Эксплуатационные свойства паяного изделия определяются способ­ностью нагреваемого при пайке металла изделия и паяных соеди­нений выполнять Свои функции и соответствием формы и размеров изделия проектируемым.

Необходимые механические, физические и химические свойства Мн и паяных соединений обеспечиваются подбором припоев, вспо­могательных материалов, способа нагрева, режима и термического цикла пайки, а также подготовки поверхности паяемого материала и устранением остатков флюсов. Обеспечение высокого качества паяных соединений возможно прежде всего на основе анализа и устранения причин образования дефектов в наяном соединении, так как последние могут понизить его качество.

Соответственно с особенностями образования паяного соедине­ния различают следующие его зоны: 1) паяный шов — зона, закрис­таллизовавшаяся при пайке или последующем охлаждении, состоя­щая из капиллярного участка и галтельных участков, образовав­шихся на наружных поверхностях паяных элементов; 2) диффу­зионная— зона, примыкающая к шву, с измененным химическим составом основного материала, возникшая в результате его взаим­ной диффузии с компонентами припоя, флюса, газовых сред, ва­куума; 3) зона сплавления (спая) — поверхность между паяным ма­териалом и паяным швом;. 4) зона термического влияния — зона с измененными под влиянием термического цикла пайки структурой и свойствами основного материала.

В шве паяного соединения могут образовываться следующие дефекты:

1. Газовые поры, возникающие вследствие локальной несмачи - ваемости Мк флюсом и (или) припоем: кратковременности терми­ческого цикла пайкн в условиях выделения растворенных в жид­ком припое газов или испарения компонентов припоя, паяемого ма­териала, связующих материалов паст; слишком большой нахлестки или площади шва при горизонтальном зазоре, слишком малом за­зоре. Газовые поры снижают вибрационную прочность, радиотех­нические свойства, электро - и теплопроводность паяных соеди­нений.

2. Усадочные поры, возникающие вследствие уменьшения объема металла шва при его широком интервале затвердевания. Усадочные поры снижают герметичность, вакуумплотность и электро­проводность паяных соединений.

3. Флюсовые включения, возникающие вследствие большей плотности флюса по сравнению с плотностью припоя, особенно в условиях быстрого охлаждения, широкой нахлестки, горизонталь­ности зазора. Флюсовые включения снижают коррозионную стой­кость соединения после механической обработки шва и вскрытия пор, наполненных флюсом.

4. Кристаллизационные трещины, возникающие вследствие чрез­мерно широкого интервала твердожидкого состояния шва в усло­виях значительных растягивающих напряжений в паяемом изделии, при смещении деталей в процессе пайки, при большом различии коэффициентов линейного расширения материала изделия и припоя [9, 10]. Кристаллизационные трещины снижают прочность, плас­тичность, герметичность, вакуумплотность, физические и химические свойства паяных соединений.

На границе Шва и паяемого материала могут возникать сле­дующие дефекты:

1. Непропаи, возникающие в результате полного и частичного иезаполнения паяльного зазора жидким припоем вследствие плохой смачиваемости Мн флюсом и (или) припоем, увеличения или не­равномерности паяльного зазора, недостаточного количества жид­кого припоя, вытекания его из слишком широких зазоров, перете­кания в расположенные ниже участки зазора, застревания воздух» в зазорах («воздушные мешки»), неправильной укладки припоя при сборке. Непропаи снижают механические свойства, герметичность,, пакуумплотность паяных соединений, их электро - и теплопровод­ность, радиотехнические свойства и коррозионную стойкость пая­ных соединений.

2. Несши, возникающие в местах отсутствия межатомной свя­зи Мк с паяным швом из-за слишком широких зазоров при пло­хой смачиваемости припоем. Неспаи снижают все свойства паяных, соединений.

3. Прослойки хрупких химических соединений, образующиеся в; результате химического взаимодействия основ или компонентов: паяемого металла и припоя. Такие прослойки снижают прочность и: пластичность паяных соединений.

В паяном металле рядом со швом при пайке могут развиваться? следующие процессы и дефекты:

1. Общая химическая эроэия, образующаяся в результате фрон­тального плавления Мк в контакте с жидким припоем вследствие* большой растворимости нх друг в друге. Общая химическая эрозия? приводит к утонению паяемого металла и изменению формы паяе­мых деталей.

2. Локальная химическая эрозия, образующаяся в результате повышенной растворимости Мк в жидком припое в местах скопле­ния жидкого припоя и (или) пластической деформации Ми. Така» эрозия снижает механические свойства, искажает форму соединяе­мых деталей, образует «подрезы», уменьшает рабочее сечение де­талей.

3. Межзеренная и межблочная химическая эрозия, образую - щаяси в результате преимущественного плавления Ми по границам зерен и блоков в контакте с жидким припоем вследствие повышен­ной растворимости Мк в Мп и незначительной растворимости Мп в Мк. Такая химическая эрозия снижает механические свойства паяемого металла вследствие ослабления его межзеренных и меж­блочных связей.

4. Релаксационные трещины в паяемом материале, возникаю­щие при контакте его с жидким припоем при наличии внутренних, или внешних растягивающих напряжений вследствие снижения по­верхностного натяжеиия иа границе Мк и Мп или развития меж - зереииой, межблочной химической эрозии Ми. Такие трещины сни­жают прочность и пластичность, ухудшают герметичность и ваку­ум— плотность паяных соединений.

В шве, диффузионной зоне или прослойках химических соеди­нений образуются следующие дефекты:

1. Диффузионная пористость, возникающая вследствие разви­тия нескомпенсированиой диффузии между компонентами Мк и Мп. Такая пористость снижает прочность, вакуумплотность и другие свойства паяного соединения.

2. Трещины термические, возникающие в шве или паяемом ма­териале из-за высокой скорости растягивающих напряжений в паяном соединении при охлаждении ниже температуры солидуса шва, превышающих предел прочности в одной из зон паяного со­единения. Такие трещины резко снижают все свойства паяных соеди­нений.

В зоне термического влияния пол действием нагрева при пайке могут снижаться механические, физические и химические свойства лаяного соединения, например его коррозионная стойкость.

Вопрос о допустимости дефектов, выявленных при контроле паяных соединений конкретного изделия, может быть решен с по­мощью эталонов на такне дефекты, но с обязательным учетом места их расположения в соединении. Расположение дефектов в ■паяных швах существенно влияет на вибрационную и усталостную ■прочность паяных соединений, их коррозионную стойкость. При этом особенно опасны поверхностные дефекты — открытые непропан, неспан, трещины, подрезы. Допустимость дефектов без указания мест их расположения может существенно различаться даже при •одинаковом составе Мк, Мп и одинаковых способах пайки. В изде­лиях, работающих при повышенных температурах, решающее зна­чение может иметь максимальная величина дефектов, а не их сред­нее значение. Так, по данным А. В. Орлова, дефекты, занимающие площадь >10% от площади швов телескопических соединений труб с фланцами из стали 08Х18Н10Т (припой П100, диаметр труб 13 мм, толщина 1,5 мм), приводят к недопустимому снижению ■прочности шва.

Радиографический контроль [11] показал, что дефекты, ухуд­шающие вакуумплотность паяных соединений, можно располо­жить в следующем порядке: мелкие газовые поры — непропаи — -сообщающаяся газовая и усадочная пористость — трещины. По-вн - димому, в таком же порядке указанные дефекты ухудшают и гер­метичность паяных соединений.

Дефекты, снижающие прочность паяных соединений, можно. расположить в следующей последовательности: мелкая пористость — крупные газовые поры — неспаи — непропаи—.прослойки химических соединений—'трещины. Существенное значение имеют также форма дефектов и их расположение в паяном шве. Дефекты округлой «формы, например газовые поры, снижают прочность паяных соеди­нений на —10%, а остроугольные дефекты (непропаи, неспаи)—на ~25%. Особенно резко снижают прочность паяных соединений тре­щины и подрезы.

Оценка ■ дефектов в паяных соединениях зависит не только от природы дефектов, их размеров, формы, расположения, но также от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам, ■конструкционным и масштабным факторам изделия, запасу проч­ности паяных соединений.

С увеличением нахлестки, т. е. запаса прочности соединения, не­смотря на снижение относительного предела прочности шва вслед­ствие, например, ухудшения его плотности [12], общая несущая нагрузка паяного соединения может возрастать. В этих условиях возможно повышение значения допустимых дефектов. Следователь­но, допустимость дефектов зависит не только от типа соединения, ■величины, формы и места нх расположения, но и от коэффициента прочности паяного соединения. Вопрос о допустимости дефектов в паяном шве конкретного изделия должен решаться также с учетом требований предъявляемых к эксплуатационным характеристикам шаяных соединений в изделиях.

Своеобразным показателем ремонтопригодности паяного соеди­нения является температура распайки. При необходимости ремонта паяного изделия путем замены отдельных его деталей нлн секций - температура распайки паяных швов должна быть ниже температу­

ро

ры солидуса паяемого материала: /р«мк. Эта же температура

tp при необходимости ступенчатой пайки или последующей терми­ческой обработки паяного соединения должна быть выше темпера­туры ведения этих процессов.

Температура распайки паяного соединения определяется струк­турной неоднородностью паяного шва и характером физико - хими­ческого взаимодействия паяемого материала с припоем.

Качество паяных соединений изделия обусловлнваетси тепло­вым воздействием на структуру и свойства основного, технологи­ческого н вспомогательного материалов, на контактные процессы* происходящие при пайке; оно также зависит от механических, фи­зических н химических свойств технологических материалов, спо­соба нагрева, температуры ввода в контакт с паяемым металлом; припоя, формы припоя, взаимного направлення сил гравитации в. капиллярных снл н технологичности паяных соединений и конструк­ции изделий.

Требования, предъявляемые к этим процессам, а также к; снойствам материалов и технологичности конструкции паяных со­единений н изделий, служат своеобразными критериями, совокуп­ность которых определяет высокое качество соединений и изделий..