Распространение тепловой энергии в пространстве осущест­вляется тремя способами — теплопроводностью, конвекцией и из­лучением.

Теплопроводность — теплообмен, при котором происходит атомарно-молекулярный перенос теплоты от частиц с более высо­кой энергией к частицам с меньшей энергией в рассматриваемом объеме пространства.

Распространение тепловой энергии от нагреваемой поверхно­сти в глубь твердого тела происходит только теплопроводно­стью. Скорость распространения тепловой энергии и изменения температуры по объему нагреваемого тела характеризуется коэф­фициентами теплопроводности.

Теплопроводность неметаллических жидкостей и газов на несколько порядков меньше теплопроводности твердых металлов и сплавов. Поэтому теплота в жидкостях и газах распространя­ется практически только конвекцией и излучением.

Конвекция — это процесс переноса теплоты путем перемеще­ния в пространстве отдельных объемов жидкости или газа, нагре­тых до различной температуры. В самой движущейся среде пе­ренос теплоты осуществляется за счет теплопроводности. Удель­ный конвективный тепловой поток, переносимый жидкостью или газом с плотностью р, кг/м3, определяется по формуле gK = = рvH, где v — скорость потока жидкости (газа), м/с; Н — эн­тальпия, Дж/кг.

Коэффициент теплоотдачи ак характеризует теплопроводность окружающей жидкости или газообразной среды и численно опре­деляет интенсивность теплоотдачи поверхности тела. Коэффи­циент теплоотдачи при пайке зависит от конструкции паяемого изделия, его габарита, массы, температуры и скорости движения окружающей среды, ее физических свойств. Наибольший коэффи­циент теплоотдачи имеют жидкие расплавы солей и металлов (ак = 232-М163 Вт/(м2*К)). Поэтому скорость нагрева деталей в них, особенно при низкотемпературной пайке, в 3—6 раз выше, чем при нагреве в печах с газовой атмосферой.

Излучение — процесс распространения тепловой энергии в виде электромагнитных волн. Электромагнитные волны возни­кают вследствие движения заряженных частиц — электронов и ионов.

Тепловая энергия передается электромагнитным излучением с длиной волны А, = 0,44-800 мкм, т. е. световым излучением. Радиационный тепловой поток зависит от температуры и длины волны (закон Планка). С повышением температуры тела большую часть тепловой энергии переносит тепловое излучение, а мень­шую — световое излучение.

Если распространение тепловой энергии осуществляется од­новременно несколькими способами, то говорят о сложном тепло­обмене. Так, перенос теплоты теплопроводностью и конвекцией называют конвективным теплообменом, теплопроводностью и из­лучением — радиационно-кондуктивным, теплопроводностью, кон­векцией и излучением — радиационно-конвективным теплооб­меном. В практике нагрева при пайке встречается как простой, так и сложный теплообмен.

Нагрев собранных под пайку изделий или сборочных единиц может быть локальным или общим. Степень локальности зависит от тепловой мощности источника теплоты: чем она больше, тем по меньшей поверхности (объему) может быть осуществлен нагрев соединяемых деталей до температуры пайки за время нагрева тн. Локальность нагрева определяется отношением площади нагреваемой поверхности SH (объема VH) ко всей площади поверх­ности деталей изделия So (Ко). Если SH/So=l, то нагрев общий, если SH/S0< 1, то нагрев локальный. Локальный нагрев при пайке обусловливает развитие меньшего температурного градиента в соединяемых деталях, чем при сварке плавлением, а следова­тельно, и развитие меньших тепловых деформаций и растягиваю­щих внутренних напряжений в готовом, изделии. Различные способы нагрева имеют свои преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при их выборе для пайки изделия.

Нагрев деталей с поверхности характерен для большинства способов. Нагрев в объеме происходит только при прямом электро - контактном и при некоторых режимах индукционного нагрева.

При низкотемпературной пайке форма деталей вследствие тепловых деформаций не изменяется, уменьшено окалинообразо - вание паяемого материала; такая пайка более проста в испол­нении и более экономична, чем высокотемпературная пайка, и может обеспечивать достаточно высокую надежность паяных соединений.

Важнейшим преимуществом низкотемпературной пайки явля­ется возможность ее осуществления на тонких пленках и микро­миниатюрных деталях. Хорошая теплопроводность и электрик ческая проводимость припоев и паяных соединений, возможность соединения разнородных материалов, простота окончания процес­са пайки, возможность применения вакуумной, абразивной и ульт­развуковой пайки обеспечивают ведущую роль низкотемператур­ной пайки при создании изделий в электронике и, особенно, в микроэлектронике [42]. Важнейшими способами низкотемпера­турной пайки по источнику нагрева являются пайка паяльником, погружением в жидкий припой, волной припоя и конденсационная.

Низкотемпературная пайка также нашла применение при соединении медных труб, работающих под давлением 1—4 МПа, при нагреве до 110 °С; при изготовлении трубчатых теплообмен­ников, сосудов для хранения жидкого кислорода и различных сантехнических и отопительных систем в технике и других областях.

К важнейшим преимуществам высокотемпературной пайки относятся возможность изготовления изделий окончательного размера, отсутствие оксидов на поверхности деталей, получение вакуумно-плотных и герметичных соединений, работающих в усло­виях высоких давлений, возможность ступенчатой пайки и др.

Источниками энергии при высокотемпературной пайке явля­ются излучение и электроконтактный нагрев (электросопротив­лением), индукционный нагрев токами средней и высокой частоты. Среди способов высокотемпературной пайки по источнику нагрева наиболее широко используют индукционную пайку и пайку в ва­куумных печах.