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.
Латунные детали, в отличие от стали, легко обрабатывать, и именно благодаря этому полезному качеству сплава становится возможной пайка латуни в домашних условиях, без обращения к промышленным методам. Для создания самых разнообразных вещей необходима пайка – соединение проводов и металлических деталей. Для правильной необходимо наличие газовой горелки, графитового тигля, асбестового основания, а также серебра, меди и борной кислоты.
Пайка латуни значительно легче пайки стали, что позволяет осуществлять ее в домашних условиях.
Подготовка к спайке латунных изделий
Чтобы очистить сплав, можно использовать щавелевую кислоту. Если ее не оказалось под рукой, можно посмотреть различные бытовые средства. Они наносятся на изделия из латуни, после чего она довольно быстро начнет темнеть. Затем можно избавиться от налета, взяв тонкую щетку и почистив детали в обычной воде. Вслед за этим понадобится сода, которой засыпается латунное изделие. По истечении нескольких минут сода смывается. При наличии щавелевой кислоты она разводится в пропорциях 20 грамм на литр горячей или холодной воды. Над раствором не рекомендуется дышать, а также следует защитить руки перчатками. Емкость должна быть пластиковая во избежание воздействия на другие металлы. Как только латунная деталь обработана, ее следует протереть и высушить.
Щавелевая кислота используется для очистки сплава.
Чтобы паять латунь наиболее эффективно, не стоит использовать обычную оловянную пайку, так как после ее применения остаются довольно заметные следы. Помимо этого, она не может похвастать большой прочностью. Для того чтобы паять латунь, рекомендуется использование другого способа, который обеспечивает повышенную надежность. Эффективная и надежная спайка латунных деталей обеспечивается применением газовой горелки. Чтобы изготовить припой из латуни, следует взять медь и серебро в пропорциях 1:2, тщательно перемешать и сплавить воедино, применяя графитовый тигель и газовую горелку. Производится помещение тигля в емкость с холодной водой, и только после этого возможно извлечение расплавленного и застывшего припоя. Он должен быть расплющен и нарезан либо наточен на стружку, что может быть сделано с помощью крупного напильника. После этого потребуется порошок буры и борная кислота, каждый ингредиент должен весить 20 грамм. На основе этих веществ производится изготовление флюса. Полученную порошковую смесь заливают водой объемом в четверть литра.
Вернуться к оглавлению
Припои для спайки деталей из латуни
Пайка газовой горелкой должна производиться крайне аккуратно, при максимальной температуре в 700 градусов.
Латунные детали, которым требуется спайка, размещаются на асбестовом основании. Соединенные детали посыпаются припоем, нарезанным мелкими кусками и предварительно заточенными. Затем соединение аккуратно нагревается с использованием газовой горелки. Эта работа должна выполняться максимально аккуратно. При спайке деталей температура должна плавно подходить к определенному уровню. Максимально допустимый уровень является 700-градусным, если же его преодолеть, можно столкнуться с безнадежной порчей всех деталей. Когда необходимо спаять крупные и массивные детали, их нагрев должен быть постепенным во избежание негативных последствий. При спайке мелких и тонких деталей процесс нагрева происходит в очень короткие сроки, поэтому важно внимательно относиться к нему.
Конечно, обычная пайка оловом производится гораздо проще, чем подобным методом, однако именно благодаря ему надежность и прочность спайки латунных деталей будет гораздо более высокой. Важно помнить о некоторых особенностях пайки латуни, например, об испарении цинка в очень горячем состоянии. Помимо этого, поверхность сплава покрывается оксидной пленкой. Латунь, в которой цинк содержится менее чем в 15%-ом соотношении, окисляется и покрывается пленкой, в которой присутствуют сцепленные частицы оксида меди и оксида цинка. Медные сплавы, в которых цинк содержится в гораздо больших количествах, окисляясь, образуют пленку, состоящую в основном из оксида цинка. Проблема таких сплавов заключается в том, что окись меди удаляется проще и быстрее, нежели окись цинка.
Готовое изделие промывается горячей 3%-ой серной кислотой.
Если проводится обычная низкотемпературная спайка, при которой применяется припой с содержанием свинца и олова либо другие тиноли, оксидную пленку необходимо удалять с металлических поверхностей. Здесь возможно использование канифольно-спиртовых или более активных флюсов. Чтобы обработать латунь с большим содержанием цинка, например, Л63, необходимо использовать флюс, в состав которого входит хлористый цинк. Важно помнить о том, что у латуни одни из худших качеств плавления с оловянно-свинцовыми припоями. Эта особенность приводит к тому, что при процессе спайки медленно начинают расти интерметаллидные слои. Они положительно влияют на шов, и можно ожидать улучшения механических свойств металлов.
Не стоит надеяться, что пайка, при которой применяются оловянно-свинцовые припои латуни Л63, приведет к качественным соединениям. Их прочность сцепления и качество будут уступать меди, если условия будут одни и те же. Показатель предела прочности по отношению к медным деталям, спаянным при помощи олова, будет достигать 90 МПа, а к латунным – не достигнет и 60 МПа. Спайка латунных деталей, в которых присутствует большое содержание меди, может осуществляться припоями ПСр 72, 45, 25 и 12. Иногда в таких случаях допустимо применение медно-фосфорной латуни либо такого латунного сплава, который плавится при небольшой температуре. Это в основном применимо к спайке в газовой среде.
При высоком уровне цинка возможно использование припоя ПСр 40. Применение фосфористых припоев является совершенно непригодным, потому что существует большая вероятность проявление соединения паяного шва, имеющего низкую пластичность. Это объясняется образованием фосфидов цинка, отличающихся своей хрупкостью. Также очень распространен твердый припой, применяемый при соединении крупных изделий, например, для работы с латунными и медными трубами и отопительными системами в целом. Преимущество твердых припоев заключается в высокой прочности полученных соединений.
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.
Паять латунь можно не только в промышленном производстве, но и в домашних условиях. Таким образом можно изготавливать самые разнообразные вещи (различные украшения и технические приспособления). При этом необходимо пользоваться пайкой, соединять провода и детали из металла. И вот здесь как раз необходимо уметь правильно паять латунь.
Для эффективной и надежной пайки латуни в домашних условиях необходимо использовать газовую горелку.
Для того чтобы такой процесс был завершен с максимальной эффективностью, необходимо следующее:
- Газовая горелка.
- Серебро.
- Графитовый тигель.
- Медь.
- Борная кислота.
- Асбестовое основание.
- Может быть использована бронза.
Как осуществляется процесс пайки такого материала, как латунь?
Для эффективной пайки латуни обыкновенная оловянная пайка не подходит. Дело в том, что такая пайка в большинстве случаев оставляет достаточно заметный след. Да и такой показатель, как прочность, здесь не на высоте. Для пайки латуни целесообразнее всего использовать иной способ, который отличается повышенной надежностью. Для эффективной и надежной спайки деталей из латуни необходимо использовать газовую горелку.
Что касается припоя из латуни, то необходимо использовать одну часть меди и две части серебра, все это должно быть тщательно перемешано и сплавлено вместе посредством газовой горелки в графитовом тигеле. Тигель надо опустить в холодную воду, после чего извлекается припой, который уже расплавлен и застыл. После этого его необходимо расплющить, потом нарезается или натачивается стружка из припоя, в этом плане целесообразно воспользоваться крупным напильником.
Теперь необходимо взять 20 г порошка буры и такое же количество борной кислоты, из всего этого изготавливается флюс. После этого полученная порошковая смесь должна быть залита 250 мл воды.
Детали латуни, которые необходимо спаять, следует аккуратно положить на основание, сделанное из асбеста. Теперь все это соединение деталей должно быть посыпано кусочками припоя, которые предварительно надо заточить. А после этого настала очередь аккуратного нагревания соединения газовой горелкой. Нужно делать всю эту работу с максимальной аккуратностью.
Когда припаиваешь детали, надо постепенно доводить температуру нагревания до определенного уровня. Максимальный уровень, который может быть допустим, составляет 700 градусов. Нужно четко знать, что латунь ни в коем случае не должна быть перегрета, иначе могут быть безнадежно испорчены все детали. Если есть необходимости в спаивании крупных и массивных деталей, то они должны греться постепенно, в противном случае последствия могут быть самыми негативными.
Если паяются мелкие и тонкие детали, то необходимо быть очень осторожными, поскольку их нагревание осуществляется довольно быстро.
Надо не забывать о том, что такой метод пайки простотой не отличается, если проводить сравнение с обычной пайкой оловом. Но время, несомненно, потрачено не зря: такой метод пайки отличается повышенной степенью надежности и прочности при соединении с латунными деталями.
Надо не забывать о том, что пайка латуни отличается некоторыми особенностями по причине испарения горячего цинка. Кроме того, на поверхности металла образуется оксидная пленка. Нужно не забывать о том, что приступать к смешиванию компонентов тиноля с помощью проволоки можно только после того, как серебро и медь будут полностью расплавлены.
Что касается графитового тигеля, то его можно без особого труда изготовить из графитовых углей. Такой материал нет никакой необходимости покупать в магазине, так как его можно безо всякого труда отыскать на остановках электрического транспорта. Что касается его размера, то он должен составлять примерно 20 на 20 миллиметров. Сделать это своими руками совсем нетрудно, а рабочий процесс при этом в значительной степени упрощается.
- Пайку рекомендуется осуществлять на каком-нибудь теплостойком материале.
- Полученный шов должен иметь идентичный ярко выраженный цвет со спаиваемыми деталями.
- В конце рабочего процесса необходимо тщательно промыть изделия от флюса. Промывку лучше всего осуществлять в горячей серной кислоте (она должна быть 3-процентной).
Если все сделать таким образом, то можно не сомневаться в том, что результаты будут самыми положительными. И нет никакой необходимости прибегать к услугам специалистов, которые порой стоят очень недешево. Все можно сделать самостоятельно и в короткие сроки. После этого можно даже давать мастер-классы своим друзьям и знакомым, они будут очень благодарны за полезные уроки.
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.
