Как и при пайке мягкими припоями, перед паянием твердыми припоями места пайки очищают от грязи и жировых веществ, спаиваемые детали плотно подгоняют друг к другу. Очищают спаиваемые швы механическим и химическим способами.
Собранные и подогнанные детали в местах пайки покрывают соответствующим флюсом в зависимости от спаиваемого металла и припоя.
На шов наносят припой, смешанный с бурой, и изделие нагревают до температуры плавления припоя различными способами: паяльной лампой, на горне, в печи. Шов должен быть пропаян по всей длине равномерно.
При паянии серебряными или латунными припоями последние накладывают на нагретое место шва или вводят в предварительно нагретый шов. Если припой не расходится по шву, на него вновь насыпают флюс.
После паяния оставшийся на швах флюс удаляют непродолжительным, в течение 10-15 мин кипячением в растворе, содержащем 10% каустической соды, 5% машинного масла и 85% воды.
Спаянное и прокипяченное изделие тщательно промывают в воде, протирают сухой ветошью и сушат.
При необходимости спаянное изделие испытывают на герметичность.
Пример паяния тройникового соединения твердым припоем . Тройниковое соединение (рис. 228, б) состоит из муфты, патрубка и трех отводных труб. Паяние осуществляется медно-цинковым припоем ПМЦ-54.
При подготовке к паянию соединяемые детали (муфту, патрубок и отводные трубки) зачищают в местах пайки, обезжиривают, собирают в узел и связывают стальной проволокой. При массовом или серийном производстве для соединения деталей на время пайки применяют специальные приспособления.
В качестве флюса при паянии данного соединения применяют буру, которую перед паянием подогревают и просушивают на слабом огне, так как сырая бура во время паяния, вздуваясь пузырями, лопается и разбрызгивается вместе с припоем. Сухую буру смешивают с припоем и хранят в коробке. Во вторую коробку помешают смесь буры с водой, употребляемую для промазки швов во время паяния.
Тройниковое соединение паяют сначала с одной стороны, затем с другой. Вначале спаивают левый конец муфты со вставленной в нее отводной трубкой (рис. 228, в), при этом соединение держат наклонно за правый конец (рис. 228, г). Потом переходят к паянию тройниковой муфты с патрубками (рис. 228,5), затем паяют правый конец соединения, удерживая изделие за левый конец в наклонном положении (рис. 228, е).
После этого переворачивают спаиваемое соединение и производят окончательную пайку швов с другой стороны.
Паяние тройникового соединения является довольно сложным процессом, так как связано с нагревом соединения до высокой температуры, при которой легко его сжечь. Чтобы избежать этого, подогрев ведут равномерно по всему месту пайки, для чего соединение перемещают относительно пламени, или наоборот.
Когда бура начнет плавиться и сделается жидкой, вместе с ней начнет расплавляться и припой, за растеканием которого необходимо следить. Если припой собирается к одной стороне, значит, эта сторона нагрета сильнее. В таком случае подогревают другую сторону, чтобы припой пошел по шву.
Если подогрев не дает положительного результата, прибавляют еще припоя с бурой.
Когда припой заполнит шов спайки, удаляют пламя от тройникового соединения. Закончив паяние, изделию дают постепенно остыть, после чего проверяют качество паяния и устраняют замеченные дефекты.
Пайка - сложный физико-химический процесс получения неразъёмного соединения материалов, в результате взаимодействия твердого паяемого (деталь) и жидкого присадочного металла (припоя), путём их расплавления при смачивании, растекании и заполнении зазора между ними с последующей его кристаллизацией.
Образование паяного соединения сопровождается спаем между припоем и паяным материалом. Прочностные характеристики паяного соединения определяется возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя или паяемого металла между собой (когезией). Пайкой можно соединять любые металлы и их сплавы.
Припой - металл или сплав, вводимый в зазор меду деталями или образующийся между ними в процессе пайки и имеющий более низкую температуру начала плавления, чем паяемые материалы. В качестве припоя используются чистые металлы (они плавятся при строго фиксированной температуре) и их сплавы (они плавятся в определенном интервале температур).
Для качественного соединения металлов припой должен растечься и «смочить» основной металл. Хорошее смачивание происходит только на совершенно чистой, не окисленной поверхности.
Флюсы применяются для удаления оксидной пленки (и иных загрязнений) с поверхности основного металла и припоя, а также для недопущения окисления при пайке.
Достоинства пайки:
Позволяет соединять металлы в любом сочетании;
соединение возможно при любой начальной температуре паяемого металла;
возможно соединение металлов с неметаллами;
большинство паяных соединения можно распаять;
более точно выдерживается форма и размеры изделия, так как основной металл не расплавляется;
позволяет получать соединения без значительных внутренних напряжений и без коробления;
большая прочность и высокая производительность при капиллярной пайке.
Технология пайки
Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:
предварительная подготовка паяемых соединений;
удаление загрязнений и окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса;
нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей;
введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя;
взаимодействие между паяемыми деталями и припоем;
кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между соединяемыми деталями.
Пайка меди
Медь относится к металлам, прекрасно поддающимся пайке. Это обусловлено тем, что поверхность металла может быть сравнительно легко очищена от загрязнений и окислов без применения особо агрессивных веществ (медь слабо корродирующий металл). Имеется большой ряд легкоплавких металлов и их сплавов, имеющих хорошую адгезию с медью. При нагреве в воздухе при плавке медь не вступает в бурные реакции взаимодействия с окружающими веществами и кислородом, что не требует сложных или дорогих флюсов.
Все это позволяет легко осуществлять любые виды пайки с медью при большом выборе припоев (дающих большой спектр свойств паяного шва) и флюсов для любых сред и условий работы. В результате более 97% пайки в мире приходится на медь и медные сплавы.
В применении к медным трубопроводам была разработана так называемая «капиллярная» пайка. Это потребовало ужесточить требования к геометрии применяемых труб. Зато позволило уменьшить время монтажа капиллярного соединения до 2-3 минут (в ходе соревнования до 1,5 минут). В результате медные трубопроводы в сантехнике на низкотемпературной пайке являются классикой водопровода.
Виды пайки
Техника соединения медных труб легка и надежна. Наиболее распространенной техникой соединения является капиллярная низкотемпературная и высокотемпературная пайка. Не капиллярная пайка при соединении труб не используется.
Капиллярный эффект.
Процесс взаимодействия молекул или атомов жидкости и твердого тела на границе раздела двух сред приводит к эффекту смачивания поверхности. Смачивание - это явление, при котором силы притяжения между молекулами расплавленного припоя и молекулами основных металлов выше, чем внутренние силы притяжения между молекулами припоя (жидкость «прилипает» к поверхности).
В тонких сосудах (капилляры) или щелях совместное действие сил поверхностного натяжения и эффекта смачивания выражено сильнее и жидкость может подниматься вверх, преодолевая силу тяжести. Чем тоньше капилляр, тем сильнее выражен данный эффект.
Для получения эффекта капиллярности в медных трубопроводах, соединяемых пайкой, используют «телескопические» соединения. При вставлении трубы в фитинг, между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром фитинга остается зазор не превышающий 0,4 мм. Что достаточно для возникновения капиллярного эффекта при пайке.
Данный эффект позволяет припою равномерно распространяться по всей поверхности монтажного зазора соединения независимо от положения трубы (можно, например, подавать припой снизу). При величине зазора не более 0,4мм, капиллярный эффект создает пропай шириной от 50% до 100% диаметра трубы, что достаточно для создания сверхпрочного соединения.
Использование капиллярного эффекта дает возможность очень быстро (фактически мгновенно) заполнить монтажный зазор припоем. При хорошо подготовленных поверхностях к пайке, это гарантирует 100% пропай соединения и не зависит от ответственности и тщательности монтажника.
Низкотемпературная пайка
В зависимости от применяемого припоя температура нагрева будет различна. К низкотемпературным (до 450°С) припоям относятся сравнительно легкоплавкие и обладающие низкой прочностью металлы (олово, свинец и сплавы на их основе). Поэтому дать паяный шов большой прочности они не могут.
Но при капиллярной пайке ширина спаивания (от 7мм до 50мм, в зависимости от диаметра трубы) достаточная, чтобы для сантехнических трубопроводов обеспечить избыточную прочность. Для улучшения качества пайки и повышения коэффициента адгезии используются специальные флюсы, а поверхности под пайку предварительно зачищаются.
Все медные трубы диаметром от 6мм до 108мм можно соединять капиллярной низкотемпературной пайкой. Температура теплоносителя при этом должна быть не выше 130°С. Для пайки, очень важно, чтобы припой имел самую низкую точку плавления и соответствовал требованиям, которые к нему предъявляются. Это обусловлено тем, что при высоких температурах медь теряет твердость (отжиг). Именно по этой причине, предпочтение отдается низкотемпературной, а не высокотемпературной пайке.
Высокотемпературная пайка
Высокотемпературная пайка применяется для труб диаметром от 6мм до 159мм или имеющим большую длину, а также в случаях, когда температура теплоносителя составляет более 130°C. В водоснабжении высокотемпературная пайка применяется для труб диаметром больше 28 мм. Однако, во всех случаях, следует избегать чрезмерного нагревания. Высокотемпературная пайка на малых диаметрах требует высокой квалификации и опыта, так как очень легко пережечь или обрезать трубу.
Для высокотемпературной пайки применяются припои на основе меди и серебра и ряда других металлов. Они дают большую прочность паяному шву и высокую допустимую температуру для теплоносителя. При использовании припоя на основе меди и фосфора или меди с фосфором и серебром, при спаивании медных деталей флюс не применяется.
При спаивании между собой элементов из разных сплавов меди: медь с бронзой или медь с латунью или бронза с латунью - всегда необходимо применение флюса. Также обязательно применение флюса при использовании припоя с большим количеством серебра (более 5%). Высокотемпературную пайку с помощью горелки должен выполнять квалифицированный и опытный специалист.
Это способ соединения медных труб дает самый прочный шов по механическим и температурным параметрам. Позволяет делать отводы на уже установленной системе, без ее демонтажа. Основной метод соединения в солярных системах и распределительных газопроводах.
При соединении труб высокотемпературной пайкой, всю систему можно замоноличивать методами допустимыми в медной сантехнике. Особенность данного соединения - при высокотемпературной пайке металл размягчается. Чтобы потеря прочностных свойств была минимальной, охлаждение соединения при пайке должно быть естественным - воздушным.
По мере старения металла, как утверждают практики, медь переходит в более твердое состояние и прочность отожженного металла повышается. При охлаждении соединения водой при высокотемпературной пайке, происходит интенсивный отжиг металла и переход его в мягкое состояние. Поэтому такой метод охлаждения при высокотемпературной пайке не применяется.
Флюс
Флюсы - это активные химические вещества, применяемые для улучшения растекания жидкого припоя по паяемой поверхности, для очистки поверхности основного металла от окислов и иных загрязнений (соляная кислота, хлористый цинк, борная кислота, бура) и для образования защитного покрытия и недопущения окисления при пайке (канифоль, воск, смола). Естественно при этом учитываются виды соединяемых металлов и припоев.
Для качественного соединения металлов при пайке припой должен растечься под действием капиллярных сил и «смочить» основной металл. Прочным шов получается при защите пайки от кислорода воздуха. Хорошее смачивание происходит только на совершенно чистой, не окисленной поверхности. Поэтому для получения качественной пайки обычно выбирают многокомпонентные флюсы с многосторонним действием.
В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные (до 450°С) флюсы (растворы канифоли в спирте или растворителях, гидразин, древесные смолы, вазелин и др.) и высокотемпературные (более 450°С) флюсы (бура и её смесь с борной кислотой, смеси хлористых и фтористых солей натрия, калия, лития).
При пайке, с учетом предварительной механической очистки, можно использовать минимальное количество флюса, который активно взаимодействует с металлом. После пайки тщательно счищают его остатки. После монтажа трубопровода проводят технологическую промывку, для окончательного удаления остатков. Если после пайки остатки флюса не удалять, то это со временем может вызвать коррозию в соединении.
Припои.
Качество и прочность пайки, физические параметры соединения зависят в большой степени от вида припоя. Низкотемпературные (до 450°С) припои, хоть и не дают повышенной прочности шва, зато позволяют вести пайку при температуре, которая мало влияет на прочность основного металла и не меняет его основные характеристики Высокотемпературные (свыше 450°С) припои дают большую прочность шва и высокую температуру для теплоносителя, но требуют высокой квалификации, так как при этом происходит отжиг металла
По температуре плавления припои делятся на низкотемпературные - до 450°C и высокотемпературные - свыше 450°C. По химическому составу припои делятся на оловянно-серебряные, оловянно-медные и оловянно-медно-серебряные (низкотемпературные), медно-фосфорные, медно-серебряно-цинковые, а также серебряные (высокотемпературные) а также ряд других.
Запрещены свинцовые, свинцово-оловянные и любые другие, содержащие свинец, припои в питьевом водопроводе ввиду токсичности свинца.
На практике в большинстве случаев пайку соединений осуществляют при помощи нескольких основных марок припоев. Для мягкой пайки обычно применяют припои типа S-Sn97Cu3 (L-SnCu3) или S-Sn97Ag5 (L-SnAg5), обладающие высокими технологическими свойствами и обеспечивающие высокую прочность и коррозионную стойкость соединения.
Серебряные припои с медью и цинком L-Ag44 (состав: Ag44% Cu30% Zn26%) применяются при высокотемпературной пайке меди и её сплавов. Они обладают повышенной тепло- и электропроводностью и высокой пластичностью, прочностью и коррозионной устойчивостью. Обязательно следует в этом случае применять флюс.
Припои медно-фосфорные CP 203 (L-CuP6) c составом: Cu 94% P 6% или медно-фосфорные с серебром CP 105 (L-Ag2P) с составом: Cu 92% Ag2% P 6% применяются как заменители серебряных припоев при твердой пайке. Они обладают высокой жидкотекучестью и самофлюсующимися свойствами. В этом случае можно не применять флюс. Швы прочные, но не эластичные в условиях низких температур.
Нагрев
Мягкая пайка (низкотемпературная) проходит при температуре 220°С-250°С в зависимости от примененного припоя. Для нагрева соединения применяют газопламенный нагрев смесями: пропан-воздух, пропан-бутан-воздух. Допустимо применение ацетилен-воздух.
В случае, когда недопустимо применение открытого пламени для небольших диаметров применяют электрические нагреватели электроиндукционного типа. В последнее время получили распространение электроконтактные. Внешне они напоминают большие клещи со сменными графитовыми головками для охвата труб разных диаметров. Скорость нагрева с такими устройствами может и не отличаться от скорости нагрева при помощи горелки.
Твердая (высокотемпературная) пайка проходит при температурах 670°С-750°С. Для пайки применяется только газопламенный метод нагрева. Используются смеси: пропан-кислород, ацетилен-воздух. Допустимо ацетилен-кислород.
Для пайки-сварки и сварки используют высокотемпературный нагрев при температуре плавления меди. Газовая сварка проходит при температурах 1070°С-1080°С. Используют газопламенный нагрев ацетилен-кислородом. Электросварка проходит при температуре 1020°С-1050°С. Применяется электросварочное оборудование для дуговой сварки.
Процесс пайки
Правила пайки.
При подготовке трубы к соединению удаляют заусенцы.
Формируют капиллярный зазор соединения или используют готовый фитинг.
Металлические поверхности очищают.
Проверяют взаимное расположение деталей и зазоры.
Наносят минимальное количество флюса снаружи трубы.
Собирают соединение.
Применяют несколько уменьшающееся пламя, которое создает максимальный нагрев, и очищает соединение.
При пайке меди с медью при помощи медно-фосфорных припоев флюс не требуется.
Для пайки нагревают соединение равномерно до требуемой температуры.
Припой наносят на монтажный зазор соединения.
Для равномерного распределение припоя в соединении на больших диаметрах, возможно введение припоя дополнительно с противоположной стороны.
Расплавленный припой течет в сторону более нагретого места соединения.
При кристаллизации припоя соединение должно быть неподвижно.
Остатки флюса тщательно удаляют после пайки.
Цикл нагрева должен быть коротким, и следует избегать перегрева.
После сборки трубопровода обязательна технологическая промывка для окончательного удаления остатков флюса и загрязнений.
При пайке необходимо обеспечить соответствующую вентиляцию, так как может появиться вредный для здоровья дым (паров кадмия из припоя и фтористых соединений из флюса)
Подготовка соединения
Для получения капиллярного эффекта при пайке монтажный зазор должен быть 0,02мм-0,3мм. Поэтому при подготовке соединения косина реза трубы должна быть минимальной. А концы соединяемых труб строго цилиндрическими. Особенно это важно при бесфитинговом методе соединений.
Так как при работе ножовкой возможно получение не перпендикулярного реза, то это может привести к уменьшению пояса спаивания и понижению надежности соединения. А отрезание мягкой трубы труборезом может привести к замятию трубы. В этом случае возможно неконтролируемое увеличение монтажного зазора и получение непропая. Кроме того сужение проходного сечения трубы увеличивает скорость потока и возможность возникновения эрозии.
Используя ручной калибратор для внутреннего и внешнего диаметра трубы можно получить идеальный монтажный зазор для капиллярной пайки.
При этом есть еще одна обязательная монтажная операция - снятие заусенцев. В противном случае может возникнуть турбулентность потока и как следствие эрозия (в том числе кавитационная). На практике такие случаи могут привести со временем к порыву трубы.
Очистка поверхности
Сила сцепления припоя (адгезия) зависит от качества зачистки спаиваемых поверхностей. Это означает, что любые примеси и загрязнения на металле мешают полностью смачивать поверхности соединяемых деталей и уменьшают текучесть припоя так, что он не может полностью распределиться по поверхности. Во многих случаях это является причиной того, что не удается достичь удовлетворительного состояния пайки.
Для очистки поверхности металла применяются два взаимодополняющих способа: механический и химический. Для очистки внешней поверхности трубы и внутренней поверхности фитинга от оксидной пленки (а заодно от жиров и прочих загрязнений) используют металлическую проволочную щетку, стальную шлифовальную шерсть или мелкую шкурку. При зачистке они удаляют загрязнения и оксиды, что способствует свободному распределению припоя по поверхности. Предварительная механическая очистка позволяет уменьшить количество применяемого флюса, являющегося активным химическим веществом.
Наиболее удобны специальные салфетки, на нейлоновой основе, поскольку после них, в отличие от шкурки и стальной губки, не требуется удалять продукты зачистки, которые могут содержать остатки абразива или частицы стали. При механической очистке на металлической поверхности образуются микроскопические бороздки, которые увеличивают поверхность пайки, а следовательно, способствуют значительному увеличению силы сцепления припоя и металла.
Химический способ предполагает травление кислотой, которая вступает в реакцию с оксидами и удаляет их с металлической поверхности. Либо применение многокомпонентного флюса, который обладает в том числе, свойством очищать металл.
Нанесение флюса и сборка соединения
На зачищенную поверхность трубы (во избежание окисления) следует немедленно нанести флюс. Флюс наносится без излишков только на поясок трубы, который будет соединен с фитингом или раструбом, а не внутрь фитинга или раструба. Наносить флюс внутрь соединения категорически воспрещается. Флюс поглощает определенное количество окислов. Вязкость флюса увеличивается при насыщении его окислами.
После нанесения флюса рекомендуется сразу соединить детали, чтобы исключить попадание на влажную поверхность посторонних частиц. Если по какой-то причине непосредственно пайка будет происходить чуть позднее, то деталям лучше дождаться этого момента уже в собранном виде. Рекомендуется повернуть трубу в фитинге или раструбе или, наоборот, фитинг вокруг оси трубы, с тем, чтобы убедиться, что флюс равномерно распределился в монтажном зазоре и почувствовать, что труба достигла упора. Затем необходимо удалить тряпкой видимые остатки флюса, после чего соединение готово к нагреву.
Для обычной «мягкой» пайки используются флюсы на основе цинка или хлоридов алюминия. Флюсы являются агрессивной субстанцией. Поэтому излишнее количество флюса нежелательно. Если после пайки остатки флюса не удалять, то это приведет к попаданию его в соединение и со временем может вызвать коррозию и утечку. После пайки также производится удаление всех видимых остатков флюса с поверхности трубы (поскольку при нагреве, в результате теплового расширения и вытеснения припоем, на поверхности трубы вновь окажется некоторое количество флюса из монтажного зазора).
При твердой (высокотемпературной) пайке с припоями из серебра или сварке-пайке с бронзовым припоем в качестве флюса используют буру. Ее смешивают с водой до получения вязкой кашицы. Или используют готовые флюсы для высокотемпературной пайки. При использовании медно-фосфорного припоя для спаивания медных деталей флюс не требуется, достаточно механической очистки.
Наиболее приемлимым является использование согласованных припоя и флюса для конкретного вида пайки одного производителя. В этом случае гарантировано обеспечивается качество паяного шва и соответственно всего соединения.
Припои.
Качество и прочность пайки, выдерживаемая температура соединения зависит от применяемого припоя. В большинстве случаев пайку соединений осуществляют при помощи нескольких марок припоев.
Для мягкой пайки в основном применяют сплавы на основе олова, с добавками серебра или меди. Свинцовые припои в питьевом водоснабжении не применяются. Выпускаются обычно в виде проволоки с D= 2мм-3мм, что удобно при работе с капиллярными соединениями.
Для твердой пайки применяют в основном две группы припоев: медно-фосфорный, медно-фосфорный с серебром и многокомпонентные на основе серебра (серебра не менее30%). Медно-фосфорные и медно-фосфорный с серебром - твердые припои специально разработаны для пайки меди и ее сплавов, при этом они являются самофлюсующимися.
В отличие от медно-фосфорных сплавов твердые серебряные припои не содержат фосфор. Эти припои обладают высокой пластичностью, прочностью и коррозионной устойчивостью. По сравнению с медно-фосфорными более дороги. Выпускают их в виде твердых прутков с D = 2мм-3мм. При пайке требуется флюс.
Необходимо принимать тщательные меры предосторожности при использовании низкотемпературного медного припоя, содержащего кадмий, в связи с отравляющим воздействием паров кадмия.
Нагрев соединения при мягкой пайке
Как правило, нагрев для мягкой пайки осуществляют пропановыми (пропан-воздух или пропан-бутан-воздух) горелками. Пятно контакта между пламенем и поверхностью соединения постоянно перемещают для достижения равномерного нагрева всего соединения и при этом время от времени касаются прутком припоя до капиллярной щели (обычно с практикой достаточность нагрева определяется по цвету поверхности и появлению дыма флюса). Электронагрев соединения принципиальных отличий в пайке не имеет.
Если при контрольном касании прутком припой не плавится, нагрев продолжают. Нагревать пруток подаваемого припоя не следует. При этом, ни в коем случае не следует забывать о необходимости перемещения пламени, чтобы не перегреть какой-то отдельный участок соединения. Как только припой начал плавиться, пламя отводят в сторону и позволяют припою заполнить монтажный (капиллярный) зазор.
Вследствие капиллярного эффекта заполнение монтажного зазора происходит автоматически и полностью. Нет необходимости во введении излишних количеств припоя, поскольку это не только расточительно, но также может привести к затеканию излишков припоя внутрь соединения
При использовании стандартных прутков припоя с D=2,5мм-3мм, количество припоя приблизительно равно диаметру трубы. На практике необходимый по длине участок припоя отгибают в виде буквы «Г». В этом случае не расходуется излишне припой, и четко контролируется момент «пропаяно - не пропаяно», что немаловажно при большом объеме работы.
Нагрев соединения при твердой пайке
Для твердой пайки нагрев ведут только газопламенным способом (пропан-кислород или ацетилен-воздух, допустимо ацетилен-кислород) при температуре окружающего воздуха от -10°С до +40°С. При использовании медно-фосфорного припоя пайка возможна без флюса. Так как паечный шов гораздо прочнее, то допускается некоторое уменьшение ширины спаивания по сравнению с мягкой пайкой. Для выполнения твердой пайки требуется высокая квалификация и опыт, в противном случае очень легко перегреть металл и возможны разрывы.
Пламя горелки должно быть «нормальным» (нейтральным). Сбалансированная газовая смесь содержит равное количество кислорода и газообразного топлива, в результате чего пламя нагревает металл, не оказывая другого воздействия. Факел пламени горелки при сбалансированной газовой смеси (ярко синего цвета и небольшой величины).
Уменьшающееся пламя горелки указывает на избыточное количество газообразного топлива в газовой смеси, которое превышает содержание кислорода. Незначительно уменьшающееся пламя нагревает и очищает поверхность металла для операции пайки быстрее и лучше.
Пересыщенная кислородная смесь - это газовая смесь, содержащая избыточное количество кислорода, в результате чего образуется пламя, которое окисляет поверхность металла. Признаком этого явления служит черный окисный налет на металле. Факел пламени горелки, насыщенный кислородом (бледно-голубого цвета и маленький)
Соединяемые трубы, нагревают равномерно по всей окружности и длине соединения. Обе элемента соединения нагревают пламенем горелки в месте соединения до темно-вишневого цвета (750°С-900°С), равномерно распределяя теплоту. Допускается выполнять пайку в любом пространственном положении соединяемых деталей.
Соединение не должно быть нагрето до температуры плавления металла, из которого изготовлены трубы. Применяют горелку соответствующего размера с несколько уменьшающимся пламенем. Перегрев соединения усиливает взаимодействие основного металла с припоем (то есть усиливает образование химических соединений). В итоге, такое взаимодействие отрицательно влияет на срок службы соединения.
Если внутренняя труба разогрета до температуры пайки, а наружная труба имеет более низкую температуру, то расплавленный припой не затекает в зазор между соединяемыми трубами и перемещается в направлении источника теплоты
Если равномерно разогревать всю поверхность концов спаиваемых труб, то припой поданный к кромке раструба плавится под воздействием их теплоты и равномерно поступает в зазор соединения. Трубы для пайки достаточно прогреты, если пруток твердого припоя плавится при контакте с ними. Для улучшения пайки, предварительно немного прогревают пруток припоя пламенем горелки.
Производители выпускают малогабаритные газовые горелки с одноразовыми баллончиками, которые позволяют проводить нагрев для твердой и мягкой пайки, но при твердой пайке диаметр соединений в два раза меньше, чем при мягкой.
Особенности
Пайка медных труб и фитингов встык не допускается. При использовании сварки для диаметров свыше 108 мм (толщина стенки более 1,5мм) допускается соединение встык.
Соединение пайкой более чем двух элементов следует производить одновременно. При этом соблюдается очередность заполнения монтажных зазоров припоем (например в тройнике)- с нижнего к верхнему. В этом случае восходящее тепло не мешает остыванию и кристаллизации припоя.
Поочередное соединение элементов допустимо при применении двух видов пайки: вначале высокотемпературная, а затем низкотемпературная. Не допускается применение высокотемпературной пайки на соединении с низкотемпературной пайкой.
Запрещена
Пайка бесфитинговых соединений получаемых без раздачи конца трубы эспандером, например колокольных соединений - получаемых развальцовкой или завальцовкой конца трубы. Следует применять переходные муфты.
Пайка отводов, производимых без специального инструмента или в отводе (колене) трубопровода. Следует использовать стандартные тройники или отвод формируемый специальным инструментом.
Пайка любых не стандартных соединений, получаемых без раздачи трубы эспандером или специальным инструментом для вытяжки отвода.
Перегрев
При проведении паяльных работ очень важно избегать «перегревания», так как это может привести к разрушению флюса, который теряет способность растворять и удалять оксиды. Во многих случаях это является причиной неудовлетворительного качества пайки. Чтобы избежать перегревания, рекомендуется убедиться в том, что температура достигла точки плавления припоя. Для этого необходимо периодически касаться припоем нагреваемого соединения.
Или же использовать для этой цели флюс с порошковым припоем: как только во флюсе заблестели капли расплавившегося порошкового припоя - соединение нагрето. Некоторые флюсы при достаточном для пайки нагреве выделяют сигнально дым или меняют цвет.
При высокотемпературной пайке происходит отжиг металла, и при перегревании медь теряет свои прочностные свойства, становится рыхлой и очень мягкой. Это может привести к порывам трубы. Метод контроля как и при мягкой пайке - периодически касаться соединения припоем. При достаточном опыте достаточность нагрева будет определяться по цветам побежалости. Важно не использовать слишком мощный источник нагрева, например, кислородно-ацетиленовую горелку для сварки фитинга 12 размера.
Заключительные процедуры
После заполнения монтажного (капиллярного) зазора припоем необходимо дать ему застыть, что означает абсолютное требование исключить взаимное перемещение сочлененных деталей. После застывания припоя необходимо удалить влажной тряпкой все видимые остатки флюса, а при необходимости воспользоваться дополнительным количеством теплой воды.
При пайке и сварке могут образовываться наплывы металла (грат), который при необходимости должен быть удален. При любых видах пайки и сварки не допустимы наплывы металла (грат) внутри соединения, мешающие потоку жидкости. Они должны удаляться.
Приобретаемый опыт в работе позволяет использовать оптимальное количество припоя при пайке, не приводящее к образованию грата в соединении.
После окончания монтажа системы надо как можно скорее провести технологическую промывку системы для удаления остатков флюса с внутренних поверхностей, поскольку, флюс попавший при пайке внутрь соединения и будучи агрессивным веществом, может привести к нежелательной коррозии металла.
Контроль качества пайки
Контроль качества является важнейшей операцией. С целью унификации паяных сборочных единиц, установления норм и требований к паяным изделиям разработан стандарт ГОСТ 19249-73 «Соединения паяные. Основные типы и параметры» . Стандарт определяет конструктивные параметры паяного соединения, его условные обозначения, содержит классификацию основных типов соединений.
Дефекты паяных соединений
Качество паяных изделий определяется их прочностью, степенью работоспособности, надежностью, коррозионной стойкостью, способностью выполнять специальные функции (герметичность, теплопроводность, стойкость к изменениям температуры и т.п.). К наиболее типичным дефектам паяных соединений относятся поры, раковины, шлаковые и флюсовые включения, непропаи, трещины.
Причиной образования непропаев, может явиться, блокирование жидким припоем газа при наличии неравномерного нагрева или неравномерного зазора, местное отсутствие смачивания жидким припоем поверхности паяемого металла. Трещины в паяных швах могут возникать под действием напряжений и деформаций металла изделия в процессе охлаждения.
Неметаллические включения типа флюсовых или шлаковых возникают при недостаточно тщательной подготовке поверхности изделия к пайке или при нарушении ее режима. При слишком длительном нагреве под пайку флюс реагирует с паяемым металлом с образованием твердых остатков, которые плохо вытесняются из зазора припоем. Шлаковые включения могут образоваться также из-за взаимодействия припоев и флюсов с кислородом воздуха или пламенем горелки.
Правильное конструирование паяного соединения (отсутствие замкнутых полостей, равномерность зазора), точность сборки под пайку, дозированное количество припоя и флюсующих сред, равномерность нагрева - условия бездефектности паяного соединения.
Способы контроля качества паяных изделий
Для оценки качества паяных изделий применяется контроль без разрушения и с разрушением. Технический осмотр изделия невооруженным глазом или с применением лупы в сочетании с измерениями позволяет проверить качество поверхности, заполнение зазоров припоем, полноту галтелей, наличие трещин и других наружных дефектов.
В соответствии с требованиями технических условий паяные изделия подвергают другим методам неразрушающего контроля. При необходимости применяют распай соединения, дающий полное представление о качестве соединения. Применяется в качестве выборочного контроля.
Безопасность
Соблюдение правил безопасности имеет большое значение При проведении паяльных работ необходимо соблюдать правила безопасности, так как флюсы и сплавы могут содержать вредные вещества. Флюсы, нанесенные во время пайки в холодном или нагретом состоянии, расщепляются и выделяют пары, которые могут содержать токсичные вещества и нанести вред здоровью.
Необходимо принимать тщательные меры предосторожности при использовании низкотемпературного медного припоя, содержащего кадмий, в связи с отравляющим воздействием паров кадмия. При пайке необходимо обеспечить соответствующую вентиляцию, так как может появиться вредный для здоровья дым фтористых соединений из флюса в котором используется фтор.
Чтобы избежать вреда, рекомендуется проводить все работы в хорошо проветриваемом помещении, убедиться в том, что данная продукция произведена в соответствии с действующими нормами, установленным в отношении токсичных веществ, внимательно изучить описание их свойств, которое имеется на этикетке.
При высокотемпературной пайке для травления соединительных деталей могут применяться растворы кислот и щелочи. Работать с ними необходимо в резиновых перчатках и кислотостойкой одежде. Лицо и глаза необходимо защищать от брызг защитными очками. После окончания работ и перед принятием пищи необходимо тщательно вымыть руки.
При пайке газовой горелкой перед началом работы необходимо проверить герметичность шлангов и аппаратуры. Баллоны с газом должны храниться в вертикальном положении. Емкости с растворами после работы сдаются на склад, не допускается слив растворов и щелочей в канализацию.
При производстве работ по монтажу медных внутренних сантехнических систем необходимо соблюдать требования техники безопасности согласно СНиП 12-04.
В некоторых странах для использования флюсов при пайки медных труб, предназначенных для водоснабжения, и газопроводов, необходимо, согласно местным правилам, получить разрешение от властей.
Нормативная документация по пайке и сварке: ГОСТ 1922249-73 и ГОСТ 16038-80. Европейский стандарт TN 1044. Использование газов для газопламенной пайки и сварки регламентируется ГОСТ 5542-87, и ГОСТ 20448-90.
Назначение
Инструкция является руководством по пайке сталей: конструкционных, коррозионностойких () и жаропрочных высокотемпературными твердыми серебрянными припоями ПСр40; ПСр МИН63; ПСр21,5; и медными припоями ВПР1; ВПР4 и их импортными аналогами газовыми горелками, а также в камерных печах и печах с вакуумной средой.
Оборудование и материалы
2.1 Горелка газовая ГОСТ 1077-79
2.2 Электропечь камерная с температурой до 1300 градусов
2.3 Вакуумная печка типа СНВ
2.4 Необходимые приспособления для установки и фиксации деталей
2.5 Ацетон ГОСТ 2603-79
2.6 чистый класса «А» ГОСТ 10157-79
2.7 Пинцет
ТВЕРДЫЕ ПРИПОИ И ФЛЮСУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
3.1 Для пайки применять припои, указанные в табл.
| Марка
припоя |
Температура пайки о С |
| ПСр40 ГОСТ 19738-74 | 650-670 |
| ПСрМИН63 | 800-820 |
| ПСр21.5 | 1080 |
| ВПР1 | 1130 |
| ВПР4 | 1050 |
3.2 Термообработка припоя производится в случае целесообразности, если припой недостаточно пластичен.
3.3 Для пайки применять перечисленные виды флюсов:
ПВ200 для пайки припоями ПСр21,5 и ВПР1;
ПВ201 для ПСр40 и ПСрМИН63;
Калий тетрафторборат (КВF2) ГОСТ 9532-75 для пайки ПСр21,5 и ВПР1 в нейтральной среде.
4 ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И ПРИПОЯ
4.1 Размер зазоров должен быть, как правило, от 0,7 до 0,15мм для соединений типа «телескоп» и до 0,2 мм для других соединений (нахлесточных, стыковых, тавровых) Допускается уменьшение зазора в соединении типа «телескоп», если это вызвано особенностями конструкции узла.
4.2 Поверхности, подлежащие пайке, должны быть доведены до шероховатости не ниже 2,5.
4.3 На цементированных изделиях, после снятия медного покрытия, поверхности под пайку должны быть зачищены механически до чистого металла.
4.4 Наличие фаски в месте формирования галтели при печной пайке необходимо исключить. Кромки разделки в которой размещается паяемая деталь, должны притупляться радиусом ±0,1 мм.
4.5 Присутствие и коррозии на паяемых поверхностях узлов после мех. обработки не допускается
4.6 Детали, поступающие на пайку, должны быть промыты.
4.7 Непосредственно перед пайкой обезжирить детали, входящие в узел и припой в ацетоне или другом растворителе и посушить на воздухе 10-15 мин. Сборку после данной процедуры проводить пинцетом или пользоваться х/б перчатками.
5 ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ И ОСНАСТКИ
5.1 При пайке в камерной печи в аргоне внутренняя поверхность контейнера должна быть очищена от грязи и очищена путем промывки ацетоном или др. растворителем.
5.2 Вакуумная печь перед загрузкой узлов под пайку должна быть очищена от грязи и масла согласно руководству по эксплуатации.
5.3 Оснастка должна быть перед пайкой промыта в ацетоне или др. растворителе. В случае наличия рыхлых окисных пленок допускается обдувка оснастки электрокорундом или гидрохонингом.
5.4 При пайке в нейтральной среде перед запуском аргона в печь систему трубопроводов продуть аргоном. Смена баллонов в процессе пайки запрещается.
6 СБОРКА
6.1 Сборку узлов производить в приспособлениях обеспечивающих требуемое положение деталей и исключающих напряжения в зоне пайки.
6.2 Фиксацию припоя производить на машинах контактной сварки при помощи сварочного пистолета или сварочных клещей.
7 ПАЙКА
а) Пайка газовой горелкой
7.1 Развести флюс в Н2О или в спирте до пастообразного состояния, затем покрыть соединяемые поверхности.
7.2 Припой покрыть флюсом, разведенным в Н2О или в спирте и обсыпать порошком флюса
В процессе нагрева необходимо наблюдать за тем, чтобы поверхность металла у места зазора не оголялась от флюса и, при необходимости, делать подсыпку порошка флюса.
7.3 Нагреть паяемый участок до температуры, указанной в таблице выше. Температура при пайке контролируется зрительно по началу плавления припоя.
Нагрев зоны соединения производить равномерно по всей длине соединения, не допуская перегрева. При пайке деталей с разной толщиной стенок прогревать сначала более массивные детали.
7.4 Не допускать контакта флюса с пламенем более 4-5 минут из-за возможности потери им флюсующих свойств. Оптимальное время нагрева флюса при пайке в газовом пламени 20-60 сек.
7.5 В процессе пайки до полного охлаждения узел подвергать механическому воздействию воспрещается.
7.6 При необходимости для предохранения внутренней поверхности труб от чрезмерного окисления, на внутреннюю поверхность трубы нанести флюс или пропускать внутрь аргон.
При пайке трубу в зоне соединения располагать, по возможности, вертикально. Арматура должна находиться снизу.
7.7 Нагартованные детали из стали типа 12Х18Н9Т перед пайкой подвергать отжигу (детали из труб после гибки)
7.8 Подгибка трубопроводов после пайки не рекомендуется и совершенно не разрешается на расстоянии меньшем 20 мм от места пайки. Наплывы припоя на ниппеле разрешается запиливать.
б) Пайка в камерной печи
7.9 Производить в герметичных контейнерах со стальным колпаком-экраном в атмосфере аргона.
7.10 Флюсы 200, 201, 209 разводятся в воде до пастообразного состояния и наносятся тонким слоем, затем просушиваются в течение 10-15 мин. Порошок тетрафторбората калия засыпается в контейнер. Количество флюса, температура, время выдержки, расход аргона, скорость нагрева и охлаждения оговаривается в технологии.
7.12 Контроль температуры производить термопарой, вводимой внутрь контейнера.
Горячий спай термопары должен быть помещен, по возможности, как можно ближе к поверхности паяемого изделия.
7.13 Детали охлаждать под потоком аргона до комнатной температуры. Допускается обдув контейнера сжатым воздухом с целью уменьшения времени охлаждения.
в) Пайка в вакуумной печи
7.14 Производить преимущественной в среде аргона.
7.15 Собранный узел в приспособлении поместить на поддон печи, закрыв его колпаком-экраном из стали типа 12Х18Н10Т.
7.16 Пайка в среде аргона выполняется по следующей схеме:
- Продуть систему трубопроводов до вакуумного крана аргоном
- Откачать из печи воздух до остаточного давления, указанного в технологии. Разрешается промывка камеры аргоном, заключающаяся в следующем: откачка до 10-3мм рт. ст., заполнение газом и снова откачка до требуемого разряжения.
- Подать в камеру печи газообразный аргон. Подачу вести непрерывно в течение 8-10 мин.
- Включить нагрев и произвести пайку.
7.18 Контроль температуры выполняют при помощи термопары с записью на самописце. Горячий спай термопары должен быть помещен как можно ближе к поверхности паяемого узла. Допускается замер температуры в камере при условии учета экспериментально определенной разницы температур на поверхности изделия и в камере.
8 УДАЛЕНИЕ ОСТАТКОВ ФЛЮСА
В горячей, затем в холодной проточной воде с последующей обдувкой гидрохонингом.
9 КОНТРОЛЬ ШВОВ
9.1 Контроль состояния узлов должен проводиться на всех этапах тех.процесса подготовки поверхностей, сборки и пайки, введения флюса и припоя, устранения остатков флюса после пайки.
9.2 Применяемые материалы должны быть ГОСТированны или иметь ТУ. Следить за сроком годности флюса.
а) внешний осмотр;
б) рентгенографический анализ;
в) проверка узлов на прочность и герметичность;
г) металлография;
9.4 Внешнему осмотру подвергать 100% узлов с помощью увеличительного стекла 4-7 кратного увеличения.
Осматривать нужно паяный шов и зону, примыкающего к нему основного металла на расстоянии не менее 10 мм.
9.5 Шов должен быть чистым, без пористости, раковин, свищей, непропаев, посторонних включений, остатков флюсов и т.д. при условии, что припой заполнил зазор и образовал галтель.
10 ИСПРАВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ
10.1 Недопустимые непропаи, поры, раковины и др. дефекты устранять подпайкой не более 2-х раз тем же припоем, которым проводилась пайка или с более низкой температурой плавления.
При соединении медных изделий используются различные инструменты и оборудование, без которых процесс спаивания был бы невозможен. Основным инструментом выступает паяльник. Помимо этого, можно воспользоваться газовой горелкой или специальными печами.В домашних условиях предпочтительнее использовать спаивание медных изделий, этот вариант, наиболее простой и быстрый, в сравнении с варкой. К тому же не понадобится специальное оборудование, которым будет осуществляться скрепление. При соблюдении всех правил и условий технологического процесса, можно получить прочное и надежное соединение элементов, увеличивая стойкость к различным нагрузкам.
Для того чтобы спаивание в домашних условиях не вызвало затруднений, в первую очередь нужно позаботиться об основных инструментах, которые будут задействованы в этом процессе:
- труборез;
- фаскосниматель;
- труборасширитель;
- ершик стальной;
- щетка стальная;
- припой;
- горелка или фен.
Для трубчатого устройства применяют метод, когда элемент погружается в состав соли и припоя. Соль выполняет функции источника тепла, и заменяет функции флюса. Поэтому дополнительный флюс не понадобится.
Кроме этого способа, есть еще несколько вариантов пайки, которые заслуживают внимания.
Пайка твердым припоем
Самым распространенным способом пайки в домашних условиях является пайка меди твердым припоем. Это объясняется свойствами меди, которая легко плавится при невысоких температурах. В качестве инструмента вполне подойдет паяльник или газовая горелка.
Пайка меди немного похожа на процесс сварки, но все же имеет небольшие отличия:
- При пайке деталей используется дополнительное вещество-припой, который и соединяет эти элементы. Это возможно, благодаря свойствам припоя, который имеет низкую температуру плавления.
- Самый распространенный материал для спаивания деталей используют никель и олово. Это доступные и простые компоненты, которые используются в большинстве случаев. Что касается промышленного использования, то для этих целей применяют другие виды припоя, но для домашнего использования они достаточно дорогие, а, следовательно, нерентабельные.
- Чтобы паять медные изделия, необходимо сначала расплавить припой, до того состояния, пока он не достигнет нужной консистенции, чтобы нанести его на место спаивания элементов. После этого, следует подождать до полного остывания соединения.
Если все нюансы процесса выполнены в точности, то такое соединение получится прочным и долговечным.
Пайка в печах
Пайка меди в печах осуществляется в производственных условиях. Этот процесс обеспечивает равномерное прогревание деталей, полностью, исключая ее деформацию. В качестве сплава применяется олово или сплав из олова и свинца, в качестве флюса выступает состав из канифоли и спирта, или состав их хлористого аммония или цинка.
При применении припоя с основой из серебра, используют флюсы, в основу которых входят соединения из фтора, калия и бора. Эти флюсы наилучшим образом очищают скрепляемые поверхности от оксидной пленки, это позволит сплаву отлично распределиться по всей поверхности.
Флюсовая пайка
Эта процедура имеет один большой минус, это выполнение герметичного скрепления. Излишки флюса создают дополнительные очаги, которые подвергаются коррозии, вследствие этого пайку выполняют в нейтральных условиях или в условиях восстановительной среды газа. Чтобы паять в азоте, необходимая температура должна достигать 750–800 градусов.
Вакуумная пайка
Вакуумную пайку используют для многих металлов, медь не считается исключением. Пайка меди проводится в специализированных печах, или контейнерах, которые потом помещают в печь. Несмотря на сложное оборудование, этот вариант считается наиболее эффективным по всем критериям. Скрепление медных изделий производится мягким припоем, или чистым оловом. Можно использовать другие виды, к примеру, серебряные сплавы, с применением флюса канифольно-спиртового раствора.
Для того чтобы использовать кадмиевый припой, необходимо подготовить специальный инструмент, и запастись необходимыми знаниями в этой области, потому как технологичность у данного материала намного ниже, чем у оловянно-свинцовых тинолей.
Низкотемпературная пайка
Если во время пайки припой не плавится, не стоит спешить, необходимо подождать нагрева паяльника. После того как сплав начинает течь, источник нагрева убирают, позволяя составу самостоятельно заполнить зазоры между элементами. Для избежания излишков, не рекомендуют добавлять сплав, кроме излишков, может быть попадание материала внутрь детали.
Если паять медь, применяя обычные прутья припоя, то его объем должен равняться диаметру соединяемой поверхности. Чтобы примерно рассчитать нужное количество материала, можно прут согнуть буквой Г, и приложить к трубе.
При данной технологии, прочность меди не изменяется, а вот механические критерии уменьшаются.
Данная технология подходит для тех поверхностей, которые будут использоваться с высокими температурами. Так как для осуществления этого процесса необходимая температура должна составлять 700 градусов, используют газопламенный вариант нагрева.
Готовность к спаиванию определяют при помощи прута сплава, который при окончании процесса расплавляется.
Чтобы увеличить качественные характеристики соединения, необходимо предварительно подогреть прут припоя. Преимуществом этого метода соединения является высокие показатели прочности швов, а также их стойкость в процессе эксплуатации, под воздействием высоких температур. Но есть и недостаток, который заключается в неизбежном отжиге меди. Стоит учесть, что при работе этим методом, необходимо иметь достаточную квалификацию и опыт, так как новичок может случайно перегреть медь, тем самым вызвав ее разрыв.
Технология пайки труб
Чтобы паять трубы из меди, необходимо подготовить труборез. После того как нужный кусок трубы отрезан, наружный срез обрабатывается щеткой, для удаления заусениц и шероховатости. Используя труборасширитель, второй отрез трубы расширяют до нужного размера, чтобы одна часть трубы входила в другую.
На трубу с меньшим диаметром наносят флюс, и скрепляются два элемента тр. Место соединения равномерно прогревается, для этого можно использовать или горелку или фен. В это место наносят припой, после его расплавления, поверхность полностью закроется им. В качестве сплава можно воспользоваться мягким припоем, он отлично справится с этой работой.
Видео: Пайка медных труб
Изделия из меди встречается повсеместно в разных сферах жизни. Например, из нее создают прочные и долговечные системы отопления и водоснабжения. Но для соединения двух элементов, специалисты прибегают к особой технологии – пайки труб из меди. Для осуществления процедуры необходимы подходящие инструменты и материалы, а также знания. Так как она обладает определенными особенностями, о которых новичок может не знать.
Чтобы паять медь, мастеру нужно иметь при себе такой состав, как припой. Это термопластичное вещество герметизирует поверхность изделий и под воздействием высокой температуры расплавляется, растекаясь по всему месту соединения. Но как только он остывает, то твердеет и надежно скрепляет изделия.
В результате создается один предмет, который отличается долгим сроком службы, выдерживает высокую нагрузку, перепады давления и температуры, а также не боится ультрафиолетового излучения.
Какие инструменты и материалы нужны
Пайка проводится не только на промышленных объектах, но и в домашних условиях. Для этого требуется подготовить следующие инструменты и материалы:
- электропаяльник или газовую горелку;
- труборез;
- припой;
- флюс;
- кисть и стальную щетку.
Чем именно соединять изделия, зависит от удобства и предпочтения мастера. Но по мощности аппарат выбирают в соответствии с температурой плавления припоя. Флюс бывает жидким и твердым, у каждого вида имеются индивидуальные отличия, которые следует учитывать. Если используется материал в виде загустевшей смеси, то его наносят на место стыка, как до соединения, так и после. Флюс нужен для того, чтобы предохранить поверхность от окисления, способствовать растеканию припоя и улучшить сцепление.
Виды флюсов и припоев, особенности работы с ними
Мастерам известно множество твердых и мягких веществ, обеспечивающих качественную пайку изделий из металла. В 95% используется олово, которое относится к низкотемпературному составу, обладающим несколько худшими техническими параметрами. Но его ценят за то, что работы могут проводиться при любой температуре без уменьшения прочности соединяемых изделий.
К соединительным элементам также относится серебро, обладающее отличными технологическими свойствами. Мастера нередко применяют трехкомпонентные составы из серебра, олова и меди. Часто в состав материалов, используемых при низкотемпературной пайке, входит хлорид цинка.
Преимущество мягких припоев заключается в том, что они охватывают большую площадь при попадании на поверхность детали. Они обеспечивают высокую прочность и надежность.
Мягкие припои
Мягкий припой используется при монтаже водопроводных и отопительных сетей, где диаметр труб достигает 10 см, а температура воды не превышает 130 градусов. К таким видам относят:
- свинцово оловянный тип;
- с малым содержанием олова;
- специальные и легкоплавкие.
В качестве припоя чаще всего выбирается бессвинцовый флюс. Оловянно-медный тип является самым распространенным, благодаря доступной цене. Но его преимущество заключается в другом. Все смеси, содержащие олово в составе, отличаются экономичным расходом.
Достаточно нанести на половину обрабатываемой поверхности немного припоя, как он распространится по всей площади. Это свойство объясняется тем, что олово легко проникает внутрь и распространяется по любой структуре.
Твердые припои
Когда приходится учитывать условия среды, в которой выполняется пайка, то лучше использовать твердые припои. Применение таких веществ обеспечивает высокую прочность шва. Самым распространенными соединениями являются следующие составы:
- медь и цинк;
- фосфор и медь;
- чистая медь;
- безотмывный флюс.
Твердые соединения классифицируются как тугоплавкие и легкоплавкие. Каждый вид характеризуется определенными свойствами. Например, медно-фосфорный заменяет дорогой серебряный флюс. Он отличается умеренной стоимостью, но обладает одним минусом – использовать при низких температурах не получится.
Самыми крепкими из твердых соединений считаются медно-цинковый и многокомпонентные. Они обходятся дорого, но цена оправдана надежностью соединения. Когда выполняется пайка самой медью, то необходимо применять и флюс. В таком случае удастся крепко-накрепко соединить две детали.
Зачем нужна паяльная паста
Паяльная паста – это пастообразная масса, состоящая из маленьких частиц припоя, флюса и специальных добавок. Флюс-паста применяется в промышленности при пайке элементов на печатных платах. Пасту выбирают согласно определенным условиям:
- после нанесения должны оставаться легкоудаляемые частицы;
- вещество должно сохранять вязкость и клейкость;
- не оказывать отрицательного воздействия на обрабатываемую поверхность;
- не просочиться на одежду во время плавления.
Как работают с пастой, зависит от вида и размера припоя, содержащегося в ее составе. Материал различается также по типу флюса (канифольные, водосмываемые, безотмывные). Она необходима для удержания маленьких деталей на месте и облегчения процесса соединения.
Технология пайки
Процесс довольно простой, поэтому, когда необходимо соединить что-то дома, то хозяин выполняет пайку своими руками и без привлечения специалистов. Но все же без подготовительного этапа не обойтись.
Именно от него зависит, насколько качественным и надежным получится соединение. Прежде всего следует обратить внимание на срез детали, который должен быть строго вертикальным, без заусениц, с ровными и гладкими краями. При обнаружении малейших дефектов следует взять наждачную бумагу и провести ею по поверхности, пока дефекты не исчезнут.
Если соединяют две медные трубы, то, доведя срез до идеального состояния, необходимо вставить ее в фитинг, а после вынуть. Ту часть, которая соприкасалась с фитингом, необходимо очистить от окислений. Следующий этап – нанесение флюса. В этом нет ничего сложного, нужно только провести кисточкой по всей детали, уделяя особое внимание месту стыковки.
Затем элементы соединяют друг с другом и крепко фиксируют. Дальнейшие действия зависят от того, чем выполняется пайка – газовой горелкой или паяльником. Учитывая, что детали должны находиться в неподвижном состоянии, потребуется помощник. Он-то и будет держать их, но, если такового не нашлось, нужно ухитриться и сделать это самому.
Когда что-то нужно припаять в домашних условиях, то чаще всего используется твердый состав. Но мастер может приобрести специальные пасты. При правильном выборе составов удается максимально аккуратно и прочно соединить два трубопровода или радиодетали.
Пайка выполняется либо при высокой, либо низкой температуре. В первом случае процесс отличается высокой прочностью шва, а также соединенный участок получает термостойкость. Что очень важно, если он в дальнейшем послужит частью различных коммуникаций. Но высокотемпературную пайку не допускается применять на резьбовых соединениях. Чаще всего этот процесс выполняется горелкой, наполненной пропаном.
Когда же используется низкотемпературная пайка, то применяется мягкий состав, паста или гель. Она наиболее подходит для начинающего мастера, потому что отличается простотой и легкостью. В этом типе процесса температура не повышается больше 425 градусов, так что возможно даже использовать паяльник, который найдется практически в каждом доме.
Работа с паяльником
Каждый человек хоть раз в жизни видел паяльник, а многие постоянно работают с ним. Поэтому не увидят в пайке медных изделий этим инструментом ничего сложного. Вся сущность процесса заключается в том, что припой, расположенный между двумя деталями, нагревается с помощью паяльника, пока не начинает плавиться.
Когда он затвердеет, то две части надежно скрепятся в одну. Чтобы припаять качественно, необходимо распределить вещество равномерно по всей поверхности, заполнить каждый зазор. При этом важно подобрать именно тот материал, который хорошо выдерживает высокую температуру паяльника.
Работа с горелкой
Инструмент включают, когда две части уже соединены друг с другом. Не стоит слишком долго удерживать его возле места стыка, поскольку температура горения составляет несколько тысяч градусов. В то время как нагреть определенное место нужно всего лишь до 250-300 градусов.
Это займет секунд 20-30. Как только флюс сменит цвет на темный, то вводят соединяемый состав. Важно! Горелку или фен нужно располагать посередине, чтобы охватить всю зону соединения.
Можно ли паять медь оловом
Многих начинающих мастеров интересует, можно ли спаять медь оловом. На самом деле не просто можно, а нужно. Поскольку такой состав обеспечивает хорошее скрепление. Чаще всего олово используется, когда скрепляют предметы пищевого назначения.
Следует помнить лишь об одном – для этого металла нужна более высокая температура, чем для других припоев. В качестве инструмента лучше использовать мощный электрический паяльник.
Пайка серебряным припоем
Когда требуется спаивать детали в домашних условиях, то часто используют серебряный припой. Он выгоден, потому что его можно создать своими руками. Но следует применять его не в одиночку, в сочетании с цинком, медью.
Обработанный таким припоем, шов получится очень прочным и аккуратным. Процентное содержание компонентов контролирует ГОСТ 19746 74. Но точно узнать, какие виды веществ использовать, можно из инструкций опытных мастеров или прилагаемых к соединяемым изделиям.
Как спаять медь и нержавейку
Если требуется припаять медь к другому металлу, например, стали, то придется потрудиться. Процесс этот не из легких, но вполне осуществимый. Объясняется это тем, что нержавеющая сталь плохо взаимодействует с другими металлами, с трудом поддается температурной обработке.
Когда соединяются два разных изделия, то нужно найти средний состав, который подходит одновременно к обоим. В таких случаях приходится поступиться качеством и даже необязательно использовать флюс. Но важно провести подготовку, лужение и другие этапы спайки.
Надобность в соединении часто возникает в домашних условиях. Для соединения нержавейки и меди требуется мало времени и достаточно обычной газовой горелки. Поэтому, определившись с инструментом и припоем, следует очистить поверхность обоих стыков, подготовить флюс. Затем выполнить лужение места скрепления и нанести флюс. После чего две части соединяют, а получившийся шов обмазывается припоем.
Следующий этап – его равномерный разогрев горелкой. Как только припой растечется, изделие оставляют остывать естественным путем.
Как припаять медь к железу
Припаять медные изделия к железным или наоборот также распространенная задача, для решения которой правильно подбирается соединительный состав. Инструкция в этом вопросе окажется существенную помощь.
Полезную информацию можно найти в тематическом видео, где весь процесс пайки детально показан. При соблюдении всех условия удается получить ровный и прочный шов.
Основные ошибки при пайке своими руками
Чаще всего именно спешка приводит к тому, что соединение двух элементов получается неудачным. Потому что забывают осмотреть поверхность соединяемых деталей. Первое действие, направленное на исправление ошибки, – проверка отсутствия дефектов. Они могли появиться при нарезке деталей.
Насколько надежным окажется шов, зависит от чистоты поверхности. Поэтому смахнуть даже невидимые пылинки все же стоит. При нанесении флюса допускается одна из самых основных ошибок. Мастер может забыть обработать небольшой участок изделия. И он станет причиной того, что должного соединения не получится.
Важно также следить за температурой горелки или паяльника, поскольку перегрев обрабатываемого элемента приводит к сгоранию флюса. Но недостаточная температура плавления также вредна. В этом случае соединительные составы не размягчаются и не прилипают.
Техника безопасности
Пайка медных изделий довольно опасный процесс, поэтому соблюдать все стандарты и предписания ради безопасности, очень важно. Во время процесса используется открытое пламя и опасные вещества, поэтому домашнему мастеру и профессионалу необходимо носить защитные средства. Речь идет о рукавицах, очках и специальной одежде.
Прежде чем браться за инструмент, необходимо внимательно изучить правила технологии.
