Флюсы хранят в стеклянных сосудах с притертыми пробками, чтобы не допускать проникновения в них влаги из воздуха, от чего они портятся.

Посуда для кислоты. Все применяемые при паянии кислоты хранят в стеклянной посуде. Те вещества, которые портятся от влаги воздуха, хранят в стеклянных банках с притертыми пробками. Во время паяния кислоты наливают в стеклянную или фарфоровую посуду.

Паяные соединения

Прочность паяного изделия зависит от площади соединения и взаимной подгонки соединяемых деталей. Поэтому поверхности спаиваемых деталей перед паянием соответствующим образом обрабатывают, подгоняют друг к другу и тщательно очищают от загрязнений. Жидкий припой лучше всего пристает к чистым, не окисленным и не загрязненным маслами или другими веществами поверхностям деталей. Наиболее пригодна для паяния шероховатая (взрыхленная) поверхность деталей, т.е. такая, какая получается после обработки деталей на металлорежущих станках путем точения, фрезерования и т.п. При паянии заполнение зазоров расплавленным припоем происходит под действием капиллярных сил, величина которых зависит от шероховатости и чистоты спаиваемых деталей.

Припои очень плохо пристают к полированным поверхностям, так как в этом случае они с трудом соединяются с основным металлом. Нельзя оставлять на поверхности спаиваемых деталей следов смазочных масел, так как при высокой температуре они образуют на поверхности коксовую пленку, затрудняющую паяние.

Поверхность деталей перед паянием обычно обрабатывают до чистоты 4-6-го классов. Более истая обработка ухудшает смачиваемость припоем поверхности деталей.

Наиболее распространенными видами паяных соединений являются: стыковое, внахлестку, с косым срезом (в ус), муфтовое, торцовое, донное, фальцевое.

Стыковое соединение (рисунок 227а). Применяется в том случае, когда от паяного изделия не требуется большой прочности, когда нежелательно удваивать толщину металла паяного изделия, а также для паяния деталей, изготовление которых из целого куска металла не рационально.

Соединение внахлестку (рисунок 227б). Обеспечивает высокую прочность, так как поверхности деталей имеют большую площадь соприкосновения. Соединение внахлестку широко применяется, так как удобно при выполнении и по сравнению с другими видами соединений (соединение с косым срезом и др.), не требует выполнения подгоночных операций.

Соединение с косым срезом (рисунок 227в). Обеспечивает высокую прочность, так как по сравнению со стыковым соединением имеет большую площадь соприкосновения поверхности деталей. Этот вид соединения применяют при изготовлении сосудов, ленточных пил и др.

Муфтовое соединение (рисунок 227г). Широко применяется при изготовлении трубопроводов масленых, водяных и газовых систем. Это соединение позволяет получать паяные конструкции достаточно большой прочности.

Торцовое соединение (рисунок 227д). Обеспечивают герметичность изделия. Этот вид соединения применяют при изготовлении резервуаров для различных жидкостей.

Донное фальцевое соединение (рисунок 227е). Обеспечивает герметичность изделий. Этот вид соединения применяют при паянии изделий, имеющих толщину материала до 1.5 мм.

Паяние мягкими припоями

Перед паянием мягкими припоями детали подгоняют друг к другу, а места спайки тщательно очищают от грязи и жировых веществ. Очистка осуществляется механическим и химическим способами.

Первый выполняют напильниками, щетками, шаберами, наждачным полотном.

Второй – промывкой в бензине или керосине.

Места спайки деталей предварительно облуживают и покрывают флюсами, которые выбирают в зависимости от свойств спаиваемых металлов и припоев.

Рабочую часть паяльника тщательно очищают от грязи, подогревают и облуживают. Перегрев паяльника не допускается. В зависимости от припоя температура нагрева паяльника должна быть от 200 до 600ºС. На гретые паяльники класть на стол или верстак нельзя, они быстро отдадут свое тепло и могут легко загрязниться. Паяльники кладут на специальные подставки.

На шов спаиваемых изделий паяльником наносят припой, после чего шов подогревают паяльником до полного покрытия шва припоем. Если припой не расходится по шву спаиваемого изделия, шов вторично покрывают флюсом.

Спаянный шов тщательно очищают, промывают, протирают сухой ветошью.

При необходимости паяное изделие испытывают на герметичность.

Паяние твердыми припоями

Как и при паянии мягкими припоями, перед паянием твердыми припоями, спаиваемые детали плотно подгоняют друг к другу. Очищают спаиваемые швы механическим и химическим способами.

Собранные и подогнанные детали в местах пайки покрывают соответствующим флюсом в зависимости от спаиваемого металла и припоя.

На шов наносят припой, смешанный с бурой, и изделие нагревают до температуры плавления припоя различными способами: паяльной лампой, на горне, в печи. Шов должен быть пропаян по всей длине равномерно.

При паянии серебряными или латунными припоями последние накладывают на нагретое место шва или вводят в предварительно нагретый шов. Если припой не расходится по шву, на него вновь насыпают флюс.

После паяния оставшийся на швах флюс удаляют непродолжительным, в течение 10-15 мин кипячением в растворе, содержащем 10% каустической соды, 5% машинного масла и 85% воды.

Спаянное и прокипяченное изделие тщательно промывают в воде, протирают сухой ветошью и сушат.

При необходимости спаянное изделие испытывают на герметичность.

Паяние деталей из алюминия и его сплавов

У алюминия и его сплавов на поверхности, даже без нагрева, быстро образуется плотная пленка окиси с высокой температурой плавления (более 2000ºС), препятствующая соприкосновению расплавленного припоя с поверхностью детали.

Это обстоятельства делает невозможным паяние деталей из алюминия и его сплавов мягкими и твердыми припоями обычным паяльником, поэтому применяют ультразвуковой паяльник.

Паяние деталей из алюминия и его сплавов выполняют мягкими припоями без применения флюсов. При этом учитывают, что оловянно-цинковые припои растекаются хуже, чем оловянно-свинцовые.

Для приведения паяльника в действие необходимо:

1. Заземлить паяльное устройство.

2. Установить включатель сети в положение "Сеть".

3. При помощи разъемов подключить паяльник к генератору.

4. Включить шнур питания с вилкой в сеть.

5. Установить паяльник на подставке.

6. Перевести выключатель в сети в положение "Вкл." При этом включаются: питание генератора, обмотки подогрева и зажигается индикаторная лампочка.

7. Подогреть паяльник в течение 10 мин.

Приступая к паянию деталей проверяют, исправен ли паяльник. Исправный паяльник при нажатии курка должен издавать звук. Детали, подлежащие пайке, сначала нагревают с помощью паяльника.

Применение флюсов (нашатыря, канифоли и т.п.) для залуживания паяльника, а также при паянии не разрешается.

Расплавление припоя осуществляется при мягкой пайке с помощью стержня паяльника, укрепленного на магнитострикционном вибраторе, а при крупной пайке с помощью отдельно взятого нагревательного прибора.

Припой растекается по очищенной поверхности, сплавляется с верхним слоем основного металла и тем самым обеспечивает получение шва. Частицы оксидной пленки всплывают на поверхность расплавленного припоя и легко удаляются. Расплавленный припой, изолируя поверхность кромок деталей от соприкосновения с окружающим воздухом, препятствует образованию новой окисной пленки.

Отдельные частицы окисной пленки, выплывающие на поверхность расплавленного припоя, удаляют металлической пластинкой.

В связи с тем, что узлы генератора и паяльника находятся под высоким напряжением, вскрытие и ремонт регулирование генератора и паяльника разрешается только специально обученным рабочим.

Паяние деталей из алюминия и алюминиевых сплавов, например из дюралюминия возможно без применения ультразвука. Паяние осуществляется специальными припоями вместе со специальными флюсами.