Припой для пайки меди своими руками

Пайка медных труб своими руками при помощи газовой горелки

Ещё пять тысяч лет назад чеканщики из Египта открыли новый вид соединения металлов методом пайки. Суть метода заключается в создании соединения различных металлов путём заполнения швов припоем, который представляет собой расплавленный материал с температурой плавления меньшей, чем у соединяемых частей изделия. В отличие от стали, медные детали целесообразнее соединять методом пайки, чем сваркой. Это особенно важно, если приходится работать с тонкостенными медными трубами, которые находят широкое применение в отопительных, водопроводных, газовых и холодильных системах. С такой работой может справиться даже новичок.

Особенности труб из меди

Химический состав, который используется при производстве медных труб, на 99% состоит из меди, но допускаются незначительные примеси олова, железа, сурьмы, свинца.

Трубы из меди бывают твёрдыми (не отожжёнными) и мягкими (отожжёнными). Во время изготовления при механической обработке медный материал теряет свою природную пластичность.

Это свойство можно возвратить путём отжига металла, то есть, нагрева его до 600—700 градусов с последующим охлаждением в естественных условиях. В результате таких действий медная труба получает некоторые технологические преимущества перед твёрдой медью. Конечно, мягкая труба проигрывает в прочности, но зато намного превосходит в пластичности, что увеличивает значение её удлинения при разрыве на 40—60%. Это означает, что мягкую трубу можно легко изгибать, не опасаясь её разрыва. Благодаря пластической деформации меди, такие трубы могут исключить разрыв водопровода при случайном его замораживании.

Медные трубы обладают такими достоинствами:

  • долговечность эксплуатации;
  • прочность;
  • способность легко подвергаться обработке;
  • не боятся ультрафиолетового излучения;
  • выдерживают максимально высокие температуры;
  • безаварийно работают под высоким давлением;
  • обладают бактерицидными свойствами;
  • не поддаются коррозии;
  • имеют высокую теплопроводность и гладкую поверхность.

Конечно, более высокую стоимость меди, в сравнении с другими современными материалами можно отнести к её недостаткам, но технология пайки позволяет сэкономить на фитингах.

Методы пайки медных деталей

Неразъёмное соединение труб на промышленных объектах, как и пайка меди в домашних условиях, осуществляется двумя методами:

  1. Высокотемпературный способ — применяется на трубопроводах, эксплуатируемых при высоких температурах и с большой нагрузкой. Расплавление припоя этим методом происходит при температуре 600—900℃.
  2. Низкотемпературный метод — используется для систем бытового назначения. При использовании мягкого припоя нагревание места пайки достигает 450℃, а для твёрдого припоя — более 450℃.

Инструменты и приспособления

Конечно, для пайки медных труб своими руками в стандартном исполнении можно использовать многие элементы, которые несложно обнаружить в собственных домашних запасах. В крайнем случае придётся приобрести специальные приспособления для выполнения технологического процесса пайки. Итак, чтобы произвести качественный монтаж медных изделий может понадобиться:

  1. Ручной труборез, который позволит получить строго перпендикулярный разрез трубы.
  2. Приспособление для снятия фаски — служит для удаления различных заусенцев и закругления места разреза.
  3. Расширитель труб поможет во многих ситуациях обойтись без применения фитингов. Для пайки нужно увеличить диаметр одного конца трубы, чтобы туда вставить другую заготовку.
  4. Щётки и ёршики помогут очистить от окиси место пайки труб.
  5. Для повышения безопасности работ на сопло горелки нужно установить рефлектор (отражатель) огня, который поможет защитить горючие материалы, расположенные вблизи места работы. Это предотвратит потери тепла и обеспечит равномерный прогрев трубы.
  6. Газовая горелка является основным инструментом для пайки медных труб. Существует несколько разновидностей горелок- от высокопроизводительных моделей до бытовых устройств.

По мощности горелки подразделяют:

  1. Для разогрева труб и пайки мягким припоем.
  2. Для проведения работы твёрдым или мягким припоем (полупрофессиональные).
  3. Для осуществления пайки твёрдым припоем (профессиональные).
  4. Термофеном можно разогреть легкоплавкий припой. Такой инструмент способен давать струю горячего воздуха до 650℃.

Материалы для соединения меди

Весь технологический процесс пайки медных трубок газовой горелкой можно осуществить с помощью флюса и припоя для меди, а также как с применением фитингов, так и без них.

Флюс и паяльная паста

Флюс для пайки медных труб имеет огромное значение для образования качественного соединительного шва. Он может быть низкотемпературным с активностью до 450 ℃, и высокотемпературным — более 450 ℃.

Применение флюса необходимо в случае:

  • качественной очистки поверхности соединяемых труб от окислов;
  • защиты места соединения от кислорода, который содержится в воздухе;
  • повышения сцепления припоя с поверхностью металла;
  • улучшения процесса растекания припоя.

На сегодняшнее время существуют следующие разновидности флюсов:

  • активированные;
  • кислотные;
  • некислотные;
  • антикоррозийные.

Паяльная паста представляет собой густую массу, состоящую из флюса, маленьких частиц припоя и добавок специального действия. Такой состав часто применяется на промышленных предприятиях при пайке радиотехнических деталей на печатных платах. Форма в виде пасты очень удобна для нанесения на мелкие детали.

Виды припоев

Соединение меди и её сплавов можно производить как низкотемпературной, так и высокотемпературной пайкой. Имеется множество мягких и твёрдых материалов, которые способны обеспечить идеальное крепление деталей из металла.

Применение припоев с низкой температурой плавления позволяет спаять детали в условиях, мало влияющих на прочность меди, но при этом соединительный шов имеет худшие механические параметры. Припои для высокотемпературного соединения увеличивают прочность места стыковки металлов, но требует определённых навыков, чтобы исключить пережог меди.

Существует большое количество бессвинцовых припоев, которые способны обеспечить довольно высокое качество стыковочных работ. В основном это сплавы олова (95—97%) с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Лучшими свойствами обладают серебросодержащие припои. Широкое применение получили и трёхкомпонентные виды, в состав которых входит олово, медь и серебро. Использование оловянно-свинцовых припоев ограничено из-за вредности свинца.

Высокотемпературную пайку осуществляют твёрдыми припоями медно-фосфорного состава. Такие составы при соединении двух медных деталей не требуют применения флюсов. Очень благоприятно влияет на качество стыковки одинаковый коэффициент термического расширения меди.

Изготавливают твёрдые припои в виде профильных стержней, а мягкие — в виде проволоки диаметром 2—3 мм.

Соединительные фитинги

При отсутствии специального инструмента для качественной резки и расширения места соединения, применяются технологические медные переходники (фитинги), которые имеют строго регламентированный диаметр раструба.

При всём разнообразии видов таких деталей чаще используются три основных формы: углы — способствуют изменению направления трубопровода на 90 градусов, тройники — обеспечивают ответвление от трубы и муфты — служат для соединения двух труб.

Фитинги имеют довольно высокую стоимость, поэтому многие специалисты стараются обойтись без них, обрабатывая место стыковки специальными приспособлениями.

Существуют специальные фитинги с готовым припоем, который в виде валика размещён по краям детали. Запаять трубы таким фитингом очень просто нужно только соединить поверхности и нагреть их до температуры плавления припоя.

Технология пайки медных труб

Весь технологический процесс соединения деталей из медного материала условно можно разделить на подготовительные операции и непосредственно сам этап создания крепкого стыка.

Основные операции соединения при помощи горелки:

  1. Резку трубы удобнее всего производить с помощью трубореза. Для этого инструмент устанавливается на обрабатываемую деталь таким образом, чтобы режущий ролик совпадал с линией разреза. Далее зажимается винт и поворотом вокруг оси трубы производится разрез. После каждых двух оборотов вращением винта резак поджимается к трубе. Можно отрезать металл и обычной ручной ножовкой по металлу, но при этом очень сложно добиться перпендикулярности среза.
  2. После резки нужно снять наружную и внутреннюю кромки. Наружная фаска удаляется для облегчения сборки, а внутренняя может оказывать сопротивление потоку воды или газа. Существуют специальные приспособления для проведения такого рода операций. Иногда они встраиваются непосредственно в труборез, а иногда выступают в роли отдельного приспособления.
  3. Следующим шагом будет зачистка сопрягаемых частей детали от окислов. Внешнюю поверхность легко очистить мелкой абразивной бумагой либо специальным устройством с отверстием, обрамлённым стальной щёточкой. Для очистки внутренней кромки применяются ёршики, сетка или наждачная бумага, навёрнутая на любой штырь соответствующего диаметра. После очистки поверхности до блеска нужно удалить остатки абразива, которые существенно снижают качество пайки.
  4. После очистки необходимо нанести на поверхность флюс. Пастообразный состав наносится с помощью кисточки на наружную часть вставляемой трубы. После этого сразу производится соединение деталей, чтобы избежать попадания мусора.
  5. Во время сборки сопрягаемые детали нужно повернуть друг относительно друга, чтобы осуществить полное распределение флюса по поверхности. Затем удаляются хлопчатобумажной ветошью излишки флюса, а детали закрепляются в удобном для пайки положении.
  6. Прежде чем приступить к нагреву труб, необходимо удалить все пластмассовые и резиновые детали, которые могут пострадать во время пайки. Пламя горелки должно быть нормальным — без недостатка или избытка кислорода. Сбалансированное пламя обладает ярко-синим цветом. Излишний кислород в пламени окисляет поверхность металла, на что указывает окисный чёрный налёт. Прогревать место соединения необходимо равномерно, перемещая пламя с разных сторон изделия. Когда припой начинает плавиться, значит температура пайки достигла оптимального значения. После полного заполнения соединительных швов расплавленным припоем нужно отнести пламя горелки от стыка и дать возможность остыть месту пайки естественным путём.

После полного остывания места стыковки металлов необходимо удалить остатки флюса ветошью, смоченной раствором спирта.

Читать еще:  Как сделать самодельный трубогиб для профильной трубы

Недопустимые ошибки

Причиной некачественного соединения двух деталей чаще всего становится спешка, поэтому нужно не забывать контролировать кромки изделия на отсутствие посторонних мелких предметов, которые могут образоваться после резки.

При нанесении флюса важно стараться не пропустить ни одного малейшего участка поверхности, ведь любой дефект может стать причиной плохого контакта.

Если какой-нибудь участок поверхности будет слабо прогрет, это приведёт к слабому сплавлению двух металлов. Перегрев может привести к сгоранию флюса и образованию окалины или окиси на месте пайки, что влияет на её надёжность.

Техника безопасности

Так как паяльные работы ведутся с использованием высокого нагрева, необходимо строго все операции выполнять в защитных перчатках.

Наличие опасных химических испарений может привести к поражению органов дыхания, поэтому работы нужно проводить в хорошо вентилируемом помещении и в защитной маске.

Пайка труб из медного материала не представляет особой сложности. Более подробно расскажет о пайке медных проводов видеоурок, который можно посмотреть на многих сайтах интернета.

Пайка меди

Сварка меди – не самое оправданное технологическое решение. Обладающий специфическими характеристиками металл при нагреве склонен к образованию соединения с кислородом и водородом, которое принято называть закисью меди. Насыщение зоны сварного шва водородом приводит к появлению значительного количества трещин и снижению качества соединения. С учётом вышесказанного, нет ничего удивительного в том, что капризный материал часто удобнее соединять пайкой. Этот процесс не требует наличия сложного оборудования и пайка меди своими руками в домашних условиях возможна так же, как и на производстве. Главное, выбрать правильный инструмент, приобрести подходящие материалы и накопить опыт.

Зависит от задачи

Выбор используемых инструментов и материалов, прежде всего, зависит от выполняемых работ.

  • Одно дело, если речь идёт о пайке проводов или электронных схем. Энергии на их прогрев тратиться немного, а зона соединения ограничена. Тут вполне можно обойтись электрическим паяльником, обычным оловянно-свинцовым припоем и канифолью в качестве флюса.
  • Иные проблемы приходится решать, соединяя между собой детали значительной толщины и массы. Они поглощают значительное количество тепла и, за счёт высокой теплопроводности, быстро остывают, отдавая тепло в атмосферу. Решить проблему помогают газовые горелки или паяльные лампы, а также флюсы, обладающие более высокой эффективностью, чем традиционная канифоль.

Прежде чем приступать к подбору оборудования и материалов, следует определиться с характером предстоящей задачи и её объёмом.

Классический пример

Рассмотрим вариант, который можно считать классическим. Эластичную, обладающую высокой коррозионной стойкостью и даже бактерицидными свойствами, медь хорошо подходит для изготовления труб. Такие трубы – это оптимальный выбор для оборудования водопроводов, применения в пищевой промышленности, а также в различных гидравлических системах. Сделать новые или восстановить повреждённые детали можно с помощью пайки.

Выбор инструмента

Если речь идёт об изделиях значительного размера, отложим электрический паяльник, температура которого достигает максимум 500 градусов Цельсия, в сторону, и приступим к выбору газовой горелки, поскольку паяльные лампы менее удобны для работы. Тут следует учитывать следующие критерии:

  • Температура пламени. Если для домашней мастерской можно ограничиться покупкой устройства, в котором этот параметр достигает 1000 – 1500 градусов, то профессионалу нужно, чтобы температура доходила до 2000 градусов. Это позволит работать с деталями большого размера и использовать тугоплавкие припои и флюсы.
  • Форма и размер пламени. Для точечных работ важно, чтобы оно имело карандашную форму, и было как можно компактнее. Но для пайки больших объёмов меди используется широкое вихревое пламя. Удобно, когда газовая горелка имеет несколько сменных сопел и систему регулировки, позволяющие производить точную настройку.
  • Удобство. Для домашней надобности подойдут и устройства, устанавливаемые на портативные газовые баллоны. Но в производстве лучше применять горелки, присоединяемые к большим газовым баллонам с помощью шланга. Они удобнее в использовании и рассчитаны на долговременную эксплуатацию.

В комплекте с горелкой должен поставляться кронштейн для закрепления сменных жал и сам комплект жал различного размера и сечения. Некоторые пытаются изготовить горелку своими руками. Но это требует специальных знаний и точных расчетов. Гораздо проще купить уже готовый инструмент.

Если припой, то какой

Определившись с инструментом, приступаем к выбору припоя. Прежде всего, следует убедиться, что материал соответствует определённому температурному режиму. По своим характеристикам припои условно делятся на три группы.

  • Низкотемпературные. Их стоит предпочесть, если паяльник или горелка неспособны обеспечить хороший прогрев. Однако прочность соединения в этом случае будет не слишком высокой. Для деталей, работающих под большими нагрузками, такой вариант не подходит.
  • Среднетемпературные. Если паяльная горелка обладает достаточной мощностью, используя такой материал удастся наложить прочный шов с приемлемыми эксплуатационными свойствами. Но, по ряду причин, такие составы не получили широкого распространения.
  • Высокотемпературными. Как правило, при их применении достигается самая высокая прочность соединения. Следует помнить, что не все сплавы меди способны выдержать значительный нагрев. Всё будет зависеть от соединений, входящих в их состав. Но если требуется, чтобы получившийся шов выдерживал высокие нагрузки, придётся остановить свой выбор именно на таком варианте.

Но не только температура плавления отличает один припой от другого. Не менее важен их химический состав. Наиболее распространена пайка меди твёрдым припоем. В ходе такой работы используются смеси, приготовленные по различным рецептам. Они разделены на несколько основных категорий.

  • Оловянно-медные и серебряно-медные. Это – достаточно простые в применении низкотемпературные припои.
  • Медно-фосфорные. Эти высокотемпературные припои удобны тем, что при необходимости могут использоваться без флюсов. Но при низких температурах его механические свойства ухудшаются и, как следствие, падает прочность соединительного шва.
  • Медно-серебряно-цинковые. Они также обладают высокой тугоплавкостью. Среди их достоинств – хорошая пластичность и высокая коррозионная стойкость.
  • Высокотемпературные серебряные припои обладают хорошими механическими свойствами, однако, для их применения обязательно необходим флюс. Важным недостатком является и высокая стоимость материала.

При обилии предложений на рынке, изготовление припоя своими руками не слишком оправдано.

Для изготовления водопроводов и изделий, контактирующих с пищей, использовать составы, содержащие свинец, недопустимо. Причина очевидна – свинец ядовит. Отдельной проблемой является пайка нержавейки с медью. Но и она решается правильным выбором припоя и флюса.

Флюс решает многое

Лучшими флюсами для пайки меди следует считать активные составы, вроде ЗИЛ-2 или Ф-38Н. Хорошо подходят ортофосфорная кислота или паяльный жир. Даже с учётом высокой коррозионной стойкости металла места соединения после окончания работ необходимо как следует промыть. От выбора флюса для пайки зависит и надёжность соединения с нержавеющими сталями или алюминиевыми сплавами.

Чёткие действия

В процессе пайки следует обязательно соблюдать чёткую последовательность операций.

  • Поверхность металла зачищается от грязи и окислов, после чего обезжиривается. Для этого в ход идут металлические щётки, различные абразивы и растворители. Как вариант – спирт.
  • Детали тщательно фиксируются. Если идёт речь о пайке труб, рекомендуется зафиксировать их с помощью специальных струбцин. Это важно не только при выполнении соединения встык, но и в том случае, когда трубы вставляются одна в другую.
  • Металл как следует прогревается. Только после этого, если есть необходимость, на его поверхность наносится флюс. Проще всего это сделать с помощью кисточки.
  • Распределить по поверхности труб заранее измельчённый припой невозможно. Поэтому наносить его следует постепенно, наращивая массу и равномерно распределяя состав по поверхности детали. Следует следить за тем, чтобы материал не приставал к жалу, своевременно производя очистку инструмента. Следует следить за тем, чтобы не оставалось пропусков, а шов получился герметичным.

Соединённые таким образом трубы или другие детали из меди будут способны выдерживать значительные нагрузки и прослужат долго.

Зачем нужна паяльная паста

Что до применения пасты для пайки, то такой материал характеризуется низкой температурой плавления. Применяется он, как правило, в радиоэлектронике. Получившиеся соединения не могут похвастаться высокой прочностью, но обладают хорошей электропроводностью. Поскольку в составе пасты есть уже и флюс и припой, с её помощью можно быстро выполнить большое количество паек небольшого размера, используя обычный электрический паяльник.

Главное – терпение

Собираясь освоить пайку меди своими руками, следует запастись терпением. Эта технология требует опыта и мастерства, которые не приходят сразу. Неудавшиеся первые попытки – это вовсе не повод, чтобы расстраиваться. Тренируйтесь, и момент, когда у вас всё получится, обязательно наступит.

Как использовать припой для пайки?

Лучший припой для пайки металлов – это чистое олово. Но на практике применяется сплав, в котором основой выступает олово и добавляется свинец. Подобные припои можно встретить в продаже, причем марок у них немало. При желании его можно изготовить самостоятельно, если имеются в наличии все нужные ингредиенты. Припой из олова и свинца обозначается тремя буквами – ПОС, после которых идет число. Наиболее популярные марки – ПОС-60 и ПОС-40. Цифры – это процентное содержание свинца в смеси. Такими припоями проводится пайка как латуни, так и радиоэлементов и медных проводов.

Схема пайки твердым припоем.

Читать еще:  Арматурогиб ручной своими руками

Как выбрать припой и его разновидности?

Перед началом работ обратите внимание на следующие нюансы:

  1. Какие металлы требуется паять?
  2. Какой способ пайки вы намерены использовать?
  3. Размер соединяемых элементов и их механическая прочность.
  4. Ограничения по температуре.
  5. Устойчивость соединяемых элементов к коррозии.

Обратите внимание на то, что температура плавления припоя, используемого при пайке, должна выбираться, исходя из диаметра проводов. Чем толще провод, тем выше температура плавления. Для тонких допускается применять припои с наименьшей температурой.

Типы припоев для проведения пайки

Марки и свойства припоев.

Все виды можно разделить на три огромные подгруппы:

  1. Сверхлегкоплавкие.
  2. Легкоплавкие.
  3. Тугоплавкие.

Последние не используются радиолюбителями, электрики их тоже нечасто применяют. Причина – температура плавления таких припоев 500 градусов и выше, не каждый специалист обладает оборудованием, которое способно обеспечить такой нагрев. Но преимущество сразу заметно: прочность у пайки очень высокая, соединяемые детали могут выдержать большие механические нагрузки. Для пайки полупроводниковых элементов такие припои не подходят. Проводить работы с серебряным припоем тоже необходимо при высокой температуре. С его помощью проводится пайка не только меди, но и стали, чугуна, никеля и его сплавов.

А вот радиолюбители используют легкоплавкие припои. У них температура плавления редко достигает 400 градусов. Вот только прочность у них не очень высокая. Но для пайки проводов и радиоэлементов ее достаточно. Одним из популярных припоев является марка ПОС-61, в котором олова около 38%, свинца 61%, а остальное – это присадки, улучшающие свойства смеси. Сверхлегкоплавкие тоже применяются радиолюбителями. Кадмий и висмут в них встречаются нередко, за счет чего температура плавления едва доходит до ста градусов. Идеально подходит такой припой только для пайки мелких радиоэлементов и кристаллов, так как выдерживает очень маленькие нагрузки.

Изготовление припоя своими руками

Чтобы сделать припой для пайки в домашних условиях, вам потребуется наличие следующих ингредиентов:

  1. Свинца.
  2. Олова.

Еще нужны такие инструменты:

Материалы и инструменты для пайки латуни.

  1. Керамические формы (можно из гипса или жести).
  2. Стальная ложка.
  3. Стальная палочка.
  4. Емкость (желательно сталь).

Не забывайте о том, что работаете со свинцом – одним из опасных металлов. Надевайте очки и респиратор, помещение проветривайте. Для удобства наденьте перчатки, чтобы не получить ожог. Над газовой горелкой в емкости расплавьте свинец и олово, заранее взвесив их на весах и добившись нужной пропорции. При помощи ложки из стали снимите «навар» – шлак на поверхности. И, размешав стальной палочкой, чтобы металлы соединились равномерно, вылейте расплав в формы. Все, припой для пайки медных проводов и радиоэлементов готов, можно приступать к проведению монтажных работ. Не забудьте проветрить помещение.

Как правильно паять латунь?

С радиолюбительскими припоями все предельно понятно, но ведь иногда требуется и более массивные детали паять. Особенно сложно работать с латунными элементами, так как при пайке образуется на металле оксидная пленка. А еще испаряется цинк во время прогрева, так как латунь содержит большое количество этого металла. Выход один – нужно проводить пайку при низкой температуре, используя припой из олова и свинца. Но необходимо применять флюс, наиболее распространенным является из канифоли и спирта.

Чтобы спаять латунь марки Л-63, вам необходимо применить флюс, в состав которого входит потная кислота и хлористый цинк. Механической прочности очень высокой не добиться. Если сравнивать с пайкой меди, то прочность у латуни окажется вдвое меньшей. Во многом это связано с тем, что швы имеют пористую структуру. Причем поры образуются при любом способе пайки, как под высокой температурой, так и под низкой. Нередко применяется пайка латуни в газовой среде (при условии, что перед началом работ было проведено флюсование). Допускается не использовать флюс, если на поверхности латуни имеется слой никеля или меди.

В соляной ванне при температуре 850 градусов можно проводить пайку латунных элементов. Главное – в соляной раствор добавить немного флюса, в составе которого присутствует фторобат калия. Флюса должно быть примерно 4-5% от общей массы соляного раствора. Необходим флюс для того, чтобы припой как можно лучше проникал в зазор между соединяемыми деталями.

Латунь, богатая медью, спаивается следующими припоями:

Латунь, у которой низкая температура плавления, нуждается в использовании следующих припоев для пайки:

Для пайки латуни, в которой большое процентное содержание цинка, применяют марку припоя ПСр-40.

Использовать медно фосфорный припой нельзя, так как соединение оказывается малопластичным из-за образования при пайке фосфидов цинка на поверхности шва.

Если при эксплуатации элементов, которые подвергаются спайке, не возникает динамических и вибрационных нагрузок, то допускается применять припой ПМЦ-48 и ПМЦ-36.

Пайка меди в домашних условиях

Мягкие металлы довольно сложно поддаются термической обработке. Пайка меди, латуни и бронзы в домашних условиях чаще всего выполняется твердым припоем, хотя иногда используются специальные пасты.

Медь – один из древнейших металлов, который используется людьми для создания различных украшения, приспособлений и коммуникаций. Характеризуется высокой пластичностью и розовато-красным цветом, иногда с золотистым оттенком. В домашнем хозяйстве медь наиболее часто применяется в водопроводных трубах, в отоплении, т. к. она не поддается коррозии и устойчива к перепадам температур.

Фото — медные соединения

Существует множество видов пайки, для меди применяется капиллярная. Она позволяет максимально аккуратно и прочно соединить две части трубопровода или радиодеталей. Также это термическое воздействие делится на:

Высокотемпературная пайка характеризуется более высокой прочностью шва. Помимо этого она позволяет обеспечить соединению термоустойчивость, что очень важно для различных коммуникаций. Но при этом, этот вид работ не используется на резьбовых соединениях. Для проведения такой пайки требуется специальное оборудование – горелка с пьезоподжигом и ацетилом, пропаном.

Фото — медные элементы

Низкотемпературная используется при работе с мягкими припоями (пастями, гелями). Главное достоинство этой методики – простота и легкость проведения работ. Проводится при температуре ниже, чем 425 градусов, поэтому спайка может производиться даже паяльником. Он заключается в том, что под воздействием определенной температуре припой, нанесенный на зазор между деталью и соединяемым участком, расширяется, закрывая собой зазор.

Фото — процесс пайки

Также есть одно важное правило, которое нельзя нарушать ни в коем случае. Пайка меди и алюминия, или алюминия с латунью строго запрещена. Она выполняется для электрических проводов, например, если нужно разветвить проводку в старых домах. Это запрещено из-за разности линейного теплового расширения металлов и вероятности короткого замыкания в месте стыка.

Инструменты для пайки

Перед началом работы нужно подготовить специальные инструменты и приспособления для пайки медных соединений. Вам понадобится:

  1. Газовая или кислородная горелка для пайки меди (с азотом, ацетатом и т. д.);
  2. Припой (для капиллярной пайки согласно ГОСТ Р 52955-2008);
  3. Щетка (жесткая, но не металлическая) и абразивная бумага для зачистки медных соединений;
  4. Фитинги или другие соединяемые элементы;
  5. Паяльный флюс.

Нужно отметить, что если работа производится на трубных соединениях, то еще может понадобиться фаскосниматель, расширитель, специальное устройство для резки. Все эти приспособления можно найти у профессионального сантехника, чтобы не покупать их.

Фото — горелка

Горелки для меди бывают: профессиональными (для работы с твердыми припоями), для разогрева труб и пайки мягкими пастами, полупрофессиональными или комбинированными. Также есть специальные фены, которыми производится мягкая пайка. Они позволяют быстро разогреть место стыка температурой до 650 градусов.

  1. Твердые. Они представлены стержнями определенного диаметра, который подбирается исходя из определенного зазора при соединении. Используется при соединении меди с железом в системах водоснабжения, подвода газа и системах кондиционирования. Этот припой может быть с фосфором или серебром; Фото — твердый припой
  2. Мягкие могут быть как в виде пасты, так и тонкой проволоки до 3 мм диаметром. Они производятся со свинцом, оловом. Также иногда процесс осуществляется ортофосфорной кислотой.

Также для соединения медных сплавов обязательно нужно использовать флюс. Он выполняет несколько полезных функций: способствует лучшему растеканию припоя по металлу, защищает место обработки от кислородной пленки, очищает шов от окиси. Флюсы бывают с бурой (для различных высокотемпературных припоев), применяется для среднеплавких соединений золота, меди, бронзы, чугуна, нержавейки. Внешне они выглядят как паста, наносятся специальной кистью.

Фото — флюс-паста

Щетки и абразивные листы (наждачная бумага) нужны для того, чтобы после окончания работ удалять с места шва остатки припоя. Фитинги подбираются исхода из потребных соединений (они могут быть разветвляющими, угловыми, изогнутыми и т. д.).

Фото — паяльник

Рассмотрим, как осуществляется трубная пайка меди и своими руками:

  1. Любая технология подразумевает подготовку трубы. Вам понадобится обрезать коммуникацию до нужного размера и обработать концы фаскоснимателем. Это нужно для того, чтобы следующий элемент при соединении не повредился и получилось максимально жесткое сцепление деталей;
  2. На край трубы из меди наносится флюс для пайки, его же намазывают на фитинг или другую трубу. После нужно аккуратно вставить коммуникации друг в друга. Если распайка производится самофлюсующимся припоем или электродом, то флюс можно не использовать;
  3. В стык вставляется выбранный припой. Нужно отметить, что если используется паста, то её нужно наносить после флюса. Под воздействием определенной температуры вещество начнет плавиться, заполняя собой свободное пространство в трубе. Очень важный момент: на припой нельзя воздействовать прямым огнем, он должен расплавиться только от тепла разогретой трубы; Фото — пайка с припоем
  4. Если используется лужение, то флюс и припой наносятся очень тонким слоем, иначе в противном случае, на месте пайки образуется некрасивый объемный шов. Если осуществляется ремонт замков или радиодеталей (usb, контактов), то это может нарушить процесс работы элемента;
  5. После окончания нагрева инструмент убирается. В этот момент трубу нельзя двигать – соединение еще слишком пластичное, при повороте металлических отводов можно повредить крепление. Остывают медные трубы естественным путем;
  6. Остается только удалить остатки припоя или флюса щеткой, абразивной бумагой или кистью. Место стыка не рекомендуется переохлаждать первые сутки, когда процесс застывания металла не завершен. Фото — после зачистки
Читать еще:  Как изготовить флюгер своими руками

Купить все необходимые инструменты, которыми производится пайка бронзы или меди, можно в любом электрическом магазине, цена зависит от категории. Горелки стоят от 3 долларов до нескольких десятков, стоимость припоя начинается от 5 у. е., флюса – от 3.

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.

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector