Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1264 вуза, 4635 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

книги из ГПНТБ / Лашко, Н. Ф. Вопросы теории и технологии пайки

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
9.79 Mб
Скачать
☆

нФлашко ВОПРОСЫ свлашко т е о р и и и.

ТЕХНОЛОГИИ П А Й КИ

Издательство

Саратовского

университета Саратов 1974

Н. Ф. ЛАШКО

С. В. ЛАШКО

В книге рассмотрены стадии образования связи при соединении металлов, особенности пайки и ее значение для современной техники. С привлечени­ ем методов анализа физико-химических процессов в сплавах проанализированы некоторые важней­ шие явления при пайке.

На основании представлений о единстве и сов­ местимости конструкции, материалов и техноло­ гии как важнейшем условии обеспечения качества и надежности паяных изделий рассмотрены усло­ вия такой совместимости и возможности ее оцен­ ки. Приведены данные о совместимости некоторых металлов и сплавов с технологией пайки.

Книга рассчитана на студентов и аспирантов технических вузов сварочной специальности, а так­ же работников различных отраслей промышлен­ ности использующих пайку, разрабатывающих припои и технологические процессы пайки.

Вопросы

теории и технологии пайки

/

УДК 621.791.3

Вопросы теории и технологии пайки. Н. Ф. Лаихко, С. В. Лашко. Изд-во Саратовск. ун-та, 1974г

с. 248.

Ил. 58. табл. 30. бнбл. 241 название

3—12—6

193—72

Издательство Саратовского университета, 1973

Николай Федорович Лашко, Софья Васильевна Лашко

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПАИКИ

Редактор И. Н. Цветкова

Технический редактор Л. П. Никифорова

Корректор О. Е. Найденова

НГ05072. Сдано в набор 6/ІІ-73 г. Подписано к печати 13/ІІІ-74 г. Формат 60Х84'/іб. Бум. тип. № 3. Уел. печ. л. 14,41(15,5) Уч.-изд. л. 15,8.

Тираж 2500. Заказ 1836. Цена 1 р. 58 к.

Издательство Саратовского университета, Университетская, 42 Типография издательства «Коммунист», пр. Ленина, 94

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современная научная

и техниче­

ская

революции

 

характеризуются

 

высокими темпами развития облас­

 

тей и'Систем знаний на стыке наук,

 

описывающих разные явления. Часг-

 

то узкая область техники является

 

узлом, где соприкасаются и взаим­

 

но проникают явления, относимые к

 

разным областям науки.

вопросах

 

В узловых технических

 

происходит накопление, набор суммы

 

знаний, но принципиальное

значе­

 

ние при этом имеет развитие разных

 

методов, позволяющее предвидеть и

 

управлять процессами.

 

 

 

Развитие научных знаний на раз­

 

ных стадиях происходит двумя пу­

 

тями: с использованием методов фе­

 

номенологического

(макроскопиче­

 

ского) и микроскопического описа­

 

ния явлений.

 

 

 

 

 

описа­

 

При феноменологических

 

ниях

явлений

(в

термодинамике,

 

гидравлике,

физической

и химиче­

 

ской формальной

кинетике,

элект­

 

родинамике, электрохимии) не рас­

 

сматривается конкретная структура

 

материала (на молекулярном, атом­

 

ном,

электронном

 

и других

уров­

 

нях) основные положения (постула­

 

ты, аксиомы)

феноменологического

 

описания берутся

 

из проверенного

 

опыта операций с макроскопически­

 

ми величинами (параметрами) явле­

 

ний.

 

 

 

 

 

 

 

 

Детализация и обоснование фено­

 

менологических

описаний явлений

 

достигается

в

 

микроскопических

 

теориях.

 

 

 

 

 

 

 

Феноменологические и микроско­

пические теории принципиально точ­ ны и в некоторых случаях адекват­ ны, но при феноменологических опт-

3

саниях более возможна и реализа­ ция приближенных методов анализа явлений, чем в микроскопических теориях.

Пайка как последовательность различных процессов и явлений в их взаимодействиях требует реше­ ния многих узловых вопросов, час­ то не реализуемых на уровне микро­ скопических теорий.

Универсальной феноменологиче­ ской теорией является термодина­ мика, развитие методов которой нельзя считать исчерпанным.

При исследовании процессов при пайке с целью их управления часто приходится иметь дело с установле­ нием стабильных, метастабильных локальных равновесий, а также с установлением направленности про­ цессов, т. е. фактически приходится решать различные термодинамиче­ ские вопросы. Поэтому мы считали естественным кратко изложить осно► вы методов и возможностей термо­

динамики

для исследования

про­

цессов, происходящих

при

пайке.

В книге

рассмотрены некоторые

вопросы, касающиеся

особенностей

процессов и технологии пайки. Пай­ ка рассматривается как самостоя­ тельная область знаний, включаю­ щая специфические объекты и мето­ ды исследования. Технология пайки представлена как часть единой про­ блемы создания качественных и на­ дежных паяных деталей и изделий на основе принципа совместимости конструкции, материала и техноло­ гии.

В соответствии с наблюдаемой в настоящее время возросшей ролью пайки рассмотрено место, занимав-

мое ею в развитии современной тех­ ники.

Рассмотрены некоторые физико­ химические процессы, происходящие при пайке, связанные с поверхност­ ными явлениями на границе паяе­ мых материалов, припоев и газовой среды и с их взаимной диффузией между твердыми и жидкими фаза­ ми. К ним относятся процессы сма­ чивания, растекания, затекания в капиллярный зазор, проникание жидкой фазы по границам зерен, роста прослоек химических соеди­ нений и охрупчивания металлов & контакте с жидким припоем и свя­ занные с ними вопросы качества и надежности паяных соединений.

Вопросы о совместимости конст­ рукций, технологии и материалов при пайке в конкретном практиче­ ском плане рассмотрены примени­ тельно к изготовлению паяных со>- единений из наиболее применяемых материалов (в ряде отраслей техни­ ки) на основе четырех металлов — железа, меди, алюминия и титана.

Другие процессы, протекающие в них при пайке и эксплуатации, опре­ деляющие качество и надежность паяных соединений, а также совме­ стимость материалов, конструкции и технологии при пайке узлов и изде­ лий, предполагается рассмотреть впоследствии.

з

Глава первая § 1. Стадии образования связи

при соединении материалов

Изделия разного назначения, при­

меняемые в практике, могут быть КАК ФАКТОР РАЗВИТИЯ монолитными, т. е. изготовленными

„из целого материала литьем, штам-

СОВРЕМЕННОИ ТЕХНИКИ повкой, механообработкой, или сос-

—тавными, изготовленными из дета­ лей, соединенных между собой. Не всякие конструкции экономичны в монолитном варианте.

Соединение деталей может быть разъемным и неразъемным. К не­ разъемным соединениям относятся соединения материалов после раз­ деления которых имеет место оста­ точное изменение формы деталей и (или) состояния паяемых материа­ лов.

Примером разъемных соедине­ ний являются соединения, получае­ мые свинчиванием.

К неразъемным соединениям от­ носятся заклепочные, сварные, пая­ ные и другие.

В создании неразъемных соедине­ ний, возникающих за счет взаимо­ действия соединяемых материалов, могут участвовать различные по природе связи: физические, химиче­ ские, ядерные, отличающиеся по степени участия в них внешних (ва­ лентных) и внутренних электронов атомов.

Связи различаются между собой не только по характеру взаимодей­ ствия между частицами, но и по степени их локализации, необходи­ мой для удержания системы частиц в равновесии.

Ядерные связи локализуются на расстоянии 1,0—1,5 ферми (1 фер-

ми — ІО-13 см) ; химические связи — на расстоянии нескольких единиц или долей ангстрема (ІО-8 см)-, физические связи лока­ лизуются на расстоянии несколько большем, чем химические связи.

Гравитационные силы подчиняются соотношению

• m1

F, ' с Г

где mu 1П2 — массы тел. гі>2— расстояние между ними; гравитационная постоянная.

Электростатические силы подчиняются соотношению:

( 1)

G—

(2)

где е — заряд, г — расстояние между частицами, Сэ — элект­ ростатический коэффициент.

Ядерные силы на расстоянии 1 ферми в ~ 35 раз больше электростатических и в ІО38 раз больше гравитационных.

При анализе процессов соединения при пайке и сварке не учитывают ядерных равновесных связей.

Для соединения по различным технологиям веществ, нахо­ дящихся в контакте в разных агрегатных состояниях, упо­ требляют множество терминов. Многим терминам иногда дают разные определения. Во избежание возможных недоразумений и разногласий приведем определения некоторых терминов, которые часто будут употребляться в данной книге. Соедине­ ния однородных или разнородных веществ по характеру свя­ зи в них элементарных самостоятельных частиц атомов, ионов, молекул (кристалл можно считать бесконечной молекулой) с внешними электронами можно разделить на^три типа: 1) без обмена (растворения, диффузии) их элементарных частиц между собой и без обмена их электронов (физическая или дисперсионная связь»; 2) без обмена элементарных частиц, но с обменом электронов; 3) с обменом элементарных частиц и электронов/

Первым двум типам соединений будет отвечать один об­ щий термин—/адгезия (прилипание), независимо от агрегат­ ного состояния соединяемых веществ. Будем различать: адге­ зию физическую (первый тип соединений), создаваемую моле­ кулярной (вандервальсовой связью) с участием дипольных, индукционных и дисперсных сил, и адгезию химическую в об­ разовании которой могут участвовать ковалентные, металли­ ческие, ионные, водородные связи (без обмена атомами, но с обменом электронами).

7

При соединении (контакте) твердых веществ с жидкими или газообразными термин адгезия отвечает соответственно употребляемому термину адсорбция в двух вариантах: физи­ ческая адсорбция и химическая адсорбция (хемосорбция) [1], [2]. Адгезионное соединение однородных веществ называ­ ется аутогезией. При феноменологическом анализе физической адгезии (без конкретного анализа взаимосвязи элементарных частиц и электронов) работа образования адгезионного соеди­ нения на единице поверхности контакта соединяемых веществ определяется поверхностными натяжениями (свободными по­

верхностными энергиями). В частности, единичная

работа

физической адгезии

при отрыве контактирующего по плос­

кости раздела твердого вещества от жидкого

(находящихся

в газообразной среде)

может быть подсчитана

как

разность

поверхностных энергий этих тел до и после адгезии. Как из-

вестно, свободная поверхностная энергия тела равна

1

ог 5)

і=і т. е. сумме произведений его поверхностей на соответствую­

щие поверхностные натяжения. Тогда общая свободная по­ верхностная энергия двух тел I и II до адгезии будет равна

(рис. 1):

оі(5о+5і) +ст2(5о+52).

S,б, 5,6,

1

S2 6г

Ss G,

 

а5

Рис . '1.

Схема

образова­

Рис .

2.

Кривые потенциальной

ния адгезионной

связи:

энергии

для

физической (Ван-дер-

а — до

образования свя­

ваальсовой)

 

адсорбции (I) и хемо­

зи; б — после образования

сорбции

(II).

 

связи.

 

 

 

 

 

 
Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности