Пайка медных труб. Пайка медных труб — несколько способов реализации Технология пайки низкотемпературными припоями

Согласно классификации, приведенной в государственном стандарте, припои разделяются на группы по нескольким признакам, одним из которых является температура плавления. В процессе пайки при температуре, превышающей 450 ℃, могут применяться только высокотемпературные припои.

Другие составы такой термической нагрузки не выдержат. Высокотемпературная пайка осуществляется в разных режимах. При проведении процесса до 1100 ℃ пригодны к использованию составы со средней плавкостью.

В интервале от 1100 ℃ до 1850 ℃ следует применять высокоплавкие смеси. При более высоких температурных показателях годятся только тугоплавкие композиции.

Удивительно, что, несмотря на классификацию ГОСТа, даже в учебниках существует разная подача материалов.

Существует большое количество готовых композиций, рекомендуемых к применению при повышенных температурах. Часто в состав высокотемпературных припоев входит:

• медь;
• серебро;
• цинк;
• фосфор.

Для изменения свойств в высокотемпературные сплавы добавляют кремний, германий и некоторые другие элементы. Низкотемпературными считаются припои:

• на основе свинца;
• олова;
• с добавлением сурьмы.

Выбор конкретных припоев определяется видом сплава, из которого сделаны детали, и условиями пайки.

Иногда в низкотемпературные припои вводят цинк для повышения коррозионной стойкости шва, и разрабатывают специальные низкотемпературные сплавы для конкретных условий использования. В быту низкотемпературную пайку проводят с применением паяльника, а высокотемпературную – газовой горелкой.

Для жаропрочных сплавов

Высокотемпературные припои применяют для нержавеющих и жаропрочных стальных сплавов. Пайку таких сплавов проводят с применением припоев на основе меди, меди с цинком, серебра.

Процесс осуществляется в печах в окружении водорода или паров раствора аммиака. При пайке с помощью меди, медно-цинковых композиций в качестве флюсовой добавки используют буру.

Серебряные высокотемпературные припои можно применять только в сочетании с активными флюсами. Полученные таким методом швы выдерживают нагревание до 600 ℃. Соединения, полученные с медьсодержащими составами, высокие температуры переносят хуже.

В качестве альтернативы иногда применяют никель-хромовые припои с платиной или палладием. Такие высокотемпературные материалы стоят дороже. Швы обладают большой термической и коррозионной устойчивостью.

При наличии на стальных изделиях из нержавеющих и жаропрочных сплавов больших зазоров, хорошее соединение дают порошковые припои, содержащие компоненты, идентичные химическим элементам сплавов.

Полученные швы выдерживают нагревание до 1000 ℃. Процесс проводят в вакуумированной среде, наполненной аргоном и газообразным флюсом.

Для алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы – материалы, с которыми работать сложно. Низкотемпературная усложняется наличием тугоплавкого поверхностного слоя оксидов.

Помочь могли бы активные флюсы, но их применение чревато усиленным образованием продуктов коррозии на месте шва. Разработаны специальные технологические приемы проведения спаивания по предварительно нанесенным покрытиям.

Помимо этого для алюминия используют низкотемпературные составы с добавками дорогостоящего галлия.

Высокотемпературную пайку проводят посредством применения высокотемпературных припоев на основе алюминия с добавками меди, цинка, кремния.

Чаще всего для спаивания алюминиевых деталей используют составы 34А, а также силумин. Для каждого из этих припоев предназначен соответствующий флюс. Припой 34А способствует образованию шва, устойчивого при 525 ℃.

Высокотемпературная припойная масса из алюминия и кремния позволяет получить соединение, выдерживающее 577 ℃. При проведении работы применяют флюсы, сделанные из хлоридов щелочных металлов. Прочность образованных швов не всегда соответствует требованиям производства.

При необходимости получения соединений высокой термической и коррозионной стойкости пайку проводят в глубоком вакууме в окружении паров магния.

Процесс выполняется без флюсов по сложной технологии. В качестве припоя применяют силумин. Полученный таким методом шов выдерживает значительные нагрузки.

Работа с медью

В системах водоснабжения, отопления и некоторых производственных схемах осуществляется монтаж медных труб, не предназначенных для повышенной термической нагрузки. В таких ситуациях для пайки допустимо применение низкотемпературного припоя.

Трубопроводы большого диаметра, сделанные из медных сплавов, иногда подвергаются большому нагреванию. В таких случаях для меди и сплавов на ее основе нужны специальные тугоплавкие композиты.

Обычно применяют высокотемпературные припои на медной, серебряной основе, содержащие другие металлы, а также кремний или фосфор.

Составы из меди и цинка обозначают сочетанием букв ПМЦ и числами, указывающими на процентное содержание меди. Такие высокотемпературные припои обладают многофункциональным действием, пригодны для работы с другими сплавами.

Образующиеся швы обладают умеренной стойкостью к механическим нагрузкам. Для улучшения прочностных качеств соединений припойные средства легируют различными добавками.

На основе меди и фосфора

Высокотемпературные составы на основе меди и фосфора обозначаются буквосочетанием ПМФ и числами, указывающими на концентрацию фосфора в общей массе.

Средство переходит в жидкое состояние при температуре 850 ℃, позволяет получать швы хорошей коррозионной стойкости. Припой применим не только для медных, но и ювелирных изделий из благородных металлов.

Только стали нельзя паять таким методом. В результате на стальных швах образуются фосфиты, которые уменьшаю механическую прочность шва, приводят к образованию хрупкого соединения. Достоинство медьсодержащих припоев с фосфором заключается в возможности проведения пайки без флюсов.

Для работы с медными, некоторыми стальными, чугунными деталями также рекомендуются высокотемпературные припои на основе латуни. Это может быть чистый латунный сплав или композит с оловом и кремнием. Средства обладают текучестью, достаточной для образования прочного, стойкого шва.

На основе серебра

Очень хорошие свойства имеют высокотемпературные припойные средства на основе серебра. Они подходят практически для всех металлических изделий. Единственный недостаток – цена благородного металла лимитирует возможности частого применения.

Существуют сплавы (ПСр-15) с невысокой концентрацией серебра. Они стоят меньше, чем концентрированные композиции, могут применяться чаще.

Составы (ПСр-45) с содержанием серебра – 45 %, меди – 30 %, цинка – 25 % обладают очень хорошими свойствами: вязкостью, текучестью, ковкостью, стойкостью к окислению и механическим воздействиям. Эти сплавы применяются по необходимости, при наличии финансовой возможности.

Варьируя соотношение указанных компонентов, можно изменять максимальные температурные значения, которые выдержит будущий шов. Еще лучшие качества демонстрирует высокотемпературная композиция с содержанием серебра 65 %, но стоит она очень дорого.

Работа с титаном

Для пайки тугоплавких металлов и сплавов возможностей большинства описанных припоев недостаточно. Нужны совершенно другие высокотемпературные компоненты. Таким химическим элементом является титан, имеющий температуру плавления около 1700 °С.

Он образует прочные швы даже на изделиях с остатками оксидов. Процесс нужно проводить в атмосфере чистого аргона или гелия при значительном понижении давления в рабочей зоне.

Высокотемпературные составы из титана и меди, никеля, кобальта, других металлов проявляют свойства эвтектических систем. Сами по себе они обладают хрупкостью, применяются в виде порошков, паст.

Проволоку, ленты, полосы их этих сплавов изготовить не удается. Работать паяльником с тугоплавкими композитами невозможно.

В некоторых случаях на практике реализуют технологию контактного плавления. В зазор изделия, подлежащего пайке, помещают фольгу из титана или его сплавов.

При достижении температуры 960 ℃ начинается, а при показаниях 1100 ℃ заканчивается образование эвтектического сплава, играющего роль припоя.

Изделия, подлежащие эксплуатации при очень высоких температурах, подлежат спайке при помощи сплавов с добавками кремния, железа. Для реализации таких технологических процессов нужны мощные источники энергии.

Требуемой температуры достигают в вакуумных печах, плазменными горелками. Можно применять с этой целью электроконтактный способ или воздействие электронным лучом.

Высокотемпературное спаивание деталей – трудоемкий процесс, требующий специальных знаний и квалификации. Располагая хорошими вспомогательными средствами, оборудованием можно справиться с производственной задачей любой степени сложности.

Надежность и долговечность труб из меди не подвергается сомнению. Однако пайка медных труб своими руками потребует большей сноровки, чем, например, пластиковых. Выбор технологии соединения изделий зависит от назначения трубопровода. Наиболее часто применяются две технологии. Высокотемпературная сварка чаще всего используется, если подразумевается, что нагрузки на систему будут высокими. Для обустройства бытовых трубопроводов отлично подходит низкотемпературная пайка.

Прежде чем приниматься за самостоятельное выполнение работ, следует внимательно изучить технологии, ведь они требуют ответственного и внимательного подхода.

Соединение труб из меди с применением высокотемпературной пайки осуществляется при температурах выше 450 градусов. Необходимость применения столь высоких температур обусловлена использованием металлов с более высокой температурой плавления, чем олово. Основу смеси для высокотемпературного припоя составляют медь, серебро и некоторые другие металлы. Припой, сделанный с использованием тугоплавких материалов, дает так называемый, пьяный шов, который обладает рядом преимуществ по техническим параметрам. Такой шов незаменим в случаях, когда необходимо соединить трубы большого диаметра.

Для сооружения водопроводов высокотемпературный способ используется, когда температура теплоносителя выше 130 градусов, а диаметр изделия больше 28 мм. Благодаря высокой надежности и прочности шва, получающегося в результате высокотемпературного соединения, такой метод широко распространился в газовой промышленности.

Твердая пайка очень часто применяется при устройстве отопительных систем. При производстве сантехнических работ использование этого метода позволяет устроить отвод от уже собранной системы отопления.

Главная особенность высокотемпературной пайки состоит в отжиге металла, после которого он размягчается.

Чтобы избежать потери прочности меди, следует позволить ей остыть естественным путем, а чрезмерного нагрева следует избегать.

Технология низкотемпературной пайки

В бытовом отоплении, водоснабжении, а так же других отраслях, в которых температура относительно не высока, наиболее часто применяется метод низкотемпературной пайки. Такой способ применяется в системах с использованием температуры ниже 450 градусов и для изделий небольшого диаметра.

Такая технология пайки позволяет не отжигать металл, что в свою очередь поспособствовало широкому распространению этого метода при проведении сантехнических работ. Этот метод является наиболее безопасным при осуществлении работ собственными силами.

Основные этапы пайки

Все работы по производству спайки можно разбить на следующие технологические шаги:

• Резка изделия.
• Очистка наружной и внутренней поверхностей трубы и раструба.
• Проверка соединяемых деталей и зазора.
• Нанесение флюса на поверхность изделия.
• Сборка.
• Нагрев.
• Заполнение монтажного зазора припоем.
• Охлаждение пайки.
• Удаление остатков флюса и очистка соединения.

Прежде, чем приниматься за пайку медных труб, нужно соответствующим образом подготовить срезы - зачистить их, устроить технические зазоры, чтобы затем заполнить их смесью припоя. Для сварки труб используется специальное вещество, называемое флюс. Флюс позволяет равномерно распределить припой по всему объему зазора и сделать шов более надежным. Основное правило при использовании этого вещества состоит в том, чтобы избежать попадания влаги на подготовленную поверхность. После выполнения всех правил можно приниматься за работу.

Нагрев изделий при низкотемпературной пайке

Для производства этого типа работ потребуются низкотемпературный флюс, газовая горелка на пропане и газовая смесь: пропан-бутан-воздух. Иногда используется воздушно-пропановая смесь.

Для производства низкотемпературной пайки может использоваться электрический паяльник, который тоже подходит для нагрева элементов соединения. Если для нагрева используется газовая горелка, то нужно иметь в виду, что пятно контакта постоянно должно перемещаться, что позволит добиться равномерного нагрева.

Если с первого касания припой не плавится, нужно продолжить процесс. Но как только припой размягчился, нужно отвести пламя и позволить припою распределиться по техническому зазору.

Нагрев изделий при высокотемпературной пайке

Технология высокотемпературной пайки, благодаря надежности и прочности, также известна как "твердая". Для сварки по такой технологии используется ацетилен-воздушная или пропан-кислородная газовые смеси. Для соблюдения всех требований технологии, пламя должно быть горячим, о чем свидетельствует его ярко-синий цвет.

Пламя горелки следует перемещать по всей длине шва и окружности изделия, это позволит добиться равномерного нагрева. Детали соединения следует нагревать до 750 градусов. Нужную температуру легко определить по темно-вишневому цвету нагреваемых изделий.

Видео

Предлагаем вашему вниманию видеоролик, демонстрирующий процесс пайки медных труб.

Паяние соединений при помощи паяльника до настоящего времени остается наиболее распространенным способом пайки при выполнении монтажных соединений, однако производительность этого способа не велика. Более высокопроизводительной является низкотемпературная пайка погружением в расплавленный припой (рис. 5.6).

Низкотемпературная пайка

Паяние низкотемпературной пайкой с погружением в расплавленный припой выполняется на специальных установках, на которых смонтированы ванны с флюсом и расплавленным низкотемпературным (мягким) припоем. Заготовки предварительно очищают и обезжиривают, далее погружают сначала в ванну с флюсом, а затем с расплавленным припоем, после чего вынимают и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Заданную температуру припоя контролируют и поддерживают при помощи специального устройства с термопарой, помещенного в ванну.

Помимо описанного метода паяния, для улучшения качества паяных соединений применяют пайку в среде инертного газа (рис. 5.7), в вакууме (рис. 5.8) и в активной газовой среде (рис. 5.9). Принцип действия установок ясен из рисунков и не требует дополнительных пояснений. Основная особенность этих методов паяния состоит в том, что они выполняются без применения флюсов, так как среда, окружающая заготовки в процессе паяния, препятствует образованию окисных пленок.

Добавить в закладки

Нагрев при высокотемпературном соединении

Для «твердой» пайки применяют только газ со смесью: ацетилен-воздух или пропан-кислород, допускается газ со смесью ацетилен-кислород.

По возможности цикл нагрева должен быть коротким, при этом пламя горелки необходимо постоянно перемещать по всей длине и окружности соединения. Для быстрого нагрева горящий газ должен иметь небольшое ярко-синего цвета пламя. Соединительные детали пламенем горелки необходимо нагревать до получения темно-вишневого цвета изделий (750°С), при этом теплота должна распределяться равномерно.

При достаточном прогреве деталей припой, который подается к кромке раструба, начинает плавиться и поступать в зазор соединения. Для улучшения пайки соединения припой нужно немного прогреть пламенем горелки. Припой должен плавиться от температуры нагретого соединения, а ни в коем случае не от пламени горелки.

Искусство высокотемпературной пайки заключается в необходимости выполнить такое минимальное нагревание соединения, при котором одно касание прутком припоя приведет к полному заполнению капиллярного зазора с образованием галтели.

После застывания припоя влажной тряпкой необходимо удалить флюс (все видимые его остатки). В сантехнике, после того как монтаж трубопровода закончен, проводится технологическая промывка системы для удаления всех остатков флюса, которые остались на внутренних поверхностях труб. Флюс является агрессивным веществом и оказывает негативное влияние на организм человека.

Теперь вы знаете, как паять медные трубы. Соблюдая простые правила монтажа, которые заключаются в добросовестной очистке поверхности, нагреве соединений до необходимой температуры, неподвижности соединения при остывании припоя, можно гарантированно получить соединения с высокой прочностью.

Создание медных водопроводов – занятие для состоятельных домашних мастеров. Тем не менее, можно сэкономить и на такой дорогостоящей затее. Работы по соединению труб легко выполнить самостоятельно.

Тем более что технология пайки медных труб пригодится не только при строительстве дома. Ремонт изделий, в которых применяется медь – не такая редкость. Это может быть теплообменник, самогонный аппарат, и даже медный провод большого диаметра. Принцип работы приблизительно одинаков.

Пайка медных труб своими руками – особенности работы с материалом

Медь – это металл с высокой теплопроводностью. С точки зрения пайки, свойство имеет как достоинства, так и недостатки.

• Преимущество заключается в том, что при небольшом перерыве в нагреве, материал будет самостоятельно сохранять тепло, и процесс не будет прерван
• Недостаток – для компенсации теплопотерь в виде рассеивания, необходим более мощный источник нагрева. К тому же, способность накапливать тепло может вызвать локальный перегрев. Это чревато сгоранием флюса, и потерей его очистительной способности
• Еще один недостаток – пайка медных трубок всегда приводит к сопутствующему нагреву всего изделия, а также точек его крепления. Необходимо работать в защитных перчатках и позаботиться о защите всех предметов, которые касаются заготовки даже на большом расстоянии.

  Главное достоинство – вам не потребуется специальный или дорогостоящий инструмент для пайки медных труб. Оборудование доступно, и, как правило, имеется в запасе у любого домашнего мастера.

• Нагревательный элемент. Это может быть паяльник с массивным жалом, портативная горелка для пайки медных труб, или строительный фен большой мощности

Важно! Использование бензиновой паяльной лампы недопустимо, поскольку такое пламя вызывает жирную копоть, нарушающую адгезию припоя.

Если применяется паяльник – его мощность должна быть не менее 100 Вт. Жало массивное и широкое, чтобы обеспечить большую площадь прилегания к месту спайки. Такой паяльник называется молотковым.

• Флюсы применяются стандартные. Такими-же производится пайка медных проводов. В инструкции необходимо посмотреть максимальную температуру, которую выдерживает флюс. При ее превышении материал начинает разлагаться, а в худшем случае – обугливаться. Тогда никакой очистки не произойдет, напротив – место спайки будет зашлаковано, адгезия низкая.

Краткий экскурс по типам флюсов

Фосфорные растворители

Такой состав не только очищает поверхность от окислов, но и вытесняет воду из места пайки. Удаление остатков после окончания пайки не требуется. Самостоятельно изготовить такой флюс затруднительно.