Оборудование для пайки медью состоит из печи длиной в несколько метров и снабженной различными автоматическими контрольными приборами.
На фиг. 133 показан общий вид полной установки для пайки медью. Печь имеет камеру нагрева и камеру охлаждения. Она оборудована конвейером. Мощность установки примерно 100 kVA.
Ранее в качестве защитной атмосферы применялся чистый водород. Однако этот газ обезуглероживает сталь в значительной степени, кроме того, он опасен и дорог. В настоящее время применяется диссоциированный аммиак и электролен как безопасный и дешевый газ; расход его выражается около 9 м3 в час.
Печь снабжена двумя огнеупорными дверцами, предназначенными для загрузки и разгрузки изделий. Дверцы управляются вручную, но можно приспособить и ножное управление, с тем чтобы иметь свободными руки для загрузки и разгрузки изделий.
Чтобы предохранить медь от окисления, необходимо производить охлаждение изделий в печи. Благодаря охлаждению в защитной атмосфере медь застывает и дает чрезвычайно прочное, плотное и пластичное соединение, причем изделия вынимаются из печи в настолько чистом виде, что отпадает необходимость в последующей их очистке.
Фиг. 133. Установка для пайки медью.Под воздействием высокой температуры печи медь расплавляется и образует на поверхности железа сплав железа и меди (3% меди и 97% железа). Этот сплав представляет собой хорошее соединение между медью и железом и обеспечивает высокую прочность, превосходящую прочность при обычной пайке.
Микроструктура сплава (фиг. 134) показывает, что медь не только легко растекается и равномерно проникает в зазоры свариваемых изделий, но успевает проникнуть по границам наружных зерен, образуя прочное соединение.
В расплавленном состоянии медь обладает свойством растворять железо при температурах ниже точки плавления железа. При 1200° медь содержит от З до 4% железа в растворе. Этот сплав меди с железом образуется в зазорах изготавливаемых деталей и тем самым образует плотное соединение, содержащее лишь тонкую пленку меди.
На фиг. 135 показана деталь, подготовленная к пайке медью; вокруг зазора положена медная проволока, которая после расплавления проникнет в зазоры.
Капиллярное притяжение проявляется, как только расплавленный металл смочит поверхность железа, а также вследствие большой текучести и плотности меди.
Для того чтобы медь могла смочить поверхность железа, последняя должна быть чистой. Плотность соединения необходима для того, чтобы имело место капиллярное притяжение.
Водородная атмосфера, поддерживаемая в печи, снимает пленки окиси и загрязнения с поверхности железа, создавая, таким образом, необходимые условия для получения безукоризненного соединения.
Если детали охлаждаются в атмосфере водорода, то они получают чистую и красивую поверхность. Однако окислы в большом количестве должны быть устранены с поверхностей, предназначенных к пайке медью.
 Фиг. 134. Микроструктура соединения при пайке детали медью в водородной среде.
 Фиг. 135. Деталь подготовленная для пайки медью. |
 Фиг. 136. Различные детали, изготовленные с помощью пайки медью. |
Для пайки медью допускается максимальный зазор в 0,10 мм; при наличии зазора, не превышающего этой величины, сила натяжения может заставить течь медь в соединение, и пленка будет состоять из сплава меди и железа. Если зазор больше 0,10 мм, то иногда возникают трудности в том, чтобы заставить медь течь в зазоры соединения и остаться там. Если даже медь и останется в соединении (при большом зазоре), то возможно неполное заполнение зазора. Исследования показали, что с повышением плотности шва увеличивается капиллярность меди.
На фиг. 136 показаны различные детали, изготовленные с помощью пайки медью.
