Латунь как материал известна достаточно давно. Хорошие физические и химические свойства позволили ей получить широкое распространение. У латунных деталей тоже периодически возникают дефекты (трещины, отверстия, изломы). Эти проблемы можно решить с помощью пайки. Чтобы результат получился высокого качества необходимо хорошо знать состав латуни, физические и химические характеристики, каким образом проводить пайку, какие припои и флюсы применяют для проведения таких работ.
Основные сведения о латуни
Латунь по своему составу бывает двойной или многокомпонентной. Всегда её основу составляют два металла: медь и цинк. В этом сплаве цинк выполняет функции основного легирующего компонента. Для придания различных свойств в её состав добавляют различные металлы: олово, свинец, марганец. Поэтому очень важно бывает знать, с каким составом латуни приходится работать. Это необходимо, чтобы определить условия и специфику пайки.
Современная латунь классифицируется по следующим показателям:
В зависимости от химического состава:
- Двухкомпонентные сплавы. В его составе присутствует только два металла цинк и медь. Процент содержания каждого может быть различным. Такой тип маркируется заглавной буквой русского алфавита «Л» и числом. Число указывает, какой процент меди содержится в сплаве. Например, марка Л85 — в этом сплаве 85% меди и остальные 15% приходится на долю цинка.
- Многокомпонентные. Их ещё называют специальные. Такие сплавы содержат большое количество добавок. Они маркируются двумя заглавными буквами и цифрами. Например, марка ЛА77-2. Она указывает, что состав включает 77% меди, 21% цинк и 2% алюминия. Поэтому очень часто специальные латуни получают своё название в зависимости от названия легирующего элемента с самым высоким процентом (алюминиевые, оловянные, никелевые, марганцевые и так далее).
По степени и качеству обработки:
- Деформируемые. К ним относится латунь в виде проволоки, круглая трубка, лист и лента.
- Литейные. Это арматура, готовые изделия, сделанные из латуни.
- Если содержание цинка находится в пределах от 5 до 20%, то такой сплав именуется красной латунью (томпак).
- Если это процент колеблется от 21% и достигает 36%, такая латунь называется жёлтой.
Все марки латуни обладают схожими свойствами. Они хорошо поддаются обработке, имеют высокие антикоррозийные характеристики, обладают достаточной прочностью. При значительном понижении температуры сохраняют свою пластичность.
Эти свойства определили обширный круг применения латуни.
Применение латуни
Кроме перечисленных положительных свойств, латунь очень долговечный и надёжный сплав. Латунь применяется в следующих областях:
- Изготовление трубопроводной арматуры (переходники, вентили, трубы).
- Сантехнических устройств (краны, смесители умывальники)
- Мебельной фурнитуры (руки, защёлки, замки, декоративные накладки).
- Производство электротехнических деталей.
- Производство сувениров.
- Производство посуды.
- Художественное литьё.
- Производство ювелирных изделий. Ювелиры в основном применяют двухкомпонентные сплавы. Это может быть: желтая, красная, зелёная или золотистая латунь.
Припои и флюсы: классификация и методы выбора
Для получения хороших результатов пайки обязательно применяются добавки в виде флюсов и различных припоев.
Припоем называется определённый металл, который после его расплавления проникает в металлы, подготовленные для пайки.
Чтобы добиться надёжного контакта, марка припоя должна обладать температурой плавления, которая будет значительно ниже температуры плавления самой латуни. В то же время он должен обладать хорошей адгезией с латунью. Поэтому для паяния латуни применяют специальные припои.
Только в крайнем случае, если паяют детали, на которых не лежит большой ответственности за весь агрегат, и нет высоких требований к прочности, применяют обычные сплавы олова со свинцом.
Современные припои классифицируются следующим образом:
- По температуре плавления. Они бывают мягкие с температурой плавления достигающей 400°C; полутвёрдые с температурой плавления олова и твёрдые. Температура плавления твердых припоев превышает 500 °C.
- По типу расплавления. Припои, которые расплавляются в процессе пайки полностью или частично.
- По способу получения припоя. Производятся готовые припои, и припои которые образуются в процессе пайки. Такая пайка называется контактно – реактивная.
- По перечню химических элементов, добавленных в состав. Таких элементов применяется достаточно большое количество. От распространенных металлов цинка, олова, алюминия, до редкоземельных металлов галлия, индия, палладия.
- По технологии изготовления припоя. Они бывают: проволочные, штампованные, катанные, литые измельчённые.
- По виду припоя. Их производят в виде проволоки, готового порошка, в виде ленты и отдельных листов, в форме таблеток и готовых к применению закладных деталей.
- По способу образования флюса. Припои делятся на две большие категории: флюсуемые и так называемые самофлюсующиеся.
Припои, так же как и латунь, маркируются заглавными буквами и цифрами. По маркировке можно определить для какой латуни предназначен конкретный припой. Например, если необходимо спаять деталь из латуни, в которой большой процент меди, то предлагается использовать припой марки ПСр12 или ПСр72. Этот припой в своём составе содержит большой процент серебра. Если в латуни присутствует большой процент цинка, то целесообразно использовать припой ПСр40. Поэтому, чтобы получить надёжное соединение после пайки, необходимо понимать, какие нагрузки возлагаются на ремонтируемую деталь. Если деталь стационарная и не несёт больших вибрационных нагрузок (например, элементы сантехники) можно смело применить припой мари ПМЦ. Если же необходимо обеспечить прочное соединение применяют специальные твёрдые припои, такие как L-CuP6. Этот припой имеет очень высокую температуру плавления — 730 °С.
Чтобы правильно выбрать марку припоя, можно воспользоваться следующим методом:
- Определить температуру плавления деталей, которые планируется спаять.
- Уточнить коэффициент температурного расширения. У латуни, которую планируется паять и припоя он должны быть очень близким.
- После пайки припой не должен снижать механические характеристики отремонтированной детали.
- Припой должен образовывать с основной латунной деталью гальваническую пару. Если этого не обеспечить будет быстро происходить процесс коррозии.
- Свойства припоя должны соответствовать всем техническим и эксплуатационным характеристикам.
- Припой должен обеспечивать в процессе пайки хорошую смачиваемость основной детали.
Флюсом называют специальное вещество, которое позволяет подготовить поверхность металла, то есть, снять с неё образующийся налёт окисла, жирные и водяные пятна. Без применения флюса качественно спаять латунную деталь невозможно. Флюсы подбираются в зависимости от химического состава латуни.
Опыт показывает, чтобы качественно спаять детали из распространенных марок латуни ЛС59 и Л63 достаточно иметь флюс, состоящий из хлористого цинка, растворённого в борной кислоте. Если необходимо спаять латунь, в составе которой имеется свинец и кремний (например, марка ЛКС80), то необходим флюс, имеющий соединения фтора и калия. Их также растворяют в борной кислоте, или буры. Подобный можно приготовить и в домашних условиях, используя соответствующие элементы в требуемом процентном соотношении.
Сегодня промышленность предлагает готовые флюсы для паяния латуни. К ним относятся: флюс «Бура»; флюсы ПВ-209 и ПВ-209Х.
Способы пайки
Процесс паяния латуни обладает определённой спецификой. Латунь нагревается и происходит испарение элементов горячего цинка. В этот момент образовывается оксидная плёнка, которая достаточно сложно удаляется с поверхности детали и тем самым ухудшается качество пайки. Обычно латунь паяют двумя способами: с помощью паяльника и с помощью специальной горелки
Пайка с помощью паяльника
Чтобы качественно спаять латунь паяльник должен обладать мощностью не ниже 1000 Вт. Такой паяльник обеспечит необходимую температуру нагрева самих деталей и припоя. Она должна равняться 500ºС и выше. Низкотемпературная пайка латуни возможна только в том случае если в ней имеется высокий процент содержания меди.
Наиболее удобным является паяние с помощью паяльной станции, которая имеет регулировку температуры жала паяльника. Такая регулировка позволяет установить оптимальный режим нагрева. Дело в том, что во время паяния необходимо избегать ненужного перегрева зоны паяния. Оптимальной считается температура нагрева жала паяльника до 350°С.
Пайка с применением газовой горелки
Поставленную задачу по паянию латуни можно решить, применяя небольшую горелку. Латунную деталь размещают на любом жаропрочном материале, он должен выдерживать высокие температуры. Для этих целей применяют асбестовые пластины.
Детали, которые необходимо спаять, размещают на этой пластине и совмещают друг с другом. Подготовка к паянию такая же, как и при паянии паяльником. Далее припой нарезают в виде мелкой металлической крошки или стружки и посыпают ею стык деталей. Затем регулируют величину пламени горелки, и подводят его в зону паяния.
Сначала необходимо произвести не сильный разогрев участка паяния, чтобы произошло прихватывание припоя к поверхности латуни. После этого приступают к полному нагреву до тех пор, пока на поверхности латуни не появится характерный красный цвет. При правильно отрегулированной горелке температура в зоне паяния достигает 700 °С. После остывания необходимо удалить наплывы и остатки флюса.
Итак, чтобы получить добротные результаты пайки латунных деталей необходимо правильно подобрать припой. Следить за чистотой стержня паяльника и степенью его прогрева. Ни когда не стоит начинать пайку, если паяльник не нагрелся до требуемой температуры. Тщательно подготовить поверхности латунной детали, которые планируется спаивать (протереть от грязи и пыли и обезжирить). Внимательно следить за степенью нагрева рабочей зоны паяемых деталей.
Латунные детали, в отличие от стали, легко обрабатывать, и именно благодаря этому полезному качеству сплава становится возможной пайка латуни в домашних условиях, без обращения к промышленным методам. Для создания самых разнообразных вещей необходима пайка – соединение проводов и металлических деталей. Для правильной необходимо наличие газовой горелки, графитового тигля, асбестового основания, а также серебра, меди и борной кислоты.
Пайка латуни значительно легче пайки стали, что позволяет осуществлять ее в домашних условиях.
Подготовка к спайке латунных изделий
Чтобы очистить сплав, можно использовать щавелевую кислоту. Если ее не оказалось под рукой, можно посмотреть различные бытовые средства. Они наносятся на изделия из латуни, после чего она довольно быстро начнет темнеть. Затем можно избавиться от налета, взяв тонкую щетку и почистив детали в обычной воде. Вслед за этим понадобится сода, которой засыпается латунное изделие. По истечении нескольких минут сода смывается. При наличии щавелевой кислоты она разводится в пропорциях 20 грамм на литр горячей или холодной воды. Над раствором не рекомендуется дышать, а также следует защитить руки перчатками. Емкость должна быть пластиковая во избежание воздействия на другие металлы. Как только латунная деталь обработана, ее следует протереть и высушить.
Щавелевая кислота используется для очистки сплава.
Чтобы паять латунь наиболее эффективно, не стоит использовать обычную оловянную пайку, так как после ее применения остаются довольно заметные следы. Помимо этого, она не может похвастать большой прочностью. Для того чтобы паять латунь, рекомендуется использование другого способа, который обеспечивает повышенную надежность. Эффективная и надежная спайка латунных деталей обеспечивается применением газовой горелки. Чтобы изготовить припой из латуни, следует взять медь и серебро в пропорциях 1:2, тщательно перемешать и сплавить воедино, применяя графитовый тигель и газовую горелку. Производится помещение тигля в емкость с холодной водой, и только после этого возможно извлечение расплавленного и застывшего припоя. Он должен быть расплющен и нарезан либо наточен на стружку, что может быть сделано с помощью крупного напильника. После этого потребуется порошок буры и борная кислота, каждый ингредиент должен весить 20 грамм. На основе этих веществ производится изготовление флюса. Полученную порошковую смесь заливают водой объемом в четверть литра.
Вернуться к оглавлению
Припои для спайки деталей из латуни
Пайка газовой горелкой должна производиться крайне аккуратно, при максимальной температуре в 700 градусов.
Латунные детали, которым требуется спайка, размещаются на асбестовом основании. Соединенные детали посыпаются припоем, нарезанным мелкими кусками и предварительно заточенными. Затем соединение аккуратно нагревается с использованием газовой горелки. Эта работа должна выполняться максимально аккуратно. При спайке деталей температура должна плавно подходить к определенному уровню. Максимально допустимый уровень является 700-градусным, если же его преодолеть, можно столкнуться с безнадежной порчей всех деталей. Когда необходимо спаять крупные и массивные детали, их нагрев должен быть постепенным во избежание негативных последствий. При спайке мелких и тонких деталей процесс нагрева происходит в очень короткие сроки, поэтому важно внимательно относиться к нему.
Конечно, обычная пайка оловом производится гораздо проще, чем подобным методом, однако именно благодаря ему надежность и прочность спайки латунных деталей будет гораздо более высокой. Важно помнить о некоторых особенностях пайки латуни, например, об испарении цинка в очень горячем состоянии. Помимо этого, поверхность сплава покрывается оксидной пленкой. Латунь, в которой цинк содержится менее чем в 15%-ом соотношении, окисляется и покрывается пленкой, в которой присутствуют сцепленные частицы оксида меди и оксида цинка. Медные сплавы, в которых цинк содержится в гораздо больших количествах, окисляясь, образуют пленку, состоящую в основном из оксида цинка. Проблема таких сплавов заключается в том, что окись меди удаляется проще и быстрее, нежели окись цинка.
Готовое изделие промывается горячей 3%-ой серной кислотой.
Если проводится обычная низкотемпературная спайка, при которой применяется припой с содержанием свинца и олова либо другие тиноли, оксидную пленку необходимо удалять с металлических поверхностей. Здесь возможно использование канифольно-спиртовых или более активных флюсов. Чтобы обработать латунь с большим содержанием цинка, например, Л63, необходимо использовать флюс, в состав которого входит хлористый цинк. Важно помнить о том, что у латуни одни из худших качеств плавления с оловянно-свинцовыми припоями. Эта особенность приводит к тому, что при процессе спайки медленно начинают расти интерметаллидные слои. Они положительно влияют на шов, и можно ожидать улучшения механических свойств металлов.
Не стоит надеяться, что пайка, при которой применяются оловянно-свинцовые припои латуни Л63, приведет к качественным соединениям. Их прочность сцепления и качество будут уступать меди, если условия будут одни и те же. Показатель предела прочности по отношению к медным деталям, спаянным при помощи олова, будет достигать 90 МПа, а к латунным – не достигнет и 60 МПа. Спайка латунных деталей, в которых присутствует большое содержание меди, может осуществляться припоями ПСр 72, 45, 25 и 12. Иногда в таких случаях допустимо применение медно-фосфорной латуни либо такого латунного сплава, который плавится при небольшой температуре. Это в основном применимо к спайке в газовой среде.
При высоком уровне цинка возможно использование припоя ПСр 40. Применение фосфористых припоев является совершенно непригодным, потому что существует большая вероятность проявление соединения паяного шва, имеющего низкую пластичность. Это объясняется образованием фосфидов цинка, отличающихся своей хрупкостью. Также очень распространен твердый припой, применяемый при соединении крупных изделий, например, для работы с латунными и медными трубами и отопительными системами в целом. Преимущество твердых припоев заключается в высокой прочности полученных соединений.
Пайка латуни, позволяющая получать качественные и надежные соединения, – это технологический процесс, предполагающий использование газовой горелки, а также специального припоя. В качестве последнего применяется проволока, материалом изготовления которой может быть олово или сплав данного металла со свинцом. Если хорошо изучить особенности такого процесса, а также подготовить все необходимое оборудование и расходные материалы, то успешно выполнять его можно даже в домашних условиях.
Условия и область применения пайки
Прежде чем разбираться в вопросе о том, как паять латунь, следует хорошо изучить все особенности такого технологического процесса. При выполнении пайки, которая является одним из методов получения неразъемных соединений, в зазор, расположенный между соединяемыми деталями, вводится расплавленный припой, который и выступает в роли скрепляющего элемента.
Важным условием выполнения пайки является то, что припой, для расплавления которого пользуются газовой горелкой, должен плавиться при меньшей температуре, чем материал изготовления соединяемых деталей. Такая технология (в некоторых случаях она является единственно возможным способом получения неразъемного соединения) позволяет надежно спаять между собой даже разнородные металлы.
Совершенно неправильно сравнивать пайку с таким технологическим процессом, как сварка, который предполагает, что расплавляться будет не только специальная проволока-припой, но и металл соединяемых деталей. Именно благодаря тому, что при выполнении пайки основному температурному воздействию подвергается припой, характеристики соединяемых деталей и их целостность остаются неизменными. Такая особенность позволяет успешно использовать эту методику для соединения металлических деталей, которые отличаются даже очень небольшими размерами.
Между тем следует иметь в виду, что для выполнения пайки в качестве припоя используются более мягкие материалы, если сравнивать их с теми, которые применяются для формирования сварного шва. Это приводит к тому, что соединения, созданные при помощи пайки, изначально менее прочные и надежные, чем сварные швы. А в тех случаях, когда выполняется пайка латунью, из припоя в процессе интенсивного нагрева испаряется цинк, что приводит к пористости формируемого шва. Такая пористость металла значительно ухудшает качество и надежность соединения. При выполнении пайки деталей, изготовленных из латуни, большое значение имеет и их взаимное расположение. Такие детали лучше соединять не встык, а внахлест.
Пайка металла как технология, позволяющая получать неразъемные соединения, занимает одну из лидирующих позиций, уступая по популярности только сварке. Без этой технологии практически не обойтись в электронной промышленности, где с ее помощью создают электропроводные соединения элементов различных приборов и устройств. Именно при помощи пайки чаще всего соединяются и наращиваются провода, по которым в дальнейшем будет проходить электрический ток.
Если говорить о наиболее распространенных сферах применения пайки, то к ним следует отнести:
- формирование герметичных соединений труб, изготовленных из меди и ее сплавов, в том числе латуни (такие трубы используются преимущественно для комплектации холодильных и теплообменных установок);
- крепление твердосплавных пластин к несущей части режущего инструмента;
- соединение между собой деталей, значительно отличающихся по толщине.
На фото результат спайки латунной трубки и жиклера. Использовался припой флюсованный П14 и импортная горелка на чистом пропане
Используя паяльное оборудование и припой, также выполняют такую технологическую операцию, как лужение, которая позволяет создавать на металлических поверхностях надежное антикоррозионное покрытие.
В зависимости от того, при помощи припоя какого типа выполняется пайка, она может быть высоко- или низкотемпературной. Использование при выполнении пайки более тугоплавкого материала позволяет создавать соединения, которые могут эксплуатироваться при более высоких температурах. Между тем это сопряжено с некоторыми сложностями, которые связаны с необходимостью обращения к специальному оборудованию, позволяющему расплавить припой. Использование такого сплава, в частности, достаточно проблематично в домашних условиях, где для выполнения пайки чаще всего применяется обычная паяльная лампа.
Особенности технологии
Как в производственных, так и в домашних условиях приходится сталкиваться с необходимостью соединить при помощи пайки изделия, изготовленные из латуни. Связано это с тем, что данный активно используется для производства элементов водопроводных и отопительных систем, а также множества других изделий.
Большое значение для получения качественного и надежного соединения латунных изделий при помощи пайки имеет правильный выбор флюса. Для успешного осуществления этого процесса не подойдет обычный флюс, в составе которого содержатся спирт и канифоль. Такой флюс из-за достаточно невысокой активности входящих в него компонентов не способен растворить окисную пленку, обязательно присутствующую на поверхности . Именно поэтому для пайки изделий из латуни необходимо использовать более активный флюс, в качестве которого часто применяют хлористый цинк.
Достаточно популярными флюсами, которые используются для выполняемой в соляных ваннах пайки латуни, являются бура и фтороборат калия. Такие флюсы, количество которых в растворе ванны, как правило, не превышает 5%, обеспечивают хорошее затекание расплавленного припоя в зазор между соединяемыми деталями.
Правильный выбор проволоки-припоя – еще одна важная задача, которую следует решить для того, чтобы получить качественное соединение деталей из латуни. Для пайки латунных изделий, которые в дальнейшем будут эксплуатироваться в газовой среде, можно использовать популярные типы припоев на основе сплавов серебра и фосфорной меди. Такие припои, кроме того, оптимально подходят для соединения изделий из латуни, содержащей значительное количество меди.
В качестве припоя нередко используют и саму латунь, но при этом необходимо следить за тем, чтобы температура плавления присадочной проволоки не превышала аналогичный параметр самих соединяемых деталей. В тех случаях, когда при помощи пайки необходимо сформировать соединение повышенной надежности, используют твердые припои, которые, если сравнивать их с присадочными материалами мягкого типа, обладают более высокой прочностью.
Особое внимание вопросам выбора припоя и самой технологии выполнения пайки следует уделять в тех случаях, когда спаять между собой необходимо разнородные материалы. При этом следует учитывать, что такие материалы имеют разную температуру плавления, а также могут себя вести совершенно по-разному при нагреве. В частности, из латуни при интенсивном нагревании начинает испаряться цинк, что негативно отражается как на декоративных, так и на прочностных характеристиках формируемого соединения (оно приобретает пористую структуру).
Избежать активного испарения цинка из , подвергаемой нагреву в процессе выполнения пайки, позволяют определенные технологические приемы. Наиболее эффективным из таких приемов является использование флюса, который и будет выполнять защитную функцию, предотвращая испарение цинка из структуры латуни. Применение для выполнения пайки комбинированного припоя, в состав которого входит не только присадочный материал, но и флюс, – еще один эффективный способ, позволяющий избежать испарения цинка из латуни.
Правильно подбирая припой и технологию выполнения пайки, можно даже в домашних условиях соединять детали из такого сложного материала, как нержавейка. Следует иметь в виду, что для не подходит припой из латуни, для этого предназначены совсем другие материалы.
Краткая инструкция
Для того чтобы в домашних условиях выполнить качественную пайку латуни, недостаточно просто изучить теоретическую базу, желательно также посмотреть видео на эту тему. Необходимость в самостоятельном осуществлении такого процесса возникает нередко, ведь практически в каждом доме есть изделия из латуни, которые не застрахованы от поломок. Учитывая тот факт, что услуги квалифицированных специалистов недешевы, есть смысл изучить такой процесс как по представленным ниже рекомендациям, так и по видео, которые несложно найти в интернете.
Может быть достаточно просто выполнена и в домашних условиях, хотя многие умельцы и не решаются на такую работу, боясь определенных сложностей, которые могут возникнуть в процессе ее выполнения.
Между тем, техника выполнения пайки латуни достаточно простая и не требует какой-то специальной подготовки.
Наиболее часто пайку латуни выполняют обыкновенной газовой горелкой и для этих целей в качестве припоя можно воспользоваться оловом, бурой либо иным аналогичным материалом, который может заменить традиционный флюс.
Следует отметить, что данную работу можно также выполнить специальным графитовым электродом или паяльником, используя соответствующий припой.
По своей сути пайка данного материала чем-то напоминает пайку стали, меди или чугуна, однако имеет некоторые особенности и тонкости, которые необходимо в обязательном порядке учитывать.
Следует отметить, что детали из латуни более просто обрабатывать, чем заготовки из стали, меди или чугуна.
Особенностью пайки в домашних условиях латуни, чугуна или меди, в отличие от стали, является то, что на их поверхности образуется оксидная пленка, которая влияет на качество производимого соединения.
Несмотря на это в домашних условиях при правильном подходе к делу, выполнить пайку латунных заготовок бурой, а также деталей из меди можно не только газовой горелкой, но и паяльником, в отличие от чугуна или стали, сварка которых осуществляется исключительно электродом.
Пайка по своей сути является наиболее оптимальным способом получить достаточно прочное и неразъемное соединение, как деталей выполненных из латуни, так и заготовок из других материалов, в том числе и из чугуна. Сварка графитовым электродом, в свою очередь, требует определенных навыков и подготовки.
При осуществлении соединения между элементами обязательно вводится расплавленный припой, и для этого можно воспользоваться оловом или бурой.
Припой должен иметь температуру плавления несколько ниже температуры плавления основного материала.
При помощи пайки между собой можно прочно соединять самые разные материалы, в том числе детали, выполненные из чугуна или меди.
Очень часто это бывает единственным способом осуществить скрепление металлических поверхностей различных типов.
Конечно, пайку в некотором роде можно определенным образом сравнить с выполнением сварки, когда соединение поверхностей производится электродом, однако в этом случае общим является только конечный результат.
Суть самого процесса выполнения пайки совершенно иная.
Основное различие между сваркой и пайкой заключается в том, что при соединении поверхностей электродом плавится основной материал, а при работе с паяльником плавится только металл-связка.
Кроме этого, в пайке обязательно должен присутствовать флюс, в качестве которого может выступать бура.
Конечно, пайка обеспечивает менее прочное соединение поверхностей алюминия, меди или чугуна, чем например сварка, однако позволяет работать даже с мелкими заготовками.
Объяснить это можно тем, что используемый при пайке флюс, в качестве которого может выступать бура, под воздействием относительно высоких температур выделяет определенные химические элементы, которые и уменьшают прочность основного соединения, кроме этого, сам шов получается пористым.
Пайку алюминия, как и, например, сварку чугуна, лучше всего производить внахлест, а не встык.
Несмотря на то, что по прочности соединения пайка несколько уступает сварке электродом, она в настоящее время активно используется в самых разных отраслях промышленности.
При помощи нее осуществляют необходимое скрепление не только латунных заготовок, но и изделий из меди и даже из чугуна.
Чаще всего пайку различных типов металлов производят паяльником, однако при необходимости для этих целей можно воспользоваться и газовой горелкой.
Для выполнения пайки, в том числе и латунных заготовок, в обязательном порядке требуется припой или флюс, в качестве которого очень часто выступает бура.
Следует отметить и то, что сварка может быть как высокотемпературной, так и низкотемпературной. В домашних условиях используется первый вариант пайки.
На видео выше можно увидеть, как выполняется пайка латунных заготовок.
Характеристики материалов
Вообще латунь представляет собой сплав меди и цинка. Особенно часто он используется для производства различной домашней утвари, труб, радиаторов и многих других приспособлений.
Домашнему мастеру очень часто приходится сталкиваться с необходимостью провести соответствующую обработку поверхностей из латуни, а поэтому необходимо знать все особенности этого специфического металла.
Для выполнения пайки латунной поверхности очень важно правильно подобрать соответствующий флюс и в этом случае лучше всего подходит бура, которая способна эффективно убрать с поверхности образуемую оксидную пленку.
Приобрести данный флюс, роль которого исполняет бура, можно практически в любом строительном магазине по вполне доступной стоимости. Флюс на основе буры позволяет обеспечить более качественное затекание основного связывающего компонента в образуемые зазоры.
Также с особой тщательностью следует подбирать и припой для латуни.
Так, если данная работа будет выполняться в газовой среде, то в этом случае лучше всего воспользоваться серебряными или медно-фосфорными припоями.
Такой припой отлично подходит и для работы с латунью, которая имеет высокое содержание меди. В этом случае можно использовать припой на основе самой латуни с более низкой температурой плавления.
С особой тщательностью и осторожностью припой и флюс следует подбирать в том случае, когда необходимо соединить между собой детали из совершенно разных материалов.
Так, например, качество пайки латуни и непосредственно меди во многом зависит от того, кокой будет использоваться припой, а также флюс (бура).
Именно эти компоненты, главным образом, влияют на качество шва и его пористость.
Выполняя в условиях дома пайку латуни в среде газов, рекомендуется использовать определенный флюс, который в некоторых случаях можно заменить тонким слоем таких материалов, как никель или медь.
Это позволит избежать выделения из латунной поверхности содержащегося там цинка, соответственно, и само соединение получится более прочным и качественным.
В настоящее время можно приобрести припои, которые в своем составе содержат элементы, заменяющие обыкновенный флюс.
Это дает возможность значительно упростить работу, сделать ее более качественной и быстрой.
В качестве такого универсального припоя может выступать меднофосфорный состав.
Порядок работы
После того как будут подробно разобраны и изучены все свойства используемых в процессе пайки латуни материалов, можно переходить непосредственно к самому процессу.
Для начала следует подготовить весь требуемый инструмент и материал. Под рукой должна быть газовая горелка или паяльник, а также соответствующий припой и флюс.
Данный материалы следует подбирать максимально внимательно, чтобы в итоге шов получился максимально качественным и плотным.
В некоторых случаях припой для латуни можно приготовить самостоятельно и для этого необходимо будет взять в определенных пропорциях медь и техническое серебро, расплавить их в специальном тигеле и тщательно перемешать.
Когда расплавленная смесь станет полностью однородной, емкость с ней необходимо будет поместить в холодную воду до полного остывания.
При приготовлении припоя своими руками следует особое внимание уделять однородности его структуры, так как от этого во многом будет зависеть качество и прочность будущего соединения.
В этом случае не стоит экономить на расходных материалах и делать выбор в пользу более дешевых и менее качественных компонентов.
В свою очередь флюс для пайки готовится из буры и борной кислоты, которые также можно совершенно свободно приобрести в любом строительном магазине.
Данные компоненты берутся в одинаковых пропорциях и заливаются обыкновенной водой.
После того, как для пайки латуни будут готовы все необходимые компоненты, можно переходить непосредственно к самой работе.
Для этого берется латунная заготовка, предварительно очищенная от грязи и различных масляных пятен и аккуратно посыпается измельченным припоем.
После этого в действие приводится газовая горелка, при помощи которой производится прогрев рабочих поверхностей до определенной температуры.
Здесь главное не перегреть латунную деталь, чтобы она не лопнула и не деформировалась.
Если латунные поверхности имеют большую толщину, то их прогрев следует производить в обязательном порядке постепенно.
Более подробно о том, как паять латунь без посторонней помощи в домашних условиях, подробно рассказано на видео в нашей статье.
Разделение пайки на низкотемпературную и высокотемпературную носит, в некоторой степени, условный характер. По своей физической природе пайка твердыми припоями не отличается от пайки мягкими. Как и последняя она представляет собой процесс образования неразъемного соединения двух металлов с помощью третьего (называемого припоем), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых металлов.
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
Что отличает высокотемпературную пайку от низкотемпературной, кроме температуры плавления припоев? Прежде всего - значительно более высокая прочность паяного соединения, обусловленная большей прочностью твердых припоев в сравнении с мягкими.
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
Область применения пайки твердыми припоями определяется ее промежуточным положением между низкотемпературной пайкой и сваркой. Везде, где требуется получить более прочное соединение, чем это можно сделать с использованием мягких припоев, способное к тому же работать в условиях высоких температур, и в то же время сохранить структуру соединяемых металлов, не допустить их разупрочнения и деформации (как это имеет место при сварке), применяют высокотемпературную пайку.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
В качестве источников нагрева при высокотемпературной пайке может использоваться любое оборудование, которое позволяет нагревать паяемые детали несколько выше температуры плавления используемых припоев. Эта температура может колебаться в пределах 450-1200°C. При использовании тугоплавких материалов, таких как латунь или технически чистая медь, требуется нагрев, превышающий 1000°C, при использовании среднеплавких припоев требуется температура нагрева в 700-800°C.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
Основная заслуга в образовании прочных и термоустойчивых соединений при высокотемпературной пайке принадлежит меди. Она не только входит практически во все твердые припои, но в большинстве из них выполняет главную роль, являясь основой припоев.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
Основным компонентом флюсов для пайки твердыми припоями являются борные соединения - бура (Na 2 B 4 O 7), борная кислота (H 3 BO 3), борный ангидрид (B 2 O 3). Для усиления активности борных флюсов, например при пайке нержавеющих и жаростойких сталей, в них добавляются соединения фтора - фтористый кальций, фтористый калий. Применяются специальные флюсы, регламентированные ГОСТ 23178-78 - под марками ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х. В первые два входят борная кислота, бура и фтористый кальций. Они используются для пайки нержавеющих и конструкционных сталей и жаропрочных сплавов. Флюс ПВ209 состоит из фтористого калия, борного ангидрида, калия тетрафторбората. Флюсы ПВ209Х, ПВ284Х состоят из борной кислоты, гидроксида калия, плавиковой кислоты. Флюсы ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х можно использовать для пайки меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей.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
В приведенном примере в качестве паяемых деталей выбраны части гаечного ключа. В качестве припоя - материал, представляющий собой пруток, покрытый флюсом. Необходим также высокоактивный флюс, подходящий для нержавеющих сталей. Инструментом нагрева является газовая горелка.
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.