Пайка латуни газовой горелкой, оловом, оловянно-свинцовыми и иными аналогичными припоями весьма распространена, хотя многие не решаются взять в руки соответствующий инструмент. Ниже будут рассмотрены все тонкости этого процесса, области применения, а также способы осуществить его самостоятельно в домашних условиях.
1
Пайка – один из способов получения неразъемного соединения. Осуществляется она путем введения между двумя элементами расплавленного припоя. А значит, температура плавления последнего должна быть несколько ниже, чем у материалов основных деталей. С помощью этого процесса можно соединять между собой разнородные металлы, и в некоторых ситуациях это бывает единственно возможным способом крепления.
Многие отождествляют такое соединение металлов со сваркой, однако общим у них является только лишь конечный результат. Суть же совершенно иная. Самое главное их отличие заключается в том, что при сварочных работах происходит расплавление основного материала. В пайке же плавится только лишь металл-связка, так что полностью сохраняется целостность обрабатываемых деталей. Благодаря этому появляется возможность работать с довольно мелкими элементами, не переживая, что они деформируются, да и структура со свойствами у паяемых материалов останутся прежними.
Однако стоит учитывать, что по сравнению с той же сваркой соединение будет менее прочным. Это обусловлено мягкостью припоя, если же речь идет о латунных изделиях, то данный материал при воздействии высоких температур выделяет цинк, и шов получается более пористый, что также негативно отражается на прочности сцепления. Да еще и играет роль расположение элементов, так пайка встык достаточно ненадежна, лучше делать внахлест.
Сегодня именно пайка занимает одну из лидирующих позиций в создании неразъемных соединений, уступая место только лишь . Так, электронщикам, которые вынуждены работать с довольно хрупкими микросхемами, очень трудно себе представить свою профессию без участия в ней этого процесса. Кроме того, паяные соединения очень актуальны и в электрике, если необходимо нарастить либо просто соединить провода.
Также таким способом осуществляется соединение в холодильниках, теплообменниках и других установках. Очень часто ее применяют для крепления пластин, сделанных из твердых сплавов к режущему инструменту. Еще можно присоединить тонкостенные детали к толстому листу. Кроме того, иногда с помощью лужения осуществляют антикоррозионную обработку. В общем, сфера применения довольно обширная.
Пайка может быть высоко- либо низкотемпературной. В первом случае соединение получается более надежным, плюс у него повышенная термоустойчивость (это связано с тем, что припои для этого типа обработки имеют большую температуру плавления). Таким образом, детали после подобного воздействия могут работать при куда более высоких температурах по сравнению с деталями, соединенными вторым способом. Однако такой вид имеет и свои недостатки, так как речь идет о чрезмерно высоких температурах, то осуществить данный процесс простым подручным паяльником не удастся. Для него необходимо специальное оборудование, что в значительной степени усложняет работу.
2
Чаще всего работать паяльником приходится по сплаву меди и цинка, именуемому латунью. Этот материал преимущественно встречается в промышленности и домашнем хозяйстве, так из этого материала делают радиаторы, трубы и множество других изделий. Поэтому рассмотрим особенности работы с ним. Во-первых, очень важно правильно подобрать флюс для пайки латуни. Ведь обыкновенный канифольно-спиртовый неспособен хорошо удалить оксидную пленку с ее поверхности, поэтому необходимо использовать более активные компоненты, основой которых может являться хлористый цинк.
Для пайки элементов в соляных ваннах нашли свое применение флюсы, содержащие буру либо фтороборат калия. Обычно их содержание в растворе около пяти процентов. Они способствуют лучшему затеканию связующего компонента в зазоры.
Во-вторых, с особым вниманием следует подбирать и припой для пайки латуни. Для газовых сред отлично подойдут серебреные и медно-фосфорные компоненты. Они применимы и для работ с латунями, где большое содержание меди. В последнем случае в качестве припоя можно использовать даже латунь, просто ее температура плавления должна быть значительно ниже, чем у основного сплава, из которого сделаны детали. Весьма распространенной является пайка латуни твердым припоем. Так, допустим, для соединения радиаторов, медных труб и иных элементов отопительных систем используют L-CuP6. Вообще, твердые припои выигрывают по сравнению с мягкими, так как прочность соединения будет большей.
Также важно рассмотреть ситуацию, когда материал соединяемых деталей различен, например, как происходит пайка меди с латунью, в домашних условиях данный процесс вполне осуществим, главное, знать некоторые его особенности, и какой припой следует использовать. При нагреве на поверхности латуни образуется оксидная пленка, также чрезмерное тепло способствует и испарению цинка из этого сплава, который попадает в жидкий металл-связку. В связи с этим швы получаются более пористыми, что способствует ухудшению прочности сцепления.
Кроме того, из-за данного свойства очень редко применяют высокотемпературную пайку в специальных печах. Что же насчет пайки в газовых средах, то это лучше делать с применением флюса, если же такой возможности нет, тогда на поверхность деталей из латуни следует нанести слой никеля либо же меди. Подобное решение позволит избежать выделения цинка и, соответственно, соединения будут более надежными. Некоторые припои содержат вещества, которые выполняют и роль флюса, что делает работу проще, ведь не нужно жонглировать множеством компонентов во время работы . Примером может служить меднофосфорный припой.
3
Изучив все особенности процесса и ознакомившись со всеми возможными компонентами, следует уделить внимание непосредственно вопросу, как паять латунь. Ведь она очень часто встречается у нас в быту, а нанимать специалистов не всегда позволяет бюджет, поэтому приходиться справляться своими силами. Тем более что нам понадобятся всего-то:
- газовая горелка (иногда можно обойтись и простым паяльником),
- припой,
- флюс,
- бура.
Без последних двух элементов шов, конечно, получится, однако будет довольно слабым, белым и места сгибов, если таковые имеются, могут очень быстро разойтись.
Итак, приступим к сбору всего необходимого. В этот список входят: газовая горелка, асбестовое основание, графитовый тигель, бура, припой и борная кислота. Припой готовится следующим образом: берется одна часть меди и две серебра, далее их кладут в тигель и расплавляют, нагревая на газовой горелке, не забывая при этом перемешивать. Поле того как смесь получилась однородной, помещаем емкость в холодную воду, дабы содержимое остыло. Потом же его можно либо нарезать, либо использовать в виде стружки.
Чтобы изготовить флюс понадобятся бура для пайки латунью и борная кислота, которые берутся в соотношении 1:1 и заливаются водой. Так, взяв по 20 грамм каждого компонента, понадобится 250 мл жидкости. Теперь приступаем непосредственно к процессу. Берем детали, обрабатываем их поверхность флюсом и посыпаем стружкой припоя. Затем подносим к газовой горелке и греем где-то до 700 °С. Опасайтесь перегрева, ведь тонкие латунные детали нагреваются очень быстро и могут деформироваться. Массивные элементы необходимо прогревать постепенно. Пайку можно считать завершенной. Конечно, паяльником данную процедуру делать куда проще, зато горелкой более надежно.
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 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.
Пайка латуни имеет собственные особенности вследствие испарения горячего цинка, а также образования на поверхности металла оксидной пленки. Латуни, содержащие в составе до 15% цинка, окисляются пленкой, которая состоит из сцепленных частиц CuO и ZnО. В медных сплавах, содержащих достаточно большое количество цинка, пленка окислов состоит преимущественно из ZnO, которые удаляются намного проблематичнее, чем в случае с пленкой окиси меди.
Для пайки пригодится следующие инструменты и материала:
- Асбестовое основание;
- Газовая горелка;
- Графитовый тигель;
- Медь, серебро, бура, борная кислота.
Готовим припой
Сначала потребуется изготовить тиноль в домашних условиях, который будет состоять и серебра и меди в пропорции 2:1 соответственно. Для этого необходимо сплавить серебро и медь, воспользовавшись газовой горелкой. Далее необходимо отвесить требуемое количество серебра и меди, после чего их надо поместить в тигель и греть газовой горелкой.
Графитовый тигель можно произвести из графитовых углей (контактных троллейбусных элементов), найти которые не составит труда на конечных остановках электрического транспорта. Относительно размера тигля, то он должен быть приблизительно 20х20 миллиметров.
Затем выбираем канавку 5х40 миллиметров полукруглой формы для того, чтобы проще вынимать штапик припоя (горячий тигель опускается в воду). Как только медь и серебро расплавлены, можно приступать к перемешиванию компонентов тиноля с помощью проволочки.
Готовим флюс
Таким образом, припой готов к работе, но его еще нужно остудить, раскатать в вальцах, а также нарезать на мелкие части. Теперь нужно приступить к приготовлению флюса. Для этого берем 20 грамм буры (порошка), а также в равной пропорции борной кислоты (порошка), после чего тщательно перемешиваем ингредиенты и заливаем стаканом воды. Далее кипятим и остужаем готовый флюс.
Работаем следующим образом:
- Паять нужно на каком-либо теплостойком материале. Если производите пайку радиаторов, работу выполняйте полноценно. С этой целью мы припаслись асбестовой пластиной. Таким образом, помещаем на не паяемые детали, после чего смачиваем флюсом, присыпаем припоем. Далее начинаем понемногу греть.
- Сперва греем немного, чтобы припой сцепился с деталями, после чего доводим процедуру од появления красного оттенка.
- Припой достаточно просто затекает в зазор между деталями, спаивая их между собой очень крепко. Стоит обратить внимание на то, что разница между температурой плавления латуни и припоя составляет около 50 гр. С, а поэтому не следует перегревать материал.
- Полученный шов имеет один ярко выраженный цвет со спаиваемой деталью.
- Затем следует промывка изделия от флюса: промываем изделие в горячей серой кислоте (3%-й).
Так, получаем отличное сцепление латунных изделий, которые прослужит долгие годы.
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.
