На главную


§ 25. Пайка

Пайкой называют технологический процесс получения неразъемных соединений с помощью более легкоплавких металлических сплавов (припоев). Неразъемное соединение (спай) получается в результате взаимодействия расплавленного припоя с кромками основного металла. При этом припой внедряется между зернами основного металла и обрабатывает промежуточный слой (сплав припоя и основного металла). В результате диффузии (проникновения одного металла в другой) припоя с основным металлом припой может изменять свои свойства: цвет, пластичность, твердость. Диффузионное проникновение металлов зависит от режима пайки (температуры и времени нагрева).
Существует несколько видов пайки, однако изготовление ювелирных изделий сопровождается только газопламенной пайкой. Пайка ведется газовыми и бензиновыми аппаратами.
Ювелирная пайка — очень ответственная операция, требующая от ювелира мастерства, знания свойств металлов, умения правильно подобрать припои и флюсы. Каждое рабочее место ювелира должно быть оснащено паяльным аппаратом.
Пайка газовыми паяльными аппаратами может осуществляться при условии, что каждое рабочее место ювелира оборудовано газовой (для подачи газа) и воздушной (для подачи воздуха под давлением) подводкой. Такое оборудование наиболее удобно при паяльных работах. Но иногда применяется и система баллонного снабжения. В этом случае на каждое рабочее место устанавливают небольшие баллоны. Если баллоны имеют редукционную подачу газа, воздух не подается, но паяльная горелка снабжена воздушным подсосом. Паяльные горелки всех видов называют пистолетами.
Газовые пистолеты (рис. 44), работающие с одновременной подачей газа и воздуха, состоят из двух трубок: по трубке 3 большого сечения подается газ, по трубке 2 меньшего сечения — воздух (иногда разница этих трубок внешне не видна); смешивание потоков происходит в мундштуке 1 пистолета. Газовые пистолеты без подачи воздуха имеют одну трубку — подачи газа под давлением и отверстия для подсоса воздуха. Газовые пистолеты удобны в эксплуатации тем, что с помощью регулировочных кранов 4 устанавливается постоянное, нужной длины и напора пламя.

Бензиновый паяльный аппарат (рис. 45) состоит из мехов 1 для подачи воздуха, бачка (газообразователя) 5 и пистолета - 6. Меха приводятся в действие нажатием ноги, при этом срабатывает выпускной клапан камеры, и воздух через резиновую трубку 2 подается в бачок. Бачок (металлический) имеет отверстие 4 для заливки бензина с герметической пробкой и рабочую пробку 3, снабженную входной и выходной трубками. Воздух, поступающий из мехов через входную трубку в бачок с бензином, повышает в нем давление, в результате чего образуются пары бензина. Под давлением пары бензина поступают через выходную трубку в паяльный пистолет. Внутри трубки, подающей пары в пистолете, есть трубка меньшего сечения, которая при выходе смеси из пистолета создает в центре потока более высокое давление.

Бензиновый паяльный аппарат работает на высококачественном бензине, который заливается ниже уровня заливной пробки. При заправке аппарата низкосортным бензином пламя пистолета оставляет сильную копоть, препятствующую пайке. При хорошей наладке аппарата пистолет дает пламя, обеспечивающее выполнение любой пайки и плавку небольших количеств сплава. Недостаток заключается в том, что при пайке бензиновым аппаратом одна нога ювелира находится в постоянном движении.
Подкладкой (основой) для паяемых изделий служат огнеупорные приспособления. Вид и форма огнеупорной основы зависят от способа пайки. В большинстве случаев применяют асбестовый леткал на деревянной основе (рис. 46). Изготовляется он из 15 — 20 - миллиметровой деревянной плиты, на которую набивается асбестовый картон. Если толщина картона меньше 5 мм, его набивают в два слоя, если от 5 мм и толще — в один слой. Выпускают картон толщиной 3; 3,5; 4; 5; 6; 8 и 10 мм. Использовать вместо картона асбестовую бумагу нельзя, так как она независимо от количества слоев вспучивается и моментально прогорает.

Во избежание скатывания и перекосов деталей и изделий асбестовая площадка должна быть ровной, без бугров и впадин. Горизонтальные габариты леткала выбирают произвольно в зависимости от характера работы. Асбестовые края леткала смачивают водой и заглаживают во избежание попадания асбеста в опилки драгоценных металлов. После того как леткал просушат, им можно пользоваться.
Для пооперационной пайки применяют леткал-вертушку (рис. 47), представляющую собой металлический цоколь, на котором на ножке укреплен вращающийся стол. Форма стола, как правило, круглая, с размерами в пределах 100 мм. Стол имеет бортики 4 — 5 мм для вкладки огнеупорной площадки. Огнеупорная площадка для вертушки может быть изготовлена из асбестового картона или асбоцемента.

Для пайки изделий и деталей, которые нельзя установить на ровной площадке или которые необходимо паять в вертикальном положении, применяют леткала с пружинными зажимами. Пружинные зажимы изготовляют из 1,5 — 2-миллиметровой стальной проволоки, которую парно изгибают зигзагом и вертикально прибивают на лёткал с деревянной основой. Стальная проволока образует парные проволочные выступы, между которыми зажимаются детали или изделие.
Если пайка производится в монтировочных массах (застывающие огнеупорные массы), то основой для выкладки массы служат металлические листы.
В качестве вспомогательного инструмента во время пайки используют пинцеты (корцанги) и кисточку. Обычные медицинские пинцеты служат для переноса изделий и деталей, офлюсовывания их и для удержания ленточного припоя во время пайки. Зажимными пинцетами зажимают изделия во время пайки и удерживают детали или припой в момент расплавления припоя. Работают они на сжатие, т. е. при нажатии на щечки пинцета они разжимаются, тогда как обычные сжимаются. Кисточкой осуществляют местное офлюсовывание изделий и деталей, т. е. нанесение флюса на место пайки, и наложение на место пайки порции припоя.
Припоями называют легкоплавкие металлические сплавы, с помощью которых получают неразъемные соединения. Обычно припои классифицируют на мягкие (температура плавления до 450°С) и твердые (свыше 450°С).
Припои, используемые в ювелирной технике, содержат определенное количество драгоценных металлов и классифицируются по более высокой температурной шкале. Температура плавления ювелирных припоев колеблется от 650 до 1000 — 1100°С. Припои, температура плавления которых намного ниже температуры плавления спаиваемых металлов, называют мягкими. Припои, температура плавления которых близка к температуре плавления спаиваемых металлов, называют твердыми. Все остальные припои называют средними. А так как температуры плавления спаиваемых металлов различны, то понятие твердости припоев «плавающее», т. е. относительно к определенному сплаву.
Предприятия, производящие ювелирные изделия, используют золотые и серебряные припои, отличающиеся пробой, цветом, температурой плавления. Однако независимо от этого все припои должны обладать хорошей текучестью, пластичностью, прочностью. Текучесть припоя — это его способность (в расплавленном виде) затекать в щели и растекаться по поверхности металла. Пластичность — возможность деформации паяного шва. Прочность — способность паяного шва выдерживать удары и нагрузки на разрыв.
От правильного выбора припоя во многом зависит качество будущего изделия и трудоемкость дальнейшей работы над ним. При выборе припоя учитываются массы спаиваемых деталей, величина зазора, текучесть, температура плавления и цвет припоя.
Золотые припои служат для пайки золотых и платиновых изделий. Проба их должна соответствовать пробе изделия, поэтому существуют припои всех узаконенных проб для золотых ювелирных изделий, изготовляющихся с помощью пайки. На каждую из проб предусмотрено несколько припоев, различных по цвету и температуре плавления.
Легкоплавкость, текучесть, разность цветов и оттенков золотых припоев достигается путем введения в их состав серебра, меди, кадмия, цинка, палладия и никеля. Так, серебро, входящее в состав припоя, понижает температуру плавления, повышает текучесть и пластичность и ослабляет его цвет. Медь повышает прочность припоя и придает ему красноватые оттенки. Кадмий понижает температуру плавления и придает припою зеленоватый оттенок. Цинк понижает температуру плавления, улучшает текучесть и ослабляет цвет припоя. Палладий входит в состав золотых припоев белого цвета, повышает температуру плавления припоя и окрашивает его в белый цвет. Никель, как и палладий, придает припою белый цвет и используется как составной компонент белого золотого припоя. Он повышает прочность и температуру плавления припоя.
Цвет золотых припоев делят на желтый и белый. Желтые припои употребляются для пайки золота различных желтых оттенков и поэтому имеют красноватые, оранжевые, желтые, зеленоватые цвета. Белые припои по цвету напоминают платину и применяются для пайки изделий из белого золота и платины. При производстве ювелирных изделий используют припои четырех проб — 750, 583, 500, 375. В табл. 9 — 14 приводятся процентное содержание компонентов и рабочие температуры припоев этих проб.

Таблица 9

Золотые припои 750-й пробы

Таблица 10

Золотые припои 750-й пробы

Таблица 11

Золотые припои 583-й пробы

Таблица 12

Золотые припои 583-й пробы (белые)

Таблица 13

Золотые припои 500-й пробы

Таблица 14

Золотые припои 375-й пробы

В настоящее время ювелирными предприятиями применяется около 30 серебряных припоев. К серебряным припоям не предъявляются такие жесткие требования, как к золотым: им не обязательно соответствовать пробе изделия. Содержание серебра в серебряных ювелирных припоях колеблется от 50 до 80%. Как правило, серебряные припои — трехкомпонентные (Ад — Си — Zn), но встречаются двухкомпонентные (без участия цинка) и четырехкомпонентные (с добавкой кадмия или олова). Ювелирные серебряные припои обладают высокой пластичностью, прочностью и хорошей текучестью. Температура плавления их 650 — 810°С. В табл. 15 приводятся составы серебряных припоев различных проб и их рабочая температура.

Таблица 15

Серебряные припои различных проб

Для сохранения спаиваемых поверхностей от окисления, растворения окислов окислившихся металлов, для очищения поверхностей от загрязнения и обеспечения хорошей смачиваемости припоев при пайке применяют флюсы. В качестве приготовления флюсов для ювелирной пайки используют приготовленные растворы буры и борной кислоты. Выбор флюса зависит от степени окисления сплава, подлежащего пайке. Чем больше активно окисляющихся добавок входит в состав сплава и чем выше их содержание, тем тщательнее нужно относиться к выбору и приготовлению флюса.
Самым универсальным флюсом для пайки золотых изделий служит водный раствор буры с борной кислотой в соотношении 1:1 по объему. Для приготовления флюса 20 г буры и столько же борной кислоты засыпают в 200 мл воды (лучше дистиллированной), раствор кипятят и охлаждают. Пользоваться этим жидким флюсом очень удобно. Изделия, подготовленные к пайке, смачивают флюсом (окунанием или кисточкой), который благодаря своему жидкому состоянию легко проникает в зазоры будущего изделия. Флюс, приготовленный из буры и борной кислоты, применяют для пайки изделий из золотых сплавов, в которых нет никеля.
В других случаях в качестве флюса при пайке используют насыщенный раствор буры. Насыщенный раствор буры представляет собой жидкую кашицу, степень густоты которой поддерживают доливанием воды. Флюс готовят следующим образом. В сосуд (бурошницу) с порошкообразной бурой наливают воду, так чтобы она покрыла порошок, Затем бурошницу нагревают до полного растворения буры и охлаждают. Охлаждаясь, раствор кристаллизуется. Кристаллы тщательно перетирают плоской ступкой и заливают водой до образования жидкой кашицы. Этот флюс применяется для пайки серебряных, золотых и мельхиоровых изделий.
К золотым изделиям с содержанием никеля рекомендуется применять двойное флюсование. Для этого, перед тем как нанести буру на место пайки, изделие следует прокипятить в густом растворе борной кислоты. На прокипяченном изделии образуется тонкая плотная пленка, предохраняющая его от окисления. После этого на изделие наносят флюс насыщенного раствора буры — и изделие готово к пайке. Припои, так же как изделия, перед пайкой офлюсовываются.
Подготовка изделия к пайке заключается в припасовке (подгонке) деталей друг к другу. Спаиваемые поверхности должны быть параллельно припилены напильником или надфилем и плотно состыкованы. Стыковка паяемых площадей может быть обеспечена пружинистостью деталей, плотным наложением деталей, стяжкой с помощью вязальной проволоки, зажимными пинцетами и т. д. Зазор между стыками должен быть плотен настолько, насколько ему позволяет это шероховатость припиленных площадей. Если величина зазора будет больше 0,1 или меньше 0,025 мм (соответствует стыку полированных площадей), то прочность спая будет недостаточной.
Припой для пайки прокатывается до толщины 0,2 — 0,3 мм и нарезается партинками (порциями), а при серийной пайке изделий, не требующей точной дозы, нарезается ленточками (палочками) с помощью специальных ножниц (рис. 48). Ширина ленточек 1,0 — 1,5 мм. Припой также может быть заготовлен в проволоке удобного для пайки сечения. Конкретных требований к дозировке спая нет и быть не может, так как она зависит от величины спаиваемых площадей, величины зазоров и др. Каждый ювелир определяет дозировку индивидуально для каждого изделия опытным путем.

Подготовленное изделие офлюсовывают и укладывают или устанавливают на леткал. Затем пламенем горелки изделие нагревают до высыхания флюса и влажной кисточкой или стальной иглой наносят партинку на место пайки. Изделие продолжают равномерно нагревать до температуры, близкой к температуре плавления припоя. После этого нагревают место спая припоя, не перегревая его до полного растекания. При перегреве мест спая припой может увеличить зазор стыка, излишне оплавить края стыкового соединения, вспузыриться, образовав поры, или окислиться так, что придется снова заправлять и пропаивать зазор.
При пайке палочкой (ленточкой) изделие прогревают до температуры начала расплавления припоя, затем зажатый в пинцете припбй подносят к месту пайки и отсекают (расплавляют) на спай необходимую дозу.
Применение при пайке газовых и бензиновых паяльных аппаратов делают эту операцию опасной. Приступая к пайке, каждый ювелир обязан знать устройство и схему работы используемых паяльных аппаратов, а также правила пользования ими. Пламя зажженной горелки должно быть направлено только в сторону оборудованного для пайки места, а после окончания работы — сразу погашено. Необходимо помнить, что зона воспламенения от направленного под давлением пламени паяльного аппарата — до 50 см. При замеченной утечке газа работа должна быть немедленно прекращена до устранения неисправности. Начиная работу бензиновым аппаратом, надо убедиться в правильности подключения шлангов к бачку. Если шланги подключены неправильно, поток огненной жидкости, вырывающийся из горелки, может вызвать тяжелые ожоги и пожар. При засорении клапана бачка или горелки подкачку воздуха нужно немедленно прекратить, чтобы избежать взрыва бачка.


предыдущая страница оглавление следующая страница