Нагрев в печах при пайке металлов и сплавов известен давно, но только с применением в промышленности электрических печей этот способ получил особенно широкое распространение. При пайке в электропечах нагрев поддается контролю и регули­ровке и может быть легко механизирован. Высокотемпературная пайка в печах — наиболее производительный процесс из всех известных способов пайки по нагреву и пригодна как для простых, так и конструктивно сложных изделий.

Без флюса возможна пайка конструктивно более сложных изделий и с большей размерной точностью.

При пайке в печах собранное под пайку изделие должно быть закреплено, детали, подвергаемые пайке, прижаты: все из­делие устанавливают на специальные подставки, обеспечивающие равномерность температурного поля, предотвращающие попада­ние жидкого припоя и флюса на под печи и нагревательные эле­менты.

При пайке с флюсами во избежание их действия на электро­
нагревательные элементы необходимо применять печи с глухим керамическим муфелем. Печи должны быть установлены под тягой.

При пайке в печах изделий из материалов с малой сопро­тивляемостью ползучести при выбранном термическом цикле пайки необходима поддерживающая оснастка, изготовленная из тепло­прочных при пайке материалов и с коэффициентом линейного рас­ширения и конструкцией, не вызывающих появления напряжений в соединениях. Материал оснастки должен иметь температурный коэффициент линейного расширения, меньший, чем у паяемого ме­талла. Для транспортировки собранного изделия в печь и из печи необходимы поддоны. Они должны обеспечивать равномер­ность нагрева соединяемых деталей и предотвращать их смещение при загрузке.

Вся оснастка для пайки в печи должна быть изготовлена из материалов, способных многократно выдерживать термический цикл пайки и не вступать в контактно-реактивное плавление с паяемым металлом и не взаимодействовать с флюсами. Резьба в прижимных приспособлениях должна иметь подвижную посадку для облегчения свинчивания гаек после пайки. Ленточные и про­волочные опоры лучше изготовлять из нихрома (80 % Ni — 20 %Сг) и коррозионно-стойкой стали типа 18—8, а при флюсовой пайке—из инконеля.

Сборочные приспособления при пайке в печи должны обеспе­чивать геометрические размеры изделия, быть изготовлены из материала с высокой теплопроводностью, выдерживать много­кратные теплосмены. В качестве материала для приспособлений применяют жаростойкие сплавы и графит. Когда контакт паяемого материала с графитом физико-химически противопоказан из-за ве­роятности контактно-реактивного их плавления (например, при пайке титана), то используют графит, покрытый нитридом бора (толщина покрытия 0,5—2 мм).

При пайке в печах припой размещают в виде колец из прово­лок или лент вблизи зазора у технологических стенок. Следует учитывать, что при нагреве длина проволоки или ленты припоя увеличивается, что может привести к их короблению. Поэтому при наружном расположении припоя его необходимо размещать в виде отдельных кусков длиной не более 150 мм, уложенных один на другой. Если припой укладывают внутри зазора, то он может иметь любую длину и форму. Перед пайкой в печи припой необхо­димо надежно закрепить, чтобы он не сдвигался от толчков при загрузке в печь. Весьма существенно, чтобы перепад температуры в рабочем пространстве печи, занимаемом изделием, не выходил за пределы температурного интервала пайки. Для этого удобен секционный нагрев печи с хорошо отрегулированными градуиро­ванными терморегулирующими устройствами.

Пневматическую подушку для прижима паяемых деталей изго­товляют из листовой стали (0,7—1 мм), лучше коррозионно-стой­кой. Для этого два куска листа одинаковой формы накладывают

один на другой и сваривают по краям роликовой сваркой. При давлении газа, подаваемого через трубку, вваренную в подушку, последняя раздувается и при упоре в стенки контейнера прижи­мает изделие (рис. 44).

При пневматическом прижиме паяемое изделие помещают в тонкостенный контейнер, по возможности облегающий изделие. При откачке воздуха из контейнера, вследствие разности давле­ний воздуха, внутри него и снаружи осуществляется прижим пая­емых деталей стенками контейнера.

Контейнер может не облегать паяемое изделие: в этом слу­чае между его стенками и изделием засыпают термостойкий сыпу­чий материал, например термокорунд, через который и передается давление от стенок контейнера на паяемые детали. Давление на стенки контейнера может быть создано приложением внешнего давления. Для этого контейнер с изделием помещают в другой тол­стостенный контейнер (например, трубчатой формы), в который подают под давлением газ.

Процесс флюсовой печной пайки начинается с загрузки со­бранного и установленного на поддон изделия в печь, предвари­тельно подогретую до температуры пайки или несколько выше. Длительность выдержки в печи зависит от максимальной толщины стенки деталей изделия и его массы, размеров и массы при­способления и часто определяется экспериментально. Время вы­держки при пайке отсчитывается с момента нагрева изделия до температуры пайки.

При пайке в горизонтальных печах изделий, имеющих форму тел вращения большой длины, для предотвращения перетекания припоя в нижнюю часть зазоров и развития недопустимой химиче­ской эрозии, а также для равномерного нагрева последние вращают вокруг их оси с необходимой скоростью.

От прямого нагрева в печи изделие экранируют стенками контейнера, крышками или листовым асбестом. Способ высоко­производителен для мелких изделий.

Бесфлюсовая пайка возможна как в специальных печах, так и в герметичных стальных контейнерах, нагреваемых в обычных воздушных шахтных или камерных печах. В контейнере создается требуемый вакуум или в него подаются преимущественно проточ­ные активные или инертные газовые среды. При подаче в контей­нер инертного или активного газа наиболее быстрое и полное удаление из него воздуха возможно лишь при правильном разме­щении входной и выходной трубок: газовая среда тяжелее воздуха должна вводиться снизу контейнера, а вытекать сверху, а газо­вая среда легче воздуха (например, аргон) должна вводиться сверху, а выводиться снизу контейнера. Соответственно размеща­ются входная и выходная трубки контейнера.

Недостатком нагрева в вакууме является отсутствие кон­вективного теплообмена. При этом лучистая энергия источника теплоты выделяется только на внешней поверхности собранного под пайку изделия, нагреваемого по толщине стенки только за счет теплопроводности паяемого материала. Это является при­чиной увеличения времени нагрева, его неравномерности и короб­ления тонкостенного материала: коробление тем больше, чем ни­же коэффициент теплопроводности паяемого материала.

При пайке в печах тонкостенных крупногабаритных изделий с пространственным расположением большого числа соединений основной проблемой является недогрев или перегрев зоны пайки, что приводит к развитию в паяных изделиях дефектов и ко­роблению тонкостенных элементов конструкции. Один из спосо­бов предотвращения этого — использование нагрева зоны пайки горячим воздухом путем принудительного подвода его через весь теплообменник. Температуру теплообменника необходимо измерять на входе и на выходе; после достижения равенства температур можно считать равномерный прогрев изделия до­стигнутым. Процесс охлаждения изделия может быть проведен холодным воздухом аналогично, что обеспечивает равномер­ность охлаждения.

Для предотвращения развития коробления тонкостенных из­делий с большой плотностью соединений (например, теплообмен­ников из коррозионно-стойкой стали) при ускоренном режиме на­грева, например, в середине каналов можно укладывать отража­тельные элементы из материала с высокой теплопроводностью и температурой плавления 0,8—0,9/п (где /п — температура пайки), который нагревается лучистой энергией, попадающей на него, и, таким образом, вся энергия, отраженная и поглощенная отражательным элементом, выделяется в объеме изделия. В конце нагрева отражательный элемент (например, из меди при пайке коррозионно-стойкой стали) расплавляется.

В серийном и массовом производстве высокотемпературную пайку осуществляют в проходных конвейерных печах непрерыв­ного действия с защитным (активным) газом, в индукционных установках, с применением газопламенных устройств, обеспечи­вающих высокую производительность и низкую себестоимость изготовления паяных изделий.

Пайка в контейнерах не требует специальных печей с защит­ным газом и позволяет использовать обычные печи.