Как запаять медную трубку в домашних условиях

Мягкие металлы довольно сложно поддаются термической обработке. Пайка меди, латуни и бронзы в домашних условиях чаще всего выполняется твердым припоем, хотя иногда используются специальные пасты.

Теория

Медь – один из древнейших металлов, который используется людьми для создания различных украшения, приспособлений и коммуникаций. Характеризуется высокой пластичностью и розовато-красным цветом, иногда с золотистым оттенком. В домашнем хозяйстве медь наиболее часто применяется в водопроводных трубах, в отоплении, т. к. она не поддается коррозии и устойчива к перепадам температур.

Фото – медные соединения

Существует множество видов пайки, для меди применяется капиллярная. Она позволяет максимально аккуратно и прочно соединить две части трубопровода или радиодеталей. Также это термическое воздействие делится на:

Высокотемпературная пайка характеризуется более высокой прочностью шва. Помимо этого она позволяет обеспечить соединению термоустойчивость, что очень важно для различных коммуникаций. Но при этом, этот вид работ не используется на резьбовых соединениях. Для проведения такой пайки требуется специальное оборудование – горелка с пьезоподжигом и ацетилом, пропаном.

Фото – медные элементы

Низкотемпературная используется при работе с мягкими припоями (пастями, гелями). Главное достоинство этой методики – простота и легкость проведения работ. Проводится при температуре ниже, чем 425 градусов, поэтому спайка может производиться даже паяльником. Он заключается в том, что под воздействием определенной температуре припой, нанесенный на зазор между деталью и соединяемым участком, расширяется, закрывая собой зазор.

Фото – процесс пайки

Также есть одно важное правило, которое нельзя нарушать ни в коем случае. Пайка меди и алюминия, или алюминия с латунью строго запрещена. Она выполняется для электрических проводов, например, если нужно разветвить проводку в старых домах. Это запрещено из-за разности линейного теплового расширения металлов и вероятности короткого замыкания в месте стыка.

Инструменты для пайки

Перед началом работы нужно подготовить специальные инструменты и приспособления для пайки медных соединений. Вам понадобится:

1. Газовая или кислородная горелка для пайки меди (с азотом, ацетатом и т. д.);
2. Припой (для капиллярной пайки согласно ГОСТ Р 52955-2008);
3. Щетка (жесткая, но не металлическая) и абразивная бумага для зачистки медных соединений;
4. Фитинги или другие соединяемые элементы;
5. Паяльный флюс.

Нужно отметить, что если работа производится на трубных соединениях, то еще может понадобиться фаскосниматель, расширитель, специальное устройство для резки. Все эти приспособления можно найти у профессионального сантехника, чтобы не покупать их.

Фото – горелка

Горелки для меди бывают: профессиональными (для работы с твердыми припоями), для разогрева труб и пайки мягкими пастами, полупрофессиональными или комбинированными. Также есть специальные фены, которыми производится мягкая пайка. Они позволяют быстро разогреть место стыка температурой до 650 градусов.

1. Твердые. Они представлены стержнями определенного диаметра, который подбирается исходя из определенного зазора при соединении. Используется при соединении меди с железом в системах водоснабжения, подвода газа и системах кондиционирования. Этот припой может быть с фосфором или серебром; Фото – твердый припой
2. Мягкие могут быть как в виде пасты, так и тонкой проволоки до 3 мм диаметром. Они производятся со свинцом, оловом. Также иногда процесс осуществляется ортофосфорной кислотой.

Также для соединения медных сплавов обязательно нужно использовать флюс. Он выполняет несколько полезных функций: способствует лучшему растеканию припоя по металлу, защищает место обработки от кислородной пленки, очищает шов от окиси. Флюсы бывают с бурой (для различных высокотемпературных припоев), применяется для среднеплавких соединений золота, меди, бронзы, чугуна, нержавейки. Внешне они выглядят как паста, наносятся специальной кистью.

Фото – флюс-паста

Щетки и абразивные листы (наждачная бумага) нужны для того, чтобы после окончания работ удалять с места шва остатки припоя. Фитинги подбираются исхода из потребных соединений (они могут быть разветвляющими, угловыми, изогнутыми и т. д.).

Фото – паяльник

Сварка

Рассмотрим, как осуществляется трубная пайка меди и своими руками:

1. Любая технология подразумевает подготовку трубы. Вам понадобится обрезать коммуникацию до нужного размера и обработать концы фаскоснимателем. Это нужно для того, чтобы следующий элемент при соединении не повредился и получилось максимально жесткое сцепление деталей;
2. На край трубы из меди наносится флюс для пайки, его же намазывают на фитинг или другую трубу. После нужно аккуратно вставить коммуникации друг в друга. Если распайка производится самофлюсующимся припоем или электродом, то флюс можно не использовать;
3. В стык вставляется выбранный припой. Нужно отметить, что если используется паста, то её нужно наносить после флюса. Под воздействием определенной температуры вещество начнет плавиться, заполняя собой свободное пространство в трубе. Очень важный момент: на припой нельзя воздействовать прямым огнем, он должен расплавиться только от тепла разогретой трубы; Фото – пайка с припоем
4. Если используется лужение, то флюс и припой наносятся очень тонким слоем, иначе в противном случае, на месте пайки образуется некрасивый объемный шов. Если осуществляется ремонт замков или радиодеталей (usb, контактов), то это может нарушить процесс работы элемента;
5. После окончания нагрева инструмент убирается. В этот момент трубу нельзя двигать – соединение еще слишком пластичное, при повороте металлических отводов можно повредить крепление. Остывают медные трубы естественным путем;
6. Остается только удалить остатки припоя или флюса щеткой, абразивной бумагой или кистью. Место стыка не рекомендуется переохлаждать первые сутки, когда процесс застывания металла не завершен. Фото – после зачистки

Купить все необходимые инструменты, которыми производится пайка бронзы или меди, можно в любом электрическом магазине, цена зависит от категории. Горелки стоят от 3 долларов до нескольких десятков, стоимость припоя начинается от 5 у. е., флюса – от 3.

Ещё пять тысяч лет назад чеканщики из Египта открыли новый вид соединения металлов методом пайки. Суть метода заключается в создании соединения различных металлов путём заполнения швов припоем, который представляет собой расплавленный материал с температурой плавления меньшей, чем у соединяемых частей изделия. В отличие от стали, медные детали целесообразнее соединять методом пайки, чем сваркой. Это особенно важно, если приходится работать с тонкостенными медными трубами, которые находят широкое применение в отопительных, водопроводных, газовых и холодильных системах. С такой работой может справиться даже новичок.

Особенности труб из меди

Химический состав, который используется при производстве медных труб, на 99% состоит из меди, но допускаются незначительные примеси олова, железа, сурьмы, свинца.

Трубы из меди бывают твёрдыми (не отожжёнными) и мягкими (отожжёнными). Во время изготовления при механической обработке медный материал теряет свою природную пластичность.

Это свойство можно возвратить путём отжига металла, то есть, нагрева его до 600—700 градусов с последующим охлаждением в естественных условиях. В результате таких действий медная труба получает некоторые технологические преимущества перед твёрдой медью. Конечно, мягкая труба проигрывает в прочности, но зато намного превосходит в пластичности, что увеличивает значение её удлинения при разрыве на 40—60%. Это означает, что мягкую трубу можно легко изгибать, не опасаясь её разрыва. Благодаря пластической деформации меди, такие трубы могут исключить разрыв водопровода при случайном его замораживании.

Медные трубы обладают такими достоинствами:

• долговечность эксплуатации;
• прочность;
• способность легко подвергаться обработке;
• не боятся ультрафиолетового излучения;
• выдерживают максимально высокие температуры;
• безаварийно работают под высоким давлением;
• обладают бактерицидными свойствами;
• не поддаются коррозии;
• имеют высокую теплопроводность и гладкую поверхность.

Конечно, более высокую стоимость меди, в сравнении с другими современными материалами можно отнести к её недостаткам, но технология пайки позволяет сэкономить на фитингах.

Методы пайки медных деталей

Неразъёмное соединение труб на промышленных объектах, как и пайка меди в домашних условиях, осуществляется двумя методами:

1. Высокотемпературный способ — применяется на трубопроводах, эксплуатируемых при высоких температурах и с большой нагрузкой. Расплавление припоя этим методом происходит при температуре 600—900℃.
2. Низкотемпературный метод — используется для систем бытового назначения. При использовании мягкого припоя нагревание места пайки достигает 450℃, а для твёрдого припоя — более 450℃.

Инструменты и приспособления

Конечно, для пайки медных труб своими руками в стандартном исполнении можно использовать многие элементы, которые несложно обнаружить в собственных домашних запасах. В крайнем случае придётся приобрести специальные приспособления для выполнения технологического процесса пайки. Итак, чтобы произвести качественный монтаж медных изделий может понадобиться:

1. Ручной труборез, который позволит получить строго перпендикулярный разрез трубы.
2. Приспособление для снятия фаски — служит для удаления различных заусенцев и закругления места разреза.
3. Расширитель труб поможет во многих ситуациях обойтись без применения фитингов. Для пайки нужно увеличить диаметр одного конца трубы, чтобы туда вставить другую заготовку.
4. Щётки и ёршики помогут очистить от окиси место пайки труб.
5. Для повышения безопасности работ на сопло горелки нужно установить рефлектор (отражатель) огня, который поможет защитить горючие материалы, расположенные вблизи места работы. Это предотвратит потери тепла и обеспечит равномерный прогрев трубы.
6. Газовая горелка является основным инструментом для пайки медных труб. Существует несколько разновидностей горелок- от высокопроизводительных моделей до бытовых устройств.

По мощности горелки подразделяют:

1. Для разогрева труб и пайки мягким припоем.
2. Для проведения работы твёрдым или мягким припоем (полупрофессиональные).
3. Для осуществления пайки твёрдым припоем (профессиональные).
4. Термофеном можно разогреть легкоплавкий припой. Такой инструмент способен давать струю горячего воздуха до 650℃.

Материалы для соединения меди

Весь технологический процесс пайки медных трубок газовой горелкой можно осуществить с помощью флюса и припоя для меди, а также как с применением фитингов, так и без них.

Флюс и паяльная паста

Флюс для пайки медных труб имеет огромное значение для образования качественного соединительного шва. Он может быть низкотемпературным с активностью до 450 ℃, и высокотемпературным — более 450 ℃.

Применение флюса необходимо в случае:

• качественной очистки поверхности соединяемых труб от окислов;
• защиты места соединения от кислорода, который содержится в воздухе;
• повышения сцепления припоя с поверхностью металла;
• улучшения процесса растекания припоя.

На сегодняшнее время существуют следующие разновидности флюсов:

• активированные;
• кислотные;
• некислотные;
• антикоррозийные.

Паяльная паста представляет собой густую массу, состоящую из флюса, маленьких частиц припоя и добавок специального действия. Такой состав часто применяется на промышленных предприятиях при пайке радиотехнических деталей на печатных платах. Форма в виде пасты очень удобна для нанесения на мелкие детали.

Виды припоев

Соединение меди и её сплавов можно производить как низкотемпературной, так и высокотемпературной пайкой. Имеется множество мягких и твёрдых материалов, которые способны обеспечить идеальное крепление деталей из металла.

Применение припоев с низкой температурой плавления позволяет спаять детали в условиях, мало влияющих на прочность меди, но при этом соединительный шов имеет худшие механические параметры. Припои для высокотемпературного соединения увеличивают прочность места стыковки металлов, но требует определённых навыков, чтобы исключить пережог меди.

Существует большое количество бессвинцовых припоев, которые способны обеспечить довольно высокое качество стыковочных работ. В основном это сплавы олова (95—97%) с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Лучшими свойствами обладают серебросодержащие припои. Широкое применение получили и трёхкомпонентные виды, в состав которых входит олово, медь и серебро. Использование оловянно-свинцовых припоев ограничено из-за вредности свинца.

Высокотемпературную пайку осуществляют твёрдыми припоями медно-фосфорного состава. Такие составы при соединении двух медных деталей не требуют применения флюсов. Очень благоприятно влияет на качество стыковки одинаковый коэффициент термического расширения меди.

Изготавливают твёрдые припои в виде профильных стержней, а мягкие — в виде проволоки диаметром 2—3 мм.

Соединительные фитинги

При отсутствии специального инструмента для качественной резки и расширения места соединения, применяются технологические медные переходники (фитинги), которые имеют строго регламентированный диаметр раструба.

При всём разнообразии видов таких деталей чаще используются три основных формы: углы — способствуют изменению направления трубопровода на 90 градусов, тройники — обеспечивают ответвление от трубы и муфты — служат для соединения двух труб.

Фитинги имеют довольно высокую стоимость, поэтому многие специалисты стараются обойтись без них, обрабатывая место стыковки специальными приспособлениями.

Существуют специальные фитинги с готовым припоем, который в виде валика размещён по краям детали. Запаять трубы таким фитингом очень просто нужно только соединить поверхности и нагреть их до температуры плавления припоя.

Технология пайки медных труб

Весь технологический процесс соединения деталей из медного материала условно можно разделить на подготовительные операции и непосредственно сам этап создания крепкого стыка.

Основные операции соединения при помощи горелки:

1. Резку трубы удобнее всего производить с помощью трубореза. Для этого инструмент устанавливается на обрабатываемую деталь таким образом, чтобы режущий ролик совпадал с линией разреза. Далее зажимается винт и поворотом вокруг оси трубы производится разрез. После каждых двух оборотов вращением винта резак поджимается к трубе. Можно отрезать металл и обычной ручной ножовкой по металлу, но при этом очень сложно добиться перпендикулярности среза.
2. После резки нужно снять наружную и внутреннюю кромки. Наружная фаска удаляется для облегчения сборки, а внутренняя может оказывать сопротивление потоку воды или газа. Существуют специальные приспособления для проведения такого рода операций. Иногда они встраиваются непосредственно в труборез, а иногда выступают в роли отдельного приспособления.
3. Следующим шагом будет зачистка сопрягаемых частей детали от окислов. Внешнюю поверхность легко очистить мелкой абразивной бумагой либо специальным устройством с отверстием, обрамлённым стальной щёточкой. Для очистки внутренней кромки применяются ёршики, сетка или наждачная бумага, навёрнутая на любой штырь соответствующего диаметра. После очистки поверхности до блеска нужно удалить остатки абразива, которые существенно снижают качество пайки.
4. После очистки необходимо нанести на поверхность флюс. Пастообразный состав наносится с помощью кисточки на наружную часть вставляемой трубы. После этого сразу производится соединение деталей, чтобы избежать попадания мусора.
5. Во время сборки сопрягаемые детали нужно повернуть друг относительно друга, чтобы осуществить полное распределение флюса по поверхности. Затем удаляются хлопчатобумажной ветошью излишки флюса, а детали закрепляются в удобном для пайки положении.
6. Прежде чем приступить к нагреву труб, необходимо удалить все пластмассовые и резиновые детали, которые могут пострадать во время пайки. Пламя горелки должно быть нормальным — без недостатка или избытка кислорода. Сбалансированное пламя обладает ярко-синим цветом. Излишний кислород в пламени окисляет поверхность металла, на что указывает окисный чёрный налёт. Прогревать место соединения необходимо равномерно, перемещая пламя с разных сторон изделия. Когда припой начинает плавиться, значит температура пайки достигла оптимального значения. После полного заполнения соединительных швов расплавленным припоем нужно отнести пламя горелки от стыка и дать возможность остыть месту пайки естественным путём.

После полного остывания места стыковки металлов необходимо удалить остатки флюса ветошью, смоченной раствором спирта.

Недопустимые ошибки

Причиной некачественного соединения двух деталей чаще всего становится спешка, поэтому нужно не забывать контролировать кромки изделия на отсутствие посторонних мелких предметов, которые могут образоваться после резки.

При нанесении флюса важно стараться не пропустить ни одного малейшего участка поверхности, ведь любой дефект может стать причиной плохого контакта.

Если какой-нибудь участок поверхности будет слабо прогрет, это приведёт к слабому сплавлению двух металлов. Перегрев может привести к сгоранию флюса и образованию окалины или окиси на месте пайки, что влияет на её надёжность.

Техника безопасности

Так как паяльные работы ведутся с использованием высокого нагрева, необходимо строго все операции выполнять в защитных перчатках.

Наличие опасных химических испарений может привести к поражению органов дыхания, поэтому работы нужно проводить в хорошо вентилируемом помещении и в защитной маске.

Пайка труб из медного материала не представляет особой сложности. Более подробно расскажет о пайке медных проводов видеоурок, который можно посмотреть на многих сайтах интернета.

Не является секретом то, что медные трубы по гибкости, термостойкости и долговечности на много лучше чем трубы из стали, чугуна, ПВХ-трубы. Медь достаточно дорогой материал, но цена соответствует качеству и повышенной долговечности. Конечно же, можно сэкономить, если самому монтировать трубы но для этого нужно уметь пользоваться горелкой или паяльником. Вот инструкция, как при помощи электрического паяльника самому спаять медные трубы.

Электрический паяльник предназначается для пайки медных труб. Его удобно применять там, где не возможно применение газовой горелки. Это такие места рядом с кафелем, обоями, горючими материалами и т.д. Паяльник в зависимости от производителя может работать от разных видов электричества. Паяльники, питающиеся от сети 220В более лёгкие, чем их аналоги, запитанные через понижающие устройства. При приобретении паяльника нужно обратить внимание на некоторые его технические характеристики. Чем значение мощности паяльника больше, тем быстрей будут, разогревается детали, и проходить их спаивание. От мощности, также зависит то, какой диаметр трубы мы сможем прогреть. Чем она выше, тем больший диаметр труб можно будет спаять. Также обратим внимание на температуру разогрева. Чем она выше, тем быстрей будет проходить процесс спаивания. Не маловажным фактором при покупке паяльника является его вес. Если паяльник применять стационарно тогда вес не имеет большого значения. Но если его нужно перевозить с объекта на объект, то это немало важный фактор.

Преимущество электрического паяльника для пайки медных труб в том, что нет открытого пламени. И это делает этот метод пайки пожара безопасным. Также паяльник выдерживает температурный режим (900 о С не больше ни меньше) не допуская перегрева трубы. Так что для новичка это идеальный способ пайки.

Какое устройство паяльника? Всё очень просто он представляет собой щипцы на концах, которых закреплены сменные графитные электроды. При работе для разогрева стыка графитными электродами захватываем трубу выше стыка за предварительно очищенную поверхность трубы. За счёт высокого сопротивления графитных электродов происходит разогрев медной трубы. Поверхность не обходимо зачищать, что бы продлить срок эксплуатации графитных электродов. От качества зачистки мест под электроды зависит, сколько стыков мы сможем спаять на одной паре, средний ресурс 100 – 150 стыков.

Переходим к процессу пайки на примере медной трубы Ø22 мм. Для работы по монтажу медных труб нам нужны будут следующие инструменты: труборез (лезвие по меди и нержавейки), фаскасниматель, щётка металлическая для зачистки труб, шкурка абразивная, флюс для пайки, припой, паяльник.

Обрезаем труборезом нужную длину трубки. После того как обрезали трубку на её внутренней стенке остаётся острая кромка. Кромку нужно снять при помощи фаскаснимателя. Затем необходимо при помощи щётки металлической зачистить внутренний диаметр нашей трубки, от заусенец.

Проверим качество зачистки пальцем (аккуратно) внутренний диаметр должен быть абсолютно гладким. Также при помощи абразивной шкурки зачистим наружный диаметр до блеска на размер соединения плюс место для щёток паяльника (5-10 см). Эта операция нужна для снятия оксидной плёнки на меде, которая может повлиять на качество пайки. Также подготавливаем и наш фитинг либо уголок, тройник, зачищаем его внутренний диаметр, где будет происходить соединение с трубкой.

Следующий этап в нашей пайке это нанесение флюса. Наносим флюс на трубу на наружный диаметр. И на внутренний диаметр нашего соединительного изделия. Флюс наносим кисточкой, не жалеем. Далее соединяем две детали вместе. Обязательно прокручиваем, чтобы флюс равномерно распределился по плоскости соединения. Излишки флюса протираем тряпочкой. Выставляем наше соединение в тисках для большего удобства и приступаем к пайке.

Возьмём наш паяльник, графитовыми щётками обхватываем трубку за зачищенную часть выше нашего соединения. Трубка и соединение начинает нагреваться. Ждём, пока закипит флюс и появится серебряный оттенок. Потом подносим припой к торцу соединения. Он расплавляется и затягивается в соединение благодаря капиллярному эффекту, созданного расплавленным флюсом. Одно касания припоя с одной стороны соединения и противоположной. Чтобы шов соединения был качественным и красивым нужно, чтобы в соединение не попал лишний припой. За этим надо следить, когда проводим пайку. Длинна проволоки припоя необходимого для пайки примерно должна составлять, половину длинны окружности соединяемых деталей.

Теперь рассмотрим вопрос того за счет чего же происходит такая быстрая пайка медных труб. Как мы уже говорили, принцип пайки основан на капиллярном втягивании. Из за чего происходит этот эффект? Между нашими деталями в соединении всегда есть зазор. В зависимости от диаметров от применяемого припоя он может быть разным, чем больше диаметр, тем больше зазор. Флюс расплавляется, и капиллярные силы на его место затягивают припой. Шов получается красивым и аккуратным.

Очень важно обратить внимание на правильное соединение деталей. Детали должны соединятся с равномерным зазором по длине окружности соединения. Если в каком либо месте не будет зазора, то там получится не провар, так как капиллярный эффект там будет отсутствовать. А это значит, что такое соединение даст течь и его придется перепаивать. Во избежание таких случаев сначала надо собрать конструкцию без пайки. Потом сделать на соединениях метки для удобства соединения при монтаже труб. Самые не удобные стыки спаять первыми. Такие как верхние стыки, к которым трудно подобраться, если спаять всю конструкцию, а потом по месту паять верхний стык. Также важно обратить внимание на качественные поверхности наших деталей. Все детали должны быть с идеальными поверхностями. Вмятины, овальности диаметров, не допускаются ни в коем случаи. Это повлияет на качество пайки и на срок службы наших соединений.

Для пайки медных труб существует два вида припоев мягкий и твёрдый. Мягкий припой имеет более низкую температуру плавления (425 о С), чем твёрдый (460 о С – 560 о С). Мягкий припой применяют для соединения труб в котельных, водопроводах в системах отопления и т.д. Там где нет очень высокого давления. Этот припой легко расплавляется и качественно спаивает соединения. Твёрдый припой плавится при более высокой температуре. Применяется на трубах с избыточным давлением, таких как системы кондиционирования, в холодильной промышленности. Там где нужна повышенная герметичность, и стойкость к вибрациям. Преимущество твёрдого припоя заключается в том, что при работе с ним не нужно применять флюс нет необходимости зачищать стыки. Это сказывается на более высокой производительности. Но строительные нормы и правила регламентируют его применение только в холодильной промышленности. Недостатком такого припоя является его очень высокая цена.

Делаем вывод. Если вы не занимаетесь ремонтом холодильного оборудования, то и твёрдый припой вам не нужен. Так как мягкие припои в остальных отраслях ни чем ему не уступают. Самое главное выполнять все технические требования к провидению пайки. А в частности проводить зачистку стыков следить за тем, чтобы стыки были ровные без перекосов, добавлять необходимое количество припоя. И ваши соединения будут надёжными и герметичными.

Вот Вы и узнали, как паять медные трубы!