Блог о климатической техникеКонсультации по тел: 8-495-225-37-19

Пайка трубопроводов твердым припоем при монтаже кондиционеров

Одна из наиболее часто встречающихся операций при сборке, монтаже и особенно ремонте кондиционеров — это пайка медных трубопроводов, используемых для соединения основных узлов холодильной системы в замкнутую схему, по которой циркулирует хладагент.

Необходимо помнить, что большинство хладагентов — летучие соединения, легко проникающие даже в микротрещины. И даже незначительная утечка со временем неизбежно приводит к поломке оборудования и необходимости проведения дорогостоящего ремонта. Поэтому главное требование к паяному соединению — это герметичность.

Пайка твердым припоем осуществляется при температуре выше 425°С, но ниже температуры плавления соединяемых металлов. Физически процесс происходит за счет адгезии (от латинского adhaesio — «прилипание») между расплавленным припоем и нагретыми поверхностями соединяемых металлов. Для качественного соединения припой должен распределиться под действием капиллярных сил и «смочить» основной металл.

Смачивание — это явление, при котором силы притяжения между молекулами расплавленного припоя и молекулами основных металлов выше, чем внутренние силы притяжения, существующие между молекулами припоя. Степень смачивания — это функция основных составляющих процесса пайки: металлов, припоя и температуры. Хорошее смачивание происходит только на совершенно чистой не окисленной поверхности.

Нельзя путать твердым и мягким припоем, хотя операции очень близки. Отличие заключается в том, что соединение металлов при пайке мягким припоем происходит при температуре ниже 425°С, в связи с чем и имеет целый ряд принципиальных особенностей.

ПРИПОИ

Качество и прочность пайки в большей степени зависит не от припоя, а от неукоснительного соблюдения технологии пайки, а также физических параметров соединения. Именно они и определяют выбор оптимального припоя для того или иного случая.

Для пайки меди, латуни, бронзы и комбинаций этих металлов специально разработаны медно-фосфорные твердые припои. На практике для соединений труб в холодильном оборудовании используется две основные марки. Сплав с содержанием серебра 5% — это медно-фосфорный припой, а сплав с содержанием серебра 20–45% (содержит также кадмий) — это серебряный припой.

При пайке латуни или бронзы для предотвращения образования окисного покрытия на основных металлах используют флюс. Флюсовое покрытие препятствует смачиванию и растеканию припоя. При пайке меди и медных соединений флюс не требуется, так как медно-фосфорные припои являются самофлюсующимися.

В связи с хрупкостью соединения, возникающей из-за фосфорной составляющей припоя, нельзя применять медно-фосфорные припои для пайки цветных металлов с содержанием никеля выше 10%.

Эти припои не рекомендуется также использовать для пайки алюминиевой бронзы.

В отличие от медно-фосфорных сплавов, твердые серебряные припои не содержат фосфор. Поэтому они могут применяться для пайки цветных металлов, меди и сплавов на медной основе. Исключение — алюминий и магний, для пайки которых необходим флюс.

При использовании низкотемпературного медного и серебряного припоя необходимо принимать тщательные меры предосторожности, поскольку они содержат кадмий, пары которого оказывают отравляющее воздействие на организм.

ПАЙКА

Рассмотрим особенности процесса пайки в зависимости от физических параметров соединения, то есть от типа соединяемых труб. Самый распространенный случай — это пайка двух медных труб с использованием медно-фосфорного припоя.

СОЕДИНЕНИЕ МЕДИ С МЕДЬЮ

Как должно выглядеть пламя горелки при пайке?

Сбалансированная газовая смесь содержит равное количество кислорода и газообразного топлива, в результате чего пламя нагревает металл, не оказывая другого воздействия.

Факел пламени горелки при сбалансированной газовой смеси (ярко синего цвета и небольшой величины)

Уменьшающееся пламя горелки указывает на избыточное количество газообразного топлива в газовой смеси, которое превышает содержание кислорода. Незначительно уменьшающееся пламя нагревает и очищает поверхность металла для операции пайки быстрее и лучше.

Оптимальный вид пламени горелки для пайки твердым припоем

Пересыщенная кислородная смесь — это газовая смесь, содержащая избыточное количество кислорода, в результате чего образуется пламя, которое окисляет поверхность металла. Признаком этого явления служит черный окисный налет на металле.

Факел пламени горелки, насыщенный кислородом (бледно-голубого цвета и маленький)

Размещение горелки при пайке труб: 1 -наружная труба; 2 -горелка; 3 -зона нагрева; 4 -внутренняя труба

Необходимым условием надежной пайки является чистота поверхности. Перед операцией пайки очищают соединяемые металлические поверхности от грязи проволочной щеткой или наждачной бумагой. Необходимо предотвратить попадание масла, краски, грязи, смазки и алюминия на поверхность соединяемых металлов, иначе они будут препятствовать попаданию припоя в соединение, смачиванию и соединению припоя с металлическими поверхностями.

Для пайки одну трубку вставляют в другую так, чтобы она входила на длину не менее диаметра внутренней трубы. Между стенками внутренней и наружной труб должен быть зазор 0,025–0,125 мм.

Затем берут горелку соответствующего размера с несколько уменьшающимся пламенем и равномерно нагревают соединяемые трубы по всей окружности и длине соединения. При этом сам припой нагревать не следует.

Важно помнить, что соединение нельзя нагревать до температуры плавления металла, из которого изготовлены трубы. Дело в том, что перегрев соединения усиливает взаимодействие основного металла с припоем, то есть усиливает образование химических соединений. В итоге такое взаимодействие отрицательно влияет на срок службы соединения.

Перегретое соединение труб

Другая распространенная ошибка — недогрев соединения. Необходимо помнить, что припой поступает в соединение под воздействием капиллярных сил. Этот процесс протекает хорошо, если поверхность металла чистая, выдержан оптимальный зазор между металлическими поверхностями, концы труб в зоне соединения достаточно нагреты (расплавленный припой течет по направлению к источнику теплоты).

Перемещение припоя в зазоре между трубами при пайке

Что получается при несоблюдении этих условий? Если внутренняя труба разогрета до температуры пайки, а наружная труба имеет более низкую температуру, то расплавленный припой не заполнит зазор между ними, а вместо этого начнет перемещаться в направлении источника теплоты.

Похожая ситуация возникает, если припой и пламя горелки ввести в зону пайки одновременно. В этом случае уже внутренняя труба не прогревается до нужной температуры, и расплавленный припой не затекает в зазор между трубами.

Если равномерно разогревать всю поверхность концов спаиваемых труб, то припой плавится под воздействием их теплоты и равномерно поступает в зазор соединения.

Распределение припоя в соединении труб: а — внутренняя труба разогрета до температуры пайки, а наружная труба имеет более низкую температуру; б — наружная труба разогрета до температуры пайки, а внутренняя труба имеет более низкую температуру; в — обе трубы разогреты равномерно до температуры пайки

Считается, что трубы достаточно прогреты для пайки, если пруток твердого припоя плавится при контакте с ними. Для улучшения пайки рекомендуется предварительно прогреть пруток припоя пламенем горелки.

Расположение горелки и прутка припоя при пайке соединения концов труб, нагретых до тусклого вишнево-красного цвета: 1 -горелка; 2 -внутренняя труба; 3 -пруток припоя; 4 -наружная труба

СОЕДИНЕНИЕ МЕДИ С ЛАТУНЬЮ

При соединении меди с латунью придерживаются правил, разработанных для соединения меди с медью, но есть некоторые особенности.

Перед нагревом соединения наносят небольшое количество флюса, чтобы обеспечить смачивание припоя на поверхности латуни. А по завершении операции пайки тщательно удаляют остатки флюса горячей водой и щеткой.

Дело в том, что большинство видов флюса вызывают коррозию и должны быть полностью удалены с поверхности соединения.

СОЕДИНЕНИЕ СТАЛИ С ДРУГИМИ МЕТАЛЛАМИ

При соединении стали со сталью, медью, латунью или бронзой придерживаются правил, разработанных для соединения меди с медью, но есть некоторые особенности.

Прежде всего, это использование серебряного припоя, предполагающее применение флюса.

Его наносят на соединение до нагрева для последующего смачивания и перемещения расплавленного припоя в зазоры между соединяемыми деталями. Кроме того, нагретый пруток также необходимо окунуть во флюс. Это нужно для того, чтобы припой покрылся тонким слоем флюса, с целью предотвращения образования окиси цинка на его поверхности. При этом необходимо учесть, что вязкость флюса увеличивается при насыщении его окислами.

По завершении операции пайки остатки флюса тщательно удаляют. Если этого не сделать, он попадает в соединение и со временем вызывает коррозию и утечку хладагента. Именно поэтому флюс наносят вдоль поверхности, а не в соединение.

При пайке используют минимальное количество флюса, а после завершения данной операции тщательно счищают его остатки.

Флюс для пайки

В тех вариантах, когда осуществляется пайка деталей из меди, для равномерного распределения припоя по месту предполагаемого соединения, а также для очистки металлической поверхности от хлористого цинка, соляной и борной кислоты, грязи, пыли, применяют флюс. Благодаря этому появляется защита от молекул кислорода, находящихся в воздухе. В качестве флюса могут использоваться материалы, богатые воском, смолой, канифолью.

Очень важно верно подобрать флюс. Для этого нужно учесть типы металлического состава, припоев, температурного режима нагревания. Различают три основных вида флюсов.

1. Антикоррозийный флюс. Это вещество, в состав которого входит фосфор и специальные растворители. Благодаря взаимодействию эти вещества дают органическое соединение. Преимущество данного флюса в том, что после пайки нет необходимости в применении дополнительных очистителей.
2. Золотой флюс. В состав этого вещества входит большое число составляющих. Состав готовится из салициловой кислоты, золота, этилового спирта, вазелина. Шов при пайке с использованием такого состава отличается ровной и аккуратной формой.
3. Активировочный флюс. Сюда можно ввести буру и канифоль. Температура плавления буры 700 °С. Кроме того, при пайке не происходит выделения вредных веществ в воздух. Эти флюсы можно приготовить самим. Для этого смешиваются части между: канифолью, анилином, салициловой кислотой, ангидридом, диэтиламином.

Флюс надёжно предохраняет расплавленный металл от реакции с кислородом воздуха, поэтому такие соединения отличаются качественными швами. От того, что поверхность металла покрыта шлаками, кристаллизация проходит с повышенной скоростью. Следствием чего является отсутствие включений и пор. Единственным недостатком пайки с использования флюса это растекающаяся консистенция расплавленного металла.

Особенности паяльных соединений с применением флюса

Если сравнивать соединение медного материала с использованием флюса со сваркой вручную, то первый вариант увеличивает эффективность рабочего процесса в пятеро. Почему такое происходит? Когда применяется паяние с применением флюса, подача электротоков производится через электродный проволочный элемент на вылет.

При применении флюса допускается пользоваться более высокой плотностью сварочных токов. Благодаря этому не будет риска перегрева электродного элемента в вылете и отслойки обмазки. Если используются увеличенные сварочные токи, основной металл проплавляется на значительную глубину. Благодаря этому пайка производится без разделения утолщённых краёв.

Как подобрать флюс

Для того, чтобы верно подобрать вид флюса для того или иного случая, нужно принимать в расчёт несколько факторов. Если вы хотите избежать образования оксидной плёнки на шве, нужно контролировать температурные режимы припоя и металлического состава, они должны быть одинаковыми. Поэтому при выборе флюса нужно ориентироваться на вид припоя. Если температуры металлического и припойного состава одинаковы, то флюс может послужить температурным индикатором и позволит избежать повреждения деталей.

Флюсы могут быть трёх видов консистенции: паста, порошок, жидкость. Использование жидкого флюса практикуется при использовании мягкого припоя. Они могут храниться в тюбиках. Порошковый вариант иногда бывает неудобным в использовании. Паста наносится равномерно, удобно хранится, применяется без предварительной подготовки.

Факторы качественного флюса

• Флюс должен создавать равномерное покрытие.
• Плотность и вязкость должна соответствовать припою, который в итоге занимает место флюса.
• Флюс должен полностью удалить оксидные соединения и не допустить их взаимодействия с материалом.
• Химический состав флюса должен быть стабилен.
• Во время процесса пайки шов должен хорошо просматриваться.
• Флюс должен позволять производить вертикальные соединения.
• После рабочего процесса загрязнения должны легко удаляться с поверхности.

После окончания работ необходимо убрать весь оставшийся флюс. Для этого применяются специальные растворы.

Принимаем заказы на любые виды слесарных работ:

Пайка медных труб и ее способы

Строительные работы по проведению водопровода сопровождаются необходимостью пайки медных труб. Для осуществления этого есть смысл обратиться к профессионалам или попробовать все сделать самостоятельно. Второй вариант позволит сэкономить большое количество средств, а также подарит бесценный опыт.

Что такое пайка медных труб

Пайка

Не так часто сейчас встречается медный трубопровод. Обычно трубы изготавливаются из полипропилена или металлопластика. Это объясняется высокой стоимостью меди как материала для целого водопровода. Но среди всех доступных видов труб, медные считаются самыми лучшими.

Детали из меди обладают повышенной прочностью, термостойкостью и гибкостью. Они несоизмеримо долговечнее своих пластиковых аналогов. Их легко спрятать в стену или под бетон. Материал с легкостью выдержит нагрузку.

Так что при выборе материала трубопровода очень часто дают рекомендации рассмотреть медные модели. Они потребуют больших начальных вложений, однако сэкономят много средств в будущем. Стоит отметить, что вкупе с отличными техническими параметрами, медь еще и очень просто монтируется.

Пайка медных участков труб представляет собой их скрепление при помощи температурного воздействия. Медь легко паять даже без предварительной подготовки. Надо соблюдать ряд обязательных правил, которые позволят не бояться за герметичность. Для методов не потребуются дорогие флюсы, так как медь очень вяло взаимодействует с кислородом даже во время тепловой обработки. Детали из меди сохраняют первоначальную форму даже при очень сильном воздействии извне, так что можно не бояться перегреть материал.

Важно! Процесс пайки упрощает то, что в случае неудачного сварного шва его в любой момент допустимо перепаять.

Способы паяния деталей из меди

При помощи сварки надежно скрепляются две медные детали, сохраняя шов герметичным и долговечным. Существует несколько способов, самыми распространенными из которых представляются высокотемпературная и низкотемпературная.

Особенности высокотемпературных соединений

Высокотемпературное соединение

Высокотемпературная пайка медных трубок с помощью газовой горелки включает в себя работу при температуре от 450 градусов. Для скрепления используется припой из тугоплавких металлов. Часто используют серебро или ту же медь. Высокотемпературные соединения называют твердыми.

После сварки между деталями остается очень надежный шов, который с легкостью выдержит высокие температуры, а также практически не подвергается механическим повреждениям.

Процесс основан на повышении температуры металла до его размягчения. В таком состоянии детали очень легко совместить. Стоит отметить, что при таком способе противопоказано искусственное охлаждение металла. Если этим правилом пренебречь, неизбежна потеря прочности.

Способ подходит для деталей с диаметром от 12 до 159 мм. Используется не только для водных, но и для газовых труб. Чаще всего, такое соединение будет полезно для случаев перемещения жидкости с температурой, превышающей 120 градусов. Это позволяет использовать тип для создания отопительных систем.

Низкотемпературная пайка в деталях

Низкотемпературное соединение

Второй вид соединений часто называют мягкой пайкой. Тут используются относительно невысокие температуры до 450 градусов. Припоем являются мягкие металлы, типа свинца или олова.

Шов, полученный в процессе низкотемпературной пайки, менее прочный. Но это компенсируется тем, что на металл в процессе соединения не оказывается сильное температурное воздействие. Таким образом, прочностные характеристики детали остаются на первоначальном уровне.

Такая пайка считается более безопасной для работника, так как шанс получить увечья меньше. Применяется в водопроводных сетях, а также в отопительных. Однако во втором случае температура проходящей жидкости не должна быть выше 130 градусов.

Важно! В газовых сетях такое соединение не используется.

Что понадобится в процессе – оборудование для пайки медных труб

Оборудование

Соединение медных труб подразумевает использование технологий и инструментов. Для реализации любого способа потребуются следующие компоненты:

• Флюс. Паста для пайки и соединения медных труб, необходимая для удаления оксидов с соединяемых поверхностей, а также для улучшения качества сварки. Немного снимает напряжения с деталей, уменьшая поверхностное натяжение.
• Припой для пайки и соединения медных труб. Для высокотемпературной сварки – тугоплавкие металлы, для низкотемпературной – мягкие. Необходимо, чтобы в состав припоя для твердой сварки не входил свинец.
• Труборез. Качественный труборез по металлу, который будет четко отрезать деталь по обозначенной линии. Лезвия должны быть острыми, чтобы металл не гнулся.
• Оборудование для обработки торцевых поверхностей. Напильники, щетки и фаскосниматели помогут подготовить деталь перед сваркой.
• Газовая горелка для нагрева и пайки медных труб. Важно, чтобы у инструмента было узконаправленное пламя, которым можно было бы управлять. Оборудование обычно работает с баллоном, в котором содержится пропановая смесь газов.
• Электрический паяльник. Еще один аппарат для эффективной пайки медных труб, который способен облегчить процесс соединения медных компонентов. Работает с любыми припоями. Отличный вариант для тех мест, где работать горелкой небезопасно.

Дополнительно в процессе сварки могут потребоваться вспомогательные инструменты: маркер, линейка, рулетка, уровень и др. Набор зависит от конкретных условий проведения соединительных работ.

Иногда допускается пайка медных труб строительным феном. Но только в том случае, если устройство способно выдать необходимую для работы температуру.

Технология пайки медных изделий

Сварка медных конструкций происходит в несколько этапов. Рассмотрим каждый этап подробно.

Подготовка материалов

Подготовка

Прежде всего, необходимо заранее подготовить все необходимые материалы и инструменты. Затем нужно отрезать нужный участок от целикового изделия. Медные трубы режутся труборезом, с хорошо наточенным лезвием.

Заготовка устанавливается жестко перпендикулярно лезвию, а сам труборез вертится вокруг нее. Вдумчивый подход к использованию инструмента позволит получить ровный срез, практически без заусенцев. Если и будут неровности, они проявятся внутри трубы. Но важно знать, что использование трубореза немного уменьшает диаметр трубы.

Чтобы этого избежать, пользуются ножовкой по металлу. В данном случае срез получится не такой ровный и аккуратный, но сохранит исходные размеры заготовки.

Необходимо получить срез размером от 0.02 до 0.4 мм. Слишком маленький зазор не даст припою должным образом соединить детали, а слишком большой не дает возможности проявиться капиллярному эффекту.

Полученный элемент обязательно нужно зачистить, чтобы убрать заусенцы и всевозможные загрязнения. Дополнительно соединяемые поверхности необходимо обезжирить растворами.

У второй соединяемой детали необходимо немного расширить диаметр при помощи труборасширителя. Это позволит обеспечить надежное соединение. После подготовки элементов рекомендуется примерить их друг к другу на предмет правильного соединения.

Нанесение флюса

Нанесение флюса

Теперь нужно нанести на обе детали небольшой слой флюса, чтобы убрать лишние продукты окисления. Операция производится при помощи небольшой кисточки. Не рекомендуется оставлять излишки вещества на поверхностях соединяемых элементов. Это приводит к образованию ненужных пор и впоследствии трещин.

Соединение деталей

После нанесения флюса для пайки медных изделий и труб нужно быстро соединить части, чтобы избежать попадания пыли и других загрязнений на область будущего шва. При совмещении посредством фитинга операция производится до упора. Во время движений необходимо вращать элементы друг относительно друга. Это позволит флюсу равномернее распределиться по поверхностям. Излишки флюса убираются.

Низкотемпературная пайка

Такое соединение реализуется при помощи газосварочного оборудования или электропаяльника. Флюс и припой должны соответствовать сварке. Припой нужен легкоплавкий, а флюс низкотемпературный.

Пламя горелки направляется на стык двух элементов. Для равномерного прогрева необходимо постоянно менять положение контактного пятна между огнем и трубой. Во время нагрева на соединительный зазор периодически наносится припой, который затем расплавляется под воздействием температуры.

Расплавленный припой должен полностью заполнить соединительный зазор. Чтобы не мешать данному процессу, рекомендуется не воздействовать некоторое время горелкой на область растекания.

После заполнения зазора необходимо некоторое время дать припою остыть. Остужать его искусственными способами не рекомендуется. Во время сварки нельзя перегревать медь. При перегреве флюс будет разрушаться и не сможет эффективно защищать соединение от окисления. В качестве индикатора используется флюс с примесью припоя. При достижении необходимой температуры в веществе будут наблюдаться расплавленные капли. Это означает, что дальнейший нагрев детали не требуется.

Высокотемпературная пайка

Создание шва

Способ реализуется при помощи газовой горелки. Нагрев должен быть равномерным и максимально аккуратным. Как только медь достигнет температуры 750 градусов, она станет вишневого цвета. Показатель говорит, что можно наносить на зазор припой.

Важно! Припой должен расплавиться от температуры деталей, а не от огня горелки. В этом и заключается основная сложность осуществления метода, а также профессионализм опытных сварщиков. После растекания припоя нужно дать ему остыть. Затем шов протирается с целью убрать остатки флюса.

Техника безопасности при спаивании труб из меди

Техника безопасности

Сварка представляет собой работу с открытым огнем и очень горячими металлами. Поэтому без ознакомления с правилами техники безопасности приступать к соединению деталей не рекомендуется.

Первым делом важно подумать о защите рук от ожога. Работы проводятся в перчатках, которые плохо проводят тепло.

Во время нанесения флюса необходимо помнить, что состав представляет собой очень агрессивное вещество. Попадание флюса на открытые участки кожи неизбежно приведут к серьезному химическому ожогу.

В качестве одежды выбирать нужно изделия из толстого хлопка, лишенные пропитки. Синтетика в этом деле точно не подойдет, так как она очень чувствительна к высоким температурам.

Помещение, в котором проводятся работы, должно хорошо проветриваться, так как пары флюса опасны для здоровья.

Основные ошибки, допускаемые при пайке

Ошибки

К основным ошибкам, которые часто допускают неопытные сварщики, относят:

• Спайка поверхностей с некоторыми дефектами. Во время соединения мелочей не бывает. Даже незначительный дефект способен ослабить шов.
• Некачественная очистка поверхностей от загрязнений.
• Несоблюдение норм по размерам монтажного зазора. Это приводит к получению негерметичного и недолговечного соединения.
• Малый нагрев деталей. Часто во время работы новички стараются как можно быстрее расплавить припой, не уделяя внимание сами деталям.
• Неравномерное нанесение флюса.
• Перегрев детали, что приводит к сгоранию флюса.
• Если начать проверять на прочность не до конца остывшее соединение. Можно нарушить целостность шва или вовсе разрушить его.
• Несоблюдение техники безопасности. Приводит к травмам, заболеваниям и разным неприятным явлениям.

Новичкам может быть сложно соблюдать все правила проведения процедуры. Поэтому для проведения первых работ рекомендуется пригласить опытного сварщика в качестве консультанта.

Сварка труб представляется действенным методом получения герметичных соединений. Но иногда осуществить этот метод не представляется возможным. Тогда на помощь придут способы соединения медных труб фитингами без пайки. Устройства позволят плотно и герметично совместить детали. Этот способ несколько хуже по качеству, однако представляет собой неплохую альтернативу классической сварке в домашних условиях.

Припои и флюсы

Одним из основных элементов электромонтажных и радиомонтажных работ является пайка. Качество монтажа во многом определяется правильным выбором необходимых припоев и флюсов, применяемых при пайке проводов, сопротивлений, конденсаторов и т. п.

Для облегчения этого выбора ниже приводятся краткие сведения о твердых и легких припоях и флюсах, пользовании ими и их изготовлении.

Пайка представляет собой соединение твердых металлов при помощи расплавленного припоя, имеющего температуру плавления меньшую, чем температура плавления основного металла.

Припой должен хорошо растворять основной металл, легко растекаться по его поверхности, хорошо смачивать всю поверхность пайки, что обеспечивается лишь при полной чистоте смачиваемой поверхности основного металла.

Для удаления окислов и загрязнений с поверхности спаиваемого металла, защиты его от окисления и лучшего смачивания припоем служат химические вещества, называемые флюсами.

Температура плавления флюсов ниже, чем температура плавления припоя. Различают две группы флюсов: 1) химически активные, растворяющие пленки окиси, а часто и сам металл (соляная кислота, бура, хлористый аммоний, хлористый цинк) и 2) химически пассивные, защищающие лишь спаиваемые поверхности от окисления (канифоль, воск, стеарин и т. п.). .

В зависимости от химического состава и температуры плавления припоев различают пайку твердыми и мягкими припоями. К твердым относятся припои с температурой плавления выше 400°С, к легким — припои с температурой плавления до 400°С.

Основные материалы, применяемые для пайки.

Олово — мягкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. Удельный вес при температуре 20°С — 7,31. Температура плавления 231,9°С. Хорошо растворяется в концентрированной соляной или серной кислоте. Сероводород на него почти не влияет. Ценным свойством олова является его устойчивость во многих органических кислотах. При комнатной температуре мало поддается окислению, но при воздействии температуры ниже 18°С способен переходить в серую модификацию (“оловянная чума”). В местах появления частиц серого олова происходит разрушение металла. Переход белого олова в серое резко ускоряется при понижении температуры до —50°С. Для пайки может применяться как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими металлами.

Свинец — синевато-серый металл, мягкий, легко поддается обработке, режется ножом. Удельный вес при температуре 20°С 11,34. Температура плавления 327qC. На воздухе окисляется только с поверхности. В щелочах, а также в азотной и органических кислотах растворяется легко. Стоек против воздействий серной кислоты и сернокислых соединений. Применяется для изготовления припоев.

Кадмий — серебристо-белый металл, мягкий, пластичный, механически непрочный. Удельный вес 8,6. Температура плавления 321°С. Применяется как для антикоррозийных покрытий, так и в сплавах со свинцом, оловом, висмутом для легкоплавких припоев.

Сурьма — хрупкий серебристо-белый металл. Удельный вес 6,68. Температура плавления 630,5°С. На воздухе не окисляется. Применяется в сплавах со свинцом, оловом, висмутом, кадмием для легкоплавких припоев.

Висмут — хрупкий серебристо-серый металл. Удельный вес 9,82. Температура плавления 271°С. Растворяется в азотной и горячей серной кислотах. Применяется в сплавах с оловом, свинцом, кадмием для получения легкоплавких припоев.

Цинк — синевато-серый металл. В холодном состоянии хрупок. Удельный вес 7,1. Температура плавления 419°С. В сухом воздухе окисляется, во влажном воздухе покрывается пленкой окиси, которая предохраняет его от разрушения. В соединении с медью дает ряд прочных сплавов.. Легко растворяется в слабых кислотах. Применяется для изготовления твердых припоев и кислотных флюсов.

Медь — красноватый металл, тягучий и мягкий. Удельный вес 8,6 — 8,9. Температура плавления 1083 С. Растворяется в серной и азотной кислотах и в аммиаке. В сухом воздухе почти не поддается окислению, в сыром воздухе покрывается окисью зеленого цвета. Применяется для изготовления тугоплавких припоев и сплавов.

Канифоль —продукт переработки смолы хвойных деревьев Более светлые сорта канифоли (более тщательно очищенные) считаются лучшими. Температура размягчения канифоли от 55 до 83°С. Применяется как флюс для пайки мягкими припоями.

Пайка мягкими припоями получила широкое распространение, особенно при производстве монтажных работ. Наиболее часто применяемые мягкие припои содержат значительное количество олова. В табл. 1 приведены составы некоторых свинцово-оловянных припоев.

Химический состав в %

примесей не более

При выборе типа припоя необходимо учитывать его особенности и применять в зависимости от назначения спаиваемых деталей. При пайке деталей, не допускающих перегрева, используются припои, имеющие низкую температуру плавления.

Наибольшее применение находит припой марки ПОС-40. Он применяется при пайке соединительных проводов, сопротивлений, конденсаторов. Припой ПОС-30 используют для пайки экранирующих покрытий, латунных пластинок и других деталей. Наряду с примеиением стандартных марок находит применение и припой ПОС-60 (60% олова и 40% свинца).

Мягкие припои изготовляются в виде прутков, болванок, проволоки (диаметром до 3 мм) и трубок, наполненных флюсом. Технология указанных припоев без специальных примесей несложна и вполне осуществима в условиях мастерской: свинец расплавляют в графитовом или металлическом тигле и в него небольшими частями добавляют олово, содержание которого определяют в зависимости от марки припоя. Жидкий сплав перемешивают, снимают нагар с поверхности и расплавленный припой выливают в деревянные или стальные формочки. Добавление висмута, кадмия и других присадок не обязательно.

Для пайки различных деталей, не допускающих значительного перегрева, применяются особо легкоплавкие припои, которые получают добавлением в свинцово-оловянные припои висмута и кадмия или одного из этих металлов. В табл. 2 приведены составы некоторых легкоплавких припоев.

Химический состав в %

Температура плавления в °С

При использовании висмутовых и кадмиевых припоев следует учитывать, что они обладают большой хрупкостью и создают менее прочный спай, чем свинцово-оловянные.

Твердые припои создают высокую прочность шва. В электро-и радиомонтажных работах они используются значительно реже, чем мягкие припои. В табл. 3 приведены составы некоторых медно-цинковых припоев.

Химический состав в %

Температура плавления в о С

примесей не более

В зависимости от содержания цинка изменяется цвет припоя. Эти припои применяются для пайки бронзы, латуни, стали и других металлов, имеющих высокую температуру плавления. Припой ПМЦ-42 применяется при пайке латуни с содержанием 60—68% меди. Припой ПМЦ-52 применяется при пайке меди и бронзы. Медно-цинковые припои изготовляются путем сплавления меди и цинка в электропечах, в графитовом тигле. По мере расплавления меди в тигель добавляют цинк, после расплавления цинка добавляется около 0,05% фосфорной меди. Расплавленный припой разливается в формочки. Температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления припаиваемого металла. Кроме указанных медно-цинковых припоев, находят применение и серебряные припои. Составы последних приведены в табл. 4.

Химический состав в %

Температура плавления в о С

примеси не более

Серебряные припои обладают большой прочностью, спаянные ими швы хорошо изгибаются и легко обрабатываются. Припои ПСР-10 и ПСР-12 применяются для пайки латуни, содержащей не менее 58% меди, припои ПСР-25 и ПСР-45 — для пайки меди, бронзы и латуни, припой ПСР-70 с наиболее высоким содержанием серебра — для пайки волноводов, объемных контуров и т. п.

Кроме стандартных серебряных припоев, используются и другие, составы которых приведены в табл. 5.

Химический состав в %

Первый из них применяется для пайки меди, стали, никеля, второй, обладающий высокой проводимостью,— для пайки проводов; третий может применяться для пайки меди, но не пригоден для черных металлов; четвертый припой обладает особой легкоплавкостью, является универсальным для пайки меди, ее сплавов, никеля, стали.

В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь с температурой плавления 1083°С.

Припои для пайки алюминия.

Пайка алюминия вызывает большие затруднения вследствие его способности легко окисляться на воздухе. В последнее время находит применение пайка алюминия с помощью ультразвуковых паяльников. В табл. 6 приведены составы некоторых припоев для пайки алюминия.

Химический состав в %

Твердые припои с температурой плавления 525 о С

При пайке алюминия в качестве флюсов применяют органические вещества: канифоль, стеарин и т. п.

Последний припой (твердый) применяется со сложным флюсом, в состав которого входит: хлористый литий (25—30%), фтористый калий (8—12%), хлористый цинк (8—15%), хлористый калий (59—43%). Температура плавления флюса около 450°С.

От качества флюса во многом зависит хорошее смачивание припоем мест спайки и образование прочных швов. При температуре паяния флюс должен плавиться и растекаться равномерным слоем, в момент же пайки он должен всплывать на внешнюю поверхность припоя. Температура плавления флюса должна быть несколько “иже температуры плавления применяемого припоя.

Химически активные флюсы (кислотные)— это флюсы, имеющие в большинстве случаев в своем составе свободную соляную кислоту. Существенным недостатком кислотных флюсов является интенсивное образование коррозии паяных швов.

К химически активным флюсам прежде всего относится соляная кислота, которая употребляется для пайки стальных деталей мягкими припоями. Кислота, оставшаяся после пайки на поверхности металла, растворяет его и вызывает, появление коррозии. После пайки изделия необходимо промыть горячей проточной водой. Применение соляной кислоты при пайке радиоаппаратуры запрещается, так как во время эксплуатации возможно нарушение электрических контактов в местах пайки. Следует учитывать, что соляная кислота при попадании на тело вызывает ожоги.

Хлористый цинк (травленая кислота) в зависимости от условий пайки применяется в виде порошка или раствора. Используется для пайки латуни, меди и стали. Для приготовления флюса необходимо в свинцовой или стеклянной посуде растворить одну весовую часть цинка в пяти весовых частях 50-процентной соляной кислоты. Признаком образования хлористого цинка служит прекращение выделения пузырьков водорода. Из-за того, что в растворе всегда имеется небольшое количество свободной кислоты, в местах пайки возникает коррозия, поэтому после пайки место спая должно тщательно промываться в проточной горячей воде. Пайку с хлористым цинком в помещении, где находится радиоаппаратура, производить нельзя. Применять хлористый цинк для пайки электро и радиоаппаратуры также нельзя. Хранить хлористый цинк необходимо в стеклянной посуде с плотно закрытой стеклянной пробкой.

Бура (водная натриевая соль пироборной кислоты) применяется как флюс при пайке латунными и серебряными припоями. Легко растворяется в воде. При нагревании превращается в стекловидную массу. Температура плавления 741°С. Соли, образующиеся при пайке бурой, необходимо удалять механической зачисткой. Порошок буры следует хранить в герметически закрытых стеклянных банках.

Нашатырь (хлористый аммоний) применяется в виде порошка для очистки рабочей поверхности паяльника перед лужением.

Химически пассивные флюсы (бескислотные).

К бескислотным флюсам относятся различные органические вещества: канифоль, жиры, масла и глицерин. Наиболее широко в электро- и радиомонтажных работах применяется канифоль (в сухом виде или раствор ее в спирте). Самое ценное свойство канифоли, как флюса, заключается в том, что ее остатки после пайки не вызывают коррозии металлов. Канифоль не обладает ни восстанавливающими, ни растворяющими свойствами. Она служит исключительно для предохранения места пайки от окисления. Для приготовления спирто-во-канифольного флюса берется одна весовая часть толченой канифоли, которая растворяется в шести весовых частях спирта. После полного растворения канифоли флюс считается готовым. При применении канифоли места пайки должны быть тщательно очищены от окислов. Часто для пайки с канифолью детали следует предварительно облуживать.

Стеарин не вызывает коррозии. Используется для пайки с особо мягкими припоями свинцовых оболочек кабелей, муфт и др. Температура плавления около 50°С.

В последнее время широкое применение получила группа флюсов ЛТИ, применяемых для пайки металлов мягкими припоями. По своим антикоррозийным свойствам флюсы ЛТИ не уступают бескислотным, но в то же время с ними можно паять металлы, которые раньше не поддавались пайке, например детали с гальваническими покрытиями. Флюсы ЛТИ могут применяться также для пайки железа и его сплавов (включая нержавеющую сталь), меди и ее сплавов и металлов с высоким удельным сопротивлением (см. табл. 7).

Небольшой ликбез по пайке медных труб. Часть 2.

В первой части я рассказывал о необходимых вещах для того, чтобы приступать к пайке меди. Она пока находится на моем блоге, контакты которого присутствуют в моем профиле, и вы ее можете там найти, но я ее в некоторых местах дополню и скоро перенесу сюда. Мне тут больше нравится.

А вот во второй части я хотел описать непосредственно процесс этой самой пайки. Хотел — описываю. Сама статья написана довольно давно, однако до окончательной верстки руки дошли только-только. Я не претендую на истину в последней инстанции по пайке медных труб, однако некоторый опыт как гидравлических испытаний, спаянных мной соединений, так и работающих водораспределительных систем, вроде говорит о том, что я все делаю правильно ;). Вперед под кат читать и обсуждать…

Итак, прежде, чем приступать к процессу пайки, подготовим рабочее место и себя к работам. Для этого необходимо вот что:
— чтобы место было освещено чуть ниже, чем хорошо: это необходимо для того, чтобы видеть процесс пайки и видеть, когда появится зеленый цвет в пламени горелки;
— работать необходимо в перчатках — ожоги получить весьма легко;
— горючих материалов рядом быть не должно;
— емкость с водой рядом — лучше пусть будет;
— плоскогубцы, клещи, тиски — что-то одно точно нужно, т.к. в некоторые моменты пайку можно осуществить, только держа детали инструментом;
— не должно быть сквозняков на рабочем месте;
— должна быть ветошь (хлопчатобумажные тряпочки) для стирания остатков флюса, и иногда для быстрого охлаждения паяного соединения (т.е. намочили тряпочку, и на соединение ее).

Сам процесс подготовки и пайки:

1. Берем трубу, намечаем точку реза;

2. Накладываем труборез на трубу в месте точки реза таким образом, чтобы лезвие ножа проходило через намеченную точку. Обратите еще раз внимание на конструкцию трубореза: она состоит из двух роликов, на которые укладывается труба, и из круглого твердосплавного ножа, который собственно и осуществляет рез;

3. Для того, чтобы резать, необходимо вращать труборез вокруг оси трубы и время от времени немного подкручивать ручку трубореза. Я руководствуюсь в своей работе следующим правилом: семь оборотов трубореза вокруг трубы, дальше подкрутка по оси приблизительно на 45 градусов (т.е. где-то на 1/4 оборота), потом опять семь оборотов вокруг трубы и т.д. до тех пор, пока труба не будет отрезана. Наверное это для кого-то покажется долго, но на мой взгляд труба таким образом меньше изменяет свою геометрию, т.к. если подкручивать слишком сильно, то сечение трубы может поменяться из круглого на овальное, что нам совершенно не нужно (за всю мою практику я с таким не сталкивался, даже когда весьма жестко экспериментировал, но в теории или при работе с мягкой медной трубой такое весьма возможно).

Есть еще одна небольшая тонкость при работе с диаметром медной трубы выше 20 мм: при отрезании необходимо, чтобы лезвие трубореза двигалось назад, иначе есть вероятность того, что лезвие уйдет чуть в сторону и вы начнете вместо отрезания нарезку спирали. Такое в принципе достаточно редко можно поймать на 22 медной трубе, а вот на 28 это правило нужно соблюдать неукоснительно, т.к. там попортить участок реза спиралькой можно весьма легко;

4. Отрезали трубу — снимаем грат. В любой последовательности: хотите сначала снимайте с внутренней поверхности, а потом с наружной, хотите наоборот. Труба после снятия грата имеет фаску как с внутренней, так и с наружной стороны, так что снятие грата, по сути своей, процесс формирования фаски;

Неснятый грат (вид изнути)

Неснятый грат (вид снаружи)

Снятый грат (вид изнутри)

Снятый грат (вид снаружи)

5. Зачищаем трубу и фитинг зачисткой/ершиком до блеска. Особенно это хорошо видно на трубе;

Четко виден зачищенный участок

6. Наносим пасту/флюс для пайки. Я наношу исключительно на внешнюю поверхность трубы таким образом, чтобы он равномерно покрыл всю поверхность. Кто-то наносит еще на внутреннюю поверхность фитинга — на мой взгляд это лишнее, т.к. даже при нанесении только на внешнюю поверхность трубы, уже выдавливаются из зазора, а также опыт разъема соединений после нанесения флюса показывает, что его там вполне хватает на две детали. Однако в местах очень ответственной пайки по месту, где нет возможности вращения деталей друг относительно друга, я наношу пасту как на внешнюю поверхность трубы/фитинга, так и на внутреннюю.
Резюмирую: если хотите наносить флюс/пасту и туда, и туда, пожалуйста, наносите, хуже не будет;

Нанесенный флюс

7. Соединяем детали между собой и, тут небольшая фишка: для того, чтобы распределить флюс/пасту равномерно в месте пайки, прокручиваем соединяемые детали друг относительно друга;

8. Убираем тряпочкой выступившие излишки пасты (смотрим на фото как они выглядят), т.к. не нужно протравливать трубу в месте, кроме места соединения. На этом пункте соединение готово к тому, чтобы его начать паять;

Излишки пасты после вставки фитинга

9. Берем припой и подгибаем его приблизительно по диаметру трубы. Характерная особенность пайки состоит в том, что пока соединение нагрето и припой расплавлен, существует капиллярный эффект, и поэтому зазор будет втягивать в себя припой. Поэтому если не уследить за тем, сколько вы подаете припоя в зазор, то вполне можно будет увидеть потом с внутренней стороны фитинга вполне-таки приличные наплывы припоя. Исходя из практики (не только моей) зазору хватает ровно того количество припоя, которое равно диаметру трубы, которую паяют. Т.е. прикладываете пруток к трубе, и подгибаете его по диаметру, чтобы в процессе пайки по гибу ориентироваться сколько еще нужно будет подать припоя.
Замечу, что у меня диаметр проволоки припоя — 2 мм, а есть еще 3 (возможно есть и большие диаметры). Если у вас будет припой с диаметром 3 мм, то его понадобится меньше, и там нужно будет это учитывать при гибе прутка;

Отмеряем припой (приблизительно)

10. Поджигаем горелку, регулируем пламя. В горелку должен подаваться воздух в максимальном количестве, т.е. пламя не должно быть вялым как у свечи, мягким и оранжевым, а должно быть острым и синим;

11. Устанавливаем наше соединение так, чтобы на него можно было свободно направлять пламя горелки, и начинаем прогревать место пайки. Прогревать можете как хотите, но я обычно стараюсь прогревать равномерно все соединение, т.е. направляю пламя на место пайки с разных сторон.
Теперь вопрос в том: сколько нужно держать горелку, чтобы соединение было готово к пайке? Я для себя установил следующий момент: при достижении оптимальной температуры паяемых деталей пламя горелки начинает чуть-чуть окрашиваться в зеленый цвет. Видимо это связано с реакцией разогретой меди с кислородом. Вот как только пламя приобрело зеленоватый оттенок, все, соединение готово к пайке.

Зеленоватый оттенок пламени (фото сделано в темноте, чтобы он был более заметен)

12. Убираем горелку в сторону и подносим к месту пайки пруток припоя. ВАЖНО: припой должен плавиться именно от соприкосновения с нагретой трубой/фитингом, а не от попадания в пламя горелки. Иначе вы можете попасть в ситуацию, когда соединение еще не прогрето, а припой уже расплавился и заляпал снаружи весь зазор. В итоге внешне все может получиться очень даже и неплохо, но само соединение потечет либо сразу, либо в течение короткого промежутка времени после подачи воды. Именно поэтому нужно убирать горелку перед началом ввода припоя, потому что это показывает вот что: не плавится пруток припоя — значит убираем его, и догреваем соединение, плавится — значит паяем. Как только припой дошел до нашего сгиба, убираем его, и даем соединению остыть.
Схватывается оно в зависимости от диаметра трубы и фитингов и общей площади поверхности: чем меньше диаметр, тем быстрее схватывается, и чем больше концы труб, тем быстрее вся пайка остывает. Все физично: если фитинги большие, то и масса металла больше, а значит и остывать будет дольше, если большая площадь теплообмена, то и остывать будет быстрее.
И еще: в процессе пайки флюс выделяет газы, которые похожи на дым, пугаться этого не стоит, это нормально.

Паяное соединение с остатками флюса (небольшие коричневые пятна на месте пайки)

13. Ждем окончательного остывания соединения, после чего щеткой/тряпкой смываем продукты от флюса/пасты, чтобы они не продолжали травить металл в месте пайки.

Вот такой процесс пайки получается у меня. Может кто-то делает по-другому, я лично делаю все так, как описал. В результате получается вот такая пайка.

P.s.: На самом деле, гораздо больше времени у меня ушло на то, чтобы описать непосредственно сам процесс. Все пункты, которые я привел выше, легко укладываются в пять-семь минут, после чего вы получаете красивое и надежное соединение.