Пайка медных труб: пошаговый разбор практические примеры

Про состав припоя

Название припоя оловянно-свинцовой группы говорит о содержании в нем олова. Например ПОС-40 содержит 40 % олова, а ПОС-61 — почти 61 % олова. Остальная часть состоит из свинца и дополнительных примесей. По внешнему виду можно на глаз прикинуть состав. Если припой ПОС более матовый и темный, то он больше содержит свинца. Если более светлый и блестящий — то больше олова. Лучше всего это познается в сравнении. Как выглядит лист олова и лист свинца смотрите на фото.

Прочность припоя зависит не только от легирования сплава, но и от паяемого металла. Например, для пайки меди или цинка в припой ПОС добавляют несколько процентов меди или цинка соответственно. Это снижает химическую эрозию металла и увеличивает поверхностную прочность соединения.

Способы паяния деталей из меди

Внутри паяльника стоит ТЭН определённой мощности. Он обычно помещён в изолирующую рубаху из керамики или другого жаростойкого материала. Это нужно для того, чтобы все тепло шло внутрь, где находится жало. Основное отличие паяльников в мощности и форме. В зависимости от этого мастер и решает, что именно следует использовать.

Нужно понимать, что очень часто работают этим инструментом в электронике. В этом случае очень важно не превысить мощность рассеивания сравнительно хрупких резисторов, микросхем, конденсаторов. Если это произойдёт, то вся работа должна быть переделана заново. С той разницей, что придётся испорченный элемент докупить в магазине. Вот почему так важно научиться паять правильно.

Сложно сказать, какая именно мощность потребуется в данном случае. Обычно радиолюбители ориентируются на размеры.

Поверхность любого металла (за некоторым исключением) покрывается оксидной плёнкой. В результате припой просто не ложится. Группа веществ, предназначение которых заключается в удалении оксидной плёнки с поверхности, называется флюсами. Они бывают твёрдыми и жидкими, а также продаются в смеси с припоем в виде паст.

Важно понять – для каждого случая применяется свой состав. Отличие лишь в цене, на которой нужно стараться экономить. При действии высоких температур и канифоли с поверхности медной проволоки удаляется оксидный слой. Кроме того, растворяется лаковая изоляция, если таковая имеется (это характерно для обмоток трансформаторов).

Одновременно флюс улучшает смачиваемость поверхности. За счёт этого припой без проблем растекается, а потом пристаёт и застывает. Этим образуется в меру эластичный, упругий и прочный контакт. Вот почему пайку применяют не только радиолюбители, но и многие другие профессии. В том числе для ремонта автомобилей.

Итак, для каждого типа поверхности продаётся свой флюс. Например, сталь травят соляной кислотой, часто используется хлорид цинка. Следует понимать, что после процесса пайки поверхность зачищается, в противном случае продолжится её разрушение. Избавляются от остатков флюсов щётками, наждаком, часто промывают слабым раствором (5%) соды место действия кислот, а затем – горячей и холодной водой.

Обратите внимание на смачиваемость: чтобы паять алюминий, недостаточно счистить верхний слой надфилем. Это почти ничего не даёт, потому что припой не растекается по поверхности. Смачиваемость плохая. После обработки кислотой расстановка сил кардинально меняется. Что касается стали, то и для неё есть специальные кислоты (см. фото).

Очень часто путают нашатырный спирт с нашатырём. Первое есть гидроксид аммония (10-% раствор), а второе – хлорид. Тем и другим запаять провода в чистом виде нельзя, но зато применяют для изготовления самых различных флюсов. Например, разведения нашатыря водой позволяет получить соляную кислоту. Здесь уже каждый любитель изобретает со временем свои рецепты, многие из которых можно прочитать в открытом доступе. А ещё паять алюминий паяльником можно при помощи таблетки аспирина.

Итак, перед началом работы нужно подготовить паяльник. Для этого жало зачищается. Плотный нагар убирается скалыванием любым острым инструментом. На фото показан паяльник, часть жала которого зачищена надфилем. Видно, что от долгого применения поверхность стала неровной, бугристой. Все это мешает в процессе пайки.

Слабый нагар снимается после разогрева. Для этого применяются всё те же кислоты и даже канифоль. Задача – обнажить жало. Иногда под действием флюсов отваливается даже толстая корка, которую сложно сточить.

Изоляция проводов зачищается на нужное расстояние. Затем жила обрабатывается расплавом канифоли или кислотой. В любой случае это делается паяльником, и во многих случаях потребуется хорошая вытяжка. Например, в промышленности часто применяют пару муравьиной кислоты, но для человека это вещество представляет большую опасность.

Если правильно паять провода, то уже в процессе снятия оксидной плёнки будет видно, как по поверхности ползёт припой. Особенно чётко это можно лицезреть на оборотной стороне печатных плат. Дорожки полагается покрывать тонким слоем припоя. Напрасно волнуются те, кто думает, что это долго делать. Буквально махом нужно обойти монтаж дымящейся канифолью, а потом набрать немного припоя, и он сам растечётся по поверхности. На типичный блок питания времени уходят считаные минуты. Травить плату в медном купоросе намного дольше.

Мы полагаем, что читатели уже осознали, что паять алюминий оловом можно только после снятия оксидной плёнки.

Для эффективного соединения металлических поверхностей лучше всего прибегать к помощи температурных воздействий. Наиболее простым и распространенным способом является пайка паяльником. В этом случае материалы из металла соединяются под воздействием местного повышения температур и наплавки с более низкой температурой.

Перед началом работ необходимо подготовить паяльник, материалы, инструменты и рабочее место.

Подставкой
, на которой будет располагаться разогретый прибор. На ней же нужно будет расположить флюс, «крокодил» и кусочки поролона, которые нужны для чистки жала.

Штативом
, на котором будут размещены: держатель для паяльника, ванночка с канифолью, зажимы.

Вот, собственно и все. Таким же образом можно спаять два или более провода, можно припаять провод к какой-то контактной площадке (например, при пайке наушников — провод припаять можно к штекеру или к площадке на наушнике) и т.п.

После того, как закончили паять паяльником провода и они остыли, соединение необходимо изолировать. Можно намотать изоленту, можно надеть, а потом разогреть термоусадочную трубку. Если речь идет об электропроводке, обычно советуют сначала навернуть несколько витков изоленты, а сверху надеть термоусадочную трубку, которую прогреть.

При паянии часто на паяльнике появляется нагар. Его можно убрать простой водой. Если провести паяльником по влажной ткани, то окалина останется на ней, а жало станет снова чистым. Периодически нужно это проделывать во время работы с паяльником. Если ткань не помогает, можно использовать жесткую губку.

При работе с радиодеталями применяют флюсы, в которых не содержится кислота. Например, канифоль. В магазинах продается и смычковая канифоль для смазки музыкальных инструментов. Ее вполне можно использовать и для пайки. А вот металлическую посуду паяют, используя припой без канифоли. Для ее ремонта потребуется Это растворенный в соляной кислоте цинк. Радиодетали паять таким припоем тоже нельзя, поскольку со временем он разрушит пайку.

Если требуется произвести пайку в труднодоступных местах, то нужно иметь жидкий флюс. Его можно изготовить самостоятельно. Канифоль измельчается в порошок, всыпается в ацетон или этиловых спирт. Перемешав раствор, нужно подсыпать еще канифоль до получения густой кашицеобразной массы. На места пайки такую жидкую канифоль следует наносить кисточкой или палочкой.

При работе с различными флюсами необходимо учитывать, что те, которые имеют в своем составе ацетон, — очень токсичны. Поэтому, работая с ними, необходимо избегать попадания паров в дыхательные пути. Паять лучше около окна, если лето, а зимой почаще проветривать помещение, в котором проводится работа. По окончании работы обязательно нужно вымыть руки с мылом в теплой воде.

Пайка считается оптимальным методом соединения медных деталей. В процессе работы расплавленный припой заполняет небольшой зазор между элементами, образуя при этом надежное соединение.

Наиболее распространены два способа получения таких соединений. Это высокотемпературная и низкотемпературная капиллярная пайка. Разберем, чем же они отличаются друг от друга.

Галерея изображений

Фото из

Технология соединения деталей медного трубопровода пайкой базируется на капиллярном растекании расплавленного припоя в тонком зазоре между свариваемыми частями

В сборке медных трубопроводов используются трубы разной жесткости: R 290 — твердые, R 250 — полутвердые, R 220 — мягкие. Твердые и полутвердые поставляются в стержнях, мягкие в бухтах

Для пайки мягких медных труб достаточно стандартной паяльной лампы, огонь которой способен разогреть свернутый в бухту припой

Для выполнения высокотемпературной пайки потребуется ацетиленовая или пропановая горелка и твердый стержневой припой

Для оперативного выполнения низкотемпературной пайки производят фитинги с предварительно вплавленным в них легкоплавким припоем. Правда приобрести можно соединители и с тугоплавким припоем

В местах соединения медных труб их обрабатывают флюсом, который применяется в качестве смазки и протравки металла. Наносят его без излишков

Высокотемпературную плавку производят с использованием стержневого припоя, выполненного из сплавов меди с бронзой или меди с серебром

Низкотемпературную пайку медных труб проводят с использованием мягкого припоя, поставляемого в виде намотанной на катушки проволоки

Принцип соединения медных труб пайкой

Разновидности медных труб по жесткости

Паяльная лампа для низкотемпературной пайки

Пайка труб ацетиленовая горелкой

Фитинги для ускорения и облегчения пайки

Нанесение флюса на свариваемые участки

Припой для высокотемпературной плавки

Мягкий припой для низкотемпературной пайки

Для выполнения качественных соединений понадобятся специальные материалы и инструменты. Прежде всего, для обработки предварительно очищенной поверхности деталей понадобится флюс. Он удаляет с основания оксиды, улучшает растекаемость расплавленного припоя и снижает поверхностное натяжение.

Технические характеристики припоя ПОС-63

Чтобы не расписывать все технические характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, просто приведу таблицу параметров. По ней можно определить температуру плавления, плотность, удельное электросопротивление, теплопроводность, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударную вязкость и твердость по Бринеллю припоев.

Анализ таблицы показывает, что самым легкоплавким среди списка является кадмиевый с характеристикой по температуре плавления 145 градусов Цельсия. Самым прочным является припой для пайки ПОССу 4-6 с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/кв. мм.

Припой ПОС 10 имеет отличительный химический состав. Он содержит 9-10 % олова, около 89 % свинца, 0,2 % висмута, 0,1 % сурьмы и остальные примеси в незначительных количествах. Припой ПОС-10 применяется для пайки и лужения контактных поверхностей электроники. Например им паяют реле и заливают контрольные пробки в корпусах радиоэлектроники.

Температура пайки ПОС-10 составляет 299 градусов Цельсия. Точка солидуса равна 268 градусов.

Припой для пайки марки ПОС 30 является промежуточным звеном между ПОС 10 и ПОС 40. Состав припоя ПОС 30 следующий: 30 % олова и 69,5 % свинца. Остальное — это примеси и легирование. Припой ПОС 30 может быть легко заменен на ПОС 40, о котором рассказано ниже. Температура плавления (ликвидус) равна 238 градусов, а температура пластичности (солидус) равна 183 градуса Цельсия. Согласно техническим характеристикам, припой ПОС 30 чаще применяется для пайки и лужения листового цинка и радиаторов.

По химическому составу состоит на 39-41 % из олова, на 59 % из свинца. Остальные примеси в таком же соотношении, как и у ПОС-10. Припой для пайки ПОС-40 часто применяется для пайки и лужения корпусов радиоаппаратуры из оцинкованного железа с оцинкованными швами.

Температура пайки припоя равна 238 градусов Цельсия, а солидус — 183 градуса.

Обозначение припоя , как мы выяснили, довольно спорное, но против ГОСТа не попрешь. ПОС-61 применяют для пайки и лужения электронных компонентов и печатных плат точных приборов с высокогерметичными швами, для которых не допускается перегрев.

Припой ПОС 63 описан в ГОСТе и в отраслевом стандарте OCT 4Г 0.033.200. Под припоем ПОС-63 понимают такой сплав, который состоит на 63 % из олова и на 37 % из свинца. Это некая модернизация припоя ПОС-61, подогнанная под международный стандарт J-STD 006В. Большинство также имеют маркировку Sn63Pb37. Это эвтектические сплавы с температурой плавления 183 градуса Цельсия.

Применяется ПОС-63 для пайки и лужения выводов микросхем и корпусированных радиокомпонентов, печатных плат, проводов и кабелей. В общем, из современных припоев — этот самый распространенный. Технические характеристики припоя ПОС 63 примерное такие же, как у ПОС-61. Но точных значений я пока не нашел.

Маркировка припоя ПОССу-61-0,5 обозначает тип сурьмянистого припоя с содержанием олова 61 %, сурьмы до 0,5 % и свинца около 38 %. Такой припой применяется для пайки и лужения печатных плат и оцинкованных радиодеталей при повышенных требованиях по температуре эксплуатации. А вот его температура плавления равна 189 градусов.

Припой марки ПОС-90 на 90 % состоит из олова и на 10 % из свинца. Еще в нем около 0,1 % сурьмы и 0,05 % меди. Применяется он в основном для пайки и лужения внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры. Да, 10 % свинца и уже можно пихать в пищевые продукты — удивительно, но все по ГОСТу 1976 года. Согласно техническим характеристикам температура плавления припоя типа ПОС 90 равна 220 градусов.

Что такое припой, и какие припои бывают

Припой является смесью металлов. Главная задача в том, чтобы получить максимальную прочность и электропроводность при минимальных затратах. Чаще всего приходится иметь дело с оловянно-свинцовыми припоями, но для пайки алюминия применяются и цинковые. Температура плавления последних выше, и это один из критериев, по которому принято вести различие:

• Особолегкоплавкие – температура плавления ниже 145 градусов Цельсия.
• Легкоплавкие – температура плавления выше 145 градусов Цельсия, но ниже 450.
• Среднеплавкие – температура плавления выше 450 градусов Цельсия, но ниже 1100.
• Высокоплавкие – температура плавления выше 1100 градусов Цельсия, но ниже 1850.
• У тугоплавких припоев температура плавления выше 1850 градусов Цельсия.

Применять горелку приходится уже где-то в верхней части третьей группы. Потому что температура плавления слишком высока, чтобы её взял паяльник. Добавим к этому, что удельная электропроводность олова более высокая, нежели у свинца, по этой причине составы с большим содержанием металла для солдатиков дороже.

Процент содержания более дорогих металлов обычно фигурирует в названии марки. Например, в ПОС (припой оловянно-свинцовый) это может быть 10, 60 или даже 90%. Кроме того в состав часто входит сурьма. Её процент обычно стоит после тире, например, ПОССу 40-0,5. Сурьму добавляют, как и многие другие примеси, для улучшения качеств припоя.

В Европе сейчас вводится запрет на свинцовосодержащие припои. Их заменяют на серебряные, несмотря на то, что повышается температура плавления. И возрастает стоимость, конечно же. Но не нужно думать, что высокая цена означает непременное качество. Олово очень дорогое, но экспедиция Скотта к Южному полюсу погибла из-за оловянной чумы в 1912 году.

Строго говоря, процесс чумы до конца никто объяснить не может. Считается, что олово нужно для этого заразить, и тогда швы припоя буквально осыпаются. Экспедиция же Скотта взяла с собой бочки горючего, паянные чистейшим металлом. Были проведены исследования, и установлено, что добавление даже небольшого процента свинца блокирует развитие чумы.

Следует сказать, что помимо перечисленных, кое-где применяются медные припои. Их температура плавления сравнительно высока, поэтому приходится применять горелку. В этом случае на поверхность обычно насыпают (реже пользуются жидким) флюс для зачистки. Потом все зависит от характера задачи. Например, для пайки наконечника кабеля первый зажимается в тиски колбой вверх, а внутрь насыпается крошка из припоя.

Инструкция как лудить провода

Рассмотрим пошагово как лудить провода:

• В первую очередь с концов соединяемых проводов снимается изолирующий слой. Для этого используйте нож или специальный инструмент для снятия изоляции с проводов. Длина очищенного участка провода в зависимости от конкретной ситуации составляет 10-50 мм.
• Кончиком ножа провод зачищается до блеска. Это необходимо, чтобы удалить с металлической жилы остатки изолирующего слоя и окислов. Если провод состоит из множества тонких медных жил, перед такой зачисткой кончик провода нужно распушить, придав ему вид веера. После зачистки он скручивается в одну жилу.
• Разогревается паяльник. Перед работой нужно удостовериться, что жало паяльника чистое. При необходимости оно очищается от окислов напильником, надфилем и протирается о деревянную дощечку.
• Далее паяльником разогреваются зачищенные участки проводов.
• Для равномерного распределения по жалу паяльника прикасаемся им к канифоли, затем к кусочку припоя. Жало подноситься к проводу, который необходимо залудить. Если провод в достаточной степени разогрет, припой равномерно распределится по поверхности проволочного жгута.
• Для повышения эффективности операции можно слегка потереть жалом вдоль провода с разных сторон. Чтобы уберечься от ожогов, провод удерживается пинцетом или плоскогубцами.
• Расплавленная канифоль должна обволакивать всю контактную поверхность провода. Если провод тщательно зачищен, процесс лужения происходит довольно быстро.
• Необходимо убедиться, что кончик провода покрыт равномерным слоем припоя. Если жгут имеет плохо обработанные места, процедура лужения повторяется еще раз.

Один из самых надежных способов соединения проводов — пайка. Это процесс при котором пространство между двумя проводниками заполняется расплавленным припоем. При этом температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых металлов. В домашних условиях чаще всего используется пайка паяльником — небольшим устройством, работающим от электричества. Для нормальной работы мощность паяльника должна быть не менее 80-100 Вт.

Процесс пайки электропаяльником

Кроме самого паяльника нужны будут припои, канифоль или флюсы, желательно иметь подставку. Еще в процессе работы может потребоваться небольшой напильник и маленькие пассатижи.

Несмотря на кажущуюся простоту работы паяльником, очень желательно иметь начальные навыки качественной работы и уметь правильно использовать припой с канифолью.

Паяние производится с помощью разнообразных припоев. Так называемый припой в катушке с канифолью, пожалуй, самый популярный. При выполнении работ, связанных с пайкой, применяют припой. Количество содержащегося в нем олова и свинца — 60 и 40 % соответственно. Этот сплав плавится при 180 гр.

Что необходимо для работы с паяльником:

• сам паяльник;
• припой;
• канифоль.

Нагретый припой создает достаточное внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнить следующие условия:

• Поверхности деталей должны быть зачищены от окислов.
• Деталь в месте пайки прогревают сильнее температуры плавления самого припоя.
• Во время работы место пайки требуется защитить от воздействия кислорода, для этого применяются различные флюсы. Они создают защитную пленку непосредственно над местом пайки.

После того, как припой начал плавиться, им уже можно паять. Для этого нужно покрыть жало паяльника нетолстым слоем припоя, а затем хорошенько вытереть его о влажную губку. Так удаляют оставшийся от работы припой с канифолью. Не будет лишним взять в привычку протирать жало о мокрую губку каждый раз после пайки.

Перед тем как начать паять радиодеталь, ее нужно подготовить. Следует согнуть ее выводы таким образом, чтобы деталь свободно входила в предназначенные для нее отверстия.

Новички без опыта работы часто касаются места пайки кончиком жала паяльника. А нужно держать паяльник так, чтобы между ним и местом пайки площадь контакта была как можно больше, иначе то место, в котором нужно произвести пайку, нагревается недостаточно для скрепления деталей.

Для получения хорошего результата при пайке обязательно нужно правильно применять припой с канифолью и флюсом. Это легкоплавкий сплав особого металла, которым спаивают выводы деталей и провода.

• Лучший припой — это олово в чистом виде. Но такой металл стоит слишком дорого, чтобы использовать его при паянии. Поэтому при работе с радиодеталями применяют так называемые свинцово-оловянные припои.
• Свинец с оловом. По прочности пайки эти припои не хуже чистого олова. Плавятся они при температуре 170-190 градусов. Принято обозначать такие припои аббревиатурой «ПОС» — припой оловянно-свинцовый. Стоящая после этих букв в обозначении цифра значит долю олова, выраженную в процентах. Лучше пользоваться припоем «ПОС-6О».

• Флюсы — это вещества, которые обладают противоокислительными свойствами. Их применяют для предотвращения окисления места пайки. Если не применять флюс, то припой просто не прилипнет к поверхности металла.

Винтажный припой

Что такое винтажный припой хорошо знают любители Hi-End электроники. Чаще всего, это припой для пайки аудиотехники, произведенный в 30 — 50-хх годах прошлого века. Такие припои имеют высокую чистоту компонентов, что положительно сказывается на звуке наивысшего качества. Чтобы услышать эффект от такого припоя, нужны не только высококачественный источник звука, излучатель звука, но и прекрасный слух. Специалисты и составляют свои сплавы для лучшей звукопередачи.

Одним из самых крутых для меломанов является американский припой фирмы Kester бородатых годов. Его продают по 10 баксов за метр. И с каждым годом его становится все меньше. По химическому составу близок к ПОС-90, но не совсем. Припой марки Kester содержит 85,9 % олова, 8,5 % свинца, 3,28 % серебра, 0,34 % меди, 0,79 % натрия, 0,55 % магния и 0,27 % ртути. Вот уж гремучая смесь.

Те, кто не может достать винтажный припой, выкупают старую электронику послевоенного периода и сплавляют припой оттуда. Так получается очень приличный полуфабрикат.

Существуют также сплав, в которых припой для пайки содержит 50 % олова и 50 % свинца. Он так и называется Sn50Pb50.

Надеюсь, что теперь ты понимаешь больше в теории припоев. Например, чем отличается и в чем разница между припоями ПОС 60 и ПОС 61. Сможешь расшифровать состав припоя ПОС 18 и прикинуть его достоинства и недостатки. Легко ранжируешь припои марки ПОС по токсичности, зная их химические составы.

Хороший видеоролик с обзором и отечественных припоев, в том числе .

Материал собрал и подготовил Мастер Пайки. А какой твой любимый припой из оловянно-свинцовой группы?