Припои для пайки медных изделий

Технология сварки латуни

Технология практически не зависит от выбора метода сварки. Существуют определенные правила и требования к таким работам. Рекомендуется придерживаться высокой скорости сварки –  не меньше 15 см за минуту. Меньшая скорость повышает риск формирования пористой структуры и избыточного испарения цинка.

Вертикальную сварку выполняют снизу-вверх, при необходимости дополнительно нагревают место стыка. Ни в коем случае нельзя выполнять потолочную сварку, так как латунь легко плавится и обладает повышенными свойствами текучести.

Обычно применяются такие методы сварки:

• аргоновая;
• электродуговая;
• газопламенная.

Газопламенная сварка латуни

Аргоновая сварка, на сегодняшний день, наиболее эффективный способ заваривания латунных изделий. Применяют ее обычно при соединении элементов с толщиной более 5 мм. Сварочные работы выполняются в аргоновой среде. Инертный газ используется для создания защиты. Нагрев латуни происходит с помощью электрической дуги. Такая технология имеет ряд преимуществ, которые выгодно выделяют ее среди аналогов.

Результат аргоновой сварки латуни

В домашних условиях сварку латуни можно проводить с помощью электродуговой сварки, в том числе сварки полуавтоматом. Для этого необходимо использовать соответствующие электроды.

Работы проводятся постоянным током обратной полярности

Важно, чтобы дуга была короткой. Это препятствует избыточном испарению цинка

Перед началом работ желательно прогреть место стыка и прокалить электроды.

Сварка латуни газом применяется для создания надежного соединения. Использовать ее можно также при сварке латуни со сталью. Однако для создания прочно стыка, необходимо использовать окислительное пламя. С его помощью создается защитная пленка, которая препятствует интенсивному выгоранию цинка.

Выполнение сварочных работ газом выполняется с помощью присадочных проволок. Выбор марки и типа проволоки зависит и состава сплава, и от желаемых характеристик готового изделия. Рекомендуется использовать проволоку, в состав которой входит бор – это позволяет обойтись без применения флюса.

Особенности состава пищевых припоев

Безопасным сплавом считается олово, поэтому основная доля всех припоев изготавливается на его основе. В состав входит ограниченное количество элементов, поэтому пищевых разновидностей немного. Элементы для «чистых» припоев:

• Медь, содержание которой находится в пределах 10%, что не повышает токсичность.
• Цинк также часто используется в качестве основного или добавочного элемента.
• Висмут. Он безвреден, его содержание в небольшом количестве относится к добавочному, и такие припои больше применяются для медицинских целей.

Нельзя использовать сурьму в больших количествах, категорически запрещен кадмий, который имеет высокий уровень токсичности.

Припой пищевой

Применение «чистых» припоев также определяется толщиной соединяемых деталей и допустимой температурой плавления для конструкций и изделий. Например, припой для пищевой меди по химическим свойствам может быть медно-серебряный, оловянно-цинковый и оловянно-медный, но температура плавления серебряных (670-800 °С) и использование горелки не подойдут для тонких конструкций, а также для металлов с температурой плавления, приближенной к температуре плавления припоя. Именно поэтому наиболее распространены оловянные сплавы, которые способны соединять различные металлы и «работают» при нагреве до 250 °С.

Разновидности

Пищевые припои для пайки используются в нескольких типах.

Серебряные. Здесь могут быть взяты модификации с добавлением никеля, меди, висмута, марганца. Температура их плавления составляет 670-800 градусов, что требует использования горелки для разогрева. Соединять конструкции нужно без применения нагрузок или давления на нее.

Хромоникелевые. Обеспечивают высокую прочность соединения, но для повышения прочности могут дополнительно быть легированы кальцием, натрием, никелем.

Медно-фосфорные. Низкоплавкие (до 450 °С), нужны для работы с медными изделиями. Образуют прочное соединение, для взаимодействия с которым требуется горелка соответствующей мощности.

Оловянные. Наиболее распространены «мягкие» разновидности с температурой плавления 250 °С. В их состав могут входить следующие элементы: медь, цинк, висмут. Их используют для неответственных деталей, а также соединяемых элементов тонкого сечения. Для некоторых изделий может потребоваться особый пищевой припой: для пайки самовара, например, применяют чистое олово или варианты с его содержанием 90%. Это одна из самых экологически чистых марок низкоплавкого припоя.

Процесс пайки пищевой нержавейки и меди

Области применения

Назначение зависит от используемых металлов для самих изделий, их конфигурации и толщины. Основные пищевые металлы — это:

Нержавейка

Метод ее соединения зависит от толщины листа: если она менее 3 мм и при отсутствии требований по прочности шва, можно использовать оловянные сплавы. Но лучшим считается серебряный припой для пайки нержавейки пищевой, особенно если в него входит небольшое количество никеля. Он имеет схожий цвет и коррозионную стойкость. Во втором случае нужно учитывать условия работы с нержавейкой, а также ее физико-химический состав, не каждый из которых может без последствий подвергаться столь высокому нагреву, который нужен для расплавления твердых припоев. Сложными являются сплавы с содержанием никеля более 25%, которые начинают при длительном нагреве до +500-700 °С выделять карбиды (снижается стойкость к коррозии).

При печном спаивании применяют серебряно-марганцевые или хромоникелевые разновидности. Пайка проводится с использованием буры.

Медь с латунью, нержавейкой

Комбинирование металлов усложняет пайку. Разница температур плавления и свойства металлов усложняют выбор припоя, флюса и, соответственно, технологии. Применение паяльника в большинстве случаев нерентабельно из-за использования твердых припоев и/или больших площадей соприкосновения. В качестве универсальной технологии подойдет пайка горелкой, поскольку это ускорит процесс, предотвращая окисление флюса. Для неответственных деталей вполне уместны латунные припои, для ответственных — стоит остановиться на более дорогом и качественном медно-фосфорном варианте.

Заключение

Для производственных масштабов разработаны нормы расхода припоя для пайки по ГОСТ, без которого невозможно рациональное применение дорогостоящих материалов. Оценка результативности проводилась на основании табличных данных свойств материала, базирующихся на измерении и сравнительных расчетах. Нормированию также подлежат и дополнительные элементы: флюсы, защитные, окислительные среды, расходные элементы для пайки.

Необходимые инструменты и материалы

Приборы (паяльники)

Как известно, паяльники могут быть газовыми и электрическими . Газовый паяльник обеспечит более высокую скорость нагрева, но это практически всегда сопровождается перегревом металла. Электрический работает медленнее, зато отличается контролируемой температурой нагрева. Вдобавок, отсутствует открытое пламя, что делает электропаяльник более безопасным в обращении, особенно, когда в зоне пайки могут находиться другие материалы, устройства или легковоспламеняемые вещества.

Параметрами выбора являются:

1. Мощность. Минимальной будет та, что обеспечит нагрев металла в зоне пайки до температуры не ниже 450С. Имеются в продаже и более мощные приборы: например, паяльник Rotenberger Rotherm 2000 гарантирует нагрев до 800…900С (впрочем, он и стоит намного дороже бюджетных моделей отечественного или китайского производства).
2. Способ питания – от стационарной электросети или аккумуляторный через понижающее устройство. Надёжнее и проще использовать паяльник с прямым подключением.
3. Масса. При выполнении сложных манипуляций с прибором лучше, чтобы паяльник был как можно легче, особенно, если припаивать медные трубы приходится в не совсем комфортных условиях.
4. Площадь поперечного сечения контакта. Чем толще стенка трубы, тем мощнее должен быть паяльник.

Паяльник для труб ПВХ: аппарат для сварки пластиковых видов, описание
Трубы из ПВХ все чаще используются в частном и многоэтажном строительстве вместо металлических аналогов. Они имеют малый вес, высокую прочность, не поддаются коррозии. Для соединения элементов…

Припои и другие расходные материалы

Припой вводится в зазор между трубой и арматурой, площадь которого влияет на два важных аспекта пайки медных труб: прочность соединения и легкость пайки. С точки зрения прочности представляется, что чем больше зона перекрытия, тем лучше. На самом деле, это не так: доказано, что, перекрытие, превышающее в два раза толщину более тонкого элемента, уже не делает соединение более прочным, а только затрудняет создание надежного соединения.

Причины следующие. Во-первых, паяный металл должен равномерно перетекать в зазор между деталями по всей длине и окружности соединения. Одним из препятствий является то, что чем длиннее перекрытие, тем дольше должен течь паяный металл, и тем больше у него возможностей улавливать газы, выделяющиеся при пайке труб. Это вызывает пустоты в стыке. Достаточная подача флюса и достаточно высокий равномерный нагрев соединения способствуют потоку паяного металла в соединение, но по мере увеличения перекрытия и увеличения диаметра обеспечить такой процесс труднее.

Во-вторых, припой начинает плавиться при более низкой температуре, чем температура расплава, называемая температурой солидуса. Чуть выше этой температуры паяльный наполнитель представляет собой смесь твердого вещества плюс жидкость. В таком высоковязком состоянии металл не может легко попасть в плотно прилегающее соединение.

По мере того как припой прогревается, он становится более жидким, достигая температуры ликвидуса. Жидкотекучесть увеличивается, поэтому заполнение зазора происходит значительно быстрее. Поэтому, тем меньше температура ликвидуса и разница её с температурой солидуса, тем оптимальнее припой.

Во время пайки небольшое количество меди растворяется в припое, а небольшое количество легирующих элементов припоя, наоборот, диффундирует в основной металл. Когда это происходит, химический состав припоя изменяется, и это снижает жидкотекучесть.

К счастью, процесс диффузии является более медленным по сравнению со временем, которое требуется для того, чтобы паяный металл перетёк в правильно нагретое соединение. Чем дольше шов находится при температуре пайки, тем больше состав припоя приближается к составу меди.

Алгоритм пайки мягким припоем

Процесс соединения медных изделий не представляет особых сложностей опытному мастеру. Перед тем, как паять медные трубы, необходимо изучить процесс, подготовить некоторые материалы:

Применение припоя

Резка кусков необходимой длины производится с помощью трубореза. При резке необходимо контролировать угол, для получения ровного отреза можно использовать строительный уголок.
После резки подготовленного к пайке участка, происходит зачистка. Процесс подразумевает использование щетки, металлического ершика соответствующего диаметра

Важно знать, что нельзя использовать наждачную бумагу, при работе могут появиться царапины, металлический песок, что значительно понизит качество соединения.
Вне зависимости от технологии пайки медных труб, один из концов соединяемых деталей расширяется специальным устройством. Диаметр увеличивается до состояния, когда второй конец свободно заходит, оставляя небольшой зазор.
Зачищается расширенный конец металлической щеткой или ершиком, на противоположную сторону наносится паяльный флюс

Надежное соединение может быть достигнуто путем равномерного распределения флюса.

Перед процессом пайки медных труб подготовленные концы вставляются друг к другу, удалив избытки флюса. Процессом низкотемпературной пайки производится нагрев детали до тех пор, пока флюс не станет серебристого цвета, обычно это происходит при температуре около 350 °.

Полностью нагретое соединение обрабатывается припоем, который заполняет щели, поверхность стыка. Процесс считается законченным, когда припоем обработана вся окружность стыка. При пайке медных труб твердым припоем не нужно подвергать изделия деформации в процессе остывания, это может нарушить герметичность шва.

Пайка нержавейки с медью и латунью | Пайка труб из нержавейки

Пайка нержавейки – сложная и трудоемкая процедура. Дело в том, что ряд никелированных сплавов во время нагрева до 500 градусов могут выделять карбиды. Объем выделения зависит от продолжительности процесса пайки.

Образующиеся карбиды негативно влияют на элементы из нержавейки, так как способны разрушить ее антикоррозийные свойства. Для того чтобы предотвратить их появление во время пайки нержавейки, нужно добавлять титан либо проводить дополнительную температурную обработку элементов.

Пайка нержавейки должна производиться после отжига, так как при реакции с расплавленным припоем наклепанные элементы стали могут начать растрескиваться.

Технология работы

Пайка тонкой нержавейки имеет свои особенности. Так, выбирать припой для нержавеющих деталей необходимо исходя из ряда факторов:

• состава стали;
• условий процесса пайки.

Для обработки нержавеющей стали используют буру. Она должна наноситься на шов в виде порошка или пасты. Во время пайки тонкой нержавейки бура начинает расплавляться, остальной материал – нагреваться. Как только достигается температура каления – 850 градусов, пора вводить припой.

По окончании пайки необходимо удалить приставший к нержавейке материал. Для этого деталь нужно промыть в воде либо подвергнуть ее песочной обдувке. Аналогичные процедуры проводятся и во время пайки пищевой нержавейки.

Однако в этом случае стоит исключить применение соляной или азотной кислот. Они могут разъесть основной металл или остаться на элементах.

Пайка пищевой нержавейки – ответственный процесс, напрямую связанный со здоровьем людей, которые будут в дальнейшем эксплуатировать спаянное изделие.

Особенности пайки тонкой нержавейки

Для того чтобы достигнуть высокого качества пайки, применяют сварку аргоном. Часто этот способ используют при пайке труб из нержавейки. Пайка труб из нержавейки может быть выполнена профессиональными специалистами нашей компании. Высокое качество, долгий срок службы спаянных элементов и демократичные цены – вот что отмечают многие из наших клиентов. Оцените преимущества работы с нами и вы!

Аргонно-Дуговая сварка

Цены на пайку цветных металлов (алюминий, медь, титан и их сплавы)

Цены на сварочные работы (Полуавтомат, кемпи)

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.

Практикум по слесарным работам

Пайка твердыми припоями

Пайку твердыми припоями применяют в тех случаях, когда надо получить прочный и теплоустойчивый шов.

Рассмотрим пример пайки твердым припоем пластинки твердого сплава на головке резца.

Сначала на обработанных плоскостях державки и пластинки с помощью шлифовального круга снимают небольшие фаски. При наложении пластинки в гнездо державки плоскости должны плотно соприкасаться. Затем между пластинкой и гнездом закладывают тонкий листок припоя.

Чтобы во время пайки не произошло смещения пластинки из гнезда державки, их связывают между собой проволокой (рис. 268).

Рис. 268. Подготовка резца к пайке твердым припоем:
1 — пластинка красной меди; 2 — пластинка из твердого сплава; 3 — проволока; 4 — державка

В качестве нагревательных устройств при пайке твердыми припоями применяют кузнечный горн на древесном угле или электровысокочастотную установку. Для удержания изделия при нагревании применяют кузнечные клещи.

1. Для удержания флюса место пайки смачивают водой и накладывают буру, которая, расплавляясь, образует стекловидную массу, способствующую лучшему разливу припоя.

2. Клещами захватывают резец и нагревают место пайки до температуры плавления припоя.

Чтобы припой лучше заполнил площадь соединения, резец во время пайки надо наклонять или переворачивать. Пайку заканчивают, когда припой полностью зальет все места соединения. После этого резец необходимо вынуть и дать ему медленно остыть. Охлаждать резец в воде с напаянной пластинкой нельзя, так как это ослабит прочность соединения.

Находит применение другой способ пайки, когда подготовленную деталь нагревают и обсыпают бурой, затем опять нагревают и подводят к месту соединения конец медной или латунной проволоки, которая, расплавляясь, заливает все зазоры (рис. 269). По мере охлаждения резца выступающие приливы опиливают напильником.

Рис. 269. Прием пайки твердым припоем

Качество пайки проверяют внешним осмотром мест соединения, обращая внимание на правильность положения соединенных пайкой деталей, отсутствие раковин и пропусков в местах соединения. Контрольные вопросы

Контрольные вопросы

1. Как подготовить изделие для пайки мягкими припоями?
2. Какие мягкие припои и флюсы применяют для пайки стальных деталей?
3. Как и чем выполняется пайка мягкими припоями?
4. Как выполняется пайка твердыми припоями?
5. Что такое лужение и какими способами его выполняют?
6. Какие требования безопасности труда надо соблюдать при пайке мягкими и твердыми припоями?