Способ прочной пайки изделий из различных металлов осуществляется с помощью нагрева спаиваемых деталей газовой горелкой и применением латуни в качестве припоя. При массовом распространении медных автомобильных радиаторов пайка латунью была единственным надежным способом устранить течь. Такая пайка широко применяется при изготовлении и ремонте бытового и промышленного оборудования, кондиционеров. Кроме того, латунная пайка позволяет надежно закрепить тугоплавкие режущие части на теле резца или буровой колонки. Пайка латунью позволяет собирать небольшие художественные изделия ручной ковки (люстры, решетки каминов и т.п.).
Материалы и инструменты
Пайка латунью осуществляется с помощью трех главных компонентов: газовой горелки, дающей температуру не менее 1000 градусов.
Латунного припоя (в виде проволоки или ленты).
И флюса – тетрабората натрия или буры, в смеси с порошком борной кислоты.
Современные бытовые газовые горелки используют очищенный пропан, продающийся в мини баллонах, либо специальные смеси газов. Более сложные горелки с раздельной подачей газа и кислорода ускоряют нагрев и весь процесс пайки.
Необходимость данного флюса обусловлена содержанием цинка в латуни. Цинк, при плавлении латунной проволоки без буры, вызывает закипание припоя, что влияет на качество шва и его прочностные свойства.
Кроме основных компонентов, нам потребуются вспомогательные инструменты:
- наждачная бумага и напильники для зачистки деталей;
- различные тиски и зажимы;
- удерживающий ручной инструмент (плоскогубцы, длинногубцы и т.п.);
- жидкости для обезжиривания и промывки и удаления окалины с готовых швов (растворы кислот);
- огнеупорные перчатки и другие индивидуальные средства защиты, применяемые при сварочных работах.
Процесс пайки латунью
Необходимо подготовить спаиваемые детали. Допустим, нам нужно изготовить небольшую рамную конструкцию из тонкостенных стальных трубок диаметром примерно 5 мм. При пайке двух трубок малого диаметра встык, нужно сделать выемку в торце припаиваемой трубки. Это повысит прочность соединения. Детали необходимо поместить в зажимные устройства и прижать вместе соединения. Это необходимое условие выполнения качественной пайки латунным припоем, так как руки будут заняты горелкой и подачей припоя.
Зажигаем газовую горелку и начинаем разогревать место пайки до появления красного цвета.
Латунную проволоку (припой) также нагреваем и опускаем нагретый конец припоя в буру. Бура налипает на проволоку-припой.
Ненадолго отодвигаем пламя горелки и наносим флюс прямо в место стыка стальных трубок. Бура быстро плавится и охватывает всю зону пайки. Если не убрать пламя, то буру просто сдует с латунной проволоки.
После этого начинается пайка – медленное расплавление латунного припоя, ручная подача его и заполнение им стыка между деталями.
При проведении работ осуществляется визуальный контроль над качеством шва. Если в нижней части обнаружен свищ или зона не охваченная припоем. Деталь лучше перевернуть и пропаять это место заново.
После набивки руки можно паять и «потолочные» стыки. Спаянные детали должны остыть на воздухе.
Затем нужно удалить окалину, помещая деталь в раствор пищевой лимонной кислоты.
Для проверки качества шва согнем изделие.
Очень прочно!
Меры предосторожности
Пайка латунью относится к открытым огневым работам. Необходимо строгое соблюдение всех мер пожарной защиты. Кроме того, работа с парами цинка может вызвать тяжелое отравление организма. Необходимо принять меры защиты. Мини баллоны с газом могут иметь протечки в клапане, что приводит к взрывам и пожарам. Необходим постоянный контроль за работой газовой горелки.В нашей практике часто приходится иметь дело с латунными деталями. Они хорошо обрабатываются, паяются и затем чернятся. Большинство паяют латунь паяльником обычным оловянным припоем. У этого способа, наряду с его простотой, есть три серьезных недостатка: шов получается белый, заметный и мало у кого получается сходу сделать этот шов тонким; шов получается относительно слабым, при изгибе он может легко разойтись; при чернении олово может повести себя иначе, чем латунь и шов получится совсем другого цвета или оттенка. Данная статья расскажет о способе пайки латуни с помощью газовой горелки специальным припоем и флюсом. Получаемый шов практически не отличим по цвету от основных деталей, очень прочный и химически гораздо ближе к латуни, чем олово.
Для пайки нужно:
- газовая горелка;
- асбестовое основание;
- графитовый тигель (ванна);
- серебро;
- медь;
- бура;
- борная кислота.
Для начала нужно изготовить припой. Он будет состоять из 2 частей серебра и 1 части меди. Нужно сплавить серебро и медь (где взять серебро? - ложки серебрянные знаете? идеально подходят). Делать это можно при помощи той же газовой горелки. Отвешиваем нужное нам количество серебра и меди, помещаем их в тигель из графита и греем горелкой. Тигель можно сделать из троллейбусных контактов, их много валяется на конечных остановках. Размер тигля примерно 20х50мм. Выбирается канавка 5х40мм полукруглая, что бы легче вынуть получившийся штапик припоя, для этого ещё горячий тигель опустить в воду. Когда оба металла расплавятся, перемешиваем их стальной проволочкой – крючком. В принципе, можно сначала расплавить медь (как более тугоплавкий металл), а потом в расплав добавить серебро. Или наоборот – кому как больше нравится.
Стрелкой показана графитовая ванна. Она находится в кирпичной "домне".
Всё, припой готов. Остужаем его, раскатываем в вальцах или расплющиваем на наковальне, затем нарезаем на мелкие части. Можно просто сточить отливку грубым напильником в стружку.
Теперь флюс. Берем около 20 грамм буры (порошок), столько же борной кислоты (порошок), смешиваем и заливаем стаканом воды. Кипятим (для лучшего растворения ингредиентов). Всё, флюс готов. Такого объема флюса хватит на всю оставшуюся жизнь. Не стоит беспокоиться о том, что он может быть химически опасен. Борная кислота довольно пассивная и вашим пальцам и инструментам она не угрожает. В принципе, можно выпарить воду, прокалить уже твердый флюс, растолочь его в порошок и перемешать с припоем. Получится сухая смесь припоя с флюсом. Но это на любителя.
Процесс пайки. Паять надо на чем-то термостойком. Лучше всего для этого подходят пластинки с обшивки «Бурана». Но если «Буран» над вами не летает, то можно обойтись асбестовой пластиной. Помещаем на нее наши спаиваемые детали, смачиваем флюсом, присыпаем стружками припоя (его нужно совсем чуть-чуть) и начинаем потихоньку греть. Сначала чуть-чуть, чтобы припой немножко схватил спаиваемые детали, затем до красна (примерно 700 градусов для данного вида припоя). Припой легко затекает в щели между деталями и крепко их спаивает. На этом этапе есть следующие опасности: поскольку разница в температуре плавления припоя и латунных деталей составляет всего около 50 градусов, то надо следить за тем, чтобы не перегреть их. Иначе вы получите просто один большой слиток. Надо помнить, что маленькие детали (например, латунная проволока) нагреваются гораздо быстрее, чем массивные. Поэтому будьте внимательны. В этом случае надо греть всю конструкцию медленно, чтобы крупная деталь успевала прогреваться.
Детали прогрелись до красна.
Получаемый в результате шов имеет практически один цвет, что и спаиваемые детали. Это происходит из-за того, что в результате пайки происходит диффузия основного металла в припой. Поэтому этот же припой можно использовать при пайке серебра – шов будет белым.
Последний этап - промывка изделия от остатков флюса, который остается на изделии в виде стекловидных капель и наплывов. Чтобы избавиться от них, нужно готовое изделие промыть в горячей 3-х процентной серной кислоте (или 15-ти процентной при пайке золота). Можно это сделать на газовой плите, поставив на нее пробирку из кварцевого стекла с разбавленной кислотой. Изделие просто опускается в нее на короткое время (предварительно его нужно привязать на что-то, что не взаимодействует с кислотой) и затем промывается проточной водой.
Предвижу вопрос: «Почему нельзя использовать паяльник?» Ответ очень прост: температура плавления припоя порядка 700 градусов, а паяльник может дать только 200-250 градусов.
Те, кто не использовал газовую горелку ранее, могут спросить, насколько хватает газового баллона? При обычном использовании расход можно посчитать из расчета 1 литр на год.
Пайка латуни – востребованная технология, отличающаяся универсальностью подхода. В качестве рабочего инструмента можно использовать как паяльник, так и газовую горелку. Процесс не отличается особой сложностью и строгими требованиями. Изучив особенности технологии соединение латунных изделий можно выполнить даже в домашних условиях.
В первую очередь необходимо ознакомится с особенностями процедуры . Данная технология, в качестве способа создания неразъемных соединений, не столь популярна, как , поскольку показатель прочности у пайки несколько ниже.
Образование шва происходит при расплавлении присадочного материала, который называется припоем. После кристаллизации застывший состав надежно соединяет заготовки.
Отличительной особенностью пайки является подход воздействие на рабочую поверхность . При выборе припоя главным показателем является температура плавления, которая должна быть ниже, чем у основного металла. Он не меняет своего агрегатного состояния, свойства остаются неизменными. Это позволяет соединять заготовки с разнородным составом.
В этом и заключается разница между сваркой и пайкой. При проведении работ, в состав сварочной ванны входят основной металл и присадочный материал. Вместе они формируют шов, что неизменно отражается на качестве металла, который подвергся температурному воздействию. Недаром при строительстве ленточного фундамента каркас крепят с помощью проволоки, а не сварки. Пайка не влияет на параметры основного металла, чем выгодно отличается от прочих технологий соединения.
Выделим основные особенности пайки:
- в качестве присадочного материала используют ;
- соединяемые изделия не плавятся;
- материалы не взаимодействуют друг с другом;
- походит для соединения миниатюрных элементов.
Метод широко востребован в сфере высоких технологий , благодаря низкому температурному воздействию на поверхность, что является основным показателем для чувствительных к колебаниям температур компонентов плат и электронных схем. Требования к качеству работ изложены в ГОСТе 17325-79.
Виды латуни
Существует два типа латуни, отличающиеся химическим составом:
- Двойная. Как следует из названия, сплав состоит из двух элементов – цинка и меди в различных пропорциях. Причем цинк играет роль легирующего элемента. Согласно техническим требованиям, такие составы имеют специальную маркировку, указывающую на тип сплава и процентное соотношение элементов. Например, Л 63 является двухкомпонентным составом, с массовой долей меди 63 %. Содержание цинка не превышает 37 %.
- Многокомпонентная . Специальные составы, содержащие множество примесей, состав которых зависит от области применения. К таким сплавам очень трудно подобрать оптимальный латунный припой, особенно не зная точного соотношения химических элементов в составе.
В состав многокомпонентных сплавов могут входить следующие металлы: алюминий, никель, олово, марганец и другие. Такие составы часто называют по наименованию элемента с самым высоким содержанием, например, «алюминиевая латунь».
Флюсы
Грамотный выбор флюса – залог качественного соединения. Он очищает поверхность от следов масла, грязи и оксидов и подготавливает ее к пайке. Ввиду особенностей рассматриваемого материала, использовать нейтральные составы на основе спирта и канифоли нецелесообразно. Специалисты рекомендуют применять активный флюс для эффективного удаления оксидной пленки.
Важным фактором является химический состав сплава . Для классического двухкомпонентного материала Л 63 достаточно использовать раствор хлорида цинка в борной кислоте. Для многокомпонентных сплавов лучше приобрести универсальный флюс для работы с латунью – ПВ 209 и ПВ 209Х. При выборе готового состава следует внимательно изучить инструкцию, с рекомендациями по эксплуатации.
Припой
Начинающие мастера не знают, какой припой для латуни выбрать, для достижения наилучших результатов.
Рассмотрим основные марки:
- Для пайки латуни и меди специалисты рекомендуют использовать припои медно-цинковой группы. При выборе следует обращать внимание на температуру плавления. Например, для ПМЦ-48 она составляет 880 Сº.
- Медно-фосфорные припои группы МФ отличаются доступной ценой. Эксплуатационные характеристики несколько ниже, чем у составов с добавлением серебра.
- Группа серебряных припоев ПСр относится к твердым сортам. Полученное соединение отличается высокой устойчивостью к механическим и вибрационным нагрузкам.
При пайке стали латунью используют сплав марки Л-63, который зарекомендовал себя лучше всего . Форма выпуска – проволока латунная для пайки. Его применяют исключительно для работы с твердоплавкими материалами.
Заслуживают внимания латунные припои с флюсом. Их стоимость выше, чем у классических составов, однако цена компенсируется удобством в применении и снижении количества брака в работе.
Приготовление своими руками
Многие мастера предпочитают готовить припой своими руками в домашних условиях. Лучше всего себя зарекомендовала смесь из двух частей серебра и одной части меди .
После проведения замеров, металл расплавляют в тигле и путем перемешивания добиваются получения однородной массы. Охлаждение проходит в холодной воде.
Готовому припою придается нужная форма, после чего производят зачистку с помощью крупного напильника.
Оптимальные размеры тигеля – 20х20. Его основой могут служить графитовые угли из контактных элементов.
Паяльником
Основная сложность работы с латунью, в отличие от пайки прочих цветных металлов горелкой или паяльником, заключается в оксидной пленке, которая образуется в процессе испарения цинка после нагрева латуни.
Для пайки данного сплава с помощью паяльника, необходим качественный аппарат, мощностью не менее 1000 Вт . Такое требование связано с высокой температурой плавления латуни и используемых припоев. Исключение составляют медные латунные сплавы, температура плавления которых гораздо ниже.
Наилучшим выбором считается паяльная станция, с функцией регулировки температурных параметров. Использование такого оборудование позволяет с легкостью подобрать оптимальные параметры работы без риска перегрева поверхности.
Использование горелки
Для пайки латуни можно использовать газовую горелку . Особые требования предъявляют к размещению заготовки – ее необходимо поместить на поверхность из жаропрочного материала.
Подготовительный этап не отличается от аналогичной процедуры перед пайкой электрическим паяльником.
Процесс начинают с постепенного нагрева поверхности, с целью увеличения смачивающих свойств припоя. После этого заготовку прогревают до рабочих параметров, достижение которых характеризуется появлением характерного красного оттенка на поверхности.
Использование горючего газа не имеет особых преимуществ перед электрическими источниками питания.
Этапы проведения работ
Пошаговая инструкция процесса пайки латуни в домашних условиях имеет следующий вид:
- Очистка и обезжиривание места соединения.
- Обработка поверхности флюсом.
- После завершения подготовительных процедур в зону нагрева вносим припой, измельченный до состояния стружки.
- Начинаем постепенный прогрев поверхности. Важно, чтобы пламя постоянно перемещалось, во избежание перегревов.
- После формирования шва прекращаем обработку заготовку и ждем остывания в естественных условиях.
- Смываем остатки флюса.
Качественные характеристики шва зависят от правильности выбора расходных и присадочных материалов, а также соблюдения требований к технологическому процессу.
Заключение
Для получения качественного соединения необходимо определить состав латуни. На основании полученных данных подбирает флюс и припой для проведения пайки. Работы можно выполнять как электрическим паяльником, так и газовой горелкой.
Слесарь-ремонтник 6-го разряда Мовчан Ярослав Евгеньевич. Опыт – 13 лет: « По работе часто сталкиваюсь с необходимостью проведения паяльных работ с латунью простых марок. Перепробовал множество составов. Как показала практика, лучше всего использовать офлюсованный серебряный припой с содержанием металла 20 %. Стоимость, конечно, высоковата, но при ответственных работах можно быть уверенным в надежности соединения ».
Пайка латуни имеет собственные особенности вследствие испарения горячего цинка, а также образования на поверхности металла оксидной пленки. Латуни, содержащие в составе до 15% цинка, окисляются пленкой, которая состоит из сцепленных частиц CuO и ZnО. В медных сплавах, содержащих достаточно большое количество цинка, пленка окислов состоит преимущественно из ZnO, которые удаляются намного проблематичнее, чем в случае с пленкой окиси меди.
Для пайки пригодится следующие инструменты и материала:
- Асбестовое основание;
- Газовая горелка;
- Графитовый тигель;
- Медь, серебро, бура, борная кислота.
Готовим припой
Сначала потребуется изготовить тиноль в домашних условиях, который будет состоять и серебра и меди в пропорции 2:1 соответственно. Для этого необходимо сплавить серебро и медь, воспользовавшись газовой горелкой. Далее необходимо отвесить требуемое количество серебра и меди, после чего их надо поместить в тигель и греть газовой горелкой.
Графитовый тигель можно произвести из графитовых углей (контактных троллейбусных элементов), найти которые не составит труда на конечных остановках электрического транспорта. Относительно размера тигля, то он должен быть приблизительно 20х20 миллиметров.
Затем выбираем канавку 5х40 миллиметров полукруглой формы для того, чтобы проще вынимать штапик припоя (горячий тигель опускается в воду). Как только медь и серебро расплавлены, можно приступать к перемешиванию компонентов тиноля с помощью проволочки.
Готовим флюс
Таким образом, припой готов к работе, но его еще нужно остудить, раскатать в вальцах, а также нарезать на мелкие части. Теперь нужно приступить к приготовлению флюса. Для этого берем 20 грамм буры (порошка), а также в равной пропорции борной кислоты (порошка), после чего тщательно перемешиваем ингредиенты и заливаем стаканом воды. Далее кипятим и остужаем готовый флюс.
Работаем следующим образом:
- Паять нужно на каком-либо теплостойком материале. Если производите пайку радиаторов, работу выполняйте полноценно. С этой целью мы припаслись асбестовой пластиной. Таким образом, помещаем на не паяемые детали, после чего смачиваем флюсом, присыпаем припоем. Далее начинаем понемногу греть.
- Сперва греем немного, чтобы припой сцепился с деталями, после чего доводим процедуру од появления красного оттенка.
- Припой достаточно просто затекает в зазор между деталями, спаивая их между собой очень крепко. Стоит обратить внимание на то, что разница между температурой плавления латуни и припоя составляет около 50 гр. С, а поэтому не следует перегревать материал.
- Полученный шов имеет один ярко выраженный цвет со спаиваемой деталью.
- Затем следует промывка изделия от флюса: промываем изделие в горячей серой кислоте (3%-й).
Так, получаем отличное сцепление латунных изделий, которые прослужит долгие годы.
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.