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.
Латунь – широко применяемый сплав для создания различных изделий, поэтому вопрос, как работать с ним, актуален для многих мастеров. Процесс обладает определенными особенностями и сложностями, может выполняться как в домашних условиях, так и промышленными методами. При соблюдении правил пайка латуни окажется под силу любому человеку.
Нюансы технологии
Латунь представляет собой сплав, в котором основными составляющими являются медь и цинк, а дополнительными элементами – олово и алюминий. Изделиям из металла всегда находят применение в быту. Когда нужно соединить два разных предмета, прибегают к пайке. Метод обладает некоторыми нюансами, о которых следует знать прежде, чем приступать к выполнению работы.
Главной особенностью процесса является активное испарение цинка из-за воздействия очень высокой температуры. В результате быстро образуется плотная пленка, особенно если процентное содержание цинка в сплаве составляет более 15%. Разрушить ее не представляется возможным даже при помощи канифоли со спиртом. Поэтому при пайке латуни важно использовать специальные флюсы.
Также требуется внимательно изучить все этапы процесса, так как это единственно возможный вариант прочно соединить два разных предмета в один. Суть пайки заключается в том, что между двумя соединяемыми деталями вводят расплавленный припой, который и скрепляет их. Главное условие процесса таково – температура разогрева соединяющего элемента должна быть меньше, чем температура плавления соединяемых предметов.
Пайка твердым припоем позволяет получать более прочные и термостойкие швы. Технология осуществляется согласно стандартным правилам. Преимуществом метода является то, что можно соединять предметы из разных материалов. При этом их поверхность, структура и свойства не изменяются, как это бывает при сварке.
Подготовительный процесс
Прежде чем соединить латунные изделия, необходимо их подготовить. Для достижения наиболее эффективного результата требуется использовать специальное оборудование – газовую горелку. Тогда пайка получится надёжной, а место соединения не будет бросаться в глаза.
Для обработки деталей из латуни используют щавелевую кислоту или различные бытовые средства. При работе с кислотой следует надеть перчатки и не дышать над раствором, который получается в следующей пропорции: 20 грамм на литр горячей или холодной воды. Приготавливается раствор в пластиковой емкости, чтобы избежать воздействия на другие металлы. Он нужен для очищения сплава, после обработки изделие вытирают и оставляют сушиться.
Чтобы припаять два разных предмета, понадобятся припой и флюс, которые изготавливаются собственноручно. Например, для получения припоя из латуни требуется запастись по 20 грамм меди и серебра, которые перемешиваются и сплавляются газовой горелкой и графитовым тигелем. После чего вещество помещают в холодную воду и вытаскивают, когда припой остынет.
Флюс создают из буры и борной кислоты, взяв по 20 грамм каждого порошка, и развести их 250 мл воды.
Используемые инструменты
Для соединения двух разнородных изделий применяют либо газовую горелку, либо паяльники. В качестве последнего чаще всего используют обычные электрические инструменты. Какой мощности он должен быть, зависит от характера работы. Если соединяются, к примеру, детали толщиной до 1 мм, то подойдет инструмент с мощностью 80-100 Вт.
Когда выполняется пайка латунью, то получается пористый шов из-за испарения цинка. Это ухудшает надёжность и качество соединения. Поэтому изделия рекомендуется соединять внахлест. Используя паяльник, подготовку выполняют в несколько этапов:
Включают в сеть в первый раз и ждут, пока инструмент перестанет дымить. То есть, пока в нем не выгорят все вещества, использованные при прошлом разе использования.
Дождавшись, пока инструмент остынет, затачивают жало.
Если у наконечника нет защитного покрытия, то на кончик наносят тонкий слой олова.
Во время соединения инструмент должен иметь температуру не ниже 500 градусов по Цельсию.
Припои и флюсы
Для качественного скрепления нужно разумно отнестись к выбору флюса и припоя. Это имеет значение, когда работа выполняется или газовой горелкой, или паяльником. Опытные мастера утверждают, что необходимо использовать более активный припой, в состав которого входит хлористый цинк. Именно ему под силу очистить поверхность предметов от появляющихся пленок из оксида цинка во время нагревания.
Поэтому лучше приобретать специальный флюс, в качестве которого может выступать бура. Если предстоит работа со сплавом, содержащим большое количество меди, то лучше использовать серебряные или медно-фосфорные компоненты.
Когда соединяемые предметы различаются по материалу изготовления, то особенно важно знать, какой припой подходит. Припой для пайки латуни должен сочетаться с поверхностями изделий и иметь температуру значительно ниже. Если нет строгих требований к прочности и внешнему виду, соединение возможно оловом.
Как выполнить пайку в домашних условиях
Перейти к непосредственному выполнению спайки, следует после того, как были изучены особенности технологии. Сначала необходимо приготовить следующее оборудование и материалы:
- газовая горелка или паяльник;
- флюс и припой;
- бура.
Задача выполнима и без буры с флюсом, но тогда швы получатся видными, место соединения не будет отличаться особой прочностью.
Скрепление изделий выполняется следующим способом:
- поверхность деталей обрабатывается флюсом и посыпается стружкой припоя;
- затем их подносят к газовой горелке и нагревают до 700 градусов.
Очень крупные изделия необходимо прогревать постепенно.
Пайка с помощью газовой горелки
Когда нужно запаять латунь любой марки, выручит газовая горелка. Сначала детали помещают на асбестовое основание и соединяются. Шов протирается флюсом на основе буры, припой посыпается сверху.
Пламя газовой горелки должно попадать ровно на это место. Когда выполняется пайка меди с латунью, следует заранее приготовить специальное средство для удаления оксидной пленки.
Пайка паяльником
Паяльником также удается добиться прочного соединения двух изделий. В этом случае используют такой флюс, как паяльная или ортофосфорная кислота.
Предварительно обработав поверхность изделий, после чего подносится паяльник с припоем. В спаиваемых изделиях таким образом можно скрыть дефекты. Пайка выполняется при хорошо разогретом инструменте.
В домашних условиях очень часто можно столкнуться с необходимостью соединить латунные изделия. Например, элементы водопроводных и отопительных систем.
Своими руками удастся выполнить требуемое, когда дома есть два паяльника – маломощный – 40-60 Вт и мощный – от 100 Вт.
Ошибки, которых следует избегать
При нехватке опыта работы с паяльником некоторые мастера не прогревают его до необходимой температуры. Чтобы качественно спаять латунь, необходимо очистить инструмент и поверхность соединяемых деталей.
Контроль качества
При пайке латуни в домашних условиях следует ответственно отнестись к делу и заранее подготовить материалы. Если нет газовой горелки, можно обойтись паяльником. Но в обоих случаях важно досконально разобраться с инструкцией по эксплуатации.
Насколько качественно удалось спаять изделия из латуни можно понять по внешнему виду шва, структуре и механической прочности.
Техника безопасности
Горелка и паяльник – опасные инструменты, поэтому во время работы следует следить за углом наклона инструмента или пламени. Не помешает удостовериться в целостности проводки и вилки. Во время пайки не стоит отвлекаться или оставлять горячий паяльник в зоне доступа детей. Некоторые флюсы выделяют вредные вещества в ходе плавления, поэтому нужно либо работать в респираторе, либо чаще проветривать помещение.
Преимущества и недостатки самостоятельного выполнения
Когда нужно соединить изделия из латуни, пайка – лучшее решение. Изучить, как выполняется процесс, нужно, так как каждый раз звать специалиста окажется накладно для семейного бюджета. Но именно мастер может выполнить работу любой сложности качественно и на долгое время. Когда требуется пайка труб в водоснабжении или электрических проводов, то пайку лучше доверить мастеру. Потому по неопытности можно остаться без света или устроить мини-потоп.
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.
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.
В нашей практике часто приходится иметь дело с латунными деталями. Они хорошо обрабатываются, паяются и затем чернятся. Большинство паяют латунь паяльником обычным оловянным припоем. У этого способа, наряду с его простотой, есть три серьезных недостатка: шов получается белый, заметный и мало у кого получается сходу сделать этот шов тонким; шов получается относительно слабым, при изгибе он может легко разойтись; при чернении олово может повести себя иначе, чем латунь и шов получится совсем другого цвета или оттенка. Данная статья расскажет о способе пайки латуни с помощью газовой горелки специальным припоем и флюсом. Получаемый шов практически не отличим по цвету от основных деталей, очень прочный и химически гораздо ближе к латуни, чем олово.
Для пайки нужно:
- газовая горелка;
- асбестовое основание;
- графитовый тигель (ванна);
- серебро;
- медь;
- бура;
- борная кислота.
Для начала нужно изготовить припой. Он будет состоять из 2 частей серебра и 1 части меди. Нужно сплавить серебро и медь (где взять серебро? - ложки серебрянные знаете? идеально подходят). Делать это можно при помощи той же газовой горелки. Отвешиваем нужное нам количество серебра и меди, помещаем их в тигель из графита и греем горелкой. Тигель можно сделать из троллейбусных контактов, их много валяется на конечных остановках. Размер тигля примерно 20х50мм. Выбирается канавка 5х40мм полукруглая, что бы легче вынуть получившийся штапик припоя, для этого ещё горячий тигель опустить в воду. Когда оба металла расплавятся, перемешиваем их стальной проволочкой – крючком. В принципе, можно сначала расплавить медь (как более тугоплавкий металл), а потом в расплав добавить серебро. Или наоборот – кому как больше нравится.
Стрелкой показана графитовая ванна. Она находится в кирпичной "домне".
Всё, припой готов. Остужаем его, раскатываем в вальцах или расплющиваем на наковальне, затем нарезаем на мелкие части. Можно просто сточить отливку грубым напильником в стружку.
Теперь флюс. Берем около 20 грамм буры (порошок), столько же борной кислоты (порошок), смешиваем и заливаем стаканом воды. Кипятим (для лучшего растворения ингредиентов). Всё, флюс готов. Такого объема флюса хватит на всю оставшуюся жизнь. Не стоит беспокоиться о том, что он может быть химически опасен. Борная кислота довольно пассивная и вашим пальцам и инструментам она не угрожает. В принципе, можно выпарить воду, прокалить уже твердый флюс, растолочь его в порошок и перемешать с припоем. Получится сухая смесь припоя с флюсом. Но это на любителя.
Процесс пайки. Паять надо на чем-то термостойком. Лучше всего для этого подходят пластинки с обшивки «Бурана». Но если «Буран» над вами не летает, то можно обойтись асбестовой пластиной. Помещаем на нее наши спаиваемые детали, смачиваем флюсом, присыпаем стружками припоя (его нужно совсем чуть-чуть) и начинаем потихоньку греть. Сначала чуть-чуть, чтобы припой немножко схватил спаиваемые детали, затем до красна (примерно 700 градусов для данного вида припоя). Припой легко затекает в щели между деталями и крепко их спаивает. На этом этапе есть следующие опасности: поскольку разница в температуре плавления припоя и латунных деталей составляет всего около 50 градусов, то надо следить за тем, чтобы не перегреть их. Иначе вы получите просто один большой слиток. Надо помнить, что маленькие детали (например, латунная проволока) нагреваются гораздо быстрее, чем массивные. Поэтому будьте внимательны. В этом случае надо греть всю конструкцию медленно, чтобы крупная деталь успевала прогреваться.
Детали прогрелись до красна.
Получаемый в результате шов имеет практически один цвет, что и спаиваемые детали. Это происходит из-за того, что в результате пайки происходит диффузия основного металла в припой. Поэтому этот же припой можно использовать при пайке серебра – шов будет белым.
Последний этап - промывка изделия от остатков флюса, который остается на изделии в виде стекловидных капель и наплывов. Чтобы избавиться от них, нужно готовое изделие промыть в горячей 3-х процентной серной кислоте (или 15-ти процентной при пайке золота). Можно это сделать на газовой плите, поставив на нее пробирку из кварцевого стекла с разбавленной кислотой. Изделие просто опускается в нее на короткое время (предварительно его нужно привязать на что-то, что не взаимодействует с кислотой) и затем промывается проточной водой.
Предвижу вопрос: «Почему нельзя использовать паяльник?» Ответ очень прост: температура плавления припоя порядка 700 градусов, а паяльник может дать только 200-250 градусов.
Те, кто не использовал газовую горелку ранее, могут спросить, насколько хватает газового баллона? При обычном использовании расход можно посчитать из расчета 1 литр на год.
