Преимущества пайки перед другими способами получения не­разъемных соединений все чаще привлекают внимание конструкто­ров и технологов во многих отраслях производства современной техники.

Учитывая необходимость реализации важнейших задач, постав­ленных XXVI съездом КПСС в области совершенствования техно­логических процессов и их оснащенности с целью дальнейшего по­вышения эффективности производства и качества выпускаемых изде­лий, а также ускорения темпов развития современного производства путем резкого сокращения сроков освоения и выпуска новых изде­лий, периодичности обновления и переналадки оснащения производ­ства, в справочнике сделана попытка'дать основы проектирования технологии панки изделий, необходимой для выбора оснащения про­цесса пайкн, проектирования участка или цеха, технологической документации, отработки технологичности конструкции изделия.

В монографиях и справочниках по пайке, изданных до настоя­щего времени, содержится достаточно большой объем разнообраз­ных сведений о припоях, флюсах, газовых средах для пайки, спосо­бах и технологии пайки различных материалов, защите, контроле паяных соединений, технике безопасности при пайке, прочности пая­ных соединений и их конструировании, о контактных металлургиче­ских процессах при пайке и др. Вместе с тем вопросам проектиро­вания технологии пайки изделий уделено весьма скромное место.

Одну из первых попыток математического моделирования про­цессов пайки предпринял В. П. Фролов '. Автор исходил из понятия о математической модели реального процесса как некоторого матема­тического объекта, соответствующего данному физическому процес­су. Математическая модель процесса изготовления паяного изделия представлена им как система условий в виде уравнений, неравенств и формул, описывающих наиболее важные и характерные особен­ности процесса пайки. Им определены (в первом приближении) не­которые условия изготовления паяных изделий: температура, проч­ность и равнопрочность паяных соединений, выносливость, смачи­ваемость и растекаемость, конструктивная преемственность изделия, тепловой баланс.

В работе Н. Ф. Лашко и С. В. Лашко [1] на основе представ­лений о производственной системе пайкн, единстве и совместимости ее элементов как условий обеспечения высокого качества паяных соединений и изделий предложена блок-схема проектирования тех­нологии пайки по ТЗ иа паяное изделие. Однако в этих работах [1] дана лишь постановка проблемы. іМлогое в них осталось не проана­лизированным. В предлагаемом справочнике сделана попытка на основе теоретических представлений и производственно-технологиче­ского опыта пайки с использованием критериального подхода оцен­ки совместимости основных элементов производственной системы пайки подойти к решению этой сложной проблемы.

Справочный материал в книге рассмотрен в соответствии с блок-схемой проектирования технологии пайки, что должно облег­чить читателю задачу* поиска и выбора фактических данных. Блок- схема проектирования технологии пайки позволяет целенаправлен­но систематизировать теоретические и экспериментальные данные.

Основная цель справочника — дать основы проектирования тех­нологии пайки по техническим заданиям на изделия, обеспечиваю­щей оптимальные свойства, высокое качество паяных изделий и сокращение сроков такого проектирования.

Справочник написан С. В. Лашко и Н. Ф. Лашко. При написа­нии раздела 2 гл. III участвовал И. Г. Нагапетяи, разделов Iі—3 гл. 7 — В. М. Пичугин; раздел 5 гл. 6 написан А. М. Шварцером, разделы 2 гл. 4 и 4 гл. 7 — А. П. Сухачевым под научным руковод­ством С. В. Лашко.

Все полезные критические замечания и пожелания будут при­няты авторами с благодарностью п учтены в дальнейшем.

Основные условные обозначения.

К — конструкция изделия;

КК—конструкционный класс изделия;

КФ —(конструкционные факторы изделия;

Г—(габариты изделия;

Мш — масштабный фактор изделия;

7ПС — тип паяного соедииеиня;

Мс —масса паяного изделия;

ДПШ — длина паяного шва (общая);

ЇІПШ — площадь паяного шва;

ПИ —і паяное изделие;

ПС—-паяное соединение;

ЗП — зазор паяльный;

ФЗ — фиксированный зазор;

РЗ — равномерный зазор;

ПРЗ — пространственное расположение зазора;

ПлС — площадь спая;

Нх — нахлестка;

РПП — рельеф паяной поверхности;

Шх — шероховатость паяемого металла;

УС — угол скоса;

Мк — конструкционный материал;

Мт — технологические паяльные материалы;

IWbcd — вспомогательные материалы для пайки;

Мп — припой;

Мф — флюс;

Ма. г — активная газовая среда;

Мит — инертная газовая среда;

Мв — вакуум;

Т —технология оснащенная техникой;

■СП1 — способы пайки по формированию паяного шва; СП2 — способы пайки по удалению окисиой пленки; ■СПЗ — способы пайки по иагреву;

•СП4 — способы пайки по давлению;

ТРП — температурный режим пайки;

ТЦП — термический цикл пайки;

ТПП — технологический процесс пайки;

РД — режим давления при пайке;

Тп — температура пайки;

тп,— выдержка при температуре пайки;

Обд — оборудование для пайки;

Оси — оснастка для пайки;

Иит — инструмент для пайки;

Мх — средства механизации при пайке;

Авт — средства автоматизации при пайке;

Э — эксплуатационные характеристики изделия;

Эи —экономика;

ОУ — организация и управление производством.

В современной промышленности виды производства различаются по методу изготовления заготовки, детали, сборочной единицы, изделий. Наиболее широко применяются литейное производство, термическая, обработка, прокатное, штамповочно-ковочное, прессовое, механосбо­рочное, сварочное.

Для сварочного производства соединение деталей может быть осуществлено методами сварки плавлением, сварки в твердой фазе; пайки; разделение материала заготовки — методами тепловой ил» контактно-реактивной резки; наращивание поверхностного слоя — методами наплавки, плакированием или напайкой; разъединение ра­нее полученных швов возможно только после пайки — методом рас­пайки.

Важнейшая особенность пайки — контактное плавление кон­струкционного материала, т. е. плавление ниже его температуры со - лидуса в контакте с другими твердыми, жидкими или газообраз­ными материалами [1, 2J. Вследствие этого технология пайки су­щественно отличается от технологии сварки плавлением и сварки в твердой фазе и требует специального оборудования и технологиче­ских материалов.

Преимущества пайки как технологического процесса и особен­ности паяных соединений обусловлены главным образом формиро­ванием паяного шва ниже температуры автономного плавления кон­струкционного материала и образованием плавных галтелей после заполнения жидким припоем зазора между соединяемыми де? аля - ми. Эти основные особенности пайки создают- большие потеициаль-' иые возможности высокой производительности процесса вследствие допустимости общего нагрева изделий и групповой пайки, а также механизации и автоматизации процесса. Образование плавных гал­телей во многих случаях обеспечивает увеличение выносливости паяных соединений в условиях длительных знакопеременных нагру­зок. Применение пайки вместо сварки плавлением способствует сни­жению металлоемкости изделий. Так, при замене аргоно-дуговой сварки труб' на высокотемпературную' пайку масса стыка по срав­нению с массой точеных труб снижается иа 20—30%, а сборка ста­новится возможной в монтажных условиях.

Возможность соединения деталей при температуре ниже тем­пературы солидуса конструкционного материала позволяет соеди­нять детали в скрытых или малодоступных местах, т. е. широко использовать пайку при изготовлении конструктивно сложных тон­костенных изделий, имеющих иногда десятки метров паяного шва или квадратных метров его площади, выбирать температуру про­цесса с учетом влияния нагрева на свойства материала изделия* совмещать пайку с термической обработкой, предотвращать разви­тие значительных термических деформаций в элементах изделия* т. е. обеспечивать высокую прецизионность последнего. Эти особен­ности обусловливают специфичность конструкционных факторов, паяных изделий и соединений, которые в большинстве случаев отли - чаютси от конструкционных факторов сварных изделий и соеди­нений.

Если раньше пайка применялась главным образом в ювелирном деле и при изготовлении посуды, то в условиях современной науч­но-технической революции особенности пайки способствовали интен­сивному ее развитию и использованию в различных отраслях ма-

шипостроения и приборостроения, в изделиях с принципиально но­выми эксплуатационными характеристиками и конструкционными решениями на основе новых металлических и неметаллических мате­риалов, изготовление которых во многих случаях невозможно дру­гими методами получения неразъемных соединений.

По данным РЖ «Сварка», за последние 20 лет пайка нашла применение в авиа-, судо-, тракторостроении, в различных отраслях машиностроения ■— атомном, горном, сельскохозяйственном, транс­портном, химическом, нефтеперерабатывающем, а также в электро­энергетике, электронике, радиотехнике и технике связи, в строи­тельстве, при изготовлении медицинского инструмента, коммуналь­ного, бытового и торгового оборудования и др. К изделиям, изготавливаемым в этих отраслях пайкой, относится разнообразные теплообменники, теплоизлучатели и радиаторы, трубопроводы, ро­торы электродвигателей, разнообразные топливные форсунки н фильтры, коллекторы, трубчатые сопла и инжекторы реактивных двигателей, сборки энергетических реакторов ускорителей протонов, контейнеры для натрия и реактивных веществ, испарители сжи­женных газов, сотовые и слоистые панели, гибридные схемы и мно - гокристальиые модули, печатные платы, термодатчики, магнито - стрикционные преобразователи, сантехническое и отопительное обо­рудование, пояски вращения с оболочкой корпуса управляемых сна­рядов, сложные тгресс-формы, гибкие шланги для заправки горю­чим, диски сцепления, консервные банки и многое другое.

В современном производстве сварка и пайка взаимно допол­няют друг друга и обеспечивают реализацию оптимального решения важнейших технологических задач ео многих отраслях промыш­ленности.

Составной частью Единой системы технологической подготовки производства является проектирование прогрессивной технологии и на ее основе — типовых технологических процессов, обеспечивающих высокое качество изделий, эффективность их изготовления, сокраще­ние сроков разработки и освоения производства новых изделий, вы­сокую точность и стабильность технологии, использование средств вычислительной техники. Такое проектирование позволяет также проверить оптимальность применяемой технологии и технологических процессов, что является существенным резервом повышения качест­ва изделий эффективности их изготовлении и экономии мате­риалов.

При проектировании технологии пайки прежде всего должна быть обеспечена совместимость конструкции изделия, конструкцион­ного материала и технологии — трех основных элементов современ­ного производства [I—3]. Обеспечить такую совместимость можно на основе критериального подхода, что требует понимания механиз­ма и направления развития процессов взаимодействии паяемых, тех­нологических и вспомогательных материалов, применения стандарт­ных методик оценки совместимости, изучения тепловых процессов и структурных изменений в материалах при пайке, а также изуче­ния влияния конструкционных факторов соединений и изделий на механические и технологические свойства изделий.

При математическом моделировании физико-химических, тепло­вых и других детерминированных процессов при пайке для прогно­зирования совместимости материалов, способов и режимов пайки могут быть использованы формулы или критерии, описывающие наиболее важные и характерные черты отдельпых процессов. При оптимизации технологии, зависимость между факторами которой часто неизвестна или неоднозначна, моделирование имеет ряд су­щественных особенностей по сравнению с математическим модели­рованием детерминированных систем.

При математическом моделировании стохастических систем (статистические системы с так называемым нормальным — гауссов­ским — распределением) обычно применяют методы статистического анализа, в которых наиболее вероятным значением случайных ве­личин служит средняя арифметическая величина, а мерой рассея­ния— дисперсия или квадратичное отклонение от средней арифме­тической. -

Прн отсутствии данных о совместимости Мк, СП, РП и др. не­обходимо экспериментальное исследование с оптимизацией режи­мов пайки и использованием методов математического планирования.

Рассмотрение механизмов влияния структурных, тепловых, фи­зико-химических, химических процессов, технологических и конст­рукционных факторов на свойства паяных соединений позволяет выбрать модель процесса и метод оптимизации факторов, устано­вить пределы варьирования и оценить эффекты их взаимодействия*.

Предложенная блок-схема проектирования технологии пайки в общем виде может быть использована при разработке технологии других видов производства.

В связи с тем что при контактном плавлении конструкционно­го материала может быть осуществлено не только соединение (пай­ка), но также и наращивание (напайка), разъединение (распайка),, разделение (контактно-реактивная резка) [1—3], приведенные в справочнике данные и положения могут быть использованы при проектировании, например, технологии напайки, контактно-реактив­ной резки, распайки (при ремонте) или для подпайки дефектов швов.