Technológia spájkovania

Spájkovanie, ako jedna z technológií vytvárania nerozoberateľných spojov, je jedinečným spôsobom spájania najrôznejších materiálov - kovov, nekovov, ako aj kombinácií kovu s nekovmi (uhlík, zliatina, rýchlorezná oceľ, neželezné kovy a ich zliatiny – meď, hliník, tvrdé zliatiny, polovodiče, keramika a pod.).

Kvalita spájkovaných spojov do značnej miery závisí od prípravných operácií: čistenie povrchov, nanášanie základných náterov, umiestnenie spájkovacieho materiálu, predbežná montáž produktu do spojovacích prvkov a testovanie režimu spájkovania.

Čistenie povrchov by malo zabezpečiť odstránenie oxidov a mastných nečistôt, ktoré zabraňujú kapilárnemu stiahnutiu materiálu obrobku a spájky. Čistenie pred spájkovaním sa vykonáva dvoma spôsobmi - chemickým a mechanickým. Na odstránenie hrubých nečistôt (hrdza, oxidy a pod.) sa používa mechanické čistenie, na odstránenie mastnoty a ľahkých nečistôt chemické čistenie (stieranie alkoholmi — etyl, butyl, metyl, špeciálne čistiace zmesi).V prípade chemického odmasťovania je potrebné vziať do úvahy potrebu následného opláchnutia kompozície.

Mechanické čistenie sa vykonáva abrazívnym prúdom (piesok, brok) pre veľké plochy, kovové kefy, sústruh, brúsky. Odstránenie prachu je tiež potrebné po suchom otryskaní. Spájkovanie by sa malo začať čo najskôr po čistení, aby sa zabránilo opätovnému vytváraniu oxidov.

Nanášanie základných náterov sa používa na zlepšenie tekutosti spájky. Najčastejšie sa používajú medené povlaky. Ocele odolné voči korózii sú tiež poniklované. Medené povlaky sa nanášajú spájkovaním alebo elektrolytickým nanášaním.

Spájka umiestnená buď v blízkosti medzery vo forme drôtu, profilovanej fólie, pasty atď., alebo priamo v medzere. Ďalším spôsobom je podávanie spájky počas procesu spájkovania - manuálne alebo mechanizované. Spájka je upevnená lepením alebo zváraním.

Pri nanášaní spájky v medzere sa široko používa metóda elektrického nanášania (pre cín, titán, meď, rôzne zliatiny). Používa sa aj plazmové striekanie náterov. Pri kontaktne reaktívnom spájkovaní sa do medzery vloží fólia (alebo striekaný povlak), čím sa vytvorí kontaktný pár s kovom obrobku.

Na ochranu povrchov, ktoré sa nedajú spájkovať, sa používajú špeciálne «stop pasty» oxidu kremičitého (Al2O3), grafitu, oxidu zirkoničitého a iných.

Predbežné upevnenie dielov vyrobených tak, aby sa zachovala určitá vôľa a vzájomná poloha dielov.V tomto prípade možno použiť ako rozoberateľné spoje (montáž do prístrojov, lisovanie), tak aj jednozložkové (ohrev, montáž bodovým, odporovým alebo oblúkovým zváraním).

Návrhy na spájkovanie spojov

Hlavné parametre režimu spájkovania sú:

• teplota spájkovania,

• rýchlosť ohrevu,

• dodržanie času

• prítlačná sila (na tlakové spájkovanie),

• rýchlosť ochladzovania.

Teplota spájkovania sa určuje na základe maximálnej prípustnej hodnoty na spájkovanie týchto materiálov a spájka sa volí tak, aby jej teplota likvidu bola o 20-50 stupňov nižšia ako teplota spájkovania.

Rýchlosť ohrevu nevyhnutná pre tenkostenné diely. Stanovuje sa empiricky.

Doba zdržania pri teplote spájkovania je tiež určená empiricky na základe skutočnosti, že musí zabezpečiť proces zmáčania a roztierania. Zároveň sa neodporúča bezdôvodne zvyšovať jeho hodnotu, pretože to môže viesť k erózii kovu obrobku pôsobením roztavenej spájky.

Zahrievanie na roztavenie spájky sa môže vykonávať rôznymi spôsobmi — ručne (pomocou horákov, spájkovačiek), v peciach, indukčnými a kontaktnými metódami.

Po spájkovaní sa musí vykonať čistenie, ktoré sa spravidla vykonáva v dvoch etapách. Prvým je eliminácia odpadu pri spájkovaní. Druhým je odizolovanie na odstránenie oxidových vrstiev vytvorených počas procesu spájkovania tavidlom. Nepriľnavosť k agresívnym zvyškom taviva môže oslabiť spájkované spoje.

Pretože väčšina spájkovacích tavív je rozpustná vo vode, najlepší spôsob, ako ich odstrániť, je opláchnuť zostavu v horúcej vode (50 stupňov alebo viac). Zostavu je najlepšie ponoriť do vody, kým sú spájkované diely ešte horúce. V prípade potreby je možné tavidlo jemne pretrieť drôtenou kefou. Na urýchlenie pôsobenia horúcej vody alebo pary možno použiť sofistikovanejšie metódy odstraňovania taviva – jemné čistenie ultrazvukom.

Niekedy je potrebné odstrániť tavidlo z prehriatych častí spájky. V takýchto prípadoch je tavidlo úplne nasýtené oxidmi a zmení sa na zelenú alebo čiernu. V tomto prípade sa musí odstrániť zriedeným roztokom kyseliny chlorovodíkovej (koncentrácia 25%, teplota zahrievania 60-70 stupňov, expozícia 0,5 ... 2 minúty). V tomto prípade musíte pri práci s kyselinami dodržiavať všetky opatrenia.

Po očistení spájky od zvyškov taviva sa oxidy odstránia. Najlepšie čistiace prostriedky sú tie, ktoré odporúča výrobca spájky použitej na spájkovanie. Môžu sa použiť aj kyslé roztoky, ale napríklad kyselina dusičná ničí strieborné spájky pri leptaní.

Po odstránení taviva a oxidov môžu byť spájkované spoje podrobené množstvu ďalších dokončovacích operácií - leštenie alebo konzervácia oleja.

Poruchy počas procesu spájkovania sú podobné ako pri zváraní: nekvapkajúce, nekovové inklúzie, póry a dutiny, praskliny. Nespájkovanie môže nastať, keď medzera a ohrev nie sú rovnomerné, keď nie je dostatočné zvlhčenie alebo nie je výstup plynu.

Nekovové inklúzie v spájkovanom spoji sa objavujú pri interakcii spájky s kyslíkom obsiahnutým vo vzduchu, z interakcie taviva s kovom obrobku pri dlhodobom zahrievaní a pri zlom predbežnom čistení povrchov. Póry a dutiny sa môžu vytvárať s veľkými medzerami a ak sa počas kryštalizácie zvaru zníži rozpustnosť plynov.

Trhliny môžu byť výsledkom tepelného namáhania počas chladenia dielov alebo tvorby krehkých intermetalických zlúčenín.

Dodržiavaním režimu spájkovania, dôkladným čistením a zabezpečením optimálnej vôle medzi spájkovanými časťami sa výrazne znižuje riziko defektov v spájkovaných spojoch.

Pozri tiež: Spájkovacie kolíky a drôty