Латунь как материал известна достаточно давно. Хорошие физические и химические свойства позволили ей получить широкое распространение. У латунных деталей тоже периодически возникают дефекты (трещины, отверстия, изломы). Эти проблемы можно решить с помощью пайки. Чтобы результат получился высокого качества необходимо хорошо знать состав латуни, физические и химические характеристики, каким образом проводить пайку, какие припои и флюсы применяют для проведения таких работ.
Основные сведения о латуни
Латунь по своему составу бывает двойной или многокомпонентной. Всегда её основу составляют два металла: медь и цинк. В этом сплаве цинк выполняет функции основного легирующего компонента. Для придания различных свойств в её состав добавляют различные металлы: олово, свинец, марганец. Поэтому очень важно бывает знать, с каким составом латуни приходится работать. Это необходимо, чтобы определить условия и специфику пайки.
Современная латунь классифицируется по следующим показателям:
В зависимости от химического состава:
- Двухкомпонентные сплавы. В его составе присутствует только два металла цинк и медь. Процент содержания каждого может быть различным. Такой тип маркируется заглавной буквой русского алфавита «Л» и числом. Число указывает, какой процент меди содержится в сплаве. Например, марка Л85 — в этом сплаве 85% меди и остальные 15% приходится на долю цинка.
- Многокомпонентные. Их ещё называют специальные. Такие сплавы содержат большое количество добавок. Они маркируются двумя заглавными буквами и цифрами. Например, марка ЛА77-2. Она указывает, что состав включает 77% меди, 21% цинк и 2% алюминия. Поэтому очень часто специальные латуни получают своё название в зависимости от названия легирующего элемента с самым высоким процентом (алюминиевые, оловянные, никелевые, марганцевые и так далее).
По степени и качеству обработки:
- Деформируемые. К ним относится латунь в виде проволоки, круглая трубка, лист и лента.
- Литейные. Это арматура, готовые изделия, сделанные из латуни.
- Если содержание цинка находится в пределах от 5 до 20%, то такой сплав именуется красной латунью (томпак).
- Если это процент колеблется от 21% и достигает 36%, такая латунь называется жёлтой.
Все марки латуни обладают схожими свойствами. Они хорошо поддаются обработке, имеют высокие антикоррозийные характеристики, обладают достаточной прочностью. При значительном понижении температуры сохраняют свою пластичность.
Эти свойства определили обширный круг применения латуни.
Применение латуни
Кроме перечисленных положительных свойств, латунь очень долговечный и надёжный сплав. Латунь применяется в следующих областях:
- Изготовление трубопроводной арматуры (переходники, вентили, трубы).
- Сантехнических устройств (краны, смесители умывальники)
- Мебельной фурнитуры (руки, защёлки, замки, декоративные накладки).
- Производство электротехнических деталей.
- Производство сувениров.
- Производство посуды.
- Художественное литьё.
- Производство ювелирных изделий. Ювелиры в основном применяют двухкомпонентные сплавы. Это может быть: желтая, красная, зелёная или золотистая латунь.
Припои и флюсы: классификация и методы выбора
Для получения хороших результатов пайки обязательно применяются добавки в виде флюсов и различных припоев.
Припоем называется определённый металл, который после его расплавления проникает в металлы, подготовленные для пайки.
Чтобы добиться надёжного контакта, марка припоя должна обладать температурой плавления, которая будет значительно ниже температуры плавления самой латуни. В то же время он должен обладать хорошей адгезией с латунью. Поэтому для паяния латуни применяют специальные припои.
Только в крайнем случае, если паяют детали, на которых не лежит большой ответственности за весь агрегат, и нет высоких требований к прочности, применяют обычные сплавы олова со свинцом.
Современные припои классифицируются следующим образом:
- По температуре плавления. Они бывают мягкие с температурой плавления достигающей 400°C; полутвёрдые с температурой плавления олова и твёрдые. Температура плавления твердых припоев превышает 500 °C.
- По типу расплавления. Припои, которые расплавляются в процессе пайки полностью или частично.
- По способу получения припоя. Производятся готовые припои, и припои которые образуются в процессе пайки. Такая пайка называется контактно – реактивная.
- По перечню химических элементов, добавленных в состав. Таких элементов применяется достаточно большое количество. От распространенных металлов цинка, олова, алюминия, до редкоземельных металлов галлия, индия, палладия.
- По технологии изготовления припоя. Они бывают: проволочные, штампованные, катанные, литые измельчённые.
- По виду припоя. Их производят в виде проволоки, готового порошка, в виде ленты и отдельных листов, в форме таблеток и готовых к применению закладных деталей.
- По способу образования флюса. Припои делятся на две большие категории: флюсуемые и так называемые самофлюсующиеся.
Припои, так же как и латунь, маркируются заглавными буквами и цифрами. По маркировке можно определить для какой латуни предназначен конкретный припой. Например, если необходимо спаять деталь из латуни, в которой большой процент меди, то предлагается использовать припой марки ПСр12 или ПСр72. Этот припой в своём составе содержит большой процент серебра. Если в латуни присутствует большой процент цинка, то целесообразно использовать припой ПСр40. Поэтому, чтобы получить надёжное соединение после пайки, необходимо понимать, какие нагрузки возлагаются на ремонтируемую деталь. Если деталь стационарная и не несёт больших вибрационных нагрузок (например, элементы сантехники) можно смело применить припой мари ПМЦ. Если же необходимо обеспечить прочное соединение применяют специальные твёрдые припои, такие как L-CuP6. Этот припой имеет очень высокую температуру плавления — 730 °С.
Чтобы правильно выбрать марку припоя, можно воспользоваться следующим методом:
- Определить температуру плавления деталей, которые планируется спаять.
- Уточнить коэффициент температурного расширения. У латуни, которую планируется паять и припоя он должны быть очень близким.
- После пайки припой не должен снижать механические характеристики отремонтированной детали.
- Припой должен образовывать с основной латунной деталью гальваническую пару. Если этого не обеспечить будет быстро происходить процесс коррозии.
- Свойства припоя должны соответствовать всем техническим и эксплуатационным характеристикам.
- Припой должен обеспечивать в процессе пайки хорошую смачиваемость основной детали.
Флюсом называют специальное вещество, которое позволяет подготовить поверхность металла, то есть, снять с неё образующийся налёт окисла, жирные и водяные пятна. Без применения флюса качественно спаять латунную деталь невозможно. Флюсы подбираются в зависимости от химического состава латуни.
Опыт показывает, чтобы качественно спаять детали из распространенных марок латуни ЛС59 и Л63 достаточно иметь флюс, состоящий из хлористого цинка, растворённого в борной кислоте. Если необходимо спаять латунь, в составе которой имеется свинец и кремний (например, марка ЛКС80), то необходим флюс, имеющий соединения фтора и калия. Их также растворяют в борной кислоте, или буры. Подобный можно приготовить и в домашних условиях, используя соответствующие элементы в требуемом процентном соотношении.
Сегодня промышленность предлагает готовые флюсы для паяния латуни. К ним относятся: флюс «Бура»; флюсы ПВ-209 и ПВ-209Х.
Способы пайки
Процесс паяния латуни обладает определённой спецификой. Латунь нагревается и происходит испарение элементов горячего цинка. В этот момент образовывается оксидная плёнка, которая достаточно сложно удаляется с поверхности детали и тем самым ухудшается качество пайки. Обычно латунь паяют двумя способами: с помощью паяльника и с помощью специальной горелки
Пайка с помощью паяльника
Чтобы качественно спаять латунь паяльник должен обладать мощностью не ниже 1000 Вт. Такой паяльник обеспечит необходимую температуру нагрева самих деталей и припоя. Она должна равняться 500ºС и выше. Низкотемпературная пайка латуни возможна только в том случае если в ней имеется высокий процент содержания меди.
Наиболее удобным является паяние с помощью паяльной станции, которая имеет регулировку температуры жала паяльника. Такая регулировка позволяет установить оптимальный режим нагрева. Дело в том, что во время паяния необходимо избегать ненужного перегрева зоны паяния. Оптимальной считается температура нагрева жала паяльника до 350°С.
Пайка с применением газовой горелки
Поставленную задачу по паянию латуни можно решить, применяя небольшую горелку. Латунную деталь размещают на любом жаропрочном материале, он должен выдерживать высокие температуры. Для этих целей применяют асбестовые пластины.
Детали, которые необходимо спаять, размещают на этой пластине и совмещают друг с другом. Подготовка к паянию такая же, как и при паянии паяльником. Далее припой нарезают в виде мелкой металлической крошки или стружки и посыпают ею стык деталей. Затем регулируют величину пламени горелки, и подводят его в зону паяния.
Сначала необходимо произвести не сильный разогрев участка паяния, чтобы произошло прихватывание припоя к поверхности латуни. После этого приступают к полному нагреву до тех пор, пока на поверхности латуни не появится характерный красный цвет. При правильно отрегулированной горелке температура в зоне паяния достигает 700 °С. После остывания необходимо удалить наплывы и остатки флюса.
Итак, чтобы получить добротные результаты пайки латунных деталей необходимо правильно подобрать припой. Следить за чистотой стержня паяльника и степенью его прогрева. Ни когда не стоит начинать пайку, если паяльник не нагрелся до требуемой температуры. Тщательно подготовить поверхности латунной детали, которые планируется спаивать (протереть от грязи и пыли и обезжирить). Внимательно следить за степенью нагрева рабочей зоны паяемых деталей.
Ремонтируя их, владельцам приходится прибегать к технологии пайки. Так как данный способ соединения металлов обладает специфическими особенностями, у новичков в ходе работы могут возникнуть трудности. Поэтому их интересует, как паять латунь. Если знать технологию и соблюдать рекомендации специалистов, с этой процедурой сможет справиться каждый. Информацию о том, как паять латунь в домашних условиях, вы найдете в данной статье.
О составе сплавов
В быту имеется много различных деталей, содержащих латунь и бронзу. Несмотря на внешнюю похожесть этих медных сплавов, они обладают разными составами. Латунь является в который во время производства добавляют олово, алюминий и другие металлы. Бронза - это соединение олова, алюминия, свинца и других веществ с медью. Состав латуни с добавлением олова приближен к бронзе, но в основе металла преобладает цинк.
В чем особенности использования медных сплавов
Многие новички задают вопрос, чем паять бронзу и латунь. Интерес обусловлен тем, что пайка сопряжена с некоторыми сложностями. В ходе термического воздействия происходит активное испарение из сплава цинка, в результате чего образуется плотная пленка из цинковых и медных оксидов. Разрушить ее достаточно затруднительно. Как утверждают специалисты, не справится с этой задачей и канифоль.
Мастеру придется воспользоваться специальными флюсами. Если применять оловянно-свинцовый припой, то существует риск, что место соединения будет с низкой механической прочностью. В отличие от медной спайки в данном случае показатель прочности будет в полтора раза ниже. Причина тому - испаряющийся цинк. Выбор способа пайки бронзовых деталей будет зависеть от ее состава. Бронзу с высоким содержанием олова и никеля следует паять с применением оловянно-свинцовых припоев. Бронзу, содержащую алюминий и бериллий, лучше соединять специальными припоями и флюсами.
О флюсах
Их задача - удалять с поверхности соединяемых металлов образующуюся пленку и предотвращать ее дальнейшее появление. Согласно отзывам специалистов, для пайки медных изделий подойдет канифоль. Иная ситуация обстоит с латунью. Как правильно паять этот сплав? Какой флюс выбрать? Такие вопросы очень часто задают начинающие. Опытные мастера советуют воспользоваться более «агрессивным» флюсом, чем канифоль. Поскольку в производстве латуни в качестве добавок применяют металлы, для пайки следует брать флюсы с разными составами. Для работы с самыми распространенными марками латуни Л63 и ЛС59 предназначен флюс, содержащий хлористый цинк и борную кислоту. Для ЛКС80 со свинцом и кремнием оптимальным вариантом станет флюс на основе буры, содержащий в своем составе бор, калий и фтор. На прилавках специализированных магазинов имеются уже готовые составы. Специалисты рекомендуют обратить внимание на флюсы ПВ-209, ПВ-209Х и «Бура». Тот, кто желает сэкономить, может приготовить флюс дома.
О флюсе кустарного производства
Согласно многочисленным отзывам потребителей, данным составом можно работать с разными марками латуни. Приготовить флюс не очень сложно. Нужно взять 20 г порошка буры и смешать с борной кислотой, которой также потребуется не более 20 г. Состав в сухом виде вещества тщательно перемешиваются. Затем смесь нужно залить водой (200 мл). Перед эксплуатацией смесь следует прокипятить и остудить.
О припое
С помощью этого расплавленного металла осуществляется спайка. В жидком состоянии он проникает внутрь паяемых металлов, а затем остывает, в результате чего и происходит соединение. Температура плавления припоя обязательно должна быть ниже температуры плавления самих металлов. Тем, кто интересуется, можно ли паять латунь оловом, опытные мастера рекомендуют использовать припой с хорошей адгезией. Обычными сплавами, содержащими олово и свинец, лучше пользоваться в тех случаях, когда не требуется высокая механическая прочность. Также припой подойдет, когда не важен внешний вид места соединения.
О составах припоев
Выбор припоя зависит от марки латуни. ПСр12-ПСр72, латунные ПМЦ36-ПМЦ54 и медно-фосфорные рекомендованы для латуни с преобладанием в ее составе меди. Если в металле больше цинка, то нужно работать серебряными припоями от ПСр40 не ниже. С фосфористыми составами образуются непрочные фосфорные соединения цинка, что понижает механическую прочность спайки. Для деталей, которые в ходе их эксплуатации не подвергаются ударным воздействиям и вибрации, подойдут латунные припои МПЦ. Отметим, что латунь может легко растворяться, поэтому мастера, используя серебряные и фосфористые припои, должны сократить время нагревания и спайки.
Для работы со стационарно закрепленными деталями (радиаторами и трубами) опытные мастера рекомендуют воспользоваться специальными твердыми припоями со сложными составами. Согласно многочисленным отзывам потребителей, большой популярностью пользуется L-CuP6, который плавится при температуре 730 градусов. Приготовить припой можно и в домашних условиях.
Как это сделать
Для пайки латуни лучше всего воспользоваться серебряным припоем. Желательно, чтобы местом плавки был специальный тигель, приспособленный для значительных термических воздействий. В качестве материала для тиглей могут быть использованы контактные угольные элементы для троллейбуса. В нагретом состоянии они не представляют ценности, а домашний умелец может их приспособить для изготовления припоя. В данном изделии следует сделать выемку 20 х 20 мм. Далее к ней следует проделать канавку. Извлекать припой будет легче, если ее ширина составит 0,5 см.
Припой делают из серебра и меди (2:1). После взятия нужного количества металлов их следует поместить в тигель. Их термообработка осуществляется газовой горелкой. Некоторые мастера расходный материал предварительно крошат. В таком случае процедура плавки протекает гораздо проще. Далее в состав добавляют стальной или керамический (фарфоровый) стержень. Паять латунь можно тогда, когда припой кустарного изготовления полностью застынет.
Как выполнить спайку газовой горелкой
Как паять латунь? Процедура заключается в следующем:
- Перед началом процесса нужно разогреть металлы. Выполняется эта работа на жаропрочных материалах. Специалисты советуют воспользоваться асбестовой пластиной.
- Спаиваемые детали нужно совместить друг с другом.
- Поверхности в месте спаивания тщательно протереть флюсом.
- Произвести нарезку серебряного припоя. В конечном итоге он должен представлять собой стружку, которую следует насыпать на место соединения металлов.
- В газовой горелке отрегулировать пламя. Для схватывания припоя с поверхностями металлов место соединения сначала прогревается слабым огнем.
- Выставить газовую горелку на 750 градусов для основного нагрева. На латунной поверхности должен образоваться красный оттенок. Припоем заполняются все зазоры, далее он растекается по всему месту соединения.
- Выключить горелку и дать время изделию для остывания. Процедура считается выполненной правильно, если получился шов, который мало отличается от металла.
- Место соединения промыть, чтобы удалить остатки флюса.
Как паять латунь паяльником
Данный способ является самым распространенным, потому что его выполнить проще всего. Тому, кто не знает, как паять латунь паяльником в домашних условиях, специалисты рекомендуют придерживаться следующего алгоритма действий:
- В самом начале нужно произвести чистку соединяемых деталей. На металлических поверхностях должны отсутствовать различные посторонние наслоения и загрязнения.
- Расположить детали на специальной огнеупорной подставке. Смастерить ее можно дома из подручных средств.
- Для удаления всех дефектов в латунной поверхности место соединения обработать флюсом.
- Сверху посыпать припоем в виде крошки.
- Выполнить прогрев паяльником.
Очень часто новички задают вопрос, как паять медь с латунью твердым припоем. Специалисты советуют применять низкотемпературную пайку, которая способна обеспечить высококачественное соединение. Для этой цели потребуются паяльник, мощность которого не более 100 Вт, и ортофосфорная кислота. Перед работой поверхность изделия тщательно обезжиривается, с нее удаляется окисная пленка. Соединять металлы лучше с помощью оловянно-свинцового припоя ПОС60. Чтобы начать паять латунь, инструмент следует хорошо разогреть.
Для работы с серебряными припоями понадобится паяльник, мощность которого варьируется в пределах от 0,5 до 1 кВт. Обезжиривание осуществляется флюсом - концентрированной ортофосфорной кислотой. Также достаточно эффективным считается флюс на основе буры. В зоне спаивания образуется температура не менее 500 градусов.
Работы с нержавеющей сталью
Согласно многочисленным отзывам, домашним умельцам часто доводится паять латунью нержавейку. Так как в составах стальных сплавов наличие никеля и хрома не превышает 25 %, работы с такими материалами менее трудоемкие. Кроме того, такой состав обеспечивает надежное соединение деталей из нержавейки с другими металлами.
Исключение составляют магний и алюминий. Если нержавейка со значительным содержанием никеля, то в результате ее нагрева до 700 градусов происходит образование карбидных соединений. Чем продолжительнее нагрев, тем интенсивнее они формируются. По этой причине паять следует максимально быстро. Риск образования данных соединений будет минимальным, если в сплав во время пайки добавить титан. Как утверждают опытные мастера, особенно следует быть осторожным с наклепанными нержавейками. Обусловлено это тем, что на поверхности металла могут появится трещины. Чтобы предотвратить их образование, спаивание выполняют после предварительного отжига деталей.
Ход работы
Спаивание нержавейки выполняют следующим образом:
- Сначала поверхность тщательно зачищается наждачной бумагой или напильником.
- Далее место спайки обрабатывается флюсом, а именно паяльной кислотой.
- Затем поверхности требуется залудить - нанести на них тонкий слой припоя, содержащий олово и свинец. Бывает, что припой с первого раза нанести не представляется возможным. В таком случае придется применить кисточку, содержащую металлические жилы. Ими будет гораздо удобнее снимать окисную пленку, предотвращающую лужение.
- Используя паяльник и припой, выполняют спаивание деталей.
В заключение
Процесс пайки только на первый взгляд может показаться сложным. Проблем не возникнет, если освоить технологию и работать с грамотно подобранными расходными материалами.
Основы пайки
Пайка - это процесс соединения с помощью припоя нескольких деталей из твердых металлов, нагреваемых до температуры плавления припоя или несколько выше ее. При этом расплавления металла соединяемых деталей не происходит. Взаимное раство рение, прорастание кристаллов через границу раздела двух фаз или диффузия припоя и основного металла при правильном ведении процесса пайки обеспечивают получение надежного соединения. Латуни всех применяемых в судостроении марок могут быть соединены методом пайки.
По свойствам применяемых припоев этот способ соединения делится на пайку мягкими и твердыми припоями. Под мягкими припоями понимают такие, температура плавления которых не превосходит 400-450° С; твердые припои плавятся при температуре не менее 500° С.
Известно несколько способов твердыми припоями из которых газовый получил наибольшее распространение. Представляет практический интерес также электроконтактная пайка, выполняемая способом сопротивления или способом «горячего контакта». Сущность электроконтактной пайки методом сопротивления.заключается в том, что соединяемые детали, между поверхностями которых помещается флюс и припой, зажимаются электродами контактной машины, через которые пропускается ток большой силы. Вследствие контактного (переходного) сопротивления одновременно происходит нагрев основного металла и расплавление припоя, имеющего более низкую температуру плавления; осуществляется пайка.
Электроконтактная пайка
Сущность электроконтактной пайки способом горячего контакта заключается в том, что в качестве электродов применяется уголь, либо графит, которые быстро разогреваются и своим теплом расплавляют припой. Схема включения машины для электроконтактной пайки приведена на рис. 6.
Процесс пайки твердыми припоями с применением кислородноацетиленового пламени по своему характеру близок к газовой сварке. То же можно сказать и о пайке латуни некоторыми твердыми припоями, температура плавления которых близка к температуре плавления основного металла. Например, при газовой пайке латуни марки JI62, имеющей интервал кристаллизации в пределах 898-905° С припоем марки Л(Ж59-1-0,3 (температура плавления 860-890° С) практически происходит процесс, близ-1 кий к процессу сварки, так как основной металл будет близок к оплавлению или будет оплавляться вследствие малого отличия температуры плавления его от температуры плавления припоя.При пайке мягкими припоями нагрев чаще всего выполняют паяльниками или газовыми горелками.
Припои
К твердым припоям, применяемым для пайки латуни, предъявляется ряд требований, основные из которых приводятся ниже:
- Температура плавления припоя должна быть на 50-100° С ниже температуры плавления основного металла.
При этом, чем больше разница между температурами плавления припоя и основного металла, тем более благоприятными будут условия ведения процесса пайки.
- Припой должен обладать достаточной жидкотекучестью и способностью затекать или втягиваться вследствие капиллярности в очень узкие зазоры (иногда несколько сотых долей миллиметра) и хорошо смачивать основной металл.
- Металл паяного шва, образуемый расплавлением припоя| газовым пламенем, должен быть плотным (не иметь пор и шлаковых включений).
- Плавление припоя должно осуществляться при минималь-; ном выделении паров цинка.
- Припой должен обеспечивать достаточную прочность, пла*| стичность и непроницаемость паяного соединения.
- Коэффициент теплового расширения припоя должен быть равным или близким к коэффициенту теплового расширения; основного металла, в противном случае в паяном шве могут обра-j зоваться трещины.
Для твердой пайки латуни применяются следующие припои:
Серебряные. Серебряные припои стандартных марок поставляются по ГОСТ 8190-56. Состав и назначение серебряных припоев, применяемых для пайки латуней, показаны в табл. 5.
Кроме того, для пайки латуни может применяться серебряный припой марки ПСрМц12-52- 36 (ПСр12М) (табл. 6).
Серебряные припои следует применять, если требуется хорошая растекаемость, жидкотекучесть, низкая температура плавления, высокая прочность и плотность паяных соединений. Припои обычно поставляются в виде пластинок, разрезаемых перед пайкой на узкие полоски. Серебряные припои широко применяются в промышленности.
В литературе имеются сведения также о применении серебряных припоев, в составе которых в качестве легирующих присадок дополнительно присутствуют фосфор или кадмий (около 5%).
Химический состав и назначение медноцинковых припоев
| ; Марка | Химический состав, % | Допустимые примеси не более, % | Температурный интервал кристаллизации, °С | Примерное | ||
| медь | цинк | свинец | железо | назначение | ||
| ПМЦ36 | 34-38 | Остальное | 0,5 | 0,1 | 825-800 | Пайка высокоцинковых |
| ПМЦ48 | 46-50 ‘ | То же | 0,5 | 0,1 | 865-850 | латуней Пайка латуней с высоким содержанием меди |
| ПМЦ54 | 52-56 | 0,5 | 0,1 | 880-876 | ||
ГОСТ 1534-42. Медноцинковые припои поставляются в виде зерен размером от 0,2 до 3 мм (класс А) и от 3 до 5 мм (класс Б).
По ряду причин (значительное испарение цинка в процессе пайки и пониженное качество соединений по сравнению с соединениями, паянными другими припоями) применение медноцинковых припоев марок ПМЦ36, ПМЦ48 и ПМЦ54 получило небольшое распространение.
Медноцинковые с присадками олова и кремния. Эта группа припоев представляет собой медноцинковые сплавы, в которые дополнительно введены олово и кремний или только кремний. Кремний вводится для предотвращения испарения и выгорания цинка в процессе пайки. Будучи хорошим раскислителем, кремний образует на поверхности жидкого припоя защитную пленку Si02, препятствующую испарению и окислению цинка. Кроме того, с введением кремния существенно снижается температура плавления припоя.
Припой JIOK59-1-0,3 широко применяется в ряде отраслей промышленности для пайки таких металлов, как медь, сталь, латунь, никель, алюминиевая бронза и т. д., благодаря хорошей жидкотекучести и растекаемости, отсутствию испарений цинка в процессе пайки этим припоем, а также высоким прочностным свойствам паяных соединений.
Имеющееся в литературе указание на то, что припой ЛОК59-1-0,3 не пригоден для пайки латуни, по нашему мнению, не обосновано, так как при содержании в латуни свыше 62% меди разница между температурами плавления припоя и соединяемого металла (латуни) является вполне достаточной для осуществления процесса пайки.
Фосфористые. Введение 3,5-4,0% фосфора в медноцинковый припой резко снижает температуру его плавления и облегчает процесс пайки. В последнее время широкое распространение получили меднофосфористые самофлюсующиеся припои (табл. И).
Недостатком меднофосфористых припоев, так же как и припоя ЛФОК59-4-1-0,3, является повышенная хрупкость паяных соединений.
Серебряные припои, ЛФОК59-4-1-ОД ЛК80-3 и меднофосфористые припой можно применять при всех методах пайки, в то время как припои типа ЛОК и ПМЦ могут быть использованы главным образом для газовой пайки латуни.
Флюсы
Флюсы, применяемые для пайки, должны удовлетворять следующим требованиям:
- Иметь температуру плавления не меньше чем на 50° С ниже температуры начала плавления припоя (ниже линии солидуса).
- Обеспечивать защиту нагретого основного металла и припоя от окисления кислородом воздуха (в зоне пайки).
- Растворять и связывать образующиеся окислы и уменьшать поверхностное натяжение припоя.
- Обладать достаточной жидкотекучестью, чтобы обеспечивать должную очистку металла (особенно в глубоких пазах) и создавать условия для растекания (проникновения) припоя и соединения его с основным металлом.
- Иметь относительно малый удельный вес (в противном случае флюс не всплывет и останется в металле шва).
Основой большинства флюсов для пайки твердыми припоями является плавленая бура (Na 2 B 4 07; ГОСТ 8429-57), уд. вес 2,367 или смесь плавленой буры с борной кислотой (Н3ВО3; ГОСТ 2629-44).
Многие газосварщики стремятся применять неплавленую буру (уд. вес 1,73), потому что она не сдувается пламенем горелки. Но такой выбор нельзя признать правильным, так как неплавленая бура, отдавая в процессе плавления (при пайке) свою кристаллизационную воду, резко вспучивается из-за чего частично «сползает» с основного металла. Для полного удаления кристаллизационной воды необходимо относительно большое время, в течение которого бура, однако, не будет эффективно защищать нагретый металл и припой от окисления кислородом воздуха в зоне пайки.
При использовании в качестве флюса плавленой буры таких явлений не наблюдается. В качестве одного из основных недостатков плавленой буры как флюса в литературе иногда отмечается ее сдуваемость пламенем горелки Однако опыт применения буры при пайке латуни твердыми припоями показывает, что надлежащий предварительный (до внесения буры) нагрев основного металла обеспечивает быстрое расплавление буры и она не уносится действием механического давления пламени. Совершевно исключить улетучивание плавленой буры в процессе пайки можно путем правильного регулирования направления и движения пламени горелки, например постепенно (не резко) подводя пламя.
- a ) t Ua 2 03В 2 0 3 Ка г 0-4В г 0 3
Изменяя количество буры и борной кислоты в смеси, можно существенно изменять свойства флюса , в частности темпера- туру его плавления (рис. 7, а). Как видно из диаграммы плавкости системы Na 2 B 4 07--В 2 0 3 , можно, сравнительно мало изменяя состав флюса, существенно изменять температуру его плавления.
Этим свойством смеси буры и борной кислоты можно пользоваться, выбирая флюс для пайки твердыми припоями, обладающими разной температурой плавления. Очевидно, что при пайке, например, припоем марки ПСр25 или тем более ПСр45(ГОСТ 8190-56), который иногда также применяют для пайки латуни, не следует применять чистую буру, имеющую температуру плавления (741°С), близкую или более высокую, чем температура самого припоя, так как в паяном шве могут оказаться включения нерасплавленного флюса. Небольшая добавка борной кислоты (10-12%) снижает температуру плавления смеси, делая возможным применение этой флюсующей смеси при пайке припоем марки ПСр25. В то же время следует учитывать, что прибавка борной кислоты несколько ухудшает способность буры растворять и связывать образующиеся при пайке окислы.
При пайке припоем марки ЛОК59-1-0,3 можно применять в качестве флюса чистую плавленую буру.
Следует отметить ошибочность указаний о якобы требующемся повышении рабочей температуры пайки при применении в качестве флюса смеси буры с борной кислотой по сравнению с чистой бурой. Как видно из рис. 7, с введением борной кислоты, почти при всех соотношениях в смеси, температура плавления смеси снижается. Это указывает на отсутствие необходимости в увеличении рабочей температуры пайки, тем более, что последняя при правильно подобранном составе флюса определяется температурой плавления припоя, а не флюса.
Приготовление флюса (смесь буры с борной кислотой) производится обычно так, как описано ниже. Кристаллическая бура засыпается на 7з высоты в металлический противень и загружается в печь, где нагревается до температуры 750° С, т. е. выше температуры плавления. В процессе плавления бура, отдавая свою кристаллизационную воду, сильно вспучивается. Выдержав буру в расплавленном состоянии в течение 10-15 мин., ее выливают на неметаллическую поверхность и после остывания измельчают и смешивают в нужной пропорции с борной кислотой.
При пайке флюс обычно применяется в виде порошка, насыпаемого на нагреваемую поверхность и вносимого в ванну жидкого припоя на конце присадочного прутка. Известно также, что флюс можно применять в виде пасты, наносимой на соединяемые кромки деталей и <на пруток. Паста образуется разведением флюса в спирте или (что несколько хуже) в воде. Известны также случаи применения флюсов в виде пара или газа, вводимых в пламя горелки. Так в СССР предложен парообразный флюс марки БМ-1.
Флюс, как известно, должен главным образом защищать расплавленный металл припоя от окисления, связывать образовавшиеся окислы в шлаки и защищать часть основного металла, прилегающую к участку пайки и нагретую до относительно высокой температуры. Действие буры будет вызывать следующую реакцию:
N336407 2NaB0 2 + В2О3»
2NaB0 2 + В 2 0 3 + CuO 2NaB0 2 Cu0B 2 0 3 , Полученный сплав буры, борного ангидрида и закиси меди Указанные припои по легко отделяется в виде шлака.
В качестве флюсов для пайки мягкими припоями рекомендуются хлористый цинк, водный раствор хлористого цинка (до 50%) и хлористого аммония (до 20%) или канифоль. По некоторым данным можно применять ортофосфорную кислоту (уд. вес 1,2-1,3).
Однако все кислотные флюсы вызывают коррозию места пайки, поэтому при пользовании ими непосредственно после пайки необходимо тщательно промывать паяное соединение. Канифоль и бескислотные флюсы обладают сравнительно малой активностью, вследствие чего при пользовании такими флюсами необходима тщательная зачистка, а иногда и предварительное лужение мест пайки. В то же время по некоторым данным флюсы ЛТИ (Ленинградского технологического института) по; своей активности превосходят кислотные флюсы и при этом не вызывают коррозии места пайки. При их применении отпадает необходимость в предварительной тщательной зачистке и лужении места пайки (что является обязательным при бескислотных флюсах) и в промывке детали после пайки, что является обязательным при использовании кислотных флюсов.
По данным , применение флюсов ЛТИ за счет отказа от лужения и использования припоя с меньшим содержанием олова дает экономию олова от 8 до 15°/о при одновременном снижении трудоемкости на 15-30% и улучшении качества паяного соединения.
Недостатком флюсов ЛТИ-1 и ЛТИ-115 является необходимость применения при пайке интенсивной вентиляции.1ВТУМХП1931-491-21-21-2
В ряде случаев могут применяться скошенные соединения (рис. 8), обеспечивающие большую прочность, чем соединения I,
- 3 (см. табл. 15), однако их выполнение более трудоемко, и поэтому они применяются редко.
Соединения 1, 2, 3 и 5в могут осуществляться с применением твердых и мягких припоев, соединение 4 характерно только для
мягких припоев, а соединения 5а и 56 - только для твердых припоев.
Газовая пайка применяется для изготовления конструкций с толщиной стенок до 5-6 мм, что, как указывалось выше, в большинстве случаев следует считать нерациональным.
Учитывая уровень развития электродуговой сварки, в настоящее время целесообразно применение пайки латуни толщиной до 2 мм, а при малых размерах деталей, исключающих возможность применения дуговой сварки, и для несколько больших толщин,
В некоторых случаях можно допустить применение стыковых паяных соединений; в этом случае пайка должна производиться твердыми припоями типа ЛОК59-1-0,3 или серебряными припоями, обеспечивающими получение прочного паяного соединения.
Перед пайкой встык кромки деталей скашиваются под углом 20-30° с тем, чтобы суммарный угол раскрытия составлял 40- 60° (рис. 9).
При пайке серебряными припоями соединений внакрой зазоры между соединяемыми элементами должны быть не больше 0,08 мм, а при пайке припоем ЛОК59-1-0,3 - не больше 0,5 мм. Это обеспечивает надежное затекание припоев в зазор без образования протеков внутрь изделий и высокую прочность паяного Соединения, которая, как известно, тем выше, чем тоньше слой припоя.
ПОДГОТОВКА СОЕДИНЕНИЙ ПОД ПАЙКУ
При пайке твердыми припоями любым методом, места, подлежащие пайке, должны быть очищены от жиров и загрязнений.
При пайке с нагревом газовым пламенем детали собираются с заданным зазором, зажимаются приспособлениями (жимками, Струбцинами и пр.) или собираются на прихватках так, чтобы исключить возможность смещения кромок деталей. Марка припоя, применяемого для прихватки, как правило, должна быть такой же, как и для пайки.
При электроконтактной пайке способом сопротивления (при котором нагрев и расплавление припоя происходят за счет тепла, выделяемого в соединении) очищенные от грязи и жира поверхности предварительно покрываются тонким слоем флюса. При этом, если применяется сухой порошкообразный флюс, им должна покрываться только часть соединяемой поверхности, в противном случае не будет достигнут электрический контакт в соединении и, следовательно, не сможет осуществиться процесс пайки. После нанесения флюса припой помещается между соединяемыми поверхностями, детали фиксируются приспособлениями или струбцинами и сжимаются между электродами машины (переносными клещами).
При электроконтактной пайке способом „горячих электродов 1 * (при котором нагрев и расплавление припоя происходят за счет тепла, выделяющегося в угольных, графитовых или вольфрамовых
электродах, между которыми зажимаются детали) подготовка соединений может производиться так же, как при пайке способом сопротивления, т. е. припой должен помещаться между поверхностями, подлежащими пайке. Однако возможен и такой вариант, когда припой вносят в процессе пайки вручную по мере нагревания изделия.
При индукционной пайке (где, как известно, нагрев соединения и припоя производится токами, создаваемыми переменным магнитным полем высокой частоты) подготовка соединения заключается в предварительной очистке деталей и сборке их для пайки. После сборки места, подлежащие пайке, можно засыпать флюсом, на который помещается припой, также засыпаемый сверху флюсом. Затем изделие фикоируют в приспособлениях, и на этом подготовка к пайке заканчивается. Возможна также подача прутка припоя к месту пайки уже после нагрева деталей.
При пайке мягкими припоями поверхности деталей тщательно очищают любым механическим способом или травлением, посла чего обслуживают. При применении флюса ЛТИ травление латуни не обязательно, а очистка может производиться наждачной бумагой. Получающаяся при этом шероховатость улучшает смачиваемость.
Пайка латунью находит применение, если требуется соединить небольшие металлические детали. Например, она используется в художественной ковке при сборке общей композиции или в домашней мастерской. При этом больше всего подходит поделочная сталь с плоским или квадратным сечением, где площадь соприкосновения больше, чем у круглых прутьев. Помимо того что латунь может применяться в качестве припоя, чтобы спаять детали из этого материала, также существуют некоторые хитрости, чтобы получить качественный шов.
Как использовать латунный припой
Прежде чем начать пайку, изделие должно быть собрано. Для этого отдельные детали скрепляются посредством металлической проволоки (биндры). Когда подготовка окончена, все вместе помещается в горг, где происходит нагрев, пока металл не раскалится до красноты. При закладке нужно проявить предельную осторожность. Для расчистки места в углях под изделие используется кочерга, на решетке остается топливо достаточно большим и ровным слоем. При работе с углем важно следить, чтобы он не попадал на ковку, даже малейшими кусочками. Поддув горна не должен быть сильным, чтобы получить равномерное прокаливание.
В роли флюса, как правило, выступает бура. Перед нанесением она по всей поверхности смачивается водой, после чего приступают к пайке. Оставляя флюс на месте, берут прутик латуни и проводят его там, где должны быть соединения. В этот момент пламя в горне изменяет свой цвет на зеленый. В процессе пайки заготовка изделия не должна перемещаться и сдвигаться с первоначального места. Это поможет избежать случайного смещения деталей относительно друг друга, чтобы не испортить шов как с точки зрения внешней привлекательности, так и надежности шва.
Если в композиции содержится много элементов, то сваривание происходит по-другому. В тех местах, где будет производиться пайка, с самого начала латунь раскладывается кусочками, в расчете на то, что при нагреве она начнет растекаться, в результате чего детали будут скреплены.
Латунь может использоваться отдельными кусочками, стружкой или опилками, засыпаемыми в местах сварки. При этом они должны соответствовать требованиям чистоты, чтобы не было никаких примесей и посторонних включений. Железная стружка и другие металлические мелкие детали удаляются посредством магнита.
Чтобы спаять более мелкие детали, как скрепляющий материал применяют глину с добавленной в нее солью. Но при сборке отдельных частей для скрепления используется проволока не из железа, а из латуни. После этого изделие посыпается бурой, обмазывается глиной и аккуратно помещается на лист металла, который отправляется в горн. Поддувать также нужно слабо, прогрев глины должен происходить равномерно. После того как она засохнет, подача воздуха происходит активнее. Глина, начавшая трескаться, свидетельствует о том, что скрепление деталей надежно. Пайка отдельных частей происходит посредством латунной проволоки, которая к этому моменту плавится и скрепляет детали. По окончании процесса горн выключается, готовое кованое изделие должно остыть. Завершающим этапом осуществляется удаление глины и флюса, излишки припоя вычищаются с помощью напильника.
Вернуться к оглавлению
Пайка латуни газовой горелкой
Достаточно часто умельцы задаются вопросом, как паять латунь. При необходимости скрепления деталей из латуни применяется несколько иная технология. Латунные детали хорошо поддаются обработке, пайке, после чего их специально чернят. Многие в качестве припоя в этом случае используют олово: оно есть практически в каждой мастерской и легко плавится обычным паяльником.
Способ достаточно прост, но обладает существенными недостатками:
- готовый шов выделяется на фоне латуни белым цветом, при этом тонким и аккуратным он сразу выходит далеко не у всех;
- шов получается непрочным, не выдерживает изгибов;
- в процессе чернения оба металла ведут себя по-разному, шов из олова отличается от латунной детали по цвету, они имеют различные оттенки.
Избежать таких проблем поможет пайка с использованием специального припоя для латуни и флюса. Шов в итоге сложно отличить от основного металла изделия по цвету, он отличается высокой прочностью, а по химическому составу намного более сходен с латунью, нежели олово.
Работа с латунью, скорее, является сваркой из-за высоких температур, для которых не годится обыкновенный паяльник, но ее принято называть пайкой в основном из-за того, что пользуются припой.
Прежде всего, подготавливается припой.
В его состав входят серебро и медь в отношении 2:1, которые нужно сплавить между собой на газовой горелке. Медь более тугоплавкая, поэтому можно начать с нее и влить потом расплавленное серебро и перемешать проволокой, загнутой в виде крючка. Готовый припой остужают, раскатывают в вальцах либо на наковальне, после чего нарезают по частям. Существует более доступный способ: с помощью грубого напильника пройтись по отливке, чтобы образовалась стружка.
Далее заготавливается флюс. Бура в порошке смешивается с порошкообразной борной кислотой в равных частях по 20 г, после чего заливается стаканом воды. Чтобы ингредиенты хорошо растворились, все это нужно прокипятить. В качестве одного из вариантов использования можно посоветовать выпарить воду, твердый готовый флюс прокалить и стереть в порошок, который впоследствии перемешивается с припоем.
Пайка латунью относится к разряду высокотемпературной пайки (ее температура плавления составляет 880-950°С). Она применяются в тех случаях, когда возникает необходимость получить более прочное соединение, чем при использовании мягких припоев. Также преимуществами данного вида пайки является устойчивость к высоким температурам полученного соединения и отсутствие изменений в структуре металла (что неизбежно при использовании сварки).
По сравнению с другими тугоплавкими припоями (серебряным, медно-фосфорным) данный сплав является самым прочным и высокотемпературным. Благодаря наличию цинка в составе латунь имеет повышенную устойчивость к окружающей среде, слабо подвержена коррозии. Олово, входящее в состав некоторых видов латуни, повышает текучесть и понижает температуру плавления, а кремний не дает цинку окисляться и испаряться.
Применяются данные припои исключительно при , стали, меди и оловянистой бронзы (с содержанием олова до 8%).
Для данного вида пайки не подходит обычный паяльник. Необходимо оборудование, способное разогреть изделие до температуры, которая несколько превышает температуру плавления латуни (900-1000°C). В большинстве случаев применяются разнообразные газопламенные горелки и печи. Значительным недостатком использования горелок является быстрота и неравномерность нагрева. В совокупности со свойством латуни в жидком состоянии проникать по границам зерен стали (что может вызвать хрупкое разрушение под напряжением) это способствует образованию трещин. Вероятность их появления становится значительно ниже при в печах или в солевых ваннах, где обеспечивается равномерный нагрев паяемых изделий. Повторная пайка в любом случае увеличивает данную опасность.
В качестве флюса используется бура, смешанная с борной кислотой в соотношении 1:1 и залитая водой (на 20 г каждого компонента необходимо взять 250 мл жидкости).
Технология пайки латунью при помощи газопламенной горелки
- Прежде всего необходимо зачистить места стыковки деталей. Это делается для того, чтобы удалить стойкую оксидную пленку, которую не способен снять флюс. Для этого используют слесарные инструменты (напильники, шаберы, надфили и ножовки).
- Соединить детали при помощи тисков (либо любым другим способом).
- Промазать зону пайки флюсом, который снимет оксидную пленку с металла и обеспечит лучшую адгезию.
- Зажечь горелку, настроить пламя с небольшим избытком кислорода (с целью исключения окисления поверхности металла).
- Разогреть кончик припоя и окунуть его во флюс (в случае если припой изначально не был офлюсован).
- Равномерно разогреть изделие в месте стыковки до вишневого цвета.
- Расплавить припой по месту пайки (если было достаточное количество флюса, то он легко растечется и затянет стык).
- Дать припою застыть.
- Зачистить спай.
