Нагрев собранных под пайку изделий или сборочных единиц может быть локальным или общим. Степень локальности зависит от тепло­вой мощности источника тепла: чем она 'больше, тем по меньшей поверхности (объему) может быть осуществлен Нагрев соединяе­мых деталей до температуры пайки за время тв. Локальность на­грева определяется отношением нагреваемой поверхности Sm (объ­ема V„) ко всей поверхности деталей изделий S0(V0). Если Sul /S0=l, то нагрев общий, если SB/So<l3 то нагрев локальный. Ло­кальный нагрев при пайке обусловливает развитие меньшего тем­пературного градиента в соединяемых деталях, чем при сварке плавлением, а следовательно, и развитие меиыних тепловых дефор­маций и растягивающих внутренних напряжений в готовом изделии. Различные способы нагрева имеют свои преимущества н недостат­ки, которые необходимо учитывать при' их выборе для пайки изде­лия.

В табл. 91 приведены некоторые сведения об основных видах теплопередачи при различных способах нагрева, ограничениях в их использовании, обусловленных особенностями формы и конструкции изделия, характером выполнения швов, определяющим производи­тельность процесса.

Наряду со способами, для которых характерен преимущественно один вид теплопередачи между источником энергии и изделием {Деталью) (1—6,8—11, 14, 16—19), есть способы, при которых ■одновременно осуществляются два вида теплопередачи (7, 12,

13, 15).

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

Не каждый способ иагрева пригоден для пайки изделия слож­ной формы. Так, нагревы в экзотермических реактивных флюсах, индукционный, электролитный пригодны главным образом для не­больших изделий, имеющих форму тел вращения; нагрев блоками н экзотермическими твердыми смесями — для изделий, состоящих из двух или нескольких деталей простой геометрической формы и небольших размеров; нагрев световым лучом, газопламенный, плаз­менный, электродуговой — для относительно простых изделий с воз­можностью локального иагрева паяемых деталей по месту пайки, инфракрасный нагрев (ИКН) и нагрев матами — преимущественно для изделий малой толщины и простой формы; электроиио-лучевой нагрев сканирующим лучом — для одновременной пайки большого числа мест соединения, находящихся в одной плоскости, размеры которой ограничены размерами вакуумной камеры и площадью сечения сканирующего луча; дуговым разрядом — для пайки в ва­кууме плоских и криволинейных деталей, размер которых ограни­чен размерами вакуумной камеры.

В паяемых изделиях сложной конструкции при радиационном нагреве необходимо учитывать возможность экранирования одних деталей другими. С увеличением температуры нагрева в печах выше 400° С и соответственно с ростом удельного вклада радиацион­ного вида теплопередачи возрастает роль взаимного экранирования деталей изделия, что приводит к росту температурного градиента вдоль их поверхности. Это может при определенных условиях (сравнительно невысокая теплопроводность паяемого материала, снижение предела упругости при нагреве, малая его толщина я др.) привести к развитию недопустимых локальных тепловых деформаций в тонкостенных элементах. Характерный пример таких изделий — решетчатые конструкции и пластинчато-ребристые теплообменники.

При печном нагреве в изделиях, собранных под пайку и состоящих из тонкостенных плоских деталей, у которых вйутрен - ние участки экранированы, а края относительно свободно пере­мещаются и подвергаются прямому облучению, может развиваться пластическая деформация, например, в виде «сборок». Подобные сборки на стали 12Х18Н9Т образуются при нагреве в интервале 600—800° С, т. е. при температуре снижения модуля упругости паяемого материала. Поэтому нагрев при пайке выше температу­ры, при которой основной материал теряет свои упругие свойства, в условиях значительных тепловых перепадов (>100°С) вдоль тонкостенных деталей может приводить к деформации их краев.

С увеличением размеров изделия, уменьшением толщины стен­ки деталей, увеличением температурного перепада между наружны­ми иеэкранированными их участками и внутренней областью, где нагрев происходит замедленно, вероятность развития тепловых пластические деформаций свободных краев тонкостенных элемен­тов резко возрастает.

Для предотвращения коробления тонкостенных элементов собранных Под' пайку изделий время нагрева в печах должно быть регулируемым. Необходимо, чтобы в температурной области, в которой модуль упругости паяемого материала резко снижается н близок к нулю, температурный градиент между краями и середи­ной тонкостенных элементов изделия не превышал определенной величины (для 12Х18Н9Т Д/-С100°С). Этого можно достичь при управлении процессом иагрева.

Для уменьшения составляющей теплового излучения изделия целесообразно экранировать при условии достаточных зазоров между экранами, необходимыми для циркуляции газа.

Снижение температурного, градиента в пластинах возможно прн применении для пайки нейтральных или активных газовых сред с большей теплопроводностью, чем аргон, например гелия или водорода. Теплопроводность гелия, водорода, и аргона по Отношению ’ к теплопроводности воздуха соответственно составляют 6,22; 7,01 и 0,74.

Режим нагрева и охлаждения при пайке крупногабаритного изделия, обеспечивающий высокое его качество, может быть определен экспериментально. [79].

Эффект экранирования тонкостенных элементов изделия прн печной пайке можно устранить также применением печей с принуди­тельной циркуляцией газового теплоносителя.

Широкое применение при пайке получил индукционный нагрев, при котором под влиянием индукции быстромеияюгцегося электромагнитного поля свободные электроны в металлах и спла­вах приобретают большое ускорение, а двигаясь в кристалличе­ской решетке, обеспечивают их нагрев (джоулево тепло).

ных металлов н сплавов (железо, сталь, никель и др.) также о? их магнитной проницаемости.

При печной или индукционной пайке крупногабаритных изде­лий, имеющих форму тел вращения, ось которых расположена горизонтально, а диаметр достаточно велик (>50—100 мм), воз­можно перетекание жидкого припоя в вертикальных или наклон­ных зазорах из верхних в нижние участки и вследствие этого недопустимое развитие химической эрозии основного материала. Для предотвращения перетекания Припоя при пайке необходимо вращать изделие с определенной Скоростью или строго дозировать припой и укладывать его перед пайкой в «питатели», выточенные в одной из соединяемых деталей.

При коитактио-реактивной пайке изделий с наклонным распо­ложением зазоров для предотвращения перетекания Припоя удобен радиационный нагрев, например последовательный нагрев кварце­выми лампами отдельных участков с небольшим перекрытием, на которых стеканне припоя не успевает произойти [80].

Процесс пайки погружением высокопроизводителен, так как допускает одновременную пайку нескольких изделий и легко может быть механизирован. Изотермический контакт паяемых изделий с жидкой средой теплоносителя при пайке погружением возможен практически одновременно по всей его открытой поверхности. Все это обеспечивает минимальный тепловой градиент вдоль и в глубь паяемых деталей изделия и поэтому уменьшает опасность их коробления и развития внутренних термических растягивающих напряжений. Это также устраняет опасность хрупкого разрушения паяемого материала в контакте с жидкой средой и в том числе с жидким припоем. Кроме того, при кратковременном нагреве уменьшается рост зерна, интенсивное развитие контактных метал­лургических процессов на границе паяемого металла с припоем и флюсом. Слой жидкой соли или припоя защищает изделие от окисления при пайке и охлаждении на воздухе после удаления его из ванны.

Способ ограничен соотношением размеров изделия н ванны и возможным снижением температуры жидкой среды в результа­те нагрева массивных изделий при погружении. Поэтому тепло­емкость ваииы должна быть больше теплоемкости изделия, а пая­емые детали не должны образовывать изолированных полостей, пре­пятствующих погружению изделия в жидкую ванну и всестороннему ' их контакту с нагретой жидкой средой. Существенное преимущество пайки деталей в соляных и флюсовых ваннах — возможность совмещения этого процесса с нагревом под закалку.

Перенос тепла от нагретого твердого тела к нагреваемым дета­лям через прослойку жидкого припои реализован при пайке паяль­ником. Скорость переноса тепла с паяльника иа паяемые детали через прослойку жидкого припоя растет с увеличением тепло­проводности материала жала паяльника, припоя и материала паяемых деталей, а также с увеличением массы паяльника н поверхности, по которой контактируют жидкий припой и нагревае­мые детали. Скорость нагрева и температуру пайки регулируют температурой и массой паяльника. С увеличением массы паяльника увеличивается производительность процесса пайки при сохранении высокого качества паяного соединения. Количество тепла, необхо­димое для прогрева деталей по месту пайки возрастает с увеличе­нием массы детали. Однако масса паяльника для ручной пайки ограничена (0,25—2 кг) и паяльник пригоден для пайки деталей небольшой массы. При пайке или лужении паяльником крупных деталей последние предварительно нагревают с помощью других, более мощных источников тепла, например газовых горелок.

Наиболее производительными способами Пайки по иагреву в настоящее время являются печной, погружением и индукционный.