Spájkovanie kontaktov a vodičov

Spájkovanie - proces spájania kovov v pevnom stave s spájkami, ktoré po roztavení tečú do medzery, zvlhčujú spájkované povrchy a po ochladení tuhnú a vytvárajú spájkovaný šev.

Spájkovanie sa vykonáva pri teplote nižšej ako je teplota topenia materiálov častí, ktoré sa majú spojiť. Zároveň by teplota spájky použitej na spájkovanie mala byť o niečo vyššia ako bod topenia a teplota spájaných častí by mala byť blízka teplote topenia spájky. Dodržanie tejto podmienky je nevyhnutné na získanie takej pohyblivosti spájky, ktorá zaisťuje vyplnenie medzier vo švíkoch medzi kontaktnými prvkami a tokom okolo ich povrchov.

Kvalitné spájkované spojenie je možné dosiahnuť len vtedy, ak spájka zmáča kontaktné plochy spájaných prvkov, má tiež vysoké kapilárne vlastnosti a zabezpečuje vyplnenie medzier medzi spájanými prvkami.

Metalurgický spôsob spájania dielov pomocou spájky s teplotou topenia pod 450 °C sa nazýva mäkké spájkovanie. Priľnavosť spájky ku kovu nastáva v dôsledku priľnavosti spájky na kov. Treba poznamenať, že teplota topenia spájky na mäkké spájkovanie pri 450 ° C sa predpokladá podmienene.

Vytváranie kontaktných spojov pomocou spájky s teplotou topenia nad 450 ° C sa nazýva spájkovanie. Priľnavosť spájky na kov je v tomto prípade spôsobená adhéziou a difúziou spájky do kovu.

Pri spájkovaní nedochádza takmer k žiadnemu roztaveniu spájaných prvkov, preto sa spájkované spoje ľahšie opravujú.

Spájkovanie vytvára spojenia medzi prakticky akýmkoľvek rovnakým kovom alebo kombináciou rôznych kovov.

Meď patrí medzi kovy, ktoré sa dajú ľahko spájkovať. Pridanie legujúcich prvkov do medi však komplikuje proces spájkovania, pretože prítomnosť nečistôt v medi mení vlastnosti oxidových filmov, ktoré sú prekážkou pre vytvorenie spoľahlivého spojenia. Nečistoty v zliatinách medi navyše pri spájkovaní reagujú a vytvárajú krehké spoje. V tomto ohľade musia byť pri vytváraní kontaktných spojení starostlivo vybrané tavivá a spájky.

Spájkovanie hliníka predstavuje dve hlavné výzvy. Po prvé, na hliníku je žiaruvzdorný oxidový film a po druhé, hliník má vysokú tepelnú vodivosť s relatívne nízkou tepelnou kapacitou a veľkým koeficientom lineárnej rozťažnosti. Preto v procese spájkovania hliníkových kontaktných prvkov musí byť ohrev lokalizovaný, výber taviva musí byť vykonaný v závislosti od legujúcich prísad zavedených do kovu.

Charakteristiky rôznych spájaných kovov alebo ich kombinácií predurčujú tak technologický postup spájkovania, ako aj spájky, tavivá a zariadenia používané pri spájkovaní.

Zváraná kontaktná konštrukcia

Spájkovanie má veľa spoločného s tavným zváraním, existujú však medzi nimi zásadné rozdiely. Ak sú počas zvárania hlavné a prídavné kovy vo zvarovom kúpeli v roztavenom stave, potom sa hlavný kov počas spájkovania neroztopí.

Spájkovanie je vo všeobecnosti komplex metalurgických a fyzikálno-chemických procesov prebiehajúcich na rozhraní medzi základným pevným kovom a tekutým kovom — spájkou.V závislosti od fyzikálno-chemických vlastností základného materiálu a spájky, ako aj podmienok a spôsob spájkovania, spoj vytvorený medzi nimi má inú štruktúru. Je známe, že podmienkou spojenia základného kovu s spájkou je priľnavosť. Pri navlhčení čistého kovového povrchu spájkou a jej následnom stuhnutí dochádza k nasledujúcim procesom.

Ak komponenty, ktoré tvoria spájku, neinteragujú so základným kovom predtým, ako sa v ňom rozpustia, potom sa medzi spájkou a týmto kovom objavia medzikryštálové väzby. Pevnosť spojenia vytvrdenej spájky so základným kovom je blízka pevnosti samotnej spájky. Je to dané tým, že spájka vyplní všetky nerovnosti a mikrokanály, ktoré tvoria vyvinutú adhéznu plochu výrazne presahujúcu viditeľnú kontaktnú plochu.

V prípade, že pri teplote spájkovania alebo pri nižších teplotách je možné rozpúšťanie jedného kovu v druhom, dochádza okrem medzikryštalických väzieb k difúzii atómov spájky do spájkovaného kovu a naopak. Vzájomná difúzia spájky a spájkovacieho kovu je mimoriadne citlivá na teplotu. Preto vývoj tohto procesu závisí od teploty spájkovania a trvania ohrevu. Pri určitých teplotách tvoria zvarový kov a komponenty spájky intermetalické vrstvy na hranici spoja.

Štruktúra kontaktného spoja vytvorená spájkovaním je oblasť pozostávajúca z vrstvy liatej spájky rovnajúcej sa medzere medzi prvkami, ktoré sa majú spojiť, a obklopená na oboch stranách produktmi interakcie spájky so základnými kovmi - intermetalický medziprodukt vrstvy rôzne kompozície — a oblasti vzájomného rozmiestnenia.

Štruktúra spájkovaného spoja: 1 — pripojené vodiče; 2 — korózne zóny; 3 — intermetalické vrstvy; 4 — spájka; 5 — difúzna zóna

Spájkovanie hliníkových drôtov

Spojenie a rozvetvenie plných drôtov s prierezom 2,5 — 10 mm2 spájkovaním sa vykonáva po predchádzajúcom spojení koncov jadra dvojitým zákrutom tak, aby sa v mieste dotyku jadier vytvorila drážka. Spoj sa zahrieva plameňom propán-butánového horáka alebo benzínovej lampy na teplotu začiatku tavenia spájky. Potom s námahou trieť spojovacie plochy spájkovačkou zavedenou do plameňa. V dôsledku trenia sa drážka pri zahrievaní spoja očistí od nečistôt a pocínuje. Týmto spôsobom je celé spojenie utesnené.

Spájkovacie spojenie a rozvetvenie pevných drôtov

Spojenie, ukončenie a rozvetvenie izolovaných hliníkových drôtov spájkovaním vyrábané po postupnom rezaní kontaktných plôch hliníkových drôtov a ich predbežnom pocínovaní. Konce žíl sú vložené do špeciálnych foriem, ktoré sa umiestnia do stredu a stredu časti rúrky tak, aby sa navzájom dotýkali. Na vodiče sú umiestnené ochranné clony, ktoré chránia izoláciu pripojených vodičov pred pôsobením plameňa. Pre veľké prierezy vodičov sa dodatočne používajú chladiče. Vnútorné plochy foriem sú vopred natreté studenou farbou alebo pretreté kriedou. Miesta, kde drôty vstupujú do matrice, sú utesnené plechom alebo kordovým azbestom, aby sa zabránilo úniku spájky.

Pred spájkovaním priamym plameňom sa stredná časť matrice zahreje, potom sa do plameňa zavedie spájka, ktorá roztavením vyplní matricu až po vrch otvoru.

Na obrázku je znázornený spoj pripravený na spájkovanie. Bola vyvinutá a použitá metóda odlievania spájkou. Touto metódou sa pripravené žily položia so skosením pod uhlom 55 °. tvar, pričom medzi nimi zostáva vzdialenosť asi 2 mm, zostávajúce operácie prípravy drôtu na pripojenie sú podobné tým, ktoré sa vykonávajú pri tavnom spojení.

V tégliku sa roztaví 7-8 kg spájky a zahreje sa na asi 600 ° C (aby sa zabránilo rýchlemu ochladeniu). Medzi téglik a miesto, kde sa naleje spájka, je inštalovaná nádoba na odtok spájky, ktorá je pripevnená k odkrytým častiam drôtov.Spájka sa naleje do formy cez vtokový otvor, kým sa okraje jadier neroztavia a forma sa nenaplní. Odporúča sa zamiešať spájku a zoškrabať oxidový film z koncov jadier škrabkou. Čas spájkovania nepresahuje 1 - 1,5 minúty.

Splietané drôty s namontovanými tvarmi, pripravené na spájkovanie: 1 — izolácia drôtu, 2 — ochranná clona, ​​3 — forma, 4 — uložený drôt, 5 — azbestové tesnenie.

Spojenie hliníkových káblových vodičov spájkovaním naliatím roztavenej spájky: a — celkový pohľad na proces spájkovania, b — šablóna na zdobenie koncov drôtov; c — hotové spojenie, 1 — spájka, 2 — spájkovacie body

Spájkovanie medených drôtov

Technológia pripojenia a ukončenia medených drôtov spájkovaním je rovnaká. Spájkovanie drôtov s prierezom 1,5 — 10 mm2 sa vykonáva spájkovačkou a s prierezom 16 — 240 mm2 — propán-butánovým horákom alebo horákom; proces spájkovania pozostáva z ponorenia do roztavenej spájky alebo naliatia roztavenej spájky na miesto spájkovania.

Pripojenie a rozvetvenie medených drôtov do 10 mm2 spájkovaním sa vykonáva po príprave ich kontaktov. Žily sú zatočené, pokryté kolofóniou, spájkovací bod sa zahrieva spájkovačkou roztavením spájky v mieste spájkovania alebo ponorením spoja do spájkovacieho kúpeľa. Po navlhčení spoja spájkou a vyplnení medzier medzi spájkovanými koncami sa zahrievanie spoja zastaví.

Spojenie a rozvetvenie medených drôtov o priereze 4 — 240 mm2 spájkovaním s použitím kontaktných tvaroviek, vykonáva sa závlahou.Na tento účel sa spájka v grafitových alebo oceľových téglikoch zahrieva v elektrickej alebo plynovej peci na teplotu 550-600°C.

Drôty pripravené na pripojenie alebo ukončenie sú vopred pocínované a potom umiestnené do objímky alebo objímky. Spoj vodiča sa nachádza v strede objímky. Po dokončení sa jadro vloží do hrotu tak, aby jeho koniec bol v jednej rovine s koncom rúrkovej časti hrotu. Aby sa zabránilo úniku spájky na jadro, je azbest navinutý medzi koniec objímky (hrot) a okraj izolácie. Spoj je vodorovný. Zavlažovanie spájky pokračuje, kým sa nevyplní objem medzi jadrom a hrotom, ale nie viac ako 1,5 minúty. Na konci spájkovania ihneď (až do vychladnutia spájky) objímku pretrieme handričkou navlhčenou spájkovacou masťou, vytlačíme a vyhladíme škvrny od spájky.

Spájkovanie rôznych kovových drôtov sa vykonáva pomocou rovnakej technológie ako spojenie dvoch hliníkových drôtov. Pri príprave koncov hliníkových drôtov na spájkovanie sú ich konce skosené pod uhlom 55O alebo stupňovité rezy, po ktorých sú konce pocínované. Spájkovanie sa vykonáva priamym tavením vo forme alebo odlievaním vopred roztavenou spájkou. Spojenie a rozvetvenie hliníkových lankových a plných drôtov je možné vykonať aj v pocínovaných medených priechodkách.