ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ [алюминия, меди, стали]

Общие свойства

Удивительно, что, несмотря на классификацию ГОСТа, даже в учебниках существует разная подача материалов.

Так, некоторые авторы в качестве минимальной температуры, рекомендуемой для применения высокотемпературных припоев, называют 500 °С.

Существует большое количество готовых композиций, рекомендуемых к применению при повышенных температурах. Часто в состав высокотемпературных припоев входит:

• медь;
• серебро;
• цинк;
• фосфор.

Для изменения свойств в высокотемпературные сплавы добавляют кремний, германий и некоторые другие элементы. Низкотемпературными считаются припои:

• на основе свинца;
• олова;
• с добавлением сурьмы.

Иногда в низкотемпературные припои вводят цинк для повышения коррозионной стойкости шва, и разрабатывают специальные низкотемпературные сплавы для конкретных условий использования. В быту низкотемпературную пайку проводят с применением паяльника, а высокотемпературную – газовой горелкой.

Физические свойства материала определяются его составом и должны максимально соответствовать тому металлу, с которым они будут спаиваться, но при этом припой для пайки медных трубок должен иметь более низкую температуру, чем основной металл, чтобы не повредить его и не поменять структуру, что особенно опасно с тонкостенными трубками. Исходя из всего этого, можно выделить два основных физических свойства, по которым делятся данные материалы:

• Низкотемпературные, которые обладают относительно низкой температурой плавления, которая не превышает 450 градусов Цельсия. Как правило, это сказывается на прочности шва, так как спайка не рассчитана на высокие нагрузки. Физические свойства металла не меняются, в том числе и прочность.

Низкотемпературные припои для пайки медных труб

• Высокотемпературные припои для меди. Прочность соединения при такой разновидности повышается, но под воздействием температуры может уменьшиться прочность самого материала, так как в некоторых случаях температура достигает 800 градусов и выше, что создает эффект отжига на металле.

Высокотемпературные припои для пайки медных труб

Резьбовое соединение – медные фитинги под опрессовку

Медные фитинги под прессовку дают возможность получить разборное соединение, которое характеризуется невысокой надежностью.

Вначале обрезают заготовки необходимого размера. Если на ней имеется слой изоляции, то его на конце удаляют. С торцевой части снимают заусеницы.

И на нее надевают накидную гайку и кольцо обжима. После соединения гайки с фитингом соединение – резьба затягивается.

Если применяют переходники от стальных изделий к медным, то герметизацию выполняют фум-лентой. Ее накручивают на резьбу, а затем вворачивают в фитинг.

Такие стыки целесообразны в зонах, где имеется возможность постоянной проверки.

Для жаропрочных сплавов

Высокотемпературные припои применяют для нержавеющих и жаропрочных стальных сплавов. Пайку таких сплавов проводят с применением припоев на основе меди, меди с цинком, серебра.

Процесс осуществляется в печах в окружении водорода или паров раствора аммиака. При пайке с помощью меди, медно-цинковых композиций в качестве флюсовой добавки используют буру.

Серебряные высокотемпературные припои можно применять только в сочетании с активными флюсами. Полученные таким методом швы выдерживают нагревание до 600 ℃. Соединения, полученные с медьсодержащими составами, высокие температуры переносят хуже.

В качестве альтернативы иногда применяют никель-хромовые припои с платиной или палладием. Такие высокотемпературные материалы стоят дороже. Швы обладают большой термической и коррозионной устойчивостью.

При наличии на стальных изделиях из нержавеющих и жаропрочных сплавов больших зазоров, хорошее соединение дают порошковые припои, содержащие компоненты, идентичные химическим элементам сплавов.

Полученные швы выдерживают нагревание до 1000 ℃. Процесс проводят в вакуумированной среде, наполненной аргоном и газообразным флюсом.

Особенности пайки

Чтобы правильно паять медные трубы отопления и водопровода, рекомендуют ознакомиться с особенностями данного процесса.

Такой стык применяют в ситуациях, где трубы проходят в стене или полу, а также в других местах с ограниченным доступом для возможности визуально проконтролировать стыки.

В основе процесса пайки расположен капиллярный эффект. При этом припой равным слоем ложится по сечению трубы. Также в процессе применяют специальные фитинги, которые подбирают отдельно для каждого диаметра трубопроката.

Также в процессе действий используют припой и флюс. А сам метод пайки разделяю на два подвида:

• высокотемпературный;
• низкотемпературный.

Низкотемпературное (мягкое) спаивание. Применяется при конструировании трубомагистрали для транспортировки жидкости и газа.

Рабочая температура при процессе превышает 110 градусов. Этот метод применяют для сортамента с объемом от 0,7 до 11 см. Патрубки, толщь стенок которых больше 0,16 см и объемом, превышающим 11 см, соединяют посредством сварки.

Высокотемпературное (твердое) спаивание. В бытовых трубопроводах такая пайка практически не применяется. Таким методом соединяют заготовки для сетей, которые работают в высокотемпературном режиме.

Последовательность процесса:

1. Подготавливается элемент нужного размера с удаленной теплоизоляцией и снятыми заусеницами.
2. Зона состыковки и фитинг чистится от оксидной пленки.
3. Убирается пыль и на верхнюю часть наносят флюс.
4. Конец заготовки вставляют в фитинг (зазор остается не более 0,04 см).
5. Соединение прогревается горелкой и швы запаивают припоем.

Работа с медью

В системах водоснабжения, отопления и некоторых производственных схемах осуществляется монтаж медных труб, не предназначенных для повышенной термической нагрузки. В таких ситуациях для пайки допустимо применение низкотемпературного припоя.

Трубопроводы большого диаметра, сделанные из медных сплавов, иногда подвергаются большому нагреванию. В таких случаях для меди и сплавов на ее основе нужны специальные тугоплавкие композиты.

Обычно применяют высокотемпературные припои на медной, серебряной основе, содержащие другие металлы, а также кремний или фосфор.

Составы из меди и цинка обозначают сочетанием букв ПМЦ и числами, указывающими на процентное содержание меди. Такие высокотемпературные припои обладают многофункциональным действием, пригодны для работы с другими сплавами.

Образующиеся швы обладают умеренной стойкостью к механическим нагрузкам. Для улучшения прочностных качеств соединений припойные средства легируют различными добавками.

Высокотемпературные составы на основе меди и фосфора обозначаются буквосочетанием ПМФ и числами, указывающими на концентрацию фосфора в общей массе.

Средство переходит в жидкое состояние при температуре 850 ℃, позволяет получать швы хорошей коррозионной стойкости. Припой применим не только для медных, но и ювелирных изделий из благородных металлов.

Только стали нельзя паять таким методом. В результате на стальных швах образуются фосфиты, которые уменьшаю механическую прочность шва, приводят к образованию хрупкого соединения. Достоинство медьсодержащих припоев с фосфором заключается в возможности проведения пайки без флюсов.

Для работы с медными, некоторыми стальными, чугунными деталями также рекомендуются высокотемпературные припои на основе латуни. Это может быть чистый латунный сплав или композит с оловом и кремнием. Средства обладают текучестью, достаточной для образования прочного, стойкого шва.

Очень хорошие свойства имеют высокотемпературные припойные средства на основе серебра. Они подходят практически для всех металлических изделий. Единственный недостаток – цена благородного металла лимитирует возможности частого применения.

Существуют сплавы (ПСр-15) с невысокой концентрацией серебра. Они стоят меньше, чем концентрированные композиции, могут применяться чаще.

Составы (ПСр-45) с содержанием серебра – 45 %, меди – 30 %, цинка – 25 % обладают очень хорошими свойствами: вязкостью, текучестью, ковкостью, стойкостью к окислению и механическим воздействиям. Эти сплавы применяются по необходимости, при наличии финансовой возможности.

Варьируя соотношение указанных компонентов, можно изменять максимальные температурные значения, которые выдержит будущий шов. Еще лучшие качества демонстрирует высокотемпературная композиция с содержанием серебра 65 %, но стоит она очень дорого.

Твердый припой

Низкоплавкие варианты на алюминиевой основе используют обширно. На проведение мероприятий с медными изделиями по монтажному зазору советуют использовать вид L-AL SL12.

Сюда же относят продукцию с составом серебра не меньше одной четверти сплава. Диапазон плавления данного материала составляет 600-800 градусов.

Еще необходимо отметить вид L-AG 40CD. Он тоже содержит 20% серебра. Спектр показателя температуры плавления колеблется в рамках от 600 до 635 градусов. Его можно встретить при работах не только с медными заготовками, но и с другими металлами.

Более детальную информацию по работе сплавов есть возможность получить по маркировке на  DIN или попросить совета у профессионального мастера.

Флюс для пайки медных труб твердым припоем является очень важным элементом. Главным его компонентом являются борные соединения. Для усиления их активности, к ним добавляется фторные соединения.

Пайку меди могут делать посредством чистой буры. Для высокотемпературного вида она является универсальным флюсом.

Флюсы выпускают в разных формах:

• порошкообразная;
• жидкость;
• кристаллическая.

Изоляция патрубков в обогревательной сети

Изоляцию труб в обогревательной сети проводят с целью снизить тепло потери. Не изолированные медные патрубки в пять раз повышают потери тепла, так, как данный металл отличается высокой тепло проводимостью.

При вопросе, как заизолировать медные трубы отопления, скрытые в монолит (пол, стенки), все можно решить следующим образом. Их от механических повреждений, вызванных скачками температуры носителя тепла, отлично защитит гофра.

Работа с титаном

Для пайки тугоплавких металлов и сплавов возможностей большинства описанных припоев недостаточно. Нужны совершенно другие высокотемпературные компоненты. Таким химическим элементом является титан, имеющий температуру плавления около 1700 °С.

Он образует прочные швы даже на изделиях с остатками оксидов. Процесс нужно проводить в атмосфере чистого аргона или гелия при значительном понижении давления в рабочей зоне.

Высокотемпературные составы из титана и меди, никеля, кобальта, других металлов проявляют свойства эвтектических систем. Сами по себе они обладают хрупкостью, применяются в виде порошков, паст.

Проволоку, ленты, полосы их этих сплавов изготовить не удается. Работать паяльником с тугоплавкими композитами невозможно.

В некоторых случаях на практике реализуют технологию контактного плавления. В зазор изделия, подлежащего пайке, помещают фольгу из титана или его сплавов.

При достижении температуры 960 ℃ начинается, а при показаниях 1100 ℃ заканчивается образование эвтектического сплава, играющего роль припоя.

Изделия, подлежащие эксплуатации при очень высоких температурах, подлежат спайке при помощи сплавов с добавками кремния, железа. Для реализации таких технологических процессов нужны мощные источники энергии.

Требуемой температуры достигают в вакуумных печах, плазменными горелками. Можно применять с этой целью электроконтактный способ или воздействие электронным лучом.

Высокотемпературное спаивание деталей – трудоемкий процесс, требующий специальных знаний и квалификации. Располагая хорошими вспомогательными средствами, оборудованием можно справиться с производственной задачей любой степени сложности.