Процесс пайки латуней имеет свои особенности ввиду образования на поверхности окисной пленки, содержащей ZnO и испарения цинка при нагреве.
На латунях, содержащих до 15% Zn, окислы состоят из Cu 2 0 с внедренными в нее частицами ZnO. В сплавах меди с большим содержанием цинка слой окисла состоит в основном из ZnO, удаление которого более сложно, чем Cu 2 0.
Особенность низкотемпературной пайки латуней оловянно-свинцовыми и другими аналогичными припоями заключается в том, что удаление окисной пленки с поверхности латуней не обеспечивается канифольно-спиртовыми флюсами.
Для этого необходимо применять более активные флюсы. Например, при пайке латуней ЛС59-1-1, Л63 используют флюсы на основе хлористого цинка с добавками азотной кислоты.
Латунь медленнее, чем медь, растворяется в расплавах оловянно-свинцовых припоев, поэтому при пайке медленнее растут интерметаллидные слои, что должно положительно отражаться на механических свойствах паяных соединений.
Однако соединения, полученные при пайке латуни (Л63) оловянно-свинцовыми припоями, имеют более низкую прочность по сравнению с медью в тех же условиях. Например, предел прочности соединений меди встык, паянных оловом, равен 9 кгс/мм 2 , свинцом - 3,6 кгс/мм 2 , а соединений из латуни - 5,9 кгс/мм 2 и 2,6 кгс/мм 2 соответственно.
Снижение предела прочности соединений латуни связывают с пористостью в швах, которую объясняют испарением цинка и попаданием его паров в жидкий припой. Порообразование наблюдается после пайки как низкотемпературными, так и высокотемпературными припоями.
Высокотемпературную пайку латуни в печах с восстановительной или нейтральной атмосферой применяют ограниченно из-за испарения цинка. Пайка латуней в средах возможна только с предварительным флюсованием мест пайки.
Например латунь, содержащую до 3% свинца и кремния ЛКС80-3-2, удовлетворительно паяют в газовых средах медно-фосфористыми и серебряными припоями, но с обязательным использованием флюсов. Латунь паяют в печи без флюса только в том случае, если она предварительно покрыта слоем меди или никеля, предохраняющим от испарения цинка.
Латунные детали можно паять и в соляных ваннах в интервале температур 850-870°С. Для улучшения затекания припоя в зазор в раствор добавляют 4-5% флюса, содержащего фтороборат калия или буру.
При нагреве латунных деталей в пламени газовых горелок и в печах также происходит испарение и окисление цинка, что ухудшает растекание припоев. При пайке латуни горелкой в восстановительном пламени испарение и окисление цинка удается несколько уменьшить. При этом пористость в паяных швах уменьшается.
Для пайки латуней, богатых медью, используют серебряные припои ПСр 72, ПСр 40, ПСр 45, ПСр 25, ПСр 12, а также латуни с низкой температурой плавления (припои типа ПМЦ 36; ПМК 48; ПМЦ54) и медно-фосфористые.
Для латуней, богатых цинком (ЛС59С, Л63, Л68), применяют припой ПСр 40. Фосфористые припои для них непригодны, так как при этом образуются малопластичные паяные соединения. Последнее объясняется тем, что в паяном шве образуются весьма хрупкие фосфиды цинка.
Для соединений, не подвергающихся вибрационным и динамическим нагрузкам, применяют припои ПМЦ 36 и ПМЦ 48.
Латуни интенсивно растворяются при пайке серебряными и медно-фосфористыми припоями. Поэтому паять их следует с высокими скоростями нагрева для сокращения контакта жидкого припоя и твердого металла. Латунь Л63 интенсивно растворяется в припоях ПСр 40, ПСр 45, ПСр 15, меньше в припоях ПСр 37,5 и ПСр 50 КД.
Пайка является одним из способов соединения двух деталей, при котором плавится только соединяющий материал, а поверхности самих элементов полностью сохраняются. С помощью такого способа можно соединять разнородные материалы, довольно мелкие элементы, хрупкие микросхемы, соединять или нарастать провода, крепить пластины из твердых сплавов, осуществлять антикоррозийную обработку.
Чаще всего делать сплавку приходиться по латуни, которая является сплавом цинка и меди. Поэтому перед началом работ паяльником следует изучить особенности применения этого материала.
Пайка латуни – некоторые особенности
Чаще всего пайка латуни выполняется газовой горелкой, а в качестве припоя применяется бура, олово или другие аналогичные материалы. В домашних условиях для такой работы можно использовать паяльник или специальный графитовый электрод .
В принципе пайка латуни напоминает обработку чугуна, меди, стали. Однако она имеет свои тонкости и особенности, которые обязательно необходимо учитывать.
Процесс пайки латуни
Для максимальной эффективности работ необходимо подготовить следующие материалы и инструменты:
В некоторых случаях может понадобиться бронза.
Подготовка припоя
В первую очередь необходимо подготовить тенол, в состав которого будет входить две части серебра и одна часть меди. Для этого с помощью газовой горелки медь и серебро
необходимо будет расплавить и отвесить нужное количество материала. Далее, сплавы помещаются в тигель и греются все той же газовой горелкой.
Расплавленные медь и серебро перемешиваются с помощью проволочки, и тигель ставится в холодную воду. Застывший припой расплющивается и нарезается. Затем крупным напильником из него натирается стружка.
Размеры графитового тигеля должны быть примерно 20х20 миллиметров. Изготовить его можно из графитовых углей (контактные троллейбусные элементы).
Подготовка флюса
Для этого берется 20 грамм порошка буры и 20 грамм порошка борной кислоты. Ингредиенты тщательно перемешиваются и заливаются 250 миллилитрами воды
. Затем полученная смесь подвергается кипячению и остужается.
Для соединения латунных деталей можно применить и готовые составы. Среди отечественных хорошо зарекомендовали себя флюсы:
- ПВ-209Х;
- ПВ-209;
- Бура.
Из импортных можно отметить флюс-пасты немецкого производителя Chemet.
Припой и флюс готовы, теперь можно приступать непосредственно к пайке. Для этого подготовленные детали необходимо аккуратно положить на основание из асбеста и приступать к процессу пайки.
Если сравнивать такой метод пайки с соединением элементов при помощи олова, то простотой он не отличается. Но время будет потрачено не зря, так как соединение будет иметь повышенную надежность и прочность.
Латунь – пайка паяльником
Латунь и медь или латунь и материалы, содержащие медь, можно соединять низкотемпературной пайкой с помощью паяльника мощностью в 100 Вт.
В качестве припоя необходимо использовать оловянно-свинцовый сплав ПОС60 или выше. Флюсом может послужить ортофосфорная или паяльная кислота.
Перед работой с латунью следует удалить окисную пленку и обезжирить поверхность. Пайка должна производиться при хорошем разогреве паяльника.
Кроме этого, перед пайкой необходимо уделять тщательное внимание обработке поверхности флюсом, которая проводится непосредственно перед поднесением разогретого паяльника с припоем.
С помощью паяльника можно соединять латуни с применением припоев из серебра (ПСр40 и выше)
. Однако мощность паяльника должна быть от 0,5 до 1 кВт, а температура разогрева - от 500С. Флюс рекомендуется использовать на основе буры или можно применить концентрированную ортофосфорную кислоту.
Таким способом можно заливать различные образовавшиеся в латунных массивных изделиях (радиаторах) дефекты.
Пайка латунью
Сплавы из латуни в качестве припоя довольно часто применяются в строительстве при работе с большинством металлов. С их помощью можно соединять детали из меди, стали и даже чугуна.
Так, например, чугунные элементы достаточно трудно сварить, так как для этого необходим специальный электрод, флюс и серьезный разогрев . В то же время их достаточно легко можно соединить с помощью латунного припоя.
Очень распространен способ пайки латунью при соединении труб встык, где очень важно, чтобы постоянным оставалось их внутреннее сечение. После применения такого метода внешние габариты остаются практически неизменными, внутреннее сечение сохраняется, а стык надежно герметизируется.
С помощью латунного припоя можно соединять различные детали систем охлаждения в электронных приборах, медные трубки жидкой системы охлаждения в мощных серверах.
Однако следует иметь в виду, что латунные швы по прочности уступают сварному соединению, поэтому относиться к ним следует бережно.
В некоторых случаях применяется лужение или пайка латунью стали. Ее используют для нанесения на поверхность деталей из стали антикоррозийного покрытия . Лужение чаще всего подходит для обработки небольших единичных изделий, в промышленных масштабах оно практически не применяется.
При соединении деталей из низколегированных и углеродистых сталей иногда используется твердая пайка, где латунный припой должен иметь температуру плавления выше 450 градусов.
В процессе пайки латунных сплавов следует иметь в виду, что могут выделяться ядовитые для человека пары цинка. Поэтому в помещении, где будут проводиться работы, должна быть хорошая вентиляция.
При наличии всех необходимых материалов и инструментов и строгом соблюдении рекомендаций, результаты пайки латуни будут самыми положительными. Всю работу можно сделать самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов, которая стоит весьма недешево.
В предыдущих материалах мы рассмотрели электрические паяльники и газовые горелки, применяемые при пайке, а также ознакомились с припоями и флюсами.
Важно!!! Для всех работ с пищевым оборудованием нужно использовать ТОЛЬКО БЕССВИНЦОВЫЙ припой
Не забываем, что при пайке используются раскалённые предметы, агрессивные жидкости, напряжение 220 В. Будьте предельно бдительны, соблюдайте осторожность.
В этом материале перейдём к практике и попаяем медь. Попутно рассмотрим особенности её пайки.
Пайка меди и латуни не особо отличаются между собой. Основное отличие - теплопроводность, которая у меди в несколько раз выше. Поэтому латунь паять даже проще немного.
Паяются медь с латунью оловянным припоем, в качестве флюса используется канифоль,ортофосфорная и паяльная кислота. Можно паять и с аспирином, но это на крайний случай.
Я предпочитаю паять медь с ортофосфорной кислотой, при этом её не обязательно зачищать механически.
Рассмотрим на примере спайки двух медных трубок между собой..
Для начала, нужно расширить один из концов. Я для этой цели использовал тонкогубцы.
Второй конец наоборот, немного подтачиваем, чтобы он входил в расширенную часть.
Перед самой пайкой соприкасаемые части трубок необходимо залудить, то есть покрыть слоем олова. Да не просто покрыть, а покрыть качественно, чтобы металлы не отслаивались друг от друга. Для этого облуживаемая поверхность должна прогреваться не ниже температуры плавления припоя. А так как у меди очень высокая теплопроводность, то даже не очень толстую трубку одним паяльником прогреть будет очень сложно.
Для предварительного нагрева я использую газовую горелку, а уже потом быстренько наношу флюс и жалом паяльника наношу и размазываю припой припой.
При этом, перегреть деталь - так же плохо, как и не догреть. Я ориентируюсь по цвету меди, как только немного начинает темнеть - значит достаточно.
Хорошо лужёная поверхность имеет равномерный блеск, и не отстаёт от трубки даже при сильном царапании.
Латунь – это сплав, обязательными компонентами которого являются медь и олово. Обладая высокой прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью, она хорошо подходит для изготовления как тяжелонагруженных деталей различных механизмов, так и элементов конструкций, работающих в агрессивных средах. Её основной недостаток – высокая стоимость. Но есть и другие проблемы, связанные с применением этого материала.
На сегодняшний день разработаны различные технологии, позволяющие сваривать изделия из латуни. Но все они довольно сложны, затратны, и требуют, чтобы выполняющий работу специалист обладал определёнными навыками. Альтернативой сварке часто становится пайка латуни. Она несколько проще технологически и предъявляет иные требования к квалификации исполнителя.
Возникающие препятствия
Если содержание цинка в сплаве невысоко, то особых проблем не возникает. Справиться с задачей удаётся с помощью обычной канифоли. Но в случае, когда количество цинка превышает 15%, в обязательном порядке требуется использование специальных флюсов. Это связано с тем, что испаряясь при нагреве, цинк и медь образуют на поверхности детали прочную оксидную плёнку, удалить которую очень непросто.
Выбрать готовый или изготовить самому?
Простейший флюс для пайки латуни несложно изготовить самостоятельно. Для этого потребуется смешать в соотношении один к одному порошок буры и борной кислоты, залить получившееся количество водой из расчета 5 мл на каждый грамм смеси порошка, осторожно помешивая прокипятить, а затем остудить. Но лучшими характеристиками обладают поступающие в продажу уже готовые составы.
- Одним из наиболее распространённых является флюс «Бура». Придуманный очень давно, этот рецепт получил одобрение многих ювелиров, занимающихся пайкой разных металлов, в том числе и латуни. Он относится к разряду высокотемпературных смесей, активизирующихся при достижении 700 – 900 градусов Цельсия. Несмотря на солидный возраст, свою работу он выполняет качественно.
- Хорошо справляются со своей задачей флюсы марки ПВ-209 и ПВ-209Х. В основе первого – фторосоли, а второй изготовлен с использованием плавиковой кислоты. И тот и другой также работают при температурах, приближающихся к тысяче градусов.
- Несколько меньшего нагрева потребуют выпускаемые в Германии составы Chemet FLISIL-NS-Pulver (порошкообразный) и Chemet FLISIL-NS-Paste (паста). Для них будет достаточно 550 – 800 градусов Цельсия. Лучше всего они действуют при использовании серебросодержащих припоев.
Перечисленные марки приведены лишь в качестве примера. На рынке представлено множество вариантов этой необходимой для пайки латуни продукции.
Какой взять припой
Не менее важным, чем выбор флюса, является определение нужного состава припоя.
- Для пайки латуни с содержанием меди хорошо подходит припой ПМЦ-48, плавление которого происходит при 870 – 880 градусах. Несколько меньшая температура плавления у ПМЦ-36. Оба состава относятся к группе медно-цинковых припоев.
- Марки МФ-1, МФ-2 и МФ-3 относятся к группе медно-фосфористых припоев. Они относительно недороги, пластичны, однако обладают высокой электропроводностью и сопротивляются ударным и вибрационным нагрузкам хуже, чем составы с содержанием серебра.
- Наилучшими механическими качествами обладают серебряные припои. Среди них – ПСр-10, ПСр-12м, ПСр-25 и далее, вплоть до ПСр-72. Все они имеют некоторые отличия, заключающиеся в химическом составе и температуре плавления. По-разному они реагируют и на процентное соотношение меди и олова в соединяемом металле.
Из вышесказанного ясно, насколько важно прежде, чем приступать к выбору флюса и припоя, определиться с маркой латуни. Только тогда удастся добиться приемлемого результата пайки.
Подготовка
Приступая к работе, необходимо как следует очистить место соединения от загрязнений. Для этого можно использовать самые разные инструменты – металлические щётки, специальные насадки, напильники или наждачную бумагу. После этого обработанный металл необходимо обезжирить. Не сделав этого, вы затрудните свою работу, а пайка, если её и удастся выполнить, не будет обладать достаточной прочностью.
Спаиваемые детали необходимо уложить на термоизолирующую подкладку. Странно, но многие источники до сих пор рекомендуют для этих целей признанный канцерогеном листовой асбест. Несомненно, что стоит подыскать ему не наносящую вред здоровью замену. Например, на основе стекловолокна или углепластика.
Паяльник или горелка?
Использование электрического паяльника допустимо, когда используются флюс и припой с температурой плавления порядка 500 градусов Цельсия. Но даже в этих случаях мощность прибора должна быть не менее 100 Ватт. Лучше, если этот показатель будет составлять 0,5 кВт и выше. Ведь место пайки должно быть предварительно хорошо прогрето.
Соединение массивных деталей или пайку латуни большой толщины более удобно производить с помощью газовой горелки. В этом случае можно прогреть металл так, чтобы стало возможным использование высокотемпературных компонентов. Зону соединения обрабатывают флюсом, а сверху посыпают измельчённым припоем. Лишь после этого переходят к нагреву металла. Делать это нужно крайне осторожно. Сначала выполняется предварительный нагрев, позволяющий активизироваться флюсу, а припою – схватиться с поверхностью. Постепенно температуру повышают до тех пор, пока латунь не приобретёт характерную красноту. Именно в этот момент припой растекается, заполняя все мелкие поры, чтобы при остывании надёжно соединить детали. Если всё сделано правильно, то после постепенного остывания получиться аккуратный шов, цвет которого будет близок с цветом латуни.
Область применения
Совершенно очевидно, что выполнить пайку латуни проще, чем сварку не только в домашних условиях, но и на производстве. Полученное соединение будет обладать достаточной прочностью. Тем не менее, рассчитывать на то, что оно выдержит очень высокие нагрузки, всё же не стоит. Исходя из этого, определяется и область применения технологии.
- Изготовление электрических и электронных компонентов. Механические нагрузки в этом случае невысоки, а на первый план выходит электропроводность. Не стоит забывать и о том, насколько трудно использовать сварку для соединения деталей малого размера.
- Соединение элементов, подвергающихся малым и средним нагрузкам. Сюда можно отнести детали небольших механизмов вроде часов, или составляющие трубопроводов, работающих при давлении, не превышающем нескольких атмосфер.
- Производство ювелирных изделий. Разумеется, стоимость латуни значительно ниже, чем серебра или золота. И всё же, она довольно часто используется для изготовления недорогих колец, брошек и других украшений, становясь если не главной их частью, то хотя бы компонентом оправ и застёжек.
- Не стоит забывать и реставрационные работы. Иногда пайка латуни – единственный способ восстановить вещь, сделанную много лет назад.
Нашлось применение такой методики и в машиностроении. Изготовить с её помощью новый, или запаять повреждённый латунный радиатор значительно проще, чем применять сварку. Эффективность и долговечность получившейся детали окажется значительно выше, чем у более дешёвых аналогов из алюминия.
Пайка латуни, позволяющая получать качественные и надежные соединения, – это технологический процесс, предполагающий использование газовой горелки, а также специального припоя. В качестве последнего применяется проволока, материалом изготовления которой может быть олово или сплав данного металла со свинцом. Если хорошо изучить особенности такого процесса, а также подготовить все необходимое оборудование и расходные материалы, то успешно выполнять его можно даже в домашних условиях.
Условия и область применения пайки
Прежде чем разбираться в вопросе о том, как паять латунь, следует хорошо изучить все особенности такого технологического процесса. При выполнении пайки, которая является одним из методов получения неразъемных соединений, в зазор, расположенный между соединяемыми деталями, вводится расплавленный припой, который и выступает в роли скрепляющего элемента.
Важным условием выполнения пайки является то, что припой, для расплавления которого пользуются газовой горелкой, должен плавиться при меньшей температуре, чем материал изготовления соединяемых деталей. Такая технология (в некоторых случаях она является единственно возможным способом получения неразъемного соединения) позволяет надежно спаять между собой даже разнородные металлы.
Совершенно неправильно сравнивать пайку с таким технологическим процессом, как сварка, который предполагает, что расплавляться будет не только специальная проволока-припой, но и металл соединяемых деталей. Именно благодаря тому, что при выполнении пайки основному температурному воздействию подвергается припой, характеристики соединяемых деталей и их целостность остаются неизменными. Такая особенность позволяет успешно использовать эту методику для соединения металлических деталей, которые отличаются даже очень небольшими размерами.
Между тем следует иметь в виду, что для выполнения пайки в качестве припоя используются более мягкие материалы, если сравнивать их с теми, которые применяются для формирования сварного шва. Это приводит к тому, что соединения, созданные при помощи пайки, изначально менее прочные и надежные, чем сварные швы. А в тех случаях, когда выполняется пайка латунью, из припоя в процессе интенсивного нагрева испаряется цинк, что приводит к пористости формируемого шва. Такая пористость металла значительно ухудшает качество и надежность соединения. При выполнении пайки деталей, изготовленных из латуни, большое значение имеет и их взаимное расположение. Такие детали лучше соединять не встык, а внахлест.
Пайка металла как технология, позволяющая получать неразъемные соединения, занимает одну из лидирующих позиций, уступая по популярности только сварке. Без этой технологии практически не обойтись в электронной промышленности, где с ее помощью создают электропроводные соединения элементов различных приборов и устройств. Именно при помощи пайки чаще всего соединяются и наращиваются провода, по которым в дальнейшем будет проходить электрический ток.
Если говорить о наиболее распространенных сферах применения пайки, то к ним следует отнести:
- формирование герметичных соединений труб, изготовленных из меди и ее сплавов, в том числе латуни (такие трубы используются преимущественно для комплектации холодильных и теплообменных установок);
- крепление твердосплавных пластин к несущей части режущего инструмента;
- соединение между собой деталей, значительно отличающихся по толщине.
На фото результат спайки латунной трубки и жиклера. Использовался припой флюсованный П14 и импортная горелка на чистом пропане
Используя паяльное оборудование и припой, также выполняют такую технологическую операцию, как лужение, которая позволяет создавать на металлических поверхностях надежное антикоррозионное покрытие.
В зависимости от того, при помощи припоя какого типа выполняется пайка, она может быть высоко- или низкотемпературной. Использование при выполнении пайки более тугоплавкого материала позволяет создавать соединения, которые могут эксплуатироваться при более высоких температурах. Между тем это сопряжено с некоторыми сложностями, которые связаны с необходимостью обращения к специальному оборудованию, позволяющему расплавить припой. Использование такого сплава, в частности, достаточно проблематично в домашних условиях, где для выполнения пайки чаще всего применяется обычная паяльная лампа.
Особенности технологии
Как в производственных, так и в домашних условиях приходится сталкиваться с необходимостью соединить при помощи пайки изделия, изготовленные из латуни. Связано это с тем, что данный активно используется для производства элементов водопроводных и отопительных систем, а также множества других изделий.
Большое значение для получения качественного и надежного соединения латунных изделий при помощи пайки имеет правильный выбор флюса. Для успешного осуществления этого процесса не подойдет обычный флюс, в составе которого содержатся спирт и канифоль. Такой флюс из-за достаточно невысокой активности входящих в него компонентов не способен растворить окисную пленку, обязательно присутствующую на поверхности . Именно поэтому для пайки изделий из латуни необходимо использовать более активный флюс, в качестве которого часто применяют хлористый цинк.
Достаточно популярными флюсами, которые используются для выполняемой в соляных ваннах пайки латуни, являются бура и фтороборат калия. Такие флюсы, количество которых в растворе ванны, как правило, не превышает 5%, обеспечивают хорошее затекание расплавленного припоя в зазор между соединяемыми деталями.
Правильный выбор проволоки-припоя – еще одна важная задача, которую следует решить для того, чтобы получить качественное соединение деталей из латуни. Для пайки латунных изделий, которые в дальнейшем будут эксплуатироваться в газовой среде, можно использовать популярные типы припоев на основе сплавов серебра и фосфорной меди. Такие припои, кроме того, оптимально подходят для соединения изделий из латуни, содержащей значительное количество меди.
В качестве припоя нередко используют и саму латунь, но при этом необходимо следить за тем, чтобы температура плавления присадочной проволоки не превышала аналогичный параметр самих соединяемых деталей. В тех случаях, когда при помощи пайки необходимо сформировать соединение повышенной надежности, используют твердые припои, которые, если сравнивать их с присадочными материалами мягкого типа, обладают более высокой прочностью.
Особое внимание вопросам выбора припоя и самой технологии выполнения пайки следует уделять в тех случаях, когда спаять между собой необходимо разнородные материалы. При этом следует учитывать, что такие материалы имеют разную температуру плавления, а также могут себя вести совершенно по-разному при нагреве. В частности, из латуни при интенсивном нагревании начинает испаряться цинк, что негативно отражается как на декоративных, так и на прочностных характеристиках формируемого соединения (оно приобретает пористую структуру).
Избежать активного испарения цинка из , подвергаемой нагреву в процессе выполнения пайки, позволяют определенные технологические приемы. Наиболее эффективным из таких приемов является использование флюса, который и будет выполнять защитную функцию, предотвращая испарение цинка из структуры латуни. Применение для выполнения пайки комбинированного припоя, в состав которого входит не только присадочный материал, но и флюс, – еще один эффективный способ, позволяющий избежать испарения цинка из латуни.
Правильно подбирая припой и технологию выполнения пайки, можно даже в домашних условиях соединять детали из такого сложного материала, как нержавейка. Следует иметь в виду, что для не подходит припой из латуни, для этого предназначены совсем другие материалы.
Краткая инструкция
Для того чтобы в домашних условиях выполнить качественную пайку латуни, недостаточно просто изучить теоретическую базу, желательно также посмотреть видео на эту тему. Необходимость в самостоятельном осуществлении такого процесса возникает нередко, ведь практически в каждом доме есть изделия из латуни, которые не застрахованы от поломок. Учитывая тот факт, что услуги квалифицированных специалистов недешевы, есть смысл изучить такой процесс как по представленным ниже рекомендациям, так и по видео, которые несложно найти в интернете.
