Содержание
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.
Пайка медных труб горелкой
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.
Припой медно-фосфорный Castolin
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.
Припой медно-фосфорный Ag 2%
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.
Серебряный припой для пайки меди, Ag 20%
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.
Сплав, содержащий этот благородный материал, применяют для работы со многими сплавами меди. Все эти сплавы различаются по соотношению компонентов, наличию легирующих добавок.
Содержание серебра
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.
Практическое применение серебряных припоев
Сплавы, которые содержать большое количество серебра, (50-72%) обладают низким удельным сопротивлением. Их применяют для создания стыков с большой электрической проводимостью.
Средства для соединения деталей, содержащие этот благородный металл в небольших количествах 40-62%, применяют для создания швов, которые не будут подвергаться сильному нагреву.
Припои для меди с низким содержанием серебра (10-15%) нашли свое применение в машиностроительной отрасли.
Особенности серебряных тинолей
Сплавы с содержанием серебра отличаются невысокой температурой плавления и хорошим смачиванием. Этот материал в расплавленном состоянии заполняет все пустоты и поры. При этом швы получаются высокого качества. Средства для стыковки медных труб нашли свое применение при производстве и обслуживаниихолодильных машин.
Пайка твердым тинолем
Твердые средства для пайки используют для капиллярной стыковки и соединения трубопроводной арматуры, которая используется для подачи воды.
Пример пайки припоем серебро 1%
При пайке медных труб используют специальную пасту, газ, вспомогательные инструменты и технологическое оснащение.
При соединении медных деталей твердым припоем необходимо соблюдать все необходимые меры безопасности.
Как паять трубы
Для соединения труб, выполненных из меди и ее сплавов, необходимо использовать определенные материалы и инструменты.
Так, для выполнения работ, потребуется:
- устройство для резки труб из меди;
- газовую горелку;
- состав для пайки медных труб;
- флюс.
Процесс пайки выглядит следующим образом:
- Зачищают обрабатываемый участок.
- Вручную устанавливают фитинг, для этой операции может потребоваться специальный инструмент.
- Используя газовый нагревательный инструмент осуществить нагрев обрабатываемое место до того момента пока не произойдет изменение цвета поверхности.
- На разогретое место укладывают состав для пайки медных труб.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
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
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
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
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
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
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
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.
Нагрев зоны пайки доводится до вишневого цвета. Обычно пайка твердыми припоями производится в интервале цветов от темно-вишневого до светло-вишневого.
Расплавляется припой. При достаточном количестве флюса он легко растекается по зоне пайки, затягивается в стык.
После окончания операции производится зачистка спая.
Сплав меди с 7,5-11% фосфора из-за высокой жидкотекучести и низкой тампературы плавления применяют при бесфлюсовой пайке меди и ее сплавов.
Пайка сталей и чугунов медно-фосфорными припоями не рекомендуется, так как из-за образования хрупких фосфидов железа паяный шов не выдерживает ударных, вибрационных и изгибающих нагрузок. Для уменьшения образования фосфидов железа стальные изделия перед пайкой меднят.
Медно-фосфорные припои надежно и прочно соединят детали из меди и сплавов на ее основе (латуни, бронзы, мельхиора). Припоями можно спаять обычную или нержавеющую сталь с медью, латунью и бронзой.
Медно-фосфорные припои можно использовать в качестве заменителя СЕРЕБРЯНОГО припоя при ремонте ювелирных изделий, холодильников и газовых колонок.
| Марка припоя | медь % | фосфор % | цинк % | олово % |
расплавления (гр. Цельсия)
Для снижения температуры плавления и увеличения пластичности в сплав медь-фосфор добавляют олово и цинк.
ПМФ относятся к классу среднеплавких самофлюсующих. Они склонны к старению, обладают хорошей коррозионной устойчивостью к агрессивным средам, нерастворимы в воде и кислотах, кроме азотной (при нагревании) и царской водки.
| Припой ПМФ-9(Россия) |
СТОИМОСТЬ МЕДНО-ФОСФОРНЫХ ПРИПОЕВ.
ПМФ 7 , ПМФ 9 (диаметр 4-6 мм ) —- 1240 руб/кг
ПМФОЦр 6-4-0,03 (диам. 2-8мм) —-1520 руб/кг
В отличии от свинцово-оловянных припоев ПМФ не теряют прочности при трении и нагреве.
СПОСОБ ПАЙКИ: горелкой любого типа (паяльной лампой, пропановой горелкой), методом аргоно-дуговой сварки. Главное и непременное условие – нагрев спаиваемых деталей до темно-красного, близкого к вишневому свечения. После этого, не допуская остывания, начинают нагревать припой до тех пор, пока он не начнет достаточно хорошо растекаться.
