Инструкция по пайке сталей. Пайка высокотемпературными припоями узлов агрегатов

Этот вид соединения популярен в различных сферах жизни и производства. Чаще им пользуются радиолюбители и домашние мастера.

Пайка может выручить как при ремонте компьютера, телевизора, радиотехники, так и в промышленности, ремонте холодильников. Пайка хороша в создании герметичности соединения. А некоторые материалы по-другому просто невозможно соединить.

Не все металлы можно соединить сваркой. А чтобы пайка получилась качественной и герметичной, необходимы навыки работы, хорошие инструменты и соответствующие припои для пайки и флюсы.

Составы и виды припоев и флюсов выбирают в соответствии с материалами, из которых изготовлены соединяемые материалы. Например, для алюминия нужен совсем другой флюс, нежели чем для меди. Рассмотрим основные свойства припоев, их применяемость, особенности использования.

Основные свойства

В качестве припоя применяют разные сплавы металлов. Есть сплавы на одном чистом металле, обычно это олово. Металлы, входящие в состав припоя, отличаются между собой разными параметрами.

Смачиваемость

Любые припои для пайки в обязательном порядке должны обладать свойством смачиваемости, иначе соединяемые детали невозможно будет соединить качественной пайкой.

Смачиваемостью называется явление, при котором надежность связи между молекулами твердого вещества с жидкостью больше, чем у жидкости. При наличии хорошей смачиваемости жидкость расходится по поверхности, при этом заполняет все ее полости. Когда припой недостаточно смачивает металл, его не применяют для этого металла. Для пайки меди чистый свинец не используют, он не смачивает медь.

Температура плавления

Несмотря на вид припоя, у любого вида температура плавления не должна быть больше, чем температура спаиваемых деталей. Однако она должна быть больше рабочих температур материалов, чтобы при работе спаянного устройства припой не расплавился.

В этом вопросе есть два порога температуры. Первый – это температура, во время которой только начинается плавление самых легкоплавких составляющих припоя, а второй – это когда весь припой превратился в жидкость. Интервал между этими двумя значениями называется интервалом кристаллизации припоя.

Если соединенное пайкой место будет находиться при температуре кристаллизации, то место пайки может быстро разрушиться, даже от небольшой нагрузки, так как соединение будет иметь повышенное электрическое сопротивление и хрупкость. Во время пайки нужно знать, что пока припой окончательно не затвердел, нельзя прикладывать к нему какие-либо нагрузки.

Свойства припоев

В любом составе припоя не должны содержаться вещества, обладающие токсичными свойствами для человека, выше нормы. Припои для пайки должны иметь свойства термостабильности и электростабильности. При выборе припоя учитывается теплопроводность припоя и его тепловое расширение. Они должны быть на уровне с паяными деталями.

Виды припоев

Все припои для пайки разделяются на твердые и мягкие. Температура плавления твердых припоев составляет более 450 градусов, а мягких – до этого значения.

Припои для пайки: мягкие

Наиболее популярные из них являются сплавы олова и свинца с различным процентным соотношением. Для придания особых свойств припою, в него могут добавить вспомогательные составляющие. Кадмий и висмут используются для уменьшения температуры плавления. Сурьма повышает прочность пайки.

Припой на олове и свинце имеют малую температуру плавления и низкую прочность. Для ответственных деталей такой припой лучше не применять. Если приходится паять мягким припоем детали, подверженные серьезным нагрузкам, то рекомендуется повысить площадь пайки деталей.

Наиболее популярными припоями мягкого типа стали от ПОС – 18 до ПОС – 90. Цифры в маркировке обозначают процентное содержания олова в припое. Эти марки припоев применяют в производстве приборов, а также электронных устройств. ПОС-90 служит для пайки деталей, подвергающихся в дальнейшем гальванике. ПОС-61 применяется для пайки точных устройств, особо ответственных деталей из различных материалов. Им осуществляют пайку латуни, меди, когда нужна прочность соединения и повышенная электропроводность.

ПОС-40 применяется для неответственных деталей, для которых не нужна особая точность. Зону пайки можно нагревать до высокого значения температуры. ПОС-30 хорошо сочетается с латунью и медью, а также стальными сплавами.

Твердые припои для пайки

Среди твердых припоев с большой температурой плавления имеется две группы: сплавы меди и серебра. К медным видам припоев можно отнести припои, созданные на основе цинка и меди, которые хорошо сочетаются для соединений, предназначенных для статической нагрузки. Эти сплавы хрупкие, поэтому их не нужно применять для пайки материалов с ударной или вибрационной нагрузкой.

Другие виды припоя

Имеются и другие виды припоя, которые редко применяются. Они необходимы для пайки редких металлов, либо для особых специальных условий. Есть припои на основе никеля, служащие для деталей, работающих при высоких температурах, либо изготовленных из нержавеющей стали. Золотые припои используют для вакуумных трубок. Имеются также припои магния.

Форма выпуска

Припои выпускают в виде различных форм и упаковок. Чаще припои изготавливают в виде проволоки, фольги, либо порошка или таблеток. Также бывают гранулированные припои, паяльные пасты. Форма припоя выбирается в зависимости от вида зоны пайки.

Пайка алюминия

Алюминиевые детали соединяют с помощью пайки, при этом используют специальные припои. Пайку алюминия используют в промышленности, бытовых условиях.

Вообще, пайку алюминия считают сложной работой. Так получается, когда неправильно выбирают вид припоя. Берут совсем не тот припой, какой нужно, предназначенный для других металлов. Причина трудной пайки заключается в образовании оксидной пленки, которая не позволяет создать хорошую смачиваемость алюминия.

Чтобы запаять алюминиевую деталь, применяется припой, содержащий цинк, серебро, медь, алюминий и кремний. В торговой сети имеется множество припоев с такими составляющими в разных пропорциях. При выборе следует учесть, что наибольшая коррозионная стойкость и прочность соединения достигается припоем с значительным содержанием цинка.

Алюминий можно также спаять и обычным припоем из свинца и олова, но для этого нужна качественная подготовка поверхности, которая включает в себя зачистку металлической щеткой из нержавеющей стали. При пайке нужно использовать активный флюс. Но такой способ редко применяется.

Пайку алюминия производят при высокой температуре. Наиболее применяемые припои для пайки алюминия – это алюминиево-медно-кремниевые составы.

Пайка меди

Медь паять легче всего. С ней сочетаются практически все виды припоев. Применяются как мягкие легкоплавкие припои, так и твердые виды, а также сплавы олова, свинца, серебра, цинка и т. д.

Для ремонта компьютера или телевизора подходят любые мягкие припои. Для пайки труб, водопровода, холодильника применяют твердые припои. Соблюдая эти простые правила можно получить хороший результат.

Пайка нержавейки

Для соединения пайкой деталей, изготовленных из нержавеющей стали, специалисты рекомендуют применять припой, состоящий из свинца и олова. Неплохой результат получается с припоем, содержащим кадмий. Можно использовать мягкие припои на основе цинка.

Их нельзя применять совместно с низколегированными сталями, а также углеродистыми сплавами. Наиболее оптимальный вариант припоя для нержавеющей стали – это припой из чистого олова, тем более, если пайка будет соприкасаться с пищевыми продуктами.

При проведении пайки в сухом месте или в печи, используют марганец с серебром, чистую медь или припои на никеле и хроме. Во время пайки в условиях коррозии, применяют тиноли на основе серебра с частью никеля.

Пайка стали

Эффективным припоем для соединения деталей из стали является ПОС-41. Другие припои для пайки также можно применять, но они не совсем подходят для этих целей. Припой на основе цинка плохо сочетается со сталью, особенно низколегированных и углеродистых сплавов.

Как самому приготовить припой

Для приготовления припоя своими руками составляющие части (обычно это свинец и олово) взвешивают на весах. Эту смесь плавят в тигле на газовой горелке. Расплавленный состав перемешивают металлическим стержнем.

Плавку осуществляют в проветриваемом помещении, с соблюдением мер безопасности, то есть, надевают очки, фартук, перчатки.

Виды флюсов

Ни одна пайка не обходится без флюса, так же как без припоя. Это химическое вещество, растворяющее и поглощающее окислы. Флюс осуществляет защиту металла от окисления и способствует смачиванию соединяемых деталей.

Для процесса пайки припоем на основе олова и свинца используют флюс на основе соляной кислоты, либо хлористого цинка. Флюсом может служить также хлористый аммоний или бура. Эти флюсы являются активными. Пассивные флюсы состоят из канифоли, масла, вазелина и других подобных веществ.

Например, с мягкими видами припоев можно применять раствор соляной кислоты. Со сталью, медью и латунью используют хлористый цинк. Жирные вещества способен растворять нашатырный спирт. Для пайки алюминиевых сплавов в качестве флюса применяют смесь из тунгового масла, хлористого цинка, канифоли. Имеет свое применение и фосфорная кислота.

Пайка твердыми припоями

К атегория:

Пайка

Пайка твердыми припоями

Пайку твердыми припоями применяют для получения прочных и термостойких швов.

Пайку твердыми припоями осуществляют, соблюдая следующие основные правила:
- как и при пайке мягкими припоями, повеохности подгоняют друг к другу припили-ванием, тщательно очищают от грязи, окислов и жиров механическим или химическим способом;
- подогнанные детали в месте спая покрывают флюсом, на место спая накладывают кусочки- припоя (медные пластинки) и закрепляют мягкой вязальной проволокой;
- подготовленные детали (заготовки) нагревают паяльной лампой, в кузнечном горне или электропечи;
- когда припой расплавится, деталь снимают с огня и держаг в таком положении, чтобы припой не мог стекать со шва;
- затем деталь медленно охлаждают. Охлаждать детали с напаянной пластинкой в воде нельзя, так как это ослабит прочность соединения.

Применяют другой способ пайки: подготовленную деталь (изделие) нагревают и обсыпают бурой, затем нагревают и к месту соединения подводят конец медной или латунной проволоки, которая, расплавляясь, заливает место спая. По мере охлаждения спаянные детали промывают в воде, протирают сухими тряпками и просушивают; шов зачищают наждачной бумагой или опиливают напильником.

Дефекты при пайке, их причины и меры предотвращения следующие:

припой не смачивает поверхность паяемого металла вследствие недостаточной активности флюса, наличия окисной пленки, жира и других загрязнений. Для предотвращения несмачивания в состав флюса добавляют фтористые соли или увеличивают его количество, улучшают обработку деталей, удаляя следы коррозии, жира; наплывы или натеки припоя вследствие недостаточного прогрева детали, припой не расплавился.

Рис. 1. Лужение деталей: а - погружением в ванну с оловом, б - нагрев деталей для облуживания, в - обслуживание растиранием олова

Безопасность труда при выполнении паяльных работ и лужении. Рабочие места, предназначенные для выполнения работ по пайке мелких деталей, должны оборудоваться местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/с.

В помещениях, где выполнялись паяльные работы, должно производиться мытье полов, сухая уборка пола не разрешается. Хранение одежды в помещениях, где производится пайка, запрещается.

В непосредственной близости от рабочих мест, предназначенных для выполнения работ по пайке мелких деталей мягкими припоями, должны устанавливаться: умывальник, бачок с 1%-ным раствором уксусной кислоты для предварительного обмывания рук и легкообмы-ваемые переносные емкости для сбора бумажных или хлопчатобумажных салфеток и ветоши. Около умывальника постоянно должны быть мыло, щетки, салфетки для вытирания рук. Применение полотенец общего пользования не разрешается.

Подготовка металлов и процесс пайки связаны с выделением пыли, вредных паров цветных металлов и солей, которые, попадая в организм человека через дыхательные органы, пищевод или кожу, вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, поражение кожи и отравление.

Поэтому при пайке, и лужении необходимо соблюдать следующие правила;
рабочее место паяльщика должно быть оборудовано местной вентиляцией;
не допускается работа в загазованных помещениях;
после окончания работы и перед принятием пищи тщательно мыть руки мылом;
химикаты засыпать осторожно малыми порциями, не допуская брызг.

Попадание кислоты в глаза может вызвать слепоту, испарения кислот очень вредны;
серную кислоту хранить в стеклянных бутылях с притертыми пробками в плетеных корзинах с мягкой прокладкой;
пользоваться только разведенной кислотой. При разведении кислоту следует вливать в воду тонкой струей, непрерывно помешивая раствор. Запрещается лить воду в кислоту, так как при соединении воды с кислотой происходит сильная химическая реакция с выделением большого количества теплоты. Даже при небольшом количестве воды, попадающей в кислоту, вода быстро нагревается и превращается в пар, что может привести к взрыву;
- не допускаются ручные операции, при которых возможно непосредственное соприкосновение кожи работающего (промывка, притирка изделий, розлив и др.) с дихлорэтаном (огнеопасная ядовитая жидкость) или содержащими его смесями;
- при нагреве паяльника соблюдать общие правила безопасного обращения с источником нагрева;
- при работе с паяльными лампами: проверить исправность лампы, горючее наливать в лампу не более 75% емкости; недопустимо доливать или наливать горючее в не-остывшую лампу; керосиновую лампу заправлять только керосином; работать электрическим паяльником, ручка которого должна быть сухой и не проводящей тока.

Рис. 2. Пайка твердыми припоями: а - подгонка поверхностей деталей, б - смазывание поверхностей деталей флюсом, в - вставка медной пластины, г - фиксирование соединяемых деталей направляющей прокладкой, д - нагрев деталей

Имеется несколько способов пайки твердыми припоями. Эти способы могут быть классифицированы по способу нагрева металла в процессе пайки. Обычно твердые припои разделяются на медные, медно-цинковые, медно-никелевые и серебряные. Отдельную группу составляют алюминиевые припои. Наиболее важные твердые припои стандартизованы.

Припой ПМЦЗ б из-за низкой прочности и хрупкости в машиностроении не применяется. Припои ПМЦ48 и ПМЦ54 ввиду недостаточной пластичности и низкой вибростойкости паянных ими соединений применяются мало. Наибольшее распространение получили припои JI62 и JIOK 62-06-04, дающие прочные паяные соединения. Предел прочности припоя JI62 составляет 30 кГ/мм2 при относительном удлинении 35 %.

Основой большинства флюсов для твердой пайки является бура Na2B407, кристаллизующаяся с десятью частями воды в крупные прозрачные бесцветные кристаллы Na2B407 ЮН20. Кристаллическая бура начинает плавиться при 75 °С; по мере

усиления нагрева она постепенно теряет воду, сильно вспучиваясь и разбрызгиваясь, и переходит в безводную соль - плавленую или жженую буру, плавящуюся при температуре 783 °С. Бура в расплавленном состоянии может быть нагрета до высоких температур без заметного испарения; она весьма жидкотекуча и энергично растворяет окислы многих металлов, в особенности окислы меди.

Для пайки нержавеющей стали применяется смесь из равных частей буры и борной кислоты, замешанных на насыщенном водном растворе хлористого цинка до пастообразного состояния. При пайке серого ковкого чугуна для выжигания графита и увеличения чистой металлической поверхности, смачиваемой припоем, во флюсы часто вводят сильные окислители (хлорат калия, перекись марганца, окись железа и т. д.).

Флюсы могут иметь форму порошка или пасты. Применяются также флюсы и в виде жидких растворов, например раствор буры в горячей воде. Иногда целесообразно применять прутки припоя, покрытые флюсом. Флюсующее действие могут оказывать составные части самого припоя. Например, фосфор, окисляясь в фосфорный ангидрид, является хорошим флюсом для меди и медных сплавов, восстанавливая окислы и переводя их в легкоплавкие фосфорнокислые соединения. Поэтому фосфористые медные ири-пои не требуют флюсов для пайки медных сплавов, что очень удобно на практике.

Рис. 1. Классификация способов пайки твердыми припоями

Порошкообразные флюсы можно посыпать тонким слоем на кромки, причем часто применяется предварительный подогрев кромок, с тем чтобы частицы флюса плавились, прилипая к металлу, и не сдувались пламенем горелки при пайке. В порошкообразный флюс можно также обмакивать конец прутка припоя, нагретый выше температуры плавления флюса, который прочно пристает к прутку. Пасты и жидкие растворы наносят кистью или в них обмакивают припой. Можно изготовлять пасту из флюса с порошкообразным припоем и наносить ее на кромку перед пайкой.

Для пайки имеют важное значение подготовительные работы, часто определяющие качество соединения. Широко применяются три основные формы паяных соединений: нахлесточное, стыковое и соединение «в ус» (рис. 239). Наиболее распространенным является нахлесточное соединение, удобное для выполнения и весьма прочное. Увеличивая перекрытие нахлесточного соединения, можно повышать его прочность и в большинстве случаев достигнуть равнопрочности с основным металлом. Стыковое соединение имеет лучший внешний вид и при хороших припоях и правильном выполнении часто может обеспечить достаточную прочность (предел прочности может доходить до 40- 45 кГ/мм2). Стыковое соединение применяется в тех случаях, когда удвоение толщины металла нежелательно. Соединение в ус, требующее усложненной подготовки кромок, совмещает преимущества стыкового и нахлесточного соединений и обеспечивает хороший внешний вид и отсутствие выступающих кромок. Соединение в ус дает возможность достичь равнопрочности с целым сечением за счет увеличения рабочей площади соединения.

Существенное значение имеет величина зазора между соединяемыми кромками, которая должна быть малой как для улучшения всасывания жидкого припоя действием капиллярных сил, так и для увеличения прочности соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05-0,15 мм; для пайки медью в защитном газе рекомендуются зазоры 0,1-0,2 мм. Строгие требования в отношении величины зазора заставляют производить достаточно чистую механическую обработку поверхностей, так как грубая обработка, например опиловка напильником или опескоструивание, может быть причиной чрезмерного расхода припоя в соединении и резкого падения его прочности.

Для хорошего смачивания припоем поверхность, подлежащая пайке, должна быть безукоризненно чистой. Обезжиривать можно горячей щелочью, трихлорэтиленом или четыреххлористым углеродом. Окислы удаляют травлением в кислотах с последующей тщательной промывкой и сушкой.

Рис. 2. Формы паяных соединений: 1 - нахлесточное; 2 - стыковое; з - «в ус»

Механическую очистку производят протиркой ветошью, тонкой наждачной бумагой, шлифованием мелкозернистыми шлифовальными кругами, щетками и т. д. При сборке часто предварительно наносят флюс на кромки и размещают припой между кромками; в этом случае применяют припой в форме фольги или тонкого порошка, или же припой в виде проволоки или ленты, помещаемой около места пайки.

Собранные детали перед пайкой должны быть достаточно прочно скреплены проволочными связками, шпильками, точечной сваркой и т. д., с тем чтобы устранить возможность смещения деталей при нагреве и в процессе пайки. Поверхность изделий, которая не должна облуживаться, покрывают перед пайкой пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивают раствором хромовой кислоты и тому подобными веществами, устраняющими прилипание припоя к поверхности изделия.

Пайку изделий твердыми припоями применяют в том случае, если неразъемные соединения должны обладать достаточной прочностью (временное сопротивление 15-20 кгс/мм2).

Твердые припои имеют температуру плавления выше 450 °С.

Для нагрева изделий при пайке твердыми припоями используют различные методы: газовым пламенем (горелкой), в печах, в соляных ваннах, токами высокой частоты, на электрических контактных машинах.

Разделение пайки на низкотемпературную и высокотемпературную носит, в некоторой степени, условный характер. По своей физической природе пайка твердыми припоями не отличается от пайки мягкими. Как и последняя она представляет собой процесс образования неразъемного соединения двух металлов с помощью третьего (называемого припоем), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых металлов.

И все же, несмотря на то, что низкотемпературная и высокотемпературная пайки представляют собой явления одной сущности, их технология, используемые материалы и оборудование, характеристики получаемого соединения существенно различаются. Что, собственно, и явилось основанием для разделения этих способов. За граничную температуру, разделяющую их, приняты 450°C.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

Что отличает высокотемпературную пайку от низкотемпературной, кроме температуры плавления припоев? Прежде всего - значительно более высокая прочность паяного соединения, обусловленная большей прочностью твердых припоев в сравнении с мягкими.

Важным отличием высокотемпературной пайки от низкотемпературной является повышенная термоустойчивость соединения. Поскольку температура плавления твердых припоев значительно выше температуры плавления мягких, соединение, выполненное высокотемпературной пайкой, способно работать при более высоких температурах, сохраняя все свои свойства. Во многих случаях при выборе способа пайки, эта особенность является определяющей.

Но есть и то, в чем пайка твердыми припоями уступает пайке мягкими припоями. Относительно высокая температура может вызывать структурные изменения в некоторых металлах. Такое, в частности, наблюдается в чугуне, в котором при пайке могут возникать закалочные структуры, приводящие к повышенной хрупкости металла в зоне шва.

Высокая температура плавления твердых припоев предъявляет свои требования к источникам нагрева. Они должны обеспечивать расплавление припоев, температура плавления которых достигает иногда 1000°C. Это исключает использование при высокотемпературной пайке удобных паяльников, являющихся основным инструментом при пайке мягкими припоями.

Резюмируя вышесказанное, можно подвести итог сравнения высокотемпературной и низкотемпературной паек. К достоинствам первой относится высокая прочность и термоустойчивость соединения, к недостаткам - сложность технологического процесса, обусловленная необходимостью прогрева паяемых деталей до относительно высоких температур.

Применение пайки твердыми припоями

Область применения пайки твердыми припоями определяется ее промежуточным положением между низкотемпературной пайкой и сваркой. Везде, где требуется получить более прочное соединение, чем это можно сделать с использованием мягких припоев, способное к тому же работать в условиях высоких температур, и в то же время сохранить структуру соединяемых металлов, не допустить их разупрочнения и деформации (как это имеет место при сварке), применяют высокотемпературную пайку.

Пайка твердыми припоями является основным способом при изготовлении металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами. Припаивание последних обеспечивает достаточную прочность соединения и не оказывает отрицательного воздействия на твердость и геометрию режущих пластин.

Изготовление всевозможных сосудов из цветных металлов и нержавеющих сталей, соединение стальных и медных трубопроводов, работающих под высоким давлением или повышенной температуре в различных системах - холодильных, теплообменных и пр. - также не может обойтись без пайки твердыми припоями.

Широко используется высокотемпературная пайка при ремонте автомобилей - радиаторов, трубопроводных систем двигателя и трансмиссии, кузовов, различных деталей - везде, где нельзя или нежелательно применять сварку.

Целесообразно использование высокотемпературной пайки для соединения между собой тонкостенных деталей, работающих при значительных нагрузках и упругих деформациях.

Для ремонта медных и латунных бытовых изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким температурам, высокотемпературная пайка является способом ремонта не имеющим альтернативы. Таких, например, как старинный самовар, растапливаемый дровами. В этом случае мягкие припои не могут применяться из-за неспособности выдерживать высокую температуру нагрева.

Источники нагрева при высокотемпературной пайке

В качестве источников нагрева при высокотемпературной пайке может использоваться любое оборудование, которое позволяет нагревать паяемые детали несколько выше температуры плавления используемых припоев. Эта температура может колебаться в пределах 450-1200°C. При использовании тугоплавких материалов, таких как латунь или технически чистая медь, требуется нагрев, превышающий 1000°C, при использовании среднеплавких припоев требуется температура нагрева в 700-800°C.

Основными источниками нагрева при высокотемпературной пайке являются газовые горелки различных типов, индукторы и печи. Применяется также нагрев электросопротивлением. В быту чаще всего твердыми припоями паяют с помощью горелок.

Припои

Основная заслуга в образовании прочных и термоустойчивых соединений при высокотемпературной пайке принадлежит меди. Она не только входит практически во все твердые припои, но в большинстве из них выполняет главную роль, являясь основой припоев.

Иногда используют в качестве припоя и технически чистую медь. Однако гораздо чаще используют пайку медными припоями, представляющими собой соединения меди с другими металлами - цинком, серебром, кремнием, оловом и пр. Каждый из этих элементов вносит свою лепту в технологические свойства припоев. Почти все они снижают температуру плавления (у чистой меди она составляет 1083°C).

При высокотемпературной пайке используются медно-цинковые, медно-фосфорные, серебряные припои и латуни.

Медно-цинковые припои . Существует большое количество медно-цинковых припоев (ПМЦ-35, ПМЦ-39, ПМЦ-50, ПМЦ-54, ПМЦ-57 и пр.). Цифры указывают процентное содержание меди. Их используют для пайки бронзы, меди, стали. Недостатком чисто медно-цинковых материалов является плохая работа в условиях ударных, вибрационных и изгибающих нагрузок. Чтобы убрать или снизить этот недостаток используют легирование их другими металлами (например, латуни можно рассматривать как легированные медно-цинковые припои). Легированные медно-цинковые припои используются, в частности, при пайке твердосплавных резцов.

Медно-фосфорные припои . Медно-фосфорные припои (ПМФ-7, ПМФ-9, ПМФОЦр-6-4-0,03) представляют собой сплав меди с фосфором. Следующая за буквами цифра указывает на процентное содержание фосфора. Припой ПМФОЦр-6-4-0.03, кроме меди и фосфора, содержит олово и цирконий.

Медно-фосфорные припои относятся к среднеплавким (700-850°C), обладают высокой текучестью и хорошей коррозионной устойчивостью к агрессивным средам. Используются для пайки меди и ее сплавов (бронзы, латуни, мельхиора). Можно их использовать и в качестве заменителя серебряных припоев при ремонте ювелирных изделий.

Пайка сталей и чугуна медными припоями, содержащими фосфор, не применяется из-за повышенной хрупкости соединения и его неспособности переносить ударные, вибрационные и изгибающие нагрузки. Это вызвано образованием по границе шва пленки фосфитов.

Отличительную особенность медно-фосфорных припоев является то, что они являются самофлюсующимися. При пайке ими медных изделий, применение флюса не обязательно.

Латуни . Широкое распространение в качестве припоев получили латуни, которые являются сплавом меди с цинком. Латуни Л62 и ЛОК-62-06-04 дают прочные паяные соединения. ЛОК-62-06-04 отличается от Л62 наличием олова и кремния, обеспечивающих более высокие технологические свойства припоя. Олово увеличивает жидкотекучесть и снижает температуру плавления, а соединения кремния предохраняют цинк от окисления и испарения. Латуни применяются при пайке меди, стали, чугуна.

Серебряные припои . Серебро является отличным материалом для пайки. Серебряным припоям, которые представляют собой в основном сплав серебра с медью и цинком, принадлежит первое место по растеканию, смачиваемости, прочности и антикоррозионности. Не будь они такими дорогими, можно было бы отказаться от всех остальных припоев, используя только серебряные. Благо они обладают универсальностью и способны паять практически любой металл.

Припои на основе серебра обозначаются буквами ПСр (ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70). Марки ПСр-15 и ПСр-25 используются для пайки не очень ответственных деталей. Если требуется получить особо качественное соединение, используют припой ПСр-45, имеющий 45% серебра, 30% меди и 25% цинка. ПСр-45 обладает отличными качествами - вязкостью, ковкостью, жидкотекучестью, устойчивостью против коррозии, способностью выдерживать вибрацию и удары. Припой ПСр-65 не уступает ПСр-45, но слишком дорог.

Серебряными припоями можно паять практически любой металл - медь и ее сплавы, серебро, стали и пр. Однако в силу их дороговизны пайку серебряными припоями применяют только там, где это экономически целесообразно, в частности, для соединения нержавеющих сталей, относящихся к разряду труднопаяемых и требующих припоев, обладающих хорошей смачиваемостью и позволяющих избежать коррозии, которая может возникнуть в спае.

Флюсы

Основным компонентом флюсов для пайки твердыми припоями являются борные соединения - бура (Na 2 B 4 O 7), борная кислота (H 3 BO 3), борный ангидрид (B 2 O 3). Для усиления активности борных флюсов, например при пайке нержавеющих и жаростойких сталей, в них добавляются соединения фтора - фтористый кальций, фтористый калий. Применяются специальные флюсы, регламентированные ГОСТ 23178-78 - под марками ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х. В первые два входят борная кислота, бура и фтористый кальций. Они используются для пайки нержавеющих и конструкционных сталей и жаропрочных сплавов. Флюс ПВ209 состоит из фтористого калия, борного ангидрида, калия тетрафторбората. Флюсы ПВ209Х, ПВ284Х состоят из борной кислоты, гидроксида калия, плавиковой кислоты. Флюсы ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х можно использовать для пайки меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей.

Пайка меди и ее сплавов может производиться с помощью чистой буры, которая является универсальным флюсом для высокотемпературной пайки.

Используются различные формы выпуска флюсов - жидкости, порошок, кусочки (кристаллы буры, например). Чтобы облегчить их дозирование (избыток флюса так же нежелателен, как и недостаток), используют объединение их с припоем. Делается это разными способами - добавлением в виде порошка в сыпучие формы припоев, обмазкой прутков припоя или помещением внутрь трубочки из припоя, совместным прессованием таблетированных форм.

Технология высокотемпературной пайки

В приведенном примере в качестве паяемых деталей выбраны части гаечного ключа. В качестве припоя - материал, представляющий собой пруток, покрытый флюсом. Необходим также высокоактивный флюс, подходящий для нержавеющих сталей. Инструментом нагрева является газовая горелка.

Пайка выполняется в такой последовательности. Механическим путем зачищаются стыковые части деталей. Операция необходима для удаления стойкой окисной пленки, которая покрывает нержавеющие стали.

Детали зажимаются в тисках в требуемом положении.

Зона пайки промазывается флюсом.

Зажигается горелка, и устанавливается необходимый режим горения. Пламя должно быть восстановительным, с небольшой нехваткой кислорода (но не до копоти и желтого огня). Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла.

Производится разогрев паяемой зоны до начала изменения цвета детали (при прикосновении, флюс на прутке должен начать плавиться). Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя в разные стороны.

Осуществляется офлюсовывание стыка флюсом с прутка - трением последнего по стыку. Если используется неофлюсованный пруток, после прогрева кончика, его нужно окунуть во флюс, чтобы тот покрыл его.

Пайка – сложный физико-химический процесс, в результате которого получается соединять различные твердые материалы. Сегодня соотечественники часто устанавливают в своих домах алюминиевые и медные трубы, и порой возникает необходимость в ремонте медных труб или их монтаже. В этом деле непременно понадобится необходимое оборудование, инструмент и материалы. Естественно понадобится припой для пайки медных труб, к выбору которого следует отнестись со всей серьезностью.

Какой припой выбрать?

Пайка труб, в том числе медных, может производиться мягким и . Таким образом, соединение медных труб мягким припоем достигается за счет температуры 425 гр. С, в то время как для соединения твердым припоем понадобится температура от 460 до 560 гр. С. Применяется чаще газ и горелка.

Тип тиноля можно определить соотношением меди, а также других сплавов в его составе. Так, если состав тиноля содержит серебро, то он называется серебряным. Стоит отметить, что чем больше в составе вещества находится серебра, тем ниже температура его плавления, а также лучше смачиваемость и обтекание зоны пайки.

Отличное качество соединения медных труб достигается за счет применения медно-фосфорных припоев, однако их температура плавления существенно выше, да и смачиваемость уступает аналогичному показателю серебряных тинолей.

Во время пайки медь-медь медно-фосфорным припоем флюс, как правило, не применяется. Для соединения медь-медь, медь-бронза используется флюс. Капиллярный зазор в условиях применения серебряного тиноля должен составлять от 0, до 0,15 миллиметров, а во время использования медно-фосфорных – 0,025-0,15.

Медно-фосфорные

Предназначением трехкомпонентных медно-фосфорных тинолей с содержанием серебра до 15% является высокотемпературная обработка преимущественно в холодильной промышленности, где работает газ.

Особенности

Температура плавления медно-фосфорных тинолей сравнительно невелика. Такие материалы достаточно текучи во время обработки металла рассматриваемых медных труб, некоторых сплавов меди. Стоит отметить важный плюс: в данном случае применение флюса в обработке меди нецелесообразно, так как состав вещества содержит фосфор.

Паяные швы, полученные в результате применения данного материала, выходят прочные. Наиболее требовательно к применению тинолей подобной группы холодильное оборудование. Холодильное оборудование нуждается в соединении, испытывающем незначительные вибрационные нагрузки, к тому же за счет увеличенного содержания в составе серебра пластичность материала возрастает.

Во время пайки элементов арматуры необходимо охлаждение нетермостойких элементов с целью недопущения перегрева. В процессе соединения металла настоятельно рекомендуют использовать продувку сухим азотом (используется специальный аппарат), предназначенную для того, чтобы оборудование было защищено от окалины. Медно-фосфорные вещества не используются в работе со сталями по причине образования хрупкой пленки фосфитов на шве.

1. 102 – Трехкомпонентный медно-фосфорный «инструмент», в состав которого входит 2% серебра. Данный материал довольно экономичный, обладает средним растеканием. Рекомендации по использованию: применять следует при монтаже холодильных систем для соединения частей, не подвергающихся вибрационным нагрузкам. Также нужен паяльник или газ с горелкой.
2. 105 - Трехкомпонентный медно-фосфорный тиноль с содержанием в составе 5% серебра. Данный инструмент обладает пластичностью и медленным растеканием, в связи с чем способен заполнять значительные зазоры. Интересно знать, что для обработки медных труб данным средством паяный шов может выдерживать незначительные ударные и вибрационные нагрузки. Рекомендации по применению: желательно использовать для соединения меди, ее сплавов в холодиной промышленности.
3. 115 – Трехкомпонентный медно-фосфорный тиноль с 15% серебра в составе. Вследствие высокого содержания серебра может похвастать наибольшей пластичностью. Средство рекомендуется использовать для соединения деталей из меди, сплавов меди (медных труб). Паяный шов способен выдерживать лишь умеренные ударные и вибрационные нагрузки во время термических циклов. Широко применяется во время пайки холодильных установок, где используется специальные газ.

Серебряные припои

Предназначением серебряных материалов с содержанием серебра до 55% является высокотемпературная процедура в области пищевой и холодильной промышленности.

Особенности серебряных тинолей

Главными особенностями серебряных припоев является низкая температура плавления, достаточно хорошее смачивание паяемых материалов. Веществам посильно отличное заполнение зазоров между соединениями, образование плотно-вакуумных швов.

Применение их требует холодильное оборудование во время монтажа, а также изготовления. Тиноль обладает более низкой температурой растекания в сравнении с предыдущей группой припоев, что позволяет им использоваться во время обработки арматуры.

1. 1530 – Четырехкомпонентный материал, в состав которого входит 30% серебра. Обладает экономичностью, средним растеканием по рабочей поверхности, способностью отлично заполнять зазоры. Применяется во всех изделиях, не беря во внимание изделия пищевой промышленности по причине содержания кадмия.
2. 530 Sn – Четырехкомпонентный материал с содержанием серебра до 30%. Высокая температура плавления (используется газ и горелка), отлично формирует паяный шов практически в любом положении – не все полезные качества припоя.
3. 538 Sn – Четырехкомпонентный материал с серебром до 38%.

Пайка твердым тинолем

Сегодня доступна обработка металлов твердым припоем, подходящим в особенности для капиллярно-щелевой пайки, соединения медных труб систем водоснабжения, систем газоснабжения (природный, жидкий газ), для монтажа холодильных установок. Работа с твердым припоем позволяет создавать качественные соединения в процессе обработки материала.

Для соединения медных труб может потребоваться паста, специальный аппарат (газ) и другие материалы, инструмент, оборудование. Для пайки нужна четкая инструкция (порядок действий). И вообще, потребуется технология пайки медных труб.

Как паять трубы?

Для соединения металла, если вы решили воспользоваться своими руками, потребуется необходимый инструмент, оборудование и материалы. Рассмотрим, какой же инструмент понадобится брать своими руками во время пайки?

Для пайки понадобится:

• Труборез (необходимый инструмент);
• Газовый аппарат (горелка);
• Металлическая шерсть;
• Также понадобится обзавестись бессвинцовым припоем;
• Флюс;

Процедура:

1. Наносим флюс на зачищенный участок металла;
2. Своими руками надеваем зачищенный фитинг, используя при этом соответствующий инструмент;
3. Используем газовый аппарат: газ горелки греет медь до момента смены цвета;
4. Теперь воспользуемся припоем.

Пайка медных трубок, а также других медных элементов - серьезный технологический процесс, требующий от мастера предельной осторожности, знаний и умений.

Соединение меди, представляет собой сложный технологический процесс, который позволяет выполнять неразъемное соединение.

Развитие загородного домостроения привело к тому, что в инженерных сетях все используют трубы, выполненные из цветных металлов и их сплавов. Для того, что бы трубопроводная система работала бесперебойно, а главное безопасно необходимо обеспечить качественное соединение между элементами трубопроводной арматуры. Такие соединения выполняют с применением пайки.

Какой припой выбрать

Пайку труб из меди могут выполнять с помощью двух видов — мягкого или твердого. Температура первого расплава составляет 425 °C, рабочая температура второго составляет от 460 до 560 °С. Для осуществления пайки применяют газовую горелку.

Тип сплава применяют исходя из соотношения меди и других веществ, которые входят в его состав. Если, в состав средства для пайки деталей входит серебро, то такой сплав называют серебряным. Кстати, чем его больше, тем меньше температура его плавления. Кроме этого, наличие большого объема этого металла обеспечивает высокую смачиваемость и обтекание место пайки.

Другой тип смеси работы с медным материалом, который широко применяют для пайки меди это медно-фосфорный. Но, температура его плавления много выше, а такой параметр как смачиваемость, также уступает серебряным смесям.

Их применяют при производстве холодильной техники, которая применяется и в пищевой промышленности.

Выполняя пайку меди медно-фосфорным припоем, и его аналогами использование флюса не требуется. Для пайки медных деталей с латунными флюс необходим. При их использовании образуется капиллярный зазор с размером от 0,025 до 0,15 мм. Аналогичный зазор при использовании таких припоев составляет от 0 до 0,15 мм

Медно фосфорные

Соединение деталей из меди может производиться медно-фосфорным припоем в состав, которого входит серебро. Его доля может достигать 15%. Такой сплав применяют для работы с холодильным оборудованием.

Рабочая температура медно-фосфорных припоев не очень высока. Вещества этого класса обладают достаточной текучестью. Кстати, при работе, с использованием этого припоя нет необходимости в применении каких-либо флюсов. Это связано с тем в его состав входит фосфор. Именно фосфор защищает зону обработки стыка от воздействия атмосферы.

Швы, образующиеся в ходе работы, отличаются прочностью. Именно это и определило его использование для работы с холодильным оборудованием, содержащие в своем составе детали из меди. Все дело в том, что при его работе постоянно существует вибрация, в таких условиях прочность шва не будет лишней.

При соединении медных компонентов трубопроводной арматуры необходимо выполнять охлаждение элементов узла, которые обладают слабой стойкостью к перегреву. В процессе работы рабочую зону можно обдувать сухим азотом. Для этого требуется эксплуатация специального оборудования. Защита сухим азотом позволяет защитить шов от окалины.

Припои этого типа недопустимы для работы со сталью. Дело в наличии фосфора, который способствует образованию пленки.

Трехкомпонентный состав, в который входит 2% серебра носит марку 102. Сфера применения этого припоя монтаж, обслуживание холодильных комплексов, которые не подвержены вибрации.

Марка 105 содержит 5% благородного металла. Он пластичен и у него медленное растекание. Вследствие этого у него имеется возможность заполнять зазоры определенного размера. Эта марка способна выдерживать незначительные нагрузки вибрационного или ударного характера.

Марка 115, содержит в своем составе 15% серебра. Из-за этого он обладает высокой пластичностью. Шов, полученный с его помощью способен выдерживать умеренные вибрационные или ударные нагрузки, возникающие во время работы холодильных установок.

Серебряные припои

Серебро – этот благородный металл, в чистом виде обладает хорошей пластичностью. Температура плавления довольно высока (962 °С). Это делает нецелесообразным применение чистого серебра в качестве сырья для стыковки деталей нецелесообразно.

Но если в серебро внести некоторые вещества, таких, как – железо, висмут и пр., то такую композицию можно использовать для создания неразъемных стыков.

Серебряные материалы хорошо плавятся того, когда его объем уменьшается. Это снижение приводит к снижению затрат на энергию и время на выполнение сборки заготовок из меди.

Серебряные материалы хорошо обволакивают соединяемые детали, и это способствует получению швов необходимого качества. Швы, полученные с применением этих средств не подвержены окислению, и хорошо переносят различного рода механические и вибрационные нагрузки.

Состав всех применяемых для стыковки деталей серебряных сплавов регламентирует ГОСТ. Маркировка этих материалов начинается с буквенного сочетания ПСр. А ним следуют числа, которые показывают процентный объем серебра в сплаве.

Скачать ГОСТ 19738-74