Паяння  і  лудіння чавуну.   Вироби  з сірого  і  ковкого   чавуну  паяти як легкоплавкими, так і тугоплавкими припоями. Основне утруднення при паянні — наявність графіту, який перешкоджає змочуванню метала припоєм і заважає утворенню металевого зв'язку. Для полегшення паяння легкоплавкими припоями чавуни заздалегідь лудять гальванічним (табл.1—3) або гарячим способом. Через наявність графіту звичайні методи гарячого лудіння, примінені для сталей, включаючі обезжирення, травлення, флюсування і лудіння зануренням, не дають відмінкових результатів при лудінні чавуну. Лудять сірі і високоміцні спеціальні чавуни, при цьому останні звичайно більш легко змочуються оловом; високовуглеводні і  висококрем'янисті чавуни важче піддаються  лудінню.

Склад і режим роботи

Для лудіння доцільно вибирати чавуни із змістом вуглецю не вище 3,0—3,5% і кремнію не більше 2,5—3,0%. Чавун з мілкосіристим, рівномірно розподіленим графітом лудиться краще, ніж чавун з високим змістом грубого пластинчатого графіту.

При травленні чавуну виділяється графіт з утворенням по всій поверхні складної плівки. Розплавлене олово не може змочувати таку поверхню, і тому чавун після звичайного травлення лудиться дуже погано. Для забезпечення доброго лудіння розроблені наступні способи підготовки поверхні:

механічне очищення: обдирання, обточування і дробеструйне очищення; найдобріші результати дає дрібне дробеструйне очищення, яке не тільки забезпечує чисту поверхність виробу, але і видаляє деяку кількість поверхневого графіту;

видалення поверхневого графіту хімічним окисленням (нітратний процес);

покриття поверхні чавуну проміжним шаром (залізо, мідь, нікель) шляхом електровідложення або хімічного заміщення;

спеціальні методи флюсування, при яких не вимагається того, що ніякого травлення; прикладом є так званий хлоридный метод лудіння.

При лудінні чавуну застосовують три основні процеси: гальванічне покриття залізом, хімічне окислення графіту і спеціальне флюсування перед лудінням.

Перед нанесенням шару заліза виріб заздалегідь піддають механічному очищенню одним з вказаних вище способів і обезжирюють, наприклад, в порах дихлоретану. Якщо деталь покрита іржею, то її злегка травлять, але час травлення повинен бути дуже коротким, а по можливості, травлення потрібно уникати зовсім. Для травлення чавуну рекомендуються розчини плавикової кислоти (про. %):

1.   Плавикова  кислота.10

      Сірчана кислота.10

      Вода.80

2.   Плавикова  кислота.20

      Вода.80

Травлення відбувається при 20 0С.

Після травлення і промивки деталі занурюють в гальванічні ванни. Якщо вироби мають складну конфігурацію, то при їх покритті потрібні не тільки зовнішні, але і внутрішні аноди. Ванна працює без підігріву і при катодному струмі густиною 1,0—1,5 А/дм2. Покриття проводять до тих пір, поки вся поверхня виробу покриється світло-сірим нальотом заліза. Товщина покриття звичайно  коливається в межах 5—15 мкм. Після нанесення гальванічного покриття виробу повинні бути щонайшвидше покритий оловом, якщо це неможливо, то їх бережуть у воді, що містить 0,5%  плавкові кислоті.

Підготовлені у такий спосіб вироби піддають флюсуванню. Відомо декілька складів флюсів, з яких для відмінкового лудіння чавуну можна рекомендувати наступний,%

Хлористий цинк .57

                натрій  14

            алюміній.7,5

Плавикова кислота.1,5

Вода .20

При лудінні чавунних виробів, заздалегідь покритих залізом, застосовують дві ванни з розплавленим оловом. Температура першої ванни 300°С; її поверхню покривають тонким шаром розплавленого флюсу, що полягає мул 80% ZnCI і 20% NaСI. Цей шар флюсу має потрійне призначення: покращує змочування виробу оловом, запобігає окисленню поверхні оловом у ванні і попереджає розбризкування олова при введенні в нього холодних виробах.

В першій ванні виріб витримують до тих пір, поки воно не прогріється до 300°С. Після цього його негайно переносять в другу ванну з оловом, нагрітим до 245° С. Після витримки в другій ванні протягом 1 мін виріб виймають, струшують для видалення надлишку олова і охолоджують зануренням у ванну з світлим гартівним маслом.

Друге занурення в олово з подальшим масляним гартом застосовують в тому випадку, якщо вимагається, щоб вироби мали красивий зовнішній вигляд і високі захисні властивості. У випадках, коли лудіння застосовують тільки як попередню підготовку перед паянням, повторно в олово виробу не занурюють.

Нітратний метод хімічного окислення поверхневого графіту перед лудінням чавуну застосовують тоді, коли потрібна висока міцність зчеплення покриття з основою; для покриття оловом менш відповідальних виробів застосовувати його взагалі не рекомендується, оскільки більш зручний хлоридний процес.

В нітратному методі за механічним очищенням слідує той, що труїть, наприклад, протягом 30 мін в складі 100%-ний сірчаної кислоти при 85° С або 2—5 мін в холодній 10%-ний соляній кислоті. Вироби потім промивають в гарячій воді, ретельно висушують і занурюють в окислювальну соляну ванну, суміш рівних частин NaNO3 і КNО3, що містить, при температурі 350—400° С. Соли можна плавити в звичайному тиглі  із сталі або чавуну.

При   роботі  з   розплавленими   азотнокислими  солями   слід уникати перегріву і контакту їх з органічними матеріалам: як  це може привести  до загоряння.

Для   прискорення   процесу  окислення   поверхнево-структурного графіту через соляну ванну іноді пропускають реверсивний   струм.   При цьому оброблюваний  виріб служить  один з електродів,   а   другим   електродом   є   металевий. Наявність реверсивного струму дозволяє отримати виріб без шару окислів  на  поверхні. Звичайно для окислення  поверхневого графіта достатньо 10—15 мін знаходження чавунного виробу в соляній вані.  При цьому слідує мати на , що зайва витримка виробу в солянній  ванні приводить до погіршення подальшого лудіння.

Оброблені в соляній ванні вироби охолоджують па повітрі і промивають холодною водою. Потім для видалення плівки продуктів окислення виріб труять протягом 1 мін в холодному 10%-ном розчину плавикової кислоти, після чого флюсують і лудять звичайним способом.

Після гарячого флюсування виріб зразу ж переносять в лудильну ванну і витримують в ній не менше 5 мін.

Лудіння методом натирання застосовують в тих випадках, коли із яких-небудь причин його неможливо здійснити викладеними вище методами. В цьому випадку після очищення виріб нагрівають до 270—300° С. Щоб уникнути надмірного окислення під час нагріву, призначені для лудіння поверхні до нагріву покривають водним флюсуючим розчином. Після нагріву поверхня виробу протягом 1 мін обробляють розплавленим флюсом. Потім па поверхню виробу наносять необхідна кількість розплавленого олова, яке натирають металевою щіткою. Коли покриття оловом закінчено, надлишок його зливають. Залишки флюсу видаляють промивкою у воді. Для лудіння методом натирання часто використовують лудильні пасти, суміші порошкового олова і хлоридного флюсу, що є.

При паянні тугоплавкими припоями виріб з чавуну прогрівають до червоного каління, при цьому графіт згоряє з утворенням окислу вуглецю. Після цього пайка не представляє великих труднощів. З тугоплавких припоїв для паяння чавунів застосовують срібні припої і латунь; для збільшення міцності з'єднання до латуні додають невелику кількість (1,0 — 1,5%) кремнію, олова, нікелю, марганцю або заліза.

Мідь для паяння чавунів слідує застосовувати обережно за високої температури її плавлення, а припої, що містять фосфор, не застосовують взагалі через утворення в паяльному шві крихка железо-фосфорных з'єднань. Для паяння чавунів застосовні всі процеси. Конкретний вибір методу паяння залежить від припою і відносної маси деталей, що сполучаються.

Паяння газовим пальником або паяльною лампою повинне проводитися тільки нейтральним полум'ям при температурі не пыше 900° С. Із-за поганої змочуваності припоєм паяння чавунів в печах з контрольованою атмосферою проводять з флюсом, який покращує затікання припою в паяльний шов.

Чавун з високим змістом вуглецю має низьку температуру плавлення, тому при паянні тонкостінних виробів необхідно температуру печі тримати мінімальній, щоб уникнути сплаву поверхні основного металу.

Щоб шов вийшов міцним, чавунні вироби зразу ж після: пайки піддають відпалу при температурі 700—750° С протягом 20 мин. При відпалі відбувається подальша дифузія припою в основний метал, що значно укріплює шов,  крім того, при цьому знімаються внутрішні напруги. Ковкий чавун паяється так само, як і сірий; температура паяння його повинна не бути вищою 900° С.