ВВЕДЕНИЕ 3
1. Состояние вопроса 4
1.1. Алюминий и сплавы на основе алюминия. Паяемость.
Свойства физико-химические. Особенности и способы пайки 4
1.2. Припои применяемы для процесса пайки алюминия и сплавов.
Физико-химические свойства цинка. Припои на основе цинка. Физико-химические свойства цинка 10
1.3. Контактно-реактивная пайка. Контактное плавление и
автовакуумная пайка 19
1.4. Задачи магистерской диссертации 30
2. Методика исследований 32
2.1. Исследование сплавов системы Al-Zn 32
3. Результаты исследований 61
Заключение 88
Список литературы 90
В настоящее время увеличивается объем применения алюминия и сплавов на основе алюминия. Основные достоинства алюминия это небольшая плотность (2,7 г/см3), высокие характеристики прочности, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, коррозионную стойкость. Основными потребителями являются такие отрасли как авиация, судостроение, автомобилестроение, строительство, железнодорожный транспорт, нефтяная и химическая промышленность. Такой материал широко применяется для изготовления корпусов судов, рамы и емкостей железнодорожных вагонов, радиаторы охлаждения и т.д.
Исследования алюминиевых сплавов показали, что подплавление их под окисной пленкой и её разрушение возможны не со всеми элементами, образующими с паяемым металлом эвтектики. Пригодны только такие элементы, которые имеют с ним достаточное химическое сродство и образуют эвтектики, богатые алюминием (кремний, медь, магний, серебро, галлий) со сравнительно высокой температурой плавления (но не близкой к температуре плавления паяемого сплава).
При проработке возможностей бесфлюсовой пайки раннее были проведены эксперименты по возможности использования способа пайки электросопротивлением, также с использованием индукционного нагрева. В работе будут рассмотрены возможные способы бесфлюсовой пайки.
Цель работы: снизить трудоемкость и себестоимость изготовления конечного изделия из алюминия при бесфлюсовой пайке.
Проведено исследование расширения возможности бесфлюсовой пайки алюминия и сплавов на основе алюминия. При автовакуумном способе пайки происходит контактно-реактивное плавление цинка на поверхности алюминия. При проведении серии опытов получили результат, что качество полученных паяных соединений зависит от подготовки поверхности алюминия и цинка под пайку и герметичности сварного шва. Так же немаловажную роль играет выбор режима нагрева и времени выдержки, так как при быстром нагреве и малой выдержке припой не успевает разрушить оксидную пленку н поверхности алюминия, если использовать долгий нагрев и выдержку, то цинка растворяется в алюминии или через менее прочное место проплавляет алюминий на полную толщину пластины.
Использование способа автовакуумной пайки при пайке алюминия обеспечивает:
-возможность изготовления крупногабаритной конструкции с некапиллярными зазорами;
-возможность проводить пайку с помощью печного нагрева;
-исключение использования флюса для разрушения оксидной пленки алюминия.
В процессе работы был изучен процесс автовакуумной бесфлюсовой пайки, полученные результаты экспериментов показали, что данный способ обладает рядом преимуществ: получение качественного паяного соединения с элементами контактно-реактивного плавления в зоне пайки. В процессе исследовательской работы был создан атлас микро- макро- структур для анализа структур сплавов в зоне паяного шва при автовакуумной пайке алюминия цинковым припоем. Выявлено влияние термического цикла пайки на структуру и химический состав сплавов полученых в паяном шве. При равномерном нагреве и нормальной выдержке получается равномерный паяный шов с элементами проплавления цинком алюминия. При малой выдержке при температуре пайки, припой не успевает растечься и растворить оксидную пленку, поэтому видно несплошность паяного шва и не пропаи. При длительной выдержке припой на основе цинка растворяется в основном алюминии и проплавляет его в местах с меньшей степенью сопротивления, то есть объем припоя требуемый для заполнения объема зазора концентрируется в одном месте - результат не пропаи, выход расплава через основной металл или через слабое место герметизирующего сварного шва. Способ бесфлюсовой автовакуумной пайки возможно применять при изготовлении колес компрессоров, корпусов реакторов, корпусов цистерн требующих высокую коррозионную стойкость. Данный способ удобен тем, что изготовленные слоистые конструкции не имеет в промежуточном слое пустоту - что увеличивает прочность и как следствие срок службы узла.
Оборудование для процесса автовакуумной пайки имеет преимущества связанные с достаточно не высокой стоимостью, не требуется высокая квалификация персонала, что позволит сэкономить средства, подготовка материалов не трудоемкая. Все эти перечисленные факторы снижают себестоимость конечного изделия. Исходя из выше описанного цель работы достигнута.
