Механические испытания паяных изделий можно раз­делить на три группы: 1) лабораторные испытания пая­ных образцов; 2) статические и динамические испытания паяных изделий в лабораторных условиях; 3) испытания паяных изделий в эксплуатационных условиях.

Лабораторные испытания паяных соединений прово­дят при отработке технологии пайки, контроле механи­ческих свойств паяных изделий, при разработке новых припоев. В зависимости от степени ответственности паяе­мых изделий проводят лабораторные испытания отдель­ных узлов или полностью изделий в условиях, имитирую­щих эксплуатационные нагрузки. Особо ответственные паяные конструкции подвергают натурным испытаниям в условиях эксплуатации. При работе паяного соедине­ния в конструкции в нем могут возникнуть напряжения растяжения, сжатия, сдвига и сложные напряженные со­стояния, когда одновременно возникают напряжения раз­личного вида. Для паяных соединений наибольшее рас­пространение получили испытания на срез и на отрыв. При проведении механических испытаний различают кратковременные статические испытания, длительные статические испытания, динамические испытания при ударных нагрузках, испытания на усталость.

Для паяных соединений получили распространение главным образом кратковременные статические испыта­ния плоских и круглых образцов. Форма и размеры об­разцов для механических испытаний паяных соединений определяются методом испытания и конструкцией пая­ного изделия. Форму головок образцов выбирают в со­ответствии со способом крепления в захватах машины для испытания.

Испытания паяных образцов на срез проводятся обычно при приложении растягивающих или сжимающих нагрузок. При испытании на срез с приложением нагруз­ки на растяжение применяют плоские и круглые образ­
цы, спаянные внахлестку. Форма и размеры плоских на­хлестанных образцов приведены на рис. 120. Недостат­ком их является несимметричное приложение нагрузки в процессе испытания, в результате чего образец по шву работает не только на сдвиг, но и на изгиб и частично иа отрыв.

Более простыми в изготовлении являются образцы для испытания паяных соединений на срез при приложе­нии к образцу нагрузки на сжатие. Форма такого образ-

___________ |_________ ца и схема испытания

метод испытания

чаще применяют для образцов, паянных с применением низкотемпературных припоев, но он с успехом может быть использован и для соединений, паянных высокотем­пературными припоями.

При испытании паяных образцов на срез следует иметь в виду, что толщину образца основного металла и величину нахлестки выбирают такими, чтобы разруше­ние при испытании происходило по паяному шву. Нали­чие галтельных участков в паяном соединении приводит к тому, что оно работает при нагружении не только на срез, но и на растяжение в галтельных участках. По этой причине перед испытанием иногда галтельные участки срезают фрезерованием или обработкой на токарном станке.

Для испытания стыковых паяных образцов наиболее Целесообразно проводить пайку специальных заготовок
(рис. 122), которые после пайки разрезают, и из них изготавливают стыковые образцы типа гагаринских. Преимуществом таких заготовок является возможность точного соблюдения сборочных зазоров.

Испытание паяных соединений на отрыв применяют иногда при внецентренном приложении нагрузки. При

разделение (раздир) пая­ного соединения. Форма образца для этого вида испытания приведена на рис. І23.

Рис. 122. Заготовка под пайку для Рис. 123. Образец для испытаний получения стыковых образцов паяных соединений на отрыв

Если паяемое изделие должно работать при низких температурах или в условиях глубокого холода, то ис­пытуемые образцы помещают в криостат, устанавливае­мый на обычные разрывные или другие испытательные машины. После охлаждения до заданной температуры образец подвергают механическим испытаниям непо­средственно в криостате.

На длительную прочность испытывают соединения, предназначенные для эксплуатации при высоких темпе­ратурах. Длительной прочностью называют сопротивле­ние материала механическому разрушению под действи­ем длительно приложенной постоянной нагрузки. При этих испытаниях обычно используют то же оборудова­ние, что и при испытаниях на ползучесть. Наиболее удоб­ными для этих целей являются стыковые образцы. Фор­ма и размеры нахлесточных образцов для испытаний паяных соединений на длительную прочность приведены на рис. 124.

Для определения предела длительной прочности пая­ных соединений испытывают при различных нагрузках
большое число образцов, нагретых до заданной темпе­ратуры. При этом каждый образец доводят до разруше­ния. Полученные данные используют для построения гра­фика зависимости длительной прочности от времени; при помощи этого графика можно определить предел

Рис. 124. Форма н размеры (мм) паяного образца для испытаний иа длительную прочность:

б

Ь

h

1%

а

1 не менее

2,0

25

16

12

8

100

2,5—3,0

30

25

20

10

125

3,0—4,0

40

25

20

10

150

5,0—6,0

50

30

25

14

200

7,0

60

30

25

14

200

VSocma/ibNoe

Рнс. 125. Форма образца для испытаний паяных со^ единений на удар

длительной прочности для заданного времени и темпе­ратуры.

Прочность паяных соединений при ударных нагруз­ках обычно определяется на маятниковых копрах. При испытании можно применять стандартные образцы без надреза, спаянные в стык посредине.

Более высокую повторяемость результатов испытания дают образцы с косостыковым паяным соединением

Рис. 126. Форма и размеры (мм) образца для испытания припоев иа растяжение при стати­ческом нагружении:

do

D

л*

/її

R

1

L

4

9

8

2,5

1,5

20

24

L=l+2h+2ht

5

И

10

2,5

1,5

25

зо

6

12

10

2,5

1,5

ЗО

36

* Длина головки указана минимальная.

(рис. 125). Для испытания на удар они наиболее удачны. Ударная вязкость паяного соединения может оценивать­ся коэффициентом ударной стойкости [55]:

°н

где а’ и ан— соответственно ударная вязкость паяного соединения и основного металла. Применительно к малоуглеродистым сталям паяное соединение работоспособно по отношению к ударным на­грузкам, если коэффициент ударной стойкости не ни­же 0,5.

Если паяемое изделие в эксплуатационных условиях подвергается вибрационным и другим повторно-перемен­ным нагрузкам, то паяные соединения, а иногда и сами изделия подвергаются испытаниям на усталость. В ходе испытаний определяют условный предел усталости (вы­носливости), т. е. наибольшее напряжение, которое мо­жет выдержать образец без разрушения при нагружении его заданное число раз (циклов). Оценка паяных соеди­нений на усталостную прочность имеет большое значе­ние, однако общепринятой методики этого испытания в настоящее время нет.

При разработке припоев для оценки их свойств об­разцы (рис. 126), изготовленные из припоя, испытывают на растяжение при статическом нагружении в условиях комнатной, повышенной и пониженной температур.

При подготовке заготовок образцов под пайку необ­ходимо применять обработку только на станках, чтобы обеспечить по соединяемым пайкой поверхностям равно­мерный зазор. Не допускается готовить плоские образцы путем вырезки из листа ножницами.

При проведении механических испытаний паяных сое­динений следует иметь в виду, что сравнивать резуль­таты различных испытаний можно только в том случае, если форма образцов, условия пайки, а также условия испытаний одинаковы.