Меднофосфористый припой применение

Медно-цинковый, медно-фосфорный припой и другие типы соединений для пайки меди

Содержание:

Основным способом неразъемного соединения деталей из меди является пайка. Она осуществляется самыми разными способами. Различают высокотемпературную и низкотемпературную пайку, пайку с применением флюсов и бесфлюсовую. Важную роль в получении качественного соединения играют припои, которые выбираются в зависимости от метода пайки и сложности соединения. Например, при твердой пайке чаще всего применяется медно-фосфорный припой, который является самофлюсующимся.

Какие свойства имеет медно-фосфорный припой, где он применяется.

Основой медно-фосфорного припоя является медь, к которой в качестве добавки присоединяется фосфор. Такой припой прекрасно соединяет детали из меди, не требуя при этом очень высокой температуры нагрева изделия, так как плавится при температуре 700–850 градусов. Точная температура плавления зависит от конкретной формулы припоя. Например, соединение, в состав которого входит медь и фосфор в соотношении 91% : 9%, плавится при температуре 800 градусов. А если в состав припоя помимо меди и фосфора включено еще олово и небольшое содержание цинка (соотношение 89,5 (медь) : 6 (фосфор) : 4 (олово) : 0,5 (цинк) %), то плавление начинается при температуре 690 градусов С.

Наиболее распространенные марки медно-фосфорного припоя – ПМФ-7, ПМФ-9 и ПМФОЦр-6-4-0,03. В маркировке соединения цифра, следующая за аббревиатурой, указывающей на состав, обозначает процентное содержание фосфора. В припой марки ПМФОЦр входит также олово и цирконий, что и отмечено в его названии буквами О и Цр, а также цифрами, которые указывают на количество данных добавок (4 и 0,03%).

Основными характеристиками соединений для пайки данного типа, кроме не слишком большой температуры плавления, являются:

  • значительная жидкотекучесть;
  • хорошая устойчивость к коррозии;
  • невосприимчивость к воздействию агрессивных сред.

В результате применения такого припоя получаются достаточно прочные швы. Правда, они имеют один недостаток: их эластичность значительно уменьшается при низкой температуре воздуха.

Применяют медно-фосфорные припои для соединения деталей из чистой меди или ее сплавов: бронзы, мельхиора или латуни. Также их можно использовать и в ситуации, когда необходимо припаять друг к другу части изделия, одна из которых состоит из меди, а вторая из стали (обычной или нержавеющей).

Обратите внимание! Паять с помощью данных составов стальные или чугунные заготовки не следует, так как фосфор при контакте с железом образует фосфиты. Из-за этого паяльный шов становится хрупким и не способным выдерживать механические воздействия. Такое соединение просто разрушится при ударе или изгибании изделия, также не перенесет оно и вибрационных воздействий. Единственный способ избежать этого – покрыть стальное или чугунное изделие перед пайкой слоем меди.

Еще одна сфера применения медно-фосфорного состава для пайки – это ремонт ювелирных изделий. Обычно для этих целей применяют серебряные припои. Но и соединение марки ПМФ способно справиться с такой задачей не хуже, а стоить такой ремонт будет дешевле.

Медно-цинковый припой для пайки меди.

Для высокотемпературной пайки меди и сплавов на ее основе используется медно-цинковый припой, который обладает следующими основными характеристиками:

  • высокой теплопроводностью;
  • отличной электропроводностью;
  • пластичностью;
  • устойчивостью к коррозии;
  • прочностью.

Все эти свойства припой может проявлять по-разному – все зависит от конкретного количества входящего в его состав цинка. Например, чем больше цинка, тем при более низкой температуре начинается плавление состава.

Основные марки этого типа припоя – ПМЦ-36, ПМЦ-42, ПМЦ-48 и ПМЦ-54. Буквы в маркировке изделия указывают на его состав (припой медно-цинковый), а цифры – на содержание в нем меди.

По своему внешнему виду этот тип припоев представляет собой зерна и делится на разные классы по размеру частиц:

  • класс А – зерна размером 0,2–3 мм;
  • класс Б – зерна размером 3–5 мм.

Сфера применения таких припоев зависит от их марки. Для разного состава металла выбирается свое вещество:

  • ПМЦ-36 подходит для пайки латуни, в состав которой входит от 60 до 68 процентов чистой меди;
  • ПМЦ-48 используется для соединения деталей, содержащих более 68% чистой меди;
  • ПМЦ-54 применяется для работы с деталями из бронзы, также его можно использовать и при пайке стальных заготовок.

Стоит отметить, что у припоев, в состав которых входит исключительно медь и цинк, имеется и существенный недостаток — шов, полученный с их помощью, не отличается высокой надежностью. Особенно ярко это проявляется, когда соединение подвергается ударным нагрузкам, натягивается при изгибе изделия или попадает под воздействие вибрации. Причиной этого является испарение цинка во время затвердевания паяльного шва. Для того чтобы избежать разрушения шва в медно-цинковые припои добавляют легирующие присадки, повышающие прочность и эксплуатационные возможности соединения. Как правило, такими присадками становятся олово и кремний. Включение в состав олова позволяет еще больше снизить температуру плавления припоя при одновременном увеличении его жидкотекучести. А кремний не позволяет цинку испариться в процессе пайки, а также защищает его от окисления. Кроме того, в состав припоя может входить и свинец.

Обратите внимание! О наличии в составе свинца «говорит» более светлый оттенок припоя. При выборе такого вещества следует помнить о токсичности свинца. Поэтому его запрещено использовать при пайке некоторых трубопроводов – например, водопровода для питьевой воды.

Серебряный припой.

Еще одним распространенным видом состава, применяемого для пайки меди, является серебряный припой. Как правило, он представляет собой соединение серебра с медью и цинком. Такой состав может быть использован для пайки практически любых металлов. Единственный его недостаток – серебро слишком дорого стоит. Поэтому применяются серебряные припои только в тех случаях, когда доказана экономическая целесообразность их использования – например, когда к соединительному шву предъявляются особенно высокие требования.

Припои на основе серебра не имеют конкурентов по смачиваемости и растеканию. Также они обладают высокой устойчивостью к коррозийным процессам и способны выдерживать ударные нагрузки и воздействие вибрации.

В маркировке таких составов есть буквы ПСр (припои серебряные) и цифра, указывающая на содержание в веществе серебра. Чем больше серебра включено в состав, тем более высокими характеристиками он обладает, но при этом является и более дорогим. На практике одним из самых часто используемых составов является ПСр-45, который содержит 45% серебра, а также 30% меди и 25% цинка. Этот припой способен образовать соединение с высочайшими качественными и эксплуатационными характеристиками, поэтому применяется для пайки в самых ответственных местах изделия.

Обратите внимание! Кроме меди и цинка в состав серебряного припоя может входить и кадмий, который понижает температуру плавления вещества до 250 градусов. Но при применении такого припоя следует соблюдать особые правила предосторожности, так как при его плавлении в воздух попадают вредные для человека пары кадмия.

Выпускаются серебряные припои чаще всего в виде прутков или полос, диаметр которых составляет 2–3 мм. При пайке с использованием серебряных составов применяется флюс (чаще всего бура).

Медно-фосфорный припой

Всем известно, что медь достаточно легко поддается процессу пайки. Это утверждение верное только в том случае, если в работе с данным материалом подбирается правильный расходный материал и технология всего процесса. Наиболее популярным присадочным материалом для сварки меди на промышленном уровне является медно-фосфорный припой. Его основное назначение заключается в использовании в процессе пайки медных, латунных, бронзовых деталей. Также его без проблем можно использовать практически со всеми сплавами вышеописанных металлов.

Как ни странно не смотря на то, что в наименовании присадочного материала упоминаются два химических элемента, его состав состоит их трех. Последним является серебро. Благодаря его присутствию в составе, данную модификацию присадочного материала можно применять в холодильной отрасли промышленности, также из-за невысокой температурной отметки, при достижении которой вещество начинает подвергаться процессу плавления, его можно использовать в процессе пайки медных труб.

Данный материал обладает повышенным свойством текучести, это позволяет значительно поднять качество итогового результата соединения. Благодаря данному свойству материал способен проникать даже в мельчайшие трещинки, соответственно, полностью заполнять рабочее пространство. Высокий уровень текучести вещества позволяет значительно повысить уровень прочности готового соединения, также у изделия появляется способность к сопротивлению процессам коррозии и эрозии.

Из-за присутствия в химическом составе расходного материала фосфора, работа с ним не требует использование дополнительного флюса. Этот химический элемент обладает свойствами, которые без проблем могут играть роль флюса в процессе пайки.

Чаще всего припой данного типа используют в холодильной промышленности во время ремонта и монтажа оборудования. Помимо этого его можно использовать в работе с изделиями, чья рабочая деятельность напрямую связана с небольшими вибрациями и механическими воздействиями. Если в химическом составе материала доля серебра понижается, то итоговый результата значительно повышает уровень свойства пластичности материала.

В случае если предстоит работать с деталями обделенными свойством термостойкости, то перед началом паяльных манипуляций их нужно предварительно охладить. Выполнения данной процедуры позволяет минимизировать шанс критического перегрева материала, который может негативно сказаться на его целостности.

Не смотря на наличие фосфора в составе, особенно при работе с бронзовыми и латунными изделиями, нужно использовать дополнительный флюс. Он не позволит образовываться окислительной пленке на рабочей поверхности изделия. Если же работать предстоит исключительно с медными деталями, то в применении флюса нет нужды.

Медно-фосфорный припой не рекомендуется применять для паяльных работ со сталью. Из-за наличия фосфора в составе по краям соединения будут образовываться фосфориты, которые нарушат герметичность соединения. Также стоит отметить, что не стоит использовать припой данной модели во время работы со сплавами, содержание никеля в химическом составе которых превышает десять процентов. Процесс пайки выполняется с помощью классической газовой горелки. В нашем государстве данный припой производится в строгом соответствии с государственными стандартами.

Наиболее популярные модели медно-фосфорного припоя

На рынке присутствует множество моделей данного вида припоя от разнообразных производителей и брендов. Стоит остановить внимание и рассмотреть поподробнее самые популярные из них.

Читать еще:  Удельное сопротивление медного провода таблица

1. Felder CuP6 – чаще всего данный припой от немецкого производителя используется в работе с кондиционерами, системами вентиляции, трубопроводами и газопроводами. В специализированных торговых точках можно найти данное вещество в двух формах: пруты или гранулы. Материал начинает подвергаться плавлению при достижении температурной отметки в 300 градусов по Цельсию.

2. Harris 0 – основным назначением данной модели работа с медными деталями. В химическом составе вещества отсутствует серебро. Материал начинает подвергаться плавлению при достижении температурной отметки в 755 градусов по Цельсию. Состав вещества состоит из двух компонентов и выглядит следующим образов (значения указаны в процентном соотношении):

3. Castolin rb-5246 – твердая версия припоя от популярного немецкого бренда. Отличается своим высоким уровнем свойства смачиваемости, что позволяет добиваться практически идеально гладкого итогового результата соединения. Рабочая деятельность спаянного изделия может осуществляться при температурах до 150 градусов по Цельсию. Плавиться припой начинает при нагреве от 715 градусов по Цельсию.

4. Ф2 – отечественная модель медно-фосфорного припоя универсального типа. Достаточно твердая структура присадочного материала, позволяет создавать соединения с относительно хорошими физическими свойствами и механическими характеристиками. Также стоит отметить достаточно хорошую текучесть материала в расплавленном состоянии.

5. ПМФ 7 – еще одна модель припоя от отечественного производителя с семипроцентным содержанием флюса в составе. Благодаря достаточно высокой текучести с помощью данного расходного материала можно создать прочное и плотное соединение. В работе со всеми металлами и сплавами, за исключением меди, требуется применять дополнительный флюс для повышения качества итогового результата. Нельзя использовать вещество в работе со всеми видами сталей и чугуна. Припой начинает подвергаться процессу плавления при достижении температурной отметки примерно в 750 градусов по Цельсию.

Физические и химические свойства материала

Присадочный материал для пайки, в основе химического состава которого лежат медь и фосфор, получает все свои свойства именно благодаря наличию того или иного дополнительного элемента в составе. Чаще всего в специализированных магазинах можно найти модели предназначения для пайки меди, бронзы и латуни. Соответственно химический состав максимально приближен к составу материала, для которого предназначен припой.

Если рассматривать в общем, то практически все модели абсолютно от всех брендов обладают достаточно высоким уровнем смачиваемости. Благодаря этому удается значительно повысить контакт с рабочей поверхностью изделия, следовательно, улучшить качество итогового результата соединения.

Определенные модели могут начинать плавиться только при достижении температурной отметки в 800 градусов по Цельсию, что достаточно повышает опасность проводимых работ, однако позволяет добиться максимально возможной прочности соединения. Большинство моделей обладают свойством защиты от влияния коррозии и эрозии. Также можно найти модели с содержанием флюса в составе, что убирает необходимость его использования.

Характеристики нескольких популярных моделей

Для того чтобы понять примерные технические характеристики медно-фосфорных припоев, можно рассмотреть химический состав и свойства нескольких популярных отечественных моделей.

1. ПМФ102 – данная модель начинает подвергаться плавлению при достижении температурной отметки в 645 градусов по Цельсию. Вещество начинает хорошо растекаться по рабочей поверхности при температуре в 820 градусов по Цельсию. Процентное соотношение химических элементов в составе выглядит следующим образом:

2. ПМФ105 – этот припой можно расплавить при влиянии температуры равной 630 градусам по Цельсию. При достижении 780 градусов вещество начинает отлично растекаться по рабочей поверхности. Соотношение химическим элементов в составе выглядит так:

3. ПМФ115 – присадочный материал для пайки, который начинает плавиться при нагреве свыше 650 градусов по Цельсию. Оптимальная температура растекания равна 800 градусам по Цельсию. Соотношение химических элементов в составе таково:

Как выбрать?

Если вы хотите приобрести медно-фосфорный присадочный материал для пайки, то в первую очередь нужно определиться с его конкретным химическим составом. В основном выбор осуществляется между двумя обширными группами, которые отличаются друг от друга наличием серебра в составе.

Варианты с серебром позволяют добиться более высокой прочность для итогового результата соединения, нежели модели без него. Также модели с серебром нужно использовать, если рабочая деятельность изделия осуществляется при отрицательной температуре воздуха. Для этого требуется приобретать припой с содержанием серебра не менее пятнадцати процентов. Однако существует одна особенность. При повышении процентного содержание серебра в составе вещества, снижается пластичность соединения. Следовательно, если деталь требует постоянных изгибов в работе, то паять ее нужно с применением припоя с процентным содержанием серебра меньше двух.

Существует закономерность, которая гласит, что чем меньше толщина металла, тем меньше должна быть температура плавления присадочного материала. Помимо этого низкая температура плавления значительно увеличивает способность материала ровно растекаться по рабочей поверхности. Стоит отметить, что некоторые модели имеют одноименные флюсы, при их совместном применении удается достичь высокого качества соединения.

Пайка твердыми припоями

И все же, несмотря на то, что низкотемпературная и высокотемпературная пайки представляют собой явления одной сущности, их технология, используемые материалы и оборудование, характеристики получаемого соединения существенно различаются. Что, собственно, и явилось основанием для разделения этих способов. За граничную температуру, разделяющую их, приняты 450°C.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

Важным отличием высокотемпературной пайки от низкотемпературной является повышенная термоустойчивость соединения. Поскольку температура плавления твердых припоев значительно выше температуры плавления мягких, соединение, выполненное высокотемпературной пайкой, способно работать при более высоких температурах, сохраняя все свои свойства. Во многих случаях при выборе способа пайки, эта особенность является определяющей.

Но есть и то, в чем пайка твердыми припоями уступает пайке мягкими припоями. Относительно высокая температура может вызывать структурные изменения в некоторых металлах. Такое, в частности, наблюдается в чугуне, в котором при пайке могут возникать закалочные структуры, приводящие к повышенной хрупкости металла в зоне шва.

Высокая температура плавления твердых припоев предъявляет свои требования к источникам нагрева. Они должны обеспечивать расплавление припоев, температура плавления которых достигает иногда 1000°C. Это исключает использование при высокотемпературной пайке удобных паяльников, являющихся основным инструментом при пайке мягкими припоями.

Резюмируя вышесказанное, можно подвести итог сравнения высокотемпературной и низкотемпературной паек. К достоинствам первой относится высокая прочность и термоустойчивость соединения, к недостаткам — сложность технологического процесса, обусловленная необходимостью прогрева паяемых деталей до относительно высоких температур.

Применение пайки твердыми припоями

Пайка твердыми припоями является основным способом при изготовлении металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами. Припаивание последних обеспечивает достаточную прочность соединения и не оказывает отрицательного воздействия на твердость и геометрию режущих пластин.

Изготовление всевозможных сосудов из цветных металлов и нержавеющих сталей, соединение стальных и медных трубопроводов, работающих под высоким давлением или повышенной температуре в различных системах — холодильных, теплообменных и пр. — также не может обойтись без пайки твердыми припоями.

Широко используется высокотемпературная пайка при ремонте автомобилей — радиаторов, трубопроводных систем двигателя и трансмиссии, кузовов, различных деталей — везде, где нельзя или нежелательно применять сварку.

Целесообразно использование высокотемпературной пайки для соединения между собой тонкостенных деталей, работающих при значительных нагрузках и упругих деформациях.

Для ремонта медных и латунных бытовых изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким температурам, высокотемпературная пайка является способом ремонта не имеющим альтернативы. Таких, например, как старинный самовар, растапливаемый дровами. В этом случае мягкие припои не могут применяться из-за неспособности выдерживать высокую температуру нагрева.

Источники нагрева при высокотемпературной пайке

Основными источниками нагрева при высокотемпературной пайке являются газовые горелки различных типов, индукторы и печи. Применяется также нагрев электросопротивлением. В быту чаще всего твердыми припоями паяют с помощью горелок.

Иногда используют в качестве припоя и технически чистую медь. Однако гораздо чаще используют пайку медными припоями, представляющими собой соединения меди с другими металлами — цинком, серебром, кремнием, оловом и пр. Каждый из этих элементов вносит свою лепту в технологические свойства припоев. Почти все они снижают температуру плавления (у чистой меди она составляет 1083°C).

При высокотемпературной пайке используются медно-цинковые, медно-фосфорные, серебряные припои и латуни.

Медно-цинковые припои. Существует большое количество медно-цинковых припоев (ПМЦ-35, ПМЦ-39, ПМЦ-50, ПМЦ-54, ПМЦ-57 и пр.). Цифры указывают процентное содержание меди. Их используют для пайки бронзы, меди, стали. Недостатком чисто медно-цинковых материалов является плохая работа в условиях ударных, вибрационных и изгибающих нагрузок. Чтобы убрать или снизить этот недостаток используют легирование их другими металлами (например, латуни можно рассматривать как легированные медно-цинковые припои). Легированные медно-цинковые припои используются, в частности, при пайке твердосплавных резцов.

Медно-фосфорные припои. Медно-фосфорные припои (ПМФ-7, ПМФ-9, ПМФОЦр-6-4-0,03) представляют собой сплав меди с фосфором. Следующая за буквами цифра указывает на процентное содержание фосфора. Припой ПМФОЦр-6-4-0.03, кроме меди и фосфора, содержит олово и цирконий.

Медно-фосфорные припои относятся к среднеплавким (700-850°C), обладают высокой текучестью и хорошей коррозионной устойчивостью к агрессивным средам. Используются для пайки меди и ее сплавов (бронзы, латуни, мельхиора). Можно их использовать и в качестве заменителя серебряных припоев при ремонте ювелирных изделий.

Пайка сталей и чугуна медными припоями, содержащими фосфор, не применяется из-за повышенной хрупкости соединения и его неспособности переносить ударные, вибрационные и изгибающие нагрузки. Это вызвано образованием по границе шва пленки фосфитов.

Отличительную особенность медно-фосфорных припоев является то, что они являются самофлюсующимися. При пайке ими медных изделий, применение флюса не обязательно.

Латуни. Широкое распространение в качестве припоев получили латуни, которые являются сплавом меди с цинком. Латуни Л62 и ЛОК-62-06-04 дают прочные паяные соединения. ЛОК-62-06-04 отличается от Л62 наличием олова и кремния, обеспечивающих более высокие технологические свойства припоя. Олово увеличивает жидкотекучесть и снижает температуру плавления, а соединения кремния предохраняют цинк от окисления и испарения. Латуни применяются при пайке меди, стали, чугуна.

Серебряные припои. Серебро является отличным материалом для пайки. Серебряным припоям, которые представляют собой в основном сплав серебра с медью и цинком, принадлежит первое место по растеканию, смачиваемости, прочности и антикоррозионности. Не будь они такими дорогими, можно было бы отказаться от всех остальных припоев, используя только серебряные. Благо они обладают универсальностью и способны паять практически любой металл.

Читать еще:  Искусственное старение меди

Припои на основе серебра обозначаются буквами ПСр (ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70). Марки ПСр-15 и ПСр-25 используются для пайки не очень ответственных деталей. Если требуется получить особо качественное соединение, используют припой ПСр-45, имеющий 45% серебра, 30% меди и 25% цинка. ПСр-45 обладает отличными качествами — вязкостью, ковкостью, жидкотекучестью, устойчивостью против коррозии, способностью выдерживать вибрацию и удары. Припой ПСр-65 не уступает ПСр-45, но слишком дорог.

Серебряными припоями можно паять практически любой металл — медь и ее сплавы, серебро, стали и пр. Однако в силу их дороговизны пайку серебряными припоями применяют только там, где это экономически целесообразно, в частности, для соединения нержавеющих сталей, относящихся к разряду труднопаяемых и требующих припоев, обладающих хорошей смачиваемостью и позволяющих избежать коррозии, которая может возникнуть в спае.

Пайка меди и ее сплавов может производиться с помощью чистой буры, которая является универсальным флюсом для высокотемпературной пайки.

Используются различные формы выпуска флюсов — жидкости, порошок, кусочки (кристаллы буры, например). Чтобы облегчить их дозирование (избыток флюса так же нежелателен, как и недостаток), используют объединение их с припоем. Делается это разными способами — добавлением в виде порошка в сыпучие формы припоев, обмазкой прутков припоя или помещением внутрь трубочки из припоя, совместным прессованием таблетированных форм.

Технология высокотемпературной пайки

Пайка выполняется в такой последовательности. Механическим путем зачищаются стыковые части деталей. Операция необходима для удаления стойкой окисной пленки, которая покрывает нержавеющие стали.

Детали зажимаются в тисках в требуемом положении.

Зона пайки промазывается флюсом.

Зажигается горелка, и устанавливается необходимый режим горения. Пламя должно быть восстановительным, с небольшой нехваткой кислорода (но не до копоти и желтого огня). Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла.

Производится разогрев паяемой зоны до начала изменения цвета детали (при прикосновении, флюс на прутке должен начать плавиться). Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя в разные стороны.

Осуществляется офлюсовывание стыка флюсом с прутка — трением последнего по стыку. Если используется неофлюсованный пруток, после прогрева кончика, его нужно окунуть во флюс, чтобы тот покрыл его.

Нагрев зоны пайки доводится до вишневого цвета. Обычно пайка твердыми припоями производится в интервале цветов от темно-вишневого до светло-вишневого.

Расплавляется припой. При достаточном количестве флюса он легко растекается по зоне пайки, затягивается в стык.

После окончания операции производится зачистка спая.

Физические свойства и технические характеристики припоя для пайки меди

Традиционно самым распространенным способом соединения медных труб является пайка. Чтобы создать прочный и долговечный шов, необходимо правильно подобрать припой для пайки меди и флюс, тщательно подготовить поверхность и соблюдать технологию.

Какой припой выбрать?

При пайке медных труб используют два основных типа:

  • мягкого, с температурой плавления до 425 о С;
  • твердого, с температурным диапазоном 460-560 о С.

В качестве припоев рекомендовано использование содержащих серебро сплавов. Они обеспечивают высокое качество соединений, но дороги. Медно-фосфорные составы более доступны и подходят для пайки менее ответственных соединений.

Медно-фосфорные

Температура плавления медно фосфорного припоя невысока. Медный припой позволяет обходиться без флюсовых составов. Входящий в состав фосфор защитит рабочую область от воздействия кислорода воздуха.

Шовный материала, сформированный на основе меднофосфористого припоя, весьма прочен и стоек к вибрационным воздействиям. Поэтому фосфористые составы широко используют при пайке компонентов теплообменников.

Почему при спаивании стальных деталей пайщики иногда пользуются медным припоем, а медь стальным припоем паять нельзя? Причина заключается в разнице температур плавления стали и меди. Медные заготовки уже расплавятся, а сталь все еще будет нагреваться.

В то же время медно-фосфорный припой чувствителен к перегреву, поэтому приходится принимать меры к охлаждению стыка. Изделие выпускается в виде прутка. Доступна и медная лента для пайки. Используются для пайки и медно-цинковые низкотемпературные припои.

Серебряные

Состав из чистого серебра мало подходит для того, чтобы паять медные изделия. В основном используют серебро с добавками железа, висмута и других элементов.

Припой для меди на основе серебра обладает высокой смачиваемостью по отношению к заготовкам и отлично проникает в самые узкие зазоры между ними. Соединения не корродируют и выдерживают большие статические и периодические динамические нагрузки.

Содержание Ag

Химический состав припоев для пайки заготовок из меди с серебром описан в ГОСТ 19738-74. Они обозначаются литерами ПСр ХХ, где цифры определяют долю серебра в процентах

Практическое применение

Составы с высокой процентной долей серебра (50-72) обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. Их используют в электротехнике и электронике.

Сплавы со средним процентным содержанием стоят дешевле и используются для пайки соединений, не подверженных температурным нагрузкам.

Особенности тинолей

Характерной особенностью серебросодержащих составов является их низкая рабочая температура. Высокая текучесть позволяет расплаву проникать в зазоры и поры и создавать высококачественные швы.

Пайка твердым

Твердые припои применяются для стыков трубок и трубопроводов большего диаметра. При этом используют пастообразный флюс, газовую горелку для разогрева и необходимое вспомогательное оборудование и инструменты.

Низкотемпературные

Низкотемпературные припои плавятся при температуре до 450 о С. Невысокая температура позволяет избежать отжига основного материала трубы и сохранить его физико-химические свойства. Припои готовятся на основе оловянных или цинковых сплавов. Применяется в качестве компонента и свинец.

Высокотемпературные

Высокотемпературный припой для пайки меди готовят на основе серебра или меди, обладающих высокой температурой плавления. При температурах свыше 450 о С происходит отжиг заготовок, ведущий к снижению их прочности.

Физико-химические свойства

Свойства зависят от химического состава сплава. Так, низкотемпературные обладают меньшей прочностью, но не снижают прочностных и упругих характеристик материала деталей.

Высокотемпературные, наоборот, создают соединения высокой прочности, способные противостоять статическим и динамическим нагрузкам. Но при их использовании требуется большая осторожность, чтобы не пережечь и не ослабить основной материал.

Технические характеристики

Температура плавления высокотемпературных составов лежит в пределах 645-815 о С. Шов выдерживает нагрузки на разрыв до 250Мпа. Температура эксплуатации соединения, в зависимости от состава, составляет 150-250 о С. Кроме собственно меди, такие припои позволяют соединять латуни, красную бронзу, чугуны, стальные и никелевые славы. Паяют ими и алюминий. Кроме того, их используют для соединения деталей из меди и нержавейки.

Применяется два основных метода пайки медных заготовок:

  • Высокотемпературный. Тугоплавкий припой на основе серебра или меди создает жесткое и прочное соединение. Шов называется твердым и выдерживает механические и температурные нагрузки. Чтобы отжиг не приводил к ухудшению прочности основных деталей, следует охлаждать готовую пайку исключительно естественным образом, без обдува холодным воздухом или опускания в жидкость.

  • Низкотемпературный. Такую пайку называют мягкой. Припои готовят на базе металлов с низкой температурой плавления. Невысокая температура позволяет избежать отжига, и снижения прочности труб не происходит. Метод формирует швы шириной от 7 до 50 мм, на трубах от 6 до 100 мм в диаметре.

Мягкие соединения нельзя использовать при монтаже газопроводов.

Что понадобится в процессе?

Для пайки потребуется:

  • флюс для обработки поверхности заготовки;
  • припой, соответствующий выбранному методу пайки;
  • устройство для снятия фаски с торца трубы;
  • проволочные щетка и ерш для того, чтобы зачистить заготовки;
  • расширитель труб;
  • измерительный инструмент: рулетка, мерный калибр, угольник, ватерпас;
  • горелка.

Портативная пропановая горелка дает возможность прогреть стык за несколько секунд. В тех местах, где использование открытого пламени недопустимо, стыки прогревают электропаяльником со сменными прижимами и электродами на разные диаметры трубы

Технология

После того, как принадлежности и инструменты подготовлены, переходят к самой пайке:

Отрезаем деталь необходимой длины

Для раскроя трубных заготовок используют труборезы с ручным или электрическим приводом. Чтобы рез был ровным, после каждого оборота следует затягивать на треть хода регулирующий прижим маховик. Кромку следует обработать фаскоснимателем и зачистить ершиком. Если соединение стыковое, одну из труб следует расширить. Далее поверхности обезжиривают и проверяют качество их сопряжения.

Наносим флюс на поверхность трубы

Флюсовую пасту наносят на внутреннюю поверхность кисточкой, встроенной в крышку баночки. Она должна быть полностью покрыта флюсом, в то же время на ней не должны скапливаться излишки.

Детали вставляются одна в другую с легким проворотом в обе стороны. Это помогает равномерно распределить флюс.

Излишки флюса необходимо стереть чистой ветошью.

При низкотемпературной пайке включенную горелку направляют на стык. Стык необходимо прогреть равномерно, плавно перемещая факел. Катушку с припоем берут в левую руку. Проволокой касаются зазора, припой плавится и заполняет его.

В этот момент пламя немного отводят в сторону, давая припою затечь в зазор.

Пропаянный стык должен остывать обычным путем, баз обдува или смачивания жидкостью. Это позволит избежать эффекта отжига.

Для высокотемпературной требуется более горячее пламя. Его получают, сжигая смесь пропана с кислородом либо ацетилена с воздухом. Прогревать стык следует равномерно и быстро, избегая пережога. Нужную температуру заготовки (750 о С) можно определить по темно- вишневому цвету. Прогретый, но не расплавленный горелкой паяльный состав подают в зону стыка.

Опытные мастера сразу нагревают стык ровно настолько, сколько требуется для плавления и затекания паяльного состава. Начинающим пайщикам придется потренироваться на учебных заготовках. Избыток расплава удаляют медной лентой, предназначенной для удаления припоя. Пропаянный шов должен остывать естественным путем, без обдува холодным воздухом.

После остывания чистой сухой ветошью следует снять остатки флюсовой пасты.

Основные ошибки

Начинающие пайщики часто делают ошибки. Самые типовые из них таковы:

  1. Не устраненные дефекты поверхности после раскроя: задиры, стружка, овальность. Пайка поверх дефектов ослабляет соединение, снижает его долговечность и герметичность.
  2. Некачественное обезжиривание.
  3. Сужение монтажного зазора. Узкая пайка также будет ненадежной.
  4. Недогрев заготовок. Холодные детали не смогут своим теплом расплавить припой и обеспечить его затекание в монтажный зазор. Холодная пайка может развалиться при простом прикосновении.
  5. Недостаток флюсовой пасты. Часть поверхности шва, не покрытая флюсом, не очищается от окисной пленки и не пропаивается.
  6. Пережог стыка. При этом выгорает флюс, окисная пленка не разрушается полностью, кроме того, на поверхности возникает окалина. Прочность пайки существенно снижается.
  7. Попытка проверки на прочность горячего стыка. Приводит к деформации слоя припоя в монтажном зазоре и его отслоению от деталей.
Читать еще:  Как спаять медь и сталь

Частой ошибкой является также пренебрежение требованиями техники безопасности. Высокие температуры, вредные испарения, химически активные флюсы требуют применения средств индивидуальной защиты. К ним относятся:

  • защитные очки;
  • обувь, одежда и головной убор из негорючей ткани;
  • плотные спилковые перчатки
  • респиратор.

Рядом с местом пайки не должно быть легковоспламеняемых материалов, оно должно хорошо проветриваться. Нельзя паять в верхнем положении.

Правильно подобранный паяльный состав позволяет получать надежные и прочные паяные соединения. Не менее важно использовать подходящий флюс и строго соблюдать требования технологии пайки и технику безопасности.

Первые несколько швов лучше запаять под присмотром опытного пайщика.

Медно-фосфорный припой для пайки меди

Нередко для организации водопроводных систем используются медные трубы. Кроме этого, такие элементы довольно часто применяют при оформлении жилых помещений в стиле стимпанк. Независимо от цели использования таких элементов, медные трубы необходимо как-то соединять между собой. Проще всего сделать это при помощи медно-фосфорного припоя. В этом случае стык получится аккуратным и герметичным. После затвердевания швов, конструкция будет такой же прочной, как цельная труба. Однако прежде чем приступать к пайке медно-фосфорным припоем, стоит узнать некоторые особенности материала, с которым вы собираетесь работать.

Полезная информация о меди

Мягкий сплав металла начали применять еще в древние века для чеканки монет. Сегодня этот материал стал чуть менее популярным, однако системы отопления и водоповода, изготовленные из медных труб, по-прежнему являются самыми прочными надежными и долговечными.

Монтаж таких магистралей осуществляется при помощи пайки. В процессе работы металлические элементы соединяют с припоем – специально подобранным материалом, температура плавления которого должна быть меньше, чему у обрабатываемой детали.

Сам процесс пайки несложный. Главное — правильно выбрать соединительный материал. В нашем случае это медно-фосфорный припой. Также стоит определиться с методом пайки. Их существует несколько.

Способы пайки меди

Самостоятельно соединить магистраль из медных труб можно двумя способами:

  • Низкотемпературным. Такой метод является самым простым и наиболее часто используемым в домашних условиях. В этом случае применяется мягкий припой из олова, свинца или сплавов этих металлов с добавлением части серебра. При низкотемпературной обработке температура плавления медно-фосфорного припоя составляет не более 450 градусов.
  • Высокотемпературным (твердым). Подобную пайку довольно сложно и дорого организовать в домашних условиях, так как в этом случае температура плавления материала должна составить от 600 до 900 градусов.

Какие инструменты понадобятся

Чтобы качественно соединить магистраль, необходимо сразу подготовить следующие инструменты:

  • Труборез. Без него не удастся ровно нарезать элементы магистрали. При помощи трубореза можно сделать идеальный рез.

  • Фаскосниматель. Этот инструмент необходим для закругления и зачистки края отрезанной трубы, чтобы осуществить качественную стыковку деталей.
  • Труборасширитель. Если в процессе работы планируется использование муфт и фитингов, то благодаря этому инструменту можно будет быстро расширить часть трубы до нужного размера.
  • Ерши и щетки. После пайки, трубы нужно обязательно очистить от образований окиси.
  • Отражатель. Он крепится на сопле горелки для того, чтобы направить пламя на определенную область. Если не установить отражатель, то есть риск повредить окружающие предметы.
  • Газовая горелка. С ее помощью осуществляется нагрев медно-фосфорного припоя.

О последнем рабочем инструменте стоит рассказать чуть подробнее.

Газовая горелка

Чтобы трубопровод был правильно спаян, необходимо позаботиться о выборе соответствующей горелки. Приборы бывают:

  • С одноразовыми баллонами (бытовые).
  • Со стационарным баллоном.
  • Ацетил-кислородными.

Последний тип является оптимальным для соединения медных труб. Именно такую горелку и нужно приобрести.

Также приборы отличаются по силе нагрева припоя. Чем выше температура нагрева, тем мощнее нужно устройство. Соответственно:

  • Для мягкого припоя подойдет более дешевая и менее мощная горелка. Поэтому можно смело приобрести полупрофессиональный инструмент с газом термофеном. Такая горелка способна развивать температуры до 650 градусов. Главное преимущество такого инструмента заключается в возможности регулирования интенсивности пламени. Таким образом, можно подобрать оптимальный температурный режим плавления.
  • Для твердого припоя потребуется профессиональный инструмент, стоимость которого будет в несколько раз выше. Поэтому нет смысла тратить на него деньги, но если очень хочется, то почему бы и нет.

Перед тем как паять медно-фосфорным припоем трубы, нужно приобрести материал, который будет выступать в роли связующего компонента. Припой также бывает двух видов:

  • Твердый. Такой припой изготавливается в форме длинных стержней. В состав соединительных материалов марки Cu94 P6 и Cu92 P6 Ag2 твердого типа входит 6-процентная добавка фосфора, поэтому максимально допустимая температура его плавления составляет 750 градусов. В припоях другого типа не содержится веществ, понижающих возможную температурную обработку, поэтому их можно нагревать до 900 градусов. Твердосплавные материалы чаще всего используются для соединения труб газоснабжения, кондиционирования и ГВС, а также при монтаже магистралей, функционирующих при высоком давлении.
  • Мягкий. Припой этого типа выпускается в виде тонкой проволоки, диаметр которой редко превышает 3 мм. Мягкий материал больше подходит для использования в быту, при организации водопроводных сетей.

Дополнительно рекомендуется приобрести флюс для медно-фосфорных припоев. Это пастообразное вещество, продающееся в банках необходимо для того, чтобы быстро и эффективно очистить места стыков труб. Флюс хорошо снимает окись со швов, благодаря чему характеристики припоя значительно улучшаются. Кроме этого, этот компонент усиливает сцепление припоя и медной поверхности.

Паста выпускается для мягкого и твердого припоя. Поэтому выбирать флюс необходимо исходя из выбранного метода соединения труб.

Кроме припоя, горелки и прочих инструментов, рекомендуется также подготовить фитинги. Они потребуются, если придется делать повороты водопроводной магистрали. Стоят эти элементы недорого.

Медно-фосфорный припой для пайки меди: особенности

Если говорить об этом материале, то стоит обратить внимание на то, что он отличается хорошей текучестью. Его можно использовать не только для меди, но и для других ее сплавов.

Так как в состав этого материала входит фосфор, который обладает коррозийной устойчивостью, то флюс можно дополнительно не приобретать.

Припои медно-фосфорного типа обычно применяют для соединения элементов в оборудовании, испытывающем средние вибрационные нагрузки. Если в состав соединительного материала входит серебро, то пластичность компонентов повышается.

Разновидности припоев для меди

Для обработки труб из этого материала подойдут следующие материалы:

  • 102. В этом трехкомпонентном припое из меди и фосфора содержится не более 2% серебра. Благодаря пониженной пластичности состав медленно растекается. Подходит для пайки элементов, не испытывающих сильных ударных или вибрационных нагрузок.
  • 105. Припой медно-фосфорный с серебром (5%) тоже довольно медленно растекается, но отличается более высокой пластичностью. Полученный с его помощью шов сможет выдержать незначительные нагрузки от вибраций.
  • 115. Еще один трехкомпонентный припой, в котором помимо меди и фосфора содержится 15-процентное серебро. Это довольно пластичный материал, с помощью которого можно создавать швы на магистралях, испытывающих довольно сильные нагрузки.

Выбрав все необходимые компоненты, остается приступить к работе.

Пайка мягким припоем

Низкотемпературная пайка подойдет для монтажа отопительной или водопроводной сети, если температура теплоносителей не превышает 130 градусов, а диаметр медных труб составляет не более 10 см.

Для выполнения пайки необходимо:

  • Зачистить соединяемые поверхности.
  • Нанести на них флюс.

  • Вставить элементы друг в друга.
  • Разогреть область соединения при помощи горелки до 200-250 градусов.
  • Нанести припой на самые края деталей.
  • Постоянно перемещая горелку, нагревать соединение 15-20 секунд.
  • Когда флюс потемнеет, нужно уложить на зону пайки еще немного припоя. Как только материал окажется на раскаленной поверхности, он сразу начнет плавиться и заполнит пространство между трубой и раструбом.

Пайка твердым припоем

Такой способ соединения труб необходим, если температура эксплуатации трубопровода превышает 110 градусов. В этом случае пайка выполняется газопламенным методом и предполагается отжиг рабочего материала.

При использовании твердого материала нет необходимости в обработке поверхностей флюсом.

Для выполнения соединения необходимо:

  • Собрать и разогреть стыковочный узел.
  • Ввести твердый припой в область, где раструб и труба соединяются между собой.
  • Размягчить материал при помощи газовой горелки. Нужно следить, чтобы изделие не перегревалось, поэтому горелку рекомендуется постоянно перемещать.
  • Когда произойдет первичное сцепление элементов магистрали, провернуть трубу и намотать расплавленный припой на соседний участок.

Такой метод пайки сложнее предыдущего, однако он обладает несколькими преимуществами:

  • Швы получаются более прочными и надежными.
  • Становится возможным немного уменьшить ширину соединения, благодаря чему шов будет выглядеть аккуратнее.

Кроме этого, данный метод применим при монтаже систем, которые работают при довольно высоких температурах.

Пайка латуни медно-фосфорным припоем осуществляется по таким же технологиям.

Возможные ошибки, которые можно допустить при пайке

В процессе работы некоторые люди не учитывают дефекты на поверхностях соединяемых элементов. Очень часто они появляются после нарезки труб. Если оставить эти дефекты без внимания, то шов получится не таким надежным, как нужно.

Флюс необходимо наносить равномерно, без пропусков. Если на каком-либо участке его не будет, то трубопровод может начать довольно быстро ржаветь.

Если труба сильно перегреется, то флюс-паста просто сгорит. Это тоже не очень хорошо.

В процессе работы легко получить серьезные ожоги (не только от пламени горелки, но и при контакте с химически активными веществами), поэтому перед началом пайки необходимо надеть защитные рукавицы, очки и одежду.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector