11. Technológia a aplikácia spájkovania

Spájkovanie je metalurgické spojovanie kovových a nekovových súčastí roztavenou spájkou.

Ak sa spájané súčiastky z dôvodu nežiaducej degradácie vlastností nemôžu ohriať na teploty potrebné k ich zváraniu, alternatívou je spájkovanie (soldering), tvrdé spájkovanie (brazing), mechanické spájanie a lepenie.

Pri tvrdom spájkovaní sa kovová spájka s teplotou tavenia nad 450°C roztaví, kapilárnymi silami vtečie do priestoru medzi dvomi spájkovanými povrchmi a následne stuhne. Spájka sa aplikuje do ohriateho spoja v podobe drôtu, fólie, prášku, spájkovacej pasty a roztaví sa pomocou kyslíko-acetylénového horáka, indukčným ohrevom alebo vložením súčiastok do odporovej pece. Zospájkované súčiastky chladnú na vzduchu.

Pri spájkovaní (označovanom aj ako mäkké) je teplota tavenia spájky pod 450°C. Spájkované spoje sú menej pevné, spájka sa aplikuje podobne ako pri tvrdom spájkovaní, prípadne sa spájkovaný povrch predpovlakuje cínom a spájané povrchy sa ohrejú horákom, elektrickým spájkovacím drôtom alebo infračervenými výhrevnými lampami.

Povrchové atómy základného materiálu a tekutej spájky sa pri tom dostanú do tak malej vzdialenosti, že sa vytvoria podmienky pre účinok adhéznych a kohéznych síl. Pri spájkovaní obvykle dochádza k rozpúšťaniu základného materiálu v tekutej spájke a k vzájomnej difúzii niektorých prvkov.

Spájkovanie

Spájkovanie delíme podľa výšky pracovnej teploty:

  • mäkké spájkovanie do 450 °C
  • tvrdé spájkovanie 450 až 950 °C
  • vysokotepelné spájkovanie nad 950 °C

Pod pojmom „spájka“ rozumieme prídavný materiál používaný pri spájkovaní.

Vlastnosti spájok sa posudzujú z niekoľkých hľadísk:

  • spájka musí mať obvykle nižšiu teplotu tavenia ako základný materiál
  • interval tavenia spájky určenej pre kapilárne spájkovanie má byť úzky (do 100 °C)
  • spájka nemusí mať rovnaké ani podobné chemické zloženie ako základný materiál
  • pre kapilárne spájkovanie je nutné, aby spájka mala dobrú zmáčavosť, roztekavosť a kapilaritu, pre nánosové spájkovanie postačuje dobrá zmáčavosť
  • je potrebné vyžadovať vysokú čistotu surovín pre výrobu spájok
  • prvky spájky a základného materiálu nesmú tvoriť krehké intermediárne fázy
  • z dôvodu korózie je výhodnejšia spájka, ktorej prvky majú malý rozdiel elektrochemického potenciálu voči základnému materiálu
  • spájka musí mať schopnosť vytvoriť pevné spoje, ale aj samotná musí mať dobré mechanické vlastnosti
  • z technologických dôvodov sa vyžaduje vhodný výrobný tvar spájky

Mäkké spájky

Mäkké spájky sa vyznačujú predovšetkým nízkou spájkovacou teplotou a zároveň aj menšou pevnosťou.

Do skupiny mäkkých spájok predovšetkým patria:

  • cínovo-olovnaté a cínové spájky
  • spájky na báze zinku a kadmia
  • spájky na báze bizmutu a ďalších nízkotaviteľných kovov

Oblasti použitia mäkkých spájok:

  • klampiarske spoje – strešná krytina
  • konzervárenstvo
  • autoklampiarstvo
  • spoje v elektrotechnike
  • inštalácie medených potrubí
  • tepelné poistky
  • mäkké spájkovanie hliníka a ľahkých kovov
  • spájkovanie postriebrenej keramiky
  • spájkovanie skla
  • ochranné povrchové vrstvy
  • chladiarenský priemysel…

Tvrdé spájky

Tvrdé spájky sa používajú pre spoje, ktoré sú v prevádzke vystavené väčšiemu mechanickému namáhaniu alebo spájkovaná súčiastka pracuje za zvýšených respektíve kryogenických teplôt.

Tvrdým spájkovaním sa dajú spájať takmer všetky kovy s teplotou tavenia nad 650°C, dokonca aj dva rôzne kovy s odlišnou teplotou tavenia. Keramické súčiastky sa tiež dajú vzájomne zospájkovať, avšak ich povrch sa musí najskôr pokoviť meďou alebo niklom.

Do skupiny tvrdých spájok patria:

  • tvrdé spájky pre spájkovanie hliníka – sú založené na báze Al – Si (maximálny rozdiel medzi teplotou tavenia eutektickej spájky Al – Si12 580°C a čistým hliníkom ja asi 80 °C)
  • tvrdé spájky na horčíkové zliatiny sú založené na báze Mg-Al-Zn-Cd (Be). Berýlium v množstve 0,002 % zabraňuje samovznieteniu horčíka
  • tvrdé spájky na báze medi sú vhodné na spájkovanie železných a neželezných kovov s teplotou tavenia nad 1000°C. Do tejto skupiny patria predovšetkým spájky Cu, Cu-P a Cu-Zn
  • tvrdé strieborné spájky môžeme podľa chemického zloženia rozdeliť do nasledovných skupín:
    - Ag-Cu pre vákuové spájkovanie Cu, Be a pod.,
    - Ag-Cu-P pre spájkovanie Cu, Ag bez taviva,
    - Ag-Cu-Zn pre spájkovanie železných a neželezných kovov ako aj nehrdzavejúcich ocelí s použitím taviva,
    - Ag-Cu-Sn ako predošlá skupina pre spájkovanie v ochrannej, redukčnej atmosfére alebo vo vákuu,
    - Ag-Cu-Zn-Cd pre spájkovanie železných a neželezných kovov s použitím tavív, keď sa vyžaduje nízka spájkovacia teplota (najnižšiu teplotu tavenia má spájka Ag40CuZnCd 630/590 °C),
    - Ag-Cu-Zn-Sn(In) ako predošlá skupina pri dodržaní hygienických predpisov pre potravinárske a zdravotnícke zariadenia,
    - Ag-Cu-Zn-Ni-Mn pre spájkovanie spekaných karbidov, austenitických ocelí, niklových bronzov,
    - Ag-Cu-Ti pre priame spájkovanie keramiky s kovom vo vákuu,
    - Ag-Mn pre spájkovanie žiarupevných, žiaruvzdorných, korozivzdorných ocelí, ako aj spájkovanie niklu a jeho zliatin,
    - spájky z drahých kovov (Au, Pt) pre uplatnenie v priemyselnej výrobe, zubnom lekárstve, umeleckej výrobe a zlatníctve.

Vysokoteplotné spájky

Vysokoteplotné spájky sa používajú pre vyššie prevádzkové teploty pre spájkovanie v ochrannom plyne alebo vo vákuu. Hlavnú skupinu tvoria spájky na báze Ni-Cr-B. Do skupiny vysoko teplotných spájok patria aj niektoré spájky na báze čistých kovov (Cu, Ni, Pt, Zr, Nb).

Porovnanie

Zváranie, rovnako ako spájkovanie, je druhom metalurgického spojovania súčastí. Ich vzájomné porovnanie môžeme vykonať z viacerých hľadísk:

Porovnanie z hľadiska pracovnej teploty
Pri spájkovaní sa taví len prídavný materiál, pričom základný materiál je ohriaty na nižšiu teplotu ako pri tavnom zváraní, kde je pracovná teplota nad teplotou tavenia základného materiálu.

Porovnanie z hľadiska rozdielnosti chemického zloženia
Pri spájkovaní má základný a prídavný materiál rozdielne chemické zloženie, naproti tomu pri zváraní je táto kombinácia rovnakého zloženia.

Porovnanie časového priebehu
Zvárací proces vyžaduje vysokú koncentráciu tepelnej energie, takže dochádza k lokálnemu taveniu spojovaných materiálov. Pri spájkovaní v dôsledku nižšej spájkovacej teploty sa dosiahnu aj pri lokálnom ohreve nižšie vnútorné napätia v spoji.

Porovnanie z hľadiska mechanizácie
Pri strojnom zváraní (poloautomatickom, automatickom) sú zváracie parametre (dĺžka oblúka a rýchlosť zvárania) určované a riadené strojným a elektrickým príslušenstvom. Pri kapilárnom spájkovaní zatečie spájka do spoja pôsobením kapilárnej sily – automaticky pri optimálnej spájkovej teplote. Tým je príslušenstvo pre mechanizáciu spájkovania jednoduchšie.

Tepelné zdroje
Pri zváraní sa používajú rôzne tepelné zdroje s vysokou koncentráciou tepelnej energie do úzkej oblasti zvaru. Pri spájkovaní môžeme použiť tepelné zdroje, ktoré poskytujú široké rozmedzie teplôt.

Porovnanie z hľadiska vlastností spojov
Z materiálového hľadiska sú zvárané spoje charakterizované ako homogénne alebo heterogénne. Heterogenita sa môže nepriaznivo prejaviť pri korózii, ale nemá vplyv na zhoršenie mechanických vlastností.

Zručnosť pracovníka
Pri ručnom zváraní sa vyžaduje väčšia manuálna zručnosť zvárača na dosiahnutie kvalitného zvarového spoja ako pri spájkovaní, najmä kapilárnom.



Počet komentárov: 1 k téme “11. Technológia a aplikácia spájkovania”

  1. Strojárska technológia » Témy | zlievarenstvo, obrábanie, tvárnenie, tepelné spracovanie povrchov, povrchové úpravy povlakovaním, montáž:

    [...] Technológia a aplikácia spájkovania [...]

Nechaj komentár

  • [ Vyhľadaj ]



  • [ Zaujímavé linky ]

    • 1. Projektovanie výroby projektovanie – realizácia – prevádzka výrobných systémov, projektová činnosť, analýza – štruktúra – rozvoj výroby
    • 2. Kvalita produkcie Kvalita – splnenie požiadaviek zákazníka… spokojný zákazník, systém manažérstva kvality, zlepšovanie kvality, nástroje kvality


    Share your story & Inspire Others. $9.99 .org from GoDaddy.com!