Пайка меди к стали

Как проводится пайка меди твердым и мягким припоем

Изделия из меди встречается повсеместно в разных сферах жизни. Например, из нее создают прочные и долговечные системы отопления и водоснабжения. Но для соединения двух элементов, специалисты прибегают к особой технологии – пайки труб из меди. Для осуществления процедуры необходимы подходящие инструменты и материалы, а также знания. Так как она обладает определенными особенностями, о которых новичок может не знать.

Чтобы паять медь, мастеру нужно иметь при себе такой состав, как припой. Это термопластичное вещество герметизирует поверхность изделий и под воздействием высокой температуры расплавляется, растекаясь по всему месту соединения. Но как только он остывает, то твердеет и надежно скрепляет изделия.

В результате создается один предмет, который отличается долгим сроком службы, выдерживает высокую нагрузку, перепады давления и температуры, а также не боится ультрафиолетового излучения.

Преимущества меди: краткий курс материаловедения

Технически чистая медь может похвастать отличной электропроводностью, а также теплопроводностью. Также огромным преимуществом владеет медь, владеющая высокой устойчивостью против воздействия коррозии. Медь – сравнительно прочный, а также пластичный материал. При уменьшении газов пластичность меди увеличивается до 62%. Во время повышенных температурных показателей прочность металла идет на спад, в то время как пластичность возрастает. Примечательным свойством меди есть то, что она способна оставлять в сохранности высокую пластичность до температуры жидкого гелия (-269 гр. С).

С целью повышения прочности меди, как материала, а также придания ей положительных свойств, она легируется всевозможными добавками. Стоит отметить, что сплавы на медной основе могут похвастать значительными механическими свойствами и многим другим.

Как подготовить детали к пайке?

Перед тем, как приступать к пайке своими руками, часть детали необходимо соответствующим образом подготовить. Поверхность материала следует обезжирить.

Для этого можно использовать бензин, ацетон, любой другой растворитель. Чтобы удалить оксидную пленку, нужно применить физическое воздействие.

Для этого можно использовать различные материалы: сетку из нержавейки, щетку, абразивные круги.

Для удаления оксидной пленки можно использовать кислоты, такой способ достаточно трудоемкий, чтобы использовать его в домашних условиях.

После обработки поверхности металла, применяя изделие из нержавейки, старая пленка удалится, но на ее месте образуется новая.

Она будет более слабая, тонкая. Флюс растворит ее намного быстрее, чем ту, что сняли предварительно. Поверхность из латуни, меди, стали зачищать намного легче.

Прежде чем припаять одну деталь к другой, стоит их нагреть. Если предметы из стали отличаются большими размерами, для нагрева следует использовать паяльную лампу или специальные газовые горелки.

Нагревая помощью горелки, нужно быть осторожным и все время следить за работой горелки. Основной материал перегреться не должен, так как расплавится и потеряет свою форму.

Необходим постоянный контроль температуры горелки. Для этого стержень припоя нужно кратковременно прикладывать к поверхности. Когда температура достигнет рабочей, припой расплавится.

Стоит обращать внимание на пламя горелки, которым нагреваются детали.

Газовые составы смеси для горелки должны быть сбалансированными и не иметь недостатка/переизбытка кислорода.

Если кислорода будет больше нормы, то поверхность металла будет окисляться. Подобная ситуация не случится, если работать с поверхностями из стали, латуни, меди.

Во время работы с маленькими деталями горелки не применяют, обычно пользуются паяльниками, работающими от электросети.

Если необходимо соединить несколько компонентов, применяется пайка волной припоя. На видео показано, как работать с мягкими, твердыми припоями.

Как выбрать припой?

Итоговой результата качества выполненной работы во многом зависит от выбора припоя определенного вида. Он обеспечивает полное заполнение обрабатываемой поверхности. Самым распространенным и доступным способом является использование припоя из латуни для пайки нержавеющей стали с медью. В некоторых частных ситуация его можно применять даже не используя флюс.

Важно: использования данного типа припоя во многом уступает по физическим свойствам другим способам, однако в силу своей доступности и простоты его можно использовать для пайки простых соединений, которые не будут нести на себе высокий уровень ответственности.

Помимо вышеописанного способа, можно также использовать припои из следующих материалов:

• медно-фосфорный материал – он позволяет значительно улучшить качество итогового соединения, однако стоимость этого припоя достаточно высока;
• оловянно-серебряный материал – использование данного вида припоя лучше всего подходит для соединения нержавеющей стали с медью, однако применение этого способа связано с большими затратами в финансовом плане;
• для создания простейших соединений можно использовать обычный радиотехнический расходный материал, но лучше всего выбрать специализированный материал.

Пайка медных труб с применением медно-фосфорного припоя

Если факел пламени горелки ярко синего цвета и средней величины, то это свидетельствует о том, что газовая смесь содержит равное количество кислорода и газообразного топлива. Благодаря такой пайке металл будет нагреваться равномерно.

Если факел пламени горелки небольшой и бледно-голубого цвета, то это значит, что в газовой смеси находится много кислорода. Во время такой пайки поверхность металла будет окисляться, свидетельством чего станет появление темного налета на металле.

Гарантом надежности паяного соединения является подготовка медной поверхности. Она должна быть очищена от грязи, масла, краски и прочих веществ, которые могут препятствовать нанесению припоя на металлические поверхности.

Соединяя методом пайки две медные трубы необходимо обеспечить выполнение следующих условий:

• труба меньше диаметра должна входить в трубу большего диаметра не меньше, чем на длину своего диаметра;
• зазор между стенками наружной и внутренней трубы должен находиться в пределах 0,025-0,125;
• прогрев выполняют равномерно по всей длине и окружности соединения;
• использование горелки нужного размера с уменьшающимся пламенем. При перегреве основной металл начинает сильнее взаимодействовать с припоем, в результате, такое соединение будет иметь значительно меньший срок службы.

Припой не будет равномерно распределяться между соединяемыми трубами, когда внутренняя труба больше нагрета, чем наружная и в обратном порядке. Необходимо полностью равномерно разогревать всю поверхность свариваемых труб, только в этом случае припой будет равномерно проникать в зазор соединений.

Если пруток твердого припоя расплавится от контакта с прогретыми трубами, то это означает, что они достаточно прогреты. Чтобы улучшить процесс пайки пруток твердого припоя предварительно прогревают пламенем горелки.

Известно, что припой проникает в соединение труб под действием капиллярных сил и чтобы облегчить процесс его растекания необходимо предварительно позаботиться о чистоте поверхности свариваемых соединений и соблюдать необходимый зазор. Также следует не забывать, что припой всегда движется к источнику теплоты.

Можно ли спаять нержавейку с медью?

Пайка меди с нержавейкой хоть и является достаточно сложным процессом, но и это все же возможно. Дело в том, что соединение нержавейки с нержавейкой и меди с медью происходит намного чаще, так как итоговое качество соединение выходит значительно лучше. Но в различных ситуациях, когда требуется сделать такое соединение, то приходится уступать качеством. Специально для подобных случаев выпускают особые припои, которые позволяют сделать надежное соединение, отвечающее эксплуатационным требованиям. Если для других типов пайки использование флюса далеко не всегда обязательно, то здесь требуется провести полный спектр процедур, включая лужение, а также использовать все дополнительные материалы.

Пайка мягкими припоями

Пайка мягкими припоями может осуществляться только до температуры ниже, чем 400 градусов по Цельсию. Эти вещества позволяют обеспечить образование действительно прочного и одновременно мягкого шва, который не только будет отличаться относительной гибкостью но и хорошими показателями стойкости к коррозии и физическим воздействиям.

К мягким припоям относятся:

1. Свинцово-оловянные
2. Припои с малым содержанием олова
3. Специальные и легкоплавимые

Припой, температура работы у которого 185 ÷ 267˚С – соединяет в себе олово и свинец. Также в небольшом количестве добавляется и сурьма. Перед покупкой обязательно проверяйте ГОСТ, там указана вся информация по припою. Например, ПОС 40 – последняя цифра означает что в данном веществе содержится 40% олова, в среднем сурьмы добавляется от 3 до 5 процентов, все остальное – свинец. Данные припои используются для соединения швов, которые не нуждаются в ответственности, т.е. не нагружены, не подаются битью или постоянной вибрации.

Для пайки также применяется бессвинцовой флюс. Их еще называются малооловянистые соединения. В основном их применяют для соединения небольших плат, контактов на нежных электрических схемах и т.д. Максимально допустимая температура плавления – 330 градусов по Цельсию.

Самые нераспространенные – это припои легкоплавкового типа, температура от 60 градусов до 145. Они приобретаются для низкотемпературной пайки или очень осторожной ручной сварки. В частности, их нельзя назвать основными припоями, т.к.у них очень маленькая прочность и эластичность. Они чаще применяются для повторного или ступенчатого паяния.

В отдельных случаях необходимо изготовление специального состава, его свойства подгоняются непосредственно для материалов, не поддающихся пайке (это флюс для никеля, низкоуглеродистой стали, алюминия, вольфрама и чугуна).

Рассмотрим самые популярные смеси:

1. Флюсы для пайки алюминия в обязательном порядке должны быть на оловянной основе, также в них содержится бура, цинк, кадмий, но все, же олова в них содержится более чем 99 %. Цинк и кадмий необходимы для повышенной диффузии, которая способна проникнуть даже в глубинные слоя алюминия.
2. Паста-флюс или гель для пайки микросхем, также такие припои используются для печатных плат.

Флюс гель

Для таких сплавов припои поставляются в виде разнообразных составов относительно густых, прутьев, лент и проволочных катушек (как для сварки). Также бывают чушки, которые наполовину заполнены флюсом из канифоли.

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.

Мягкие припои для пайки

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.

Далее, небольшой пластинкой из стали снимают шлак с поверхности расплавленного припоя, затем аккуратно разливают его в формочки, сделанные из жести, либо гипса.

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.

Инструменты

В домашних условиях чаще всего возникает потребность сварки медных, при монтаже отопительных систем и водопроводов. Медь представляет собой хороший материал для водопроводных труб, потому что имеет гладкую поверхность, не поддается коррозии, обеспечивает хороший ток воды, не имеет вредных веществ в составе, не зарастает отложениями и обладает бактерицидными свойствами. Медные водопроводы способны прослужить очень долго, не меньше 50 лет.

Содержание:

Сварка цветных металлов

Сварка представляет собой процесс образования неразъёмных соединений с помощью установления между свариваемыми элементами межатомных связей при их частичном или общем нагреве, либо пластическом деформировании. Для производства сварки принято использовать разные источники энергии: лазерное излучение, газовое пламя, электрическую дугу, электронный луч, ультразвук и трение.

Сварка цветных металлов существенно отличается от процедуры сварки сталей, потому что цветные металлы обычно отличаются более высокой теплопроводностью и реагируют в расплавленном состоянии с газами, которые содержатся в атмосферном воздухе. Чтобы исключить возникновение подобных негативных последствий, необходимо более тщательно выбирать сварочные материалы, подготавливать детали к сварке и строго следовать инструкции сварки.

Развитие технологий в настоящее время позволяет провести сварку не только на промышленных и производственных предприятиях, но и в космосе, под водой и в домашних условиях на открытом воздухе. Однако процедура сварки цветных металлов, в том числе и технология сварки меди, является достаточно специфичной и зависит во многом от физико-механических свойств материала.

Свойства меди

Медь используется для изготовления трубопроводов для разных машин, сосудов, химической аппаратуры, токопроводящих частей и разных деталей. Данный материал характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, а также устойчив к коррозии. Технология сварки меди является достаточно сложным процессом.

Трудности процедуры вызваны склонностью меди к окислению в расплавленном состоянии с образованием тугоплавкого окисла и поглощению газов, значительной теплопроводностью, высоким показателем линейного расширения меди при нагревании, который в полтора раза выше, чем у стали, а также повышенной текучестью.

Свариваемость меди ухудшается в результате наличия в ней висмута, серы, свинца и кислорода. Свинец и висмут придают этому цветному металлу красноломкости и хрупкости, в форме закиси меди кислород вызывает формирование трещин и хрупких прослоек металла в области термического влияния.

На процедуру сварки меди в домашних условиях влияние оказывает кислород, который поглощается из атмосферы. Но, тем не менее, медные изделия широко используются в разных отраслях промышленности, поэтому было создано несколько методик сваривания данного металла.

Газовая сварка меди

При условиях соблюдения технологии процедуры медь отлично сваривается газовыми баллонами, что заправлены ацетиленом. Если выполнить сварку по всем правилам и после этого проковать шов, то вы получите сварное соединение высокого качества. При этом предел прочности шва достигает 17-22 кгс на квадратный миллиметр, когда максимальный предел прочности меди будет 22-23 кгс на миллиметр квадратный.

Так как теплопроводность меди достаточно высокая (в пять раз больше железа), необходимо для ее сварки пламя повышенной мощности: 150 л/час, если толщина материала меньше 10 миллиметров и 200 л/час при толщине больше 10 миллиметров. При сварке более толстых агрегатов нужно вести сварку с помощью двух горелок. Одну из них, мощностью 150-200 л/час, используйте для подогрева. Вторая горелка мощностью 100 л в час нужна для самой сварки заготовок.

Для уменьшения отвода теплоты снизу и сверху свариваемого металла рекомендуется проложить листы асбеста. Принято применять при данном способе сварки меди восстановительное пламя, ядро которого ориентировано к кромкам металла почти под прямым углом. Чтобы уменьшить формирование закиси меди и предотвратить образование горячих трещин, необходимо вести сварку максимально быстро, без перерывов. При этом строго следите за сохранением восстановительного пламени.

Непосредственно перед сваркой деталей из меди не применяются прихватки. Сварку изделия обязательно следует выполнять в специальном сборочно-сварочном приспособлении. В качестве присадки при сварке используйте проволоку из электротехнической меди, или металла, который содержит раскислители: не больше 0,2% фосфора и близко 0,15-0,3% кремния. Максимально допустимый диаметр проволоки присадочной – 8 миллиметров.

При сварке распределять тепло необходимо таким способом, чтобы плавилась проволока ранее кромок основного металла. Присадочный материал при этом будет наплавляться на кромки, что начинают плавиться. Скос кромок на листах с толщиной больше 3 миллиметров выполняют под острым углом 45 градусов. Перед сваркой кромки необходимо зачистить до блеска свежего металла, либо протравить с помощью раствора азотной кислоты с промывкой в воде.

Для правильного применения газовых баллонов, нужно просмотреть видео о сварке меди. Чтобы измельчить зерна наплавленного металла и повысить плотность сварных швов после сварки материал, который имеет толщину до 5 миллиметров, проковывают в холодном состоянии, а медь толщиной больше 5 миллиметров – при температуре плюс 200-300 градусов.

Шов подвергают отжигу после проковки шов при температуре порядка 500-550 градусов по Цельсию с быстрым охлаждением водой. Чтобы предотвратить образование трещин, нельзя вести проковку при температуре больше 500 градусов, потому что медь становится хрупкой при таких температурах.

Аргонодуговая сварка меди

Дуговую сварку плавлением широко применяют для создания медных сварных конструкций. С целью получения высококачественного сварного шва рекомендуется использовать защитные газы, в качестве которых выступает аргон высшего сорта или смесь аргона и гелия (50-75% аргона). Дуговую сварку меди на производстве и в домашних условиях чаще всего производят вольфрамовым электродом.

В качестве присадки необходимо использовать узкую профилированную проставку или проволоку, которая закладывается встык. Сварка меди аргоном вольфрамовым неплавящимся электродом отличается хорошей устойчивостью дуги. Применяют ручную дуговую сварку меди при соединении агрегатов небольшой толщины (до 4 миллиметров) и в труднодоступных местах.

Сварку вольфрамовым электродом выполняют при постоянном токе. Электрод должен быть сориентированным строго в плоскости стыка. В случае сварки металла, который имеет толщину больше 4-5 миллиметров, нужно его предварительно подогреть до плюс 300-400 градусов. Перед сваркой рекомендуется кромки основного металла и электродную проволоку зачистить до свежего металла.

Медь, которая имеет толщину до 5-6 миллиметров, можно варить без проведения разделки кромок. При сварке заготовок с толщиной 2 — 3 миллиметра не требуется проводить подогрев основного металла. А вот техника электросварки меди толще 4 миллиметров подразумевает подогрев до плюс 300-400 градусов. Технология сварки цветного металла, в том числе и меди, и сплавов допускает применение плавящихся электродов.

Пайка меди

Медь в отличие от стали целесообразнее в большинстве случаев паять, чем сваривать. Особенно, если речь идет о тонкостенных медных трубах, которые используются для разных систем – отопительных, водопроводных, газовых и холодильных. Это обусловливается рядом особенностей сварки меди.

При определенных стараниях совершить пайку меди сможет даже начинающий мастер, в то время как без основательной подготовки сварить ее вряд ли удастся. Пайка структуру металла не изменяет, не нуждается в дорогостоящем оборудовании, как того требует процедура сварки.

Паяные соединения при строжайшем соблюдении технологии и использовании подходящих материалов получаются довольно прочными и термостойкими для выдерживания предназначенной им механической и тепловой нагрузки.

При пайке меди принято использовать нахлесточные типы соединений, которые позволяют обеспечить высокую прочность конструкций даже в ситуации, если были использованы мягкие припои, которые обладают относительно малой прочностью. Для обеспечения удовлетворительного уровня прочности паяного соединения вы должны обеспечить нахлест не меньше 5 миллиметров. На практике обычно применяют более высокие значения для обеспечения хорошего запаса прочности.

Виды припоев

Сплавы меди и сам металл можно паять высокотемпературной и низкотемпературной пайкой. Существует много оборудования для сварки меди и её пайки, а также разнообразных твердых и мягких припоев, которые обеспечивают хорошее качество пайки деталей и труб. Предпочтительным для низко- и высокотемпературной паек считается применение припоя и флюса одного производителя.

Низкотемпературные припои

Применение низкотемпературных припоев позволяет совершать пайку при температуре, мало влияющей на прочность меди, однако предоставляет швы с плохими механическими характеристиками. Припой для высокотемпературной пайки обеспечивает большую прочность швов и допускает высокие температуры эксплуатации системы. Однако вместе с этим совершается отжиг меди, и необходим больший навык, потому что металл легко пережечь.

Низкотемпературная пайка считается наиболее востребованной в отоплении и водоснабжении. Учитывая большую площадь контакта элементов трубопроводов, низкотемпературные припои способны обеспечить достаточную прочность соединений.

Существуют следующие низкотемпературные бессвинцовые припои, что гарантируют достаточно высокое качество медной пайки: сплавы олова с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Львиную долю в них (до 97%) составляет олово, остальное припадает на другие элементы. Для низкотемпературной пайки данного металла вообще-то подходят и пропои свинцово-оловянные, но если нужно паять трубопровод для питьевой воды, то рекомендуется от них отказаться из-за вредных качеств свинца.

Обладают самыми лучшими технологическими свойствами серебросодержащие припои, к примеру, S-Sn97Ag3, который содержит 97% олова и всего лишь 3% серебра. Немного худшими, но все равно удовлетворительными качествами обладают припои медьсодержащие, включая и S-Sn97Cu3, в котором присутствует 97% олова.

Практике известны и трехкомпонентные припои, которые содержат олово (95,5%), медь (0,7%) и серебро (3,8%). Универсальным и широко применяемым припоем является оловянно-медный. Однако такое вещество имеет один существенный недостаток — высокую стоимость. Подобные составы припоев отвечают за хорошее качество швов и высокую прочность, долговечность и надежность систем водоснабжения и отопления.

Высокотемпературные пропои

К высокотемпературным припоям рекомендуется прибегать только в случае, когда в этом имеется особая потребность. К примеру, если необходимо эксплуатировать паяный трубопровод при высокой (выше плюс 110 градусов) температуре — в отопительной системе с использованием пара, что отличается высоким давлением.

Для пайки газопровода из медных труб используется исключительно высокотемпературная пайка, потому что предоставляет соединение с наибольшим уровнем прочности и надежности, а вот низкотемпературную пайку в газоснабжении не используют.

В случае пайки медных изделий между собой медно-фосфорные припои не нуждаются в обязательном применении флюсов. Еще одно достоинство этого припоя: параметры термического расширения меди паяемых деталей и пропоя почти идентичны. Большое распространение – за самофлюсующимся припоем, который состоит из 92% меди, около 6% фосфора и 2% серебра. Все твердые припои выпускаются в форме твердого прутка.

В связи с хрупкостью данного соединения, которая возникает из-за химических реакций фосфора с определенными металлами, медно-фосфорные припои нельзя применять для пайки цветного металла с содержанием никеля больше 10%. Также устанавливать данные припои не рекомендуется для пайки бронзы алюминиевой. Не рекомендуется их применять и при пайке чугуна и стали.

Флюсы при сварке

При сварке и пайке рекомендуется применять специальные аппараты для сварки меди и флюсы, которые защищают расплавленный металл от окисления, растворяют и превращают образовавшиеся окислы в шлаки. Их вносят в сварочную ванну. Помимо этого, флюсами покрывают концы кромки свариваемых агрегатов и присадочных прутков, а также обратную сторону основного металла.

Для низкотемпературной пайки в качестве флюсов преимущественно применяются составы, которые содержат хлорид цинка. Но при покупке флюса необходимо особое внимание уделять его составу. Флюсы состоят из буры прокаленной, кремниевой кислоты, кислого фосфорнокислого натрия и древесного угля.

Существует много эффективных флюсов для пайки меди, нужно попросту приобрести любой предназначенный для этого состав. К примеру, флюс F-SW 21 или канифольная вазелиновая паста, которая состоит из канифоли, технического вазелина или хлористого цинка. Паста считается самой удобной формой для нанесения на деталь.

Теперь вы поняли, что сварка меди отличается от процедуры сварки других металлов в виду особенностей данного материала. В некоторых случаях целесообразнее проводить пайку меди. С целью раскисления металла и удаления в шлак окислов, которые образуются при плавлении меди, рекомендуется использовать припои и флюсы.