Tehnologija spajkanja

Spajkanje kot ena od tehnologij za oblikovanje trajnih spojev je edinstven način povezovanja najrazličnejših materialov - kovin, nekovin, pa tudi kombinacij kovine z nekovinami (ogljik, legirano jeklo, hitrorezno jeklo, barvne kovine in njihove zlitine - baker, aluminij, trde zlitine, polprevodniki, keramika itd.).

Kakovost spajkanih spojev je v veliki meri odvisna od pripravljalnih postopkov: čiščenje površin, nanos temeljnih premazov, polaganje spajkalnega materiala, predsestavljanje izdelka v pritrdilne elemente in testiranje načina spajkanja.

Čiščenje površin mora zagotoviti odstranitev oksidov in maščobnih kontaminantov, ki preprečujejo kapilarno umikanje materiala obdelovanca in spajke. Čiščenje pred spajkanjem se izvaja na dva načina - kemično in mehansko. Z mehanskim čiščenjem odstranjujemo grobo umazanijo (rja, oksidi itd.), s kemičnim čiščenjem pa maščobo in manjšo umazanijo (brisanje z alkoholi — etil, butil, metil, posebne čistilne mešanice).V primeru kemičnega razmaščevanja je treba upoštevati potrebo po naknadnem izpiranju sestavka.

Mehansko čiščenje se izvaja z abrazivnim curkom (pesek, drobljenje) za velike površine, kovinske krtače, stružnica, brusilni stroji. Po suhem peskanju je potrebno tudi odstranjevanje prahu. Spajkanje je treba začeti čim prej po čiščenju, da preprečite ponovno nastajanje oksidov.

Nanos osnovnih premazov se uporablja za izboljšanje fluidnosti spajke. Najpogosteje se uporabljajo bakreni premazi. Jekla, odporna proti koroziji, so tudi ponikljana. Bakrene prevleke nanesemo s spajkanjem ali elektrolitskim nanašanjem.

Spajka se namesti v bližino reže v obliki žice, profilirane folije, paste itd. ali neposredno v režo. Drug način je dovajanje spajke med postopkom spajkanja - ročno ali mehanizirano. Spajka se pritrdi z lepljenjem ali varjenjem.

Pri nanašanju spajke v režo se široko uporablja metoda električnega nanašanja (za kositer, titan, baker, različne zlitine). Uporablja se tudi plazemsko brizganje premazov. Pri kontaktno-reaktivnem spajkanju je v režo nameščena folija (ali napršen premaz), ki tvori kontaktni par s kovino obdelovanca.

Za zaščito površin, ki jih ni mogoče spajkati, se uporabljajo posebne »stop paste« iz silicijevega dioksida (Al2O3), grafita, cirkonijevega oksida in drugih.

Predhodna pritrditev delov, izdelanih za vzdrževanje določenega odmika in relativnega položaja delov.V tem primeru se lahko uporabljajo tako razstavljive povezave (montaža v naprave, stiskanje) kot enokomponentne (ogrevanje, montaža s točkovnim, uporovnim ali obločnim varjenjem).

Dizajni za spajkalne spoje

Glavni parametri načina spajkanja so:

• temperatura spajkanja,

• stopnja ogrevanja,

• ohranjanje časa

• tlačna sila (za tlačno spajkanje),

• hitrost hlajenja.

Temperatura spajkanja se določi glede na največjo dovoljeno vrednost za spajkanje teh materialov, spajka pa je izbrana tako, da je njena temperatura likvidusa 20-50 stopinj nižja od temperature spajkanja.

Hitrost segrevanja je bistvena za tankostenske dele. Ugotavlja se empirično.

Čas zadrževanja pri temperaturi spajkanja je določen tudi empirično glede na to, da mora zagotavljati proces vlaženja in širjenja. Hkrati ni priporočljivo nerazumno povečati njegove vrednosti, saj lahko to povzroči erozijo kovine obdelovanca zaradi delovanja staljene spajke.

Segrevanje za taljenje spajke je možno na različne načine - ročno (z gorilniki, spajkalniki), v pečeh, induktivno in kontaktno.

Po spajkanju je treba izvesti čiščenje, ki se praviloma izvaja v dveh fazah. Prva je odstranitev odpadkov pri spajkanju. Drugi je odstranjevanje, da se odstranijo oksidne plasti, nastale med postopkom spajkanja s talilom. Neupoštevanje ostankov agresivnega talila lahko oslabi spajkalne spoje.

Ker je večina talil za spajkanje topnih v vodi, je najboljši način, da jih odstranite tako, da sklop izperete v vroči vodi (50 stopinj ali več). Najbolje je, da sklop potopite v vodo, ko so spajkani deli še vroči. Po potrebi lahko talilo rahlo zdrgnemo z žično krtačo. Za pospešitev izpostavljenosti vroči vodi ali pari je mogoče uporabiti bolj sofisticirane metode odstranjevanja fluksa – fino ultrazvočno čiščenje.

Včasih je potrebno odstraniti tok iz pregretih delov spajke. V takih primerih je fluks popolnoma nasičen z oksidi in postane zelen ali črn. V tem primeru ga je treba odstraniti z razredčeno raztopino klorovodikove kisline (koncentracija 25%, temperatura segrevanja 60-70 stopinj, izpostavljenost 0,5 ... 2 minuti). V tem primeru morate pri delu s kislinami upoštevati vse varnostne ukrepe.

Ko je spajka očiščena ostankov talila, se odstranijo oksidi. Najboljša čistila so tista, ki jih priporoča proizvajalec spajke, ki se uporablja za spajkanje. Uporabimo lahko tudi kisle raztopine, vendar na primer dušikova kislina med jedkanjem uniči srebrne spajke.

Po odstranitvi talila in oksidov lahko spajkane spoje podvržemo številnim drugim dodelavam - poliranju ali konzerviranju olja.

Napake med postopkom spajkanja so podobne varjenim: ne kapljajo, nekovinski vključki, pore in votline, razpoke. Do nespajkanja lahko pride, če sta reža in segrevanje neenakomerna, ko ni dovolj omočenega ali ni odvoda plina.

Nekovinski vključki v spajkanem spoju se pojavijo, ko spajka medsebojno deluje s kisikom v zraku, zaradi interakcije fluksa s kovino obdelovanca med dolgotrajnim segrevanjem in s slabim predhodnim čiščenjem površin. Pore ​​in praznine lahko nastanejo pri velikih režah in če se med kristalizacijo zvara zmanjša topnost plinov.

Razpoke so lahko posledica toplotnih napetosti med ohlajanjem delov ali zaradi tvorbe krhkih intermetalnih spojin.

Z upoštevanjem režima spajkanja, temeljitim čiščenjem in zagotavljanjem optimalne zračnosti med deli, ki jih je treba spajkati, se tveganje za napake v spajkanih spojih znatno zmanjša.

Poglej tudi: Spajkalne sponke in žice