Пайка медных труб мягким и твердым припоем с применением газовой горелки

Основные ошибки

Качественное соединение деталей из меди выполняется только при наличии опыта. Новички нередко допускают следующие ошибки:

• Соединяются элементы с поверхностными дефектами, нередко возникающими при раскрое. Пайку нельзя выполнять поверх изъянов, так как не удастся получить прочный шов.
• Полностью не удаляются все загрязнения с места, где выполняется стык. Подготовка соединяемого участка включает очистку и избавление от жира.
• Детали недостаточно нагреваются, поэтому припой плохо соединяется с трубопроводами элементами. Целостность созданного шва легко нарушается даже при незначительном воздействии.
• Создается соединение недостаточной ширины. Его величина должна быть 7-50 мм, если стыкуются трубы, у которых диаметр составляет 6-108 мм.
• Поверхности элементов не полностью покрываются флюсом. Это не позволяет удалить с деталей все окислы. Поэтому создается не качественный шов.
• Сегменты перегреваются при соединении. Происходит выгорание флюса и образование окалины.
• Шов проверяется раньше времени. Операцию необходимо выполнять только после его остывания, иначе произойдет деформация соединения, что отрицательно скажется на прочности стыка.

Мастера хорошо знают все возможные ошибки. Многие из специалистов даже столкнулись с ними на практике в начале своей карьеры. Чтобы уменьшить вероятность ошибочных действий, рекомендуется первую пайку медных труб выполнять под наблюдением профессионала.

Виды газовых горелок

для пайки медных труб состоят из таких элементов:

• крепление баллона со сжиженным газом;
• впускные форсунки;
• приборная головка;
• регулятор подачи топлива;
• редуктор.

Все горелки на газе по виду горючей смеси подразделяются на:

• пропановые горелки;
• на МАРР газу.

В быту различают два вида горелок:

• бытовые с температурой струи до 1500 градусов Цельсия;
• промышленные с температурой до 2000 градусов.

Отдельного упоминания стоят горелки на основе смеси ацетилена и кислорода. Такая аппаратура позволяет сваривать габаритные изделия и обеспечивает высококачественные швы.

Наиболее распространенным видом горелок является пропановая. Подобные аппараты оснащены пьезоэлектрической системой поджига и режимом экономии газовой смеси. Оптимальным вариантом для пайки медных деталей будет применение МАРР горелки.

Струя огня из такой горелки совершенно не пережигает медь и обеспечивает равномерный прогрев детали.

Горелки с одноразовым газовым баллоном – это лучший выбор для соединения медных изделий.

Такие аппараты обладают такими преимуществами:

1. Простота использования.
   Нет необходимости в подключении электрического питания.
2. Многофункциональность.
3. Высокая мобильность.
   Благодаря небольшому баллону с топливом аппарат можно переносить с места на место без больших физических усилий.
4. Безопасность.
   Наличие обратных клапанов гарантирует безопасное отключение газа при возникновении аварийной ситуации.
5. Хороший пропай.
   Мощное и равномерное пламя хорошо прогревает припой и заставляет его застывать максимально равномерно

Детали, для которых требуется повышенная прочность должны свариваться при помощи стационарных горелок. Такие аппараты, как правило, используют смесь пропана и кислорода для обеспечения значительно более качественного шва.

Инструкция пайки: как применять припой?

Пайка соединений в горизонтальном положении, предполагает начальную закладку припоя в точке несколько смещённой от центра нижнего сегмента соединения.

Как только припой начнёт расплавляться при контакте с нагретыми поверхностями медной трубы и фитинга, следует направить пруток припоя непосредственно в щель зазора соединения.

ОЛОВЯННЫЙ

Пламя газовой горелки при этом удерживают у основания фитинга и немного впереди точки нанесения припоя. Такой техникой наложения припоя выполняют проход пайки от нижней части фитинга к верхней части с одной из двух сторон узла.

Далее возвращаются к начальной точке, и продолжают пайку на другой стороне узла аналогичной техникой наложения припоя. В процессе пайки медной трубы и фитинга допускается образование небольших шариков припоя за точкой нанесения.

Эти образования указывают на заполнение припоем сегмента пайки – своеобразный сигнал перехода на следующий уровень. Соединения в вертикальном положении медной трубы выполняют аналогичной последовательностью проходов, начиная с любого удобного места.

Паяные соединения зависят от капиллярного действия, затягивающего расплавленный припой в узкий зазор между фитингом и медной трубой. Расплавленный металлический припой втягивается в соединение капиллярным действием независимо от направления потока припоя — восходящего, нисходящего, горизонтального.

Капиллярное действие наиболее эффективно, когда расстояние между соединяемыми поверхностями составляет 0,1 — 0,15 мм. Допускается некоторое ослабление посадки деталей узла, но слишком слабая посадка может вызвать затруднения пайки, особенно с фитингами большего размера.

Для соединения медной трубки с контактным кольцом крана рекомендуется пользоваться инструкциями производителя. При подаче тепла кран переводят в частично открытое положение, и в первую очередь прогревают область медной трубы.

Коммерчески доступные теплоотводящие материалы рекомендуется инструкцией использовать для защиты чувствительных к температуре компонентов узла соединения. Количество припоя, потребляемого при адекватном заполнении капиллярного пространства между трубкой, коваными / литыми фитингами, определяется исходя из размеров узла.

Существуют технические таблицы расхода припоя. Потребность флюса на пайку обычно составляет 50-55 г на килограмм припоя.

Инструкция пайки: нагрев узла медного соединения

При работе с открытым пламенем, высокими температурами и легковоспламеняющимися газами необходимо следовать инструкции ANSI / AWS Z49.1 и аналогичной. Нагрев собранного узла выполняют пламенем газовой горелки, направленным перпендикулярного по отношению к медной трубе.

Медная труба отводит начальное тепло на чашку фитинга, тепло равномерно распределяется по всей области соединительного узла. Степень предварительного нагрева зависит от размера собранного узла.

Предварительный нагрев узла выполняют равномерной проводкой пламени горелки по всей окружности медной трубы, с целью достижения надлежащей температуры для полной области соединения.

ГОРЕЛКА

Выполняя соединения горизонтального монтажа, следует избегать непосредственного предварительного нагрева верхней части узла. Такая техника поможет избежать пригорания флюса.

Естественная тенденция повышения температуры обеспечит достаточный предварительный нагрев верхней части сборки. Затем пламя горелки перемещают на чашку фитинга. Прикладывают пламя грелки попеременно к чашке фитинга и медной трубе на расстоянии, равном глубине чаши фитинга.

Опять же, предварительно нагревая окружность узла, как описано выше с помощью горелки у основания установочной чашки, периодически контактируют прутком припоя с телом медной трубы. Нагрев продолжают до момента начала плавления припоя.

Недопустим перегрев соединения и направление пламени во внутреннюю лицевую область чашки фитинга. Перегревом сжигается флюс, резко снижается эффективность пайки, припой не затекает в зазор соединения должным образом.

Когда припой начинает плавиться в момент прикладывания к медной трубе, тепло горелки переводят в область основания «стакана» узла. Этот маневр усиливает капиллярное действие на втягивание расплавленного припоя по направлению к источнику тепла.

ПАЯЛЬНИК

Нагрев под пайку медного соединения, как правило, организуется при помощи воздушно-топливной горелки. Инструменты подобного рода действуют на ацетилене или на сжиженном нефтяном газе (LP, LPG — Liquefied Petroleum Gas, MAP).

Также допустимо использовать инструменты под пайку электрическим сопротивлением. Контактная пайка сопротивлением на медных трубах работает на основе электродов и применяется в случае невозможности пайки открытым пламенем.

Инструкция пайки: очистка области пайки

Удаление оксидов и поверхностного загрязнения на концевых (в местах реза) частях медных труб и установочных фитингов имеет решающее значение для корректного распределения припоя в области соединения.

Невыполнение очистки соответствующим образом приводит к снижению капиллярного эффекта и, в конечном итоге, снижает прочность спаянного узла.

Поэтому требуется лёгкая шлифовка (зачистка) концевой области медной трубы, как правило, посредством стандартной наждачной бумаги, нейлоновых абразивных прокладок, металлической щётки.

https://www.youtube.com/watch?v=Fz6CkG-QtzI

Согласно инструкции пайки, шлифовка производится на участке поверхности, немного превышающем глубину чашек установочных фитингов.

НАЖДАК

Капиллярное пространство между телом медной трубы и телом фитинга составляет приблизительно 0,1 мм. Припоем этот зазор заполняется благодаря капиллярному действию.

Размер зазора является критическим параметром, определяющим эффективность заполнения зазора припоем и, как следствие, прочность соединения.

Медь — относительно мягкий металл. Очевидно, когда с конца трубки или фитинга снимается чрезмерное количество материала, слишком свободная посадка деталей способна привести к соединению низкого качества.

Допускается химическая очистка сочетаемых поверхностей, если концевые части медной трубы и фитинга тщательно промыть после такой операции. Как правило, производители химических средств очистки предоставляют инструкции на этот счёт.

ЁРШИК

Не следует прикасаться к уже очищенным поверхностям медных деталей голыми руками или масляными перчатками. Жировые отложения кожи рук, а также любые смазочные масла, попадающие на зачищенные поверхности сочленяемых деталей, ухудшают процесс пайки.

Инструкция пайки: применение флюса под припой

Процесс создания паяных соединений обязательно предполагает использование флюса. Благодаря обработке поверхностей флюсом, дополнительно растворяются и удаляются следы оксида с поверхностей, подлежащих соединению.

Нанесением флюса очищенные поверхности защищаются от окисления в момент нагревания горелкой. Флюс способствует лучшему смачиванию поверхностей металлическим припоем, поэтому однозначно рекомендуется инструкциями ASTM B 813.

ФЛЮС ПАЙКА

Наносить тонкий ровный слой флюса на поверхность медной трубы и фитинга рекомендуется специальной кистью. Согласно инструкции пайки, делается это немедленно после выполнения операции очистки, дабы исключить образования новых окислов (чистая медь окисляется очень быстро).

Флюс нельзя наносить пальцами рук. Химические вещества, присутствующие в составе флюса чрезвычайно вредны для глаз, организма, открытых ран.

Кроме того, чрезмерное количество флюса, остаток этого вещества после пайки, нередко способствует образованию коррозии, приводящей к перфорированию стенки медной трубы, фитинга или обеих частей соединения.

Инструкция пайки: развёртывание области отреза

Требуется развернуть отрезанные торцы медной трубы до полного внутреннего диаметра, тем самым удалить микроскопические заусенцы, неизбежно образующиеся в процессе операции резки.

Если шероховатую внутреннюю кромку не удалить путём развертывания, существует риск возникновения эрозионной коррозии по причине локальной турбулентности и увеличенной локальной скорости потока в трубе.

Правильно развернутая область медной трубы обеспечивает гладкую поверхность для хода агента во внутренней области. Также следует удалить заусенцы на наружной стороне отрезанной области медной трубы после операции резки, обеспечив тем самым надлежащее сочленение с чашей фитинга.

ВАЛЬЦОВКА

Инструменты, используемые для разворачивания трубных торцов, включают:

• полукруглые или круглые напильники,
• карманный складной нож,
• другой подходящий инструмент удаления заусенцев.

Если работы проводятся с мягкой (отожженной) медной трубой, необходимо соблюдать осторожность, так как есть риск деформирования конечной части медной трубы приложенными усиленными действиями.

На случай непреднамеренной деформации мягкой медной трубы, округлость можно восстановить с помощью калибровочного инструмента — пробки и калибровочной муфты.

Инструкция пайки: сборка медного узла

Вставить концевую часть медной трубы внутрь чашки фитинга. Убедиться в плотном прилегании торца медной трубы к основанию чашки фитинга.

Вращательным движением провернуть медную трубу на четверть-половину оборота, что обеспечит равномерное покрытие внутреннего сегмента флюсом.

Удалить излишки флюса с наружной поверхности медной трубы и фитинга с помощью технической ветоши. Зафиксировать медную трубу и фитинг в сборе, обеспечивая тем самым  равномерное капиллярное пространство по окружности соединения.

ТРУБА ФИТИНГ

Равномерность капиллярного пространства обеспечит качественное капиллярное течение расплавленного припоя. Следует помнить, чрезмерный зазор стыка приводит к растрескиванию припоя в условиях напряжения или вибрации. Сделанное соединение фактически готово к пайке. Процесс пайки рекомендуется провести, не откладывая на долгое время.

Набор для пайки медных труб

Процесс соединения сегментов начинается с подготовки набора специальных приспособлений и расходных материалов. Без такого комплекта невозможно выполнить качественную спайку деталей.

Нанесение флюса

Флюс наносится ровным слоем в минимальном количестве на наружную поверхность того изделия, которое вставляется в соединяемый сегмент.

При ее отсутствии используется малярная кисть. Необходимо применять инструмент, который не оставляет волокон.

Необходимые материалы и приспособления

Оборудование для пайки медных труб включает следующие инструменты:

• аппарат для обработки медных труб;
• фаскосниматель;
• трубный расширитель;
• трубоочиститель;
• отражатель пламени;
• термофен;
• флюс;
• твердый или мягкий припой, подходящий для пайки меди;
• газовая горелка, расплавляющая припой.

Выбор инструмента напрямую зависит от максимального диаметра изделия и вещества, которое будет по ней протекать. Разрезание детали производится труборезом, а заусенцы, можно удалить при помощи фаскоснимателей.

Прежде чем приступать к соединению медных деталей следует тщательно обработать поверхность специальными губками и металлическими ершиками. О том, как выбрать горелку для пайки речь пойдет в следующем разделе.

Области применения

Чаще всего трубы из меди применяют для транспортировки газа и в качестве водопроводов. Производство газового оборудования, тормозных и гидравлических систем, автокондиционеров и теплообменников невозможно представить без медного трубопроката.

Тот факт, что медные трубы можно надежно соединить, не используя при этом сварку, делает их привлекательным вариантом для создания транспортных магистралей для вязких горючих сред. При этом речь идет не только о бытовых системах. К примеру, из меди довольно часто изготовляются топливопроводы для автомобилей.

Медь очень удобна для обустройства водопроводов, так как она не боится коррозии при постоянном контакте с влагой. Для подобных систем характерна значительная продолжительность срока службы, без необходимости ремонтных мероприятий.

Также следует отметить стойкость труб из меди к повышенному давлению (до 230 атм.), по сравнению с изделиями из пластика или стали. Особенно ценится их способность хорошо переносить замерзание. Изделия хорошо переносят воздействие хлора и обладают антисептическими свойствами.

Отличия пайки от сварки

и сварка – это надежные методы соединения трубопроводов с дефектами. Ключевым отличием сварки и газовой пайки является рабочий материал. В случае сварки происходит расплавление концов изделия и соединение их воедино. Пайка труб предусматривает соединение материала при помощи стороннего металла – припоя.

Пайка бывает двух видов:

1. Высокотемпературная.
   В таком варианте работ используется припой, плавящийся при температуре свыше 550 градусов Цельсия. Как правило, высокотемпературный пропай осуществляется горелками, заправленными ацетиленом и бутаном либо пропаном и кислородом.
2. Низкотемпературная.
   Такой метод подразумевает использование легкоплавких припоев с температурой плавления ниже 550 градусов Цельсия. В большинстве случаев, низкотемпературные работы производится при помощи электрических паяльников. Такой метод идеально подходит для сварки или спайки небольших деталей.

В процессе паяльных работ обязательно используется припой и флюс.

В качестве первого могут использоваться такие популярные сплавы, как:

• олово и свинец;
• медь и фосфор;
• медь и цинк;
• серебро.

В качестве флюсов при низко и высокотемпературных паяльных работах применяются:

Пайка медных труб, пайка меди, рекомендации, инструкции

Подготовительная часть: измерение медной трубы и резка

Необходимо точно измерить длину каждого сегмента медной трубы. Следует подчеркнуть: неточность измерений сопровождается риском снижения качества соединения. Если медная труба чрезмерно коротка, то есть не достигает дна чашки фитинга, такое соединение характеризуется неправильным.

Напротив, когда отрезок медной трубы чрезмерно длинный, появляется риск деформации узла, что негативно влияет на срок службы паяного соединения. Об этом отмечает инструкция пайки, в частности.

ТРУБА МЕДЬ

Разрезается медная труба на измеренную длину. Резку допускается выполнять различными способами, но с учётом получения обрезанного торца ровно под прямым углом. Трубу медную рекомендуется резать дисковым ножом. Также допустимо применять:

• ножовку,
• абразивный круг,
• стационарную или переносную ленточную пилу.

Следует принять меры по исключению возможных деформаций стенок в процессе резки медной трубы.

ТРУБОРЕЗ

Подготовка соединения

На первом этапе подготавливаются необходимые детали требуемых размеров. Для резки применяется труборез, который должен располагаться к трубопроводу строго перпендикулярно. Сначала труба зажимается в скобе приспособления между лезвием и опорными роликами. 

Затем проводится подтяжка винтового механизма. После этого процесс реза повторяется. Такие действия осуществляют, пока не произойдет окончательный раскрой трубы.

Для подготовки деталей требуемого размера также можно использовать ножовку с лезвием по металлу. Однако таким инструментом не всегда получается выполнить ровный срез. Тем более при применении ножовки образуется много металлических опилок. Поэтому приходится уделять большое внимание, чтобы они не попали в систему. Ведь опилки могут стать причиной поломки дорогого оборудования или затора в инженерной коммуникации.

На следующем этапе используется труборасширитель или вальцовка. Он позволяет увеличить диаметр одного из сегментов, чтобы детали можно было соединить. Зазор между ними обязан составлять 0,02-0,4 мм. При меньших значениях припой не сможет просочиться в него, а при больших размерах – не возникнет капиллярный эффект.

Согласно нормам соединение должно иметь длину, которая равна диаметру трубы.

Поэтапная пайка стыка труб

В общем случае, поэтапная работа делится на:

1. Очистку налета, нагара и грязи с изделия.
2. Покрытие соединяемых деталей флюсом.
3. Фиксация обрезков труб в необходимом положении.
4. Прогрев изделия при помощи горелки для пайки твердыми припоями.
5. Промазывание соединяемых стыков флюсом.
6. Подачу припоя в зону стыков изделия.
7. Равномерное расплавление припоя при помощи газовой горелки для пайки медных труб.
8. Удаление окислов, отходов и отработанного флюса.

Обратите внимание! Для достижения наилучшего результата соединяемые зоны следует предварительно залудить припоем и расплавить его до температуры плавления. Полученный таким образом шов является очень прочным и долговечным.

Несмотря на относительную простоту рабочего процесса даже у квалифицированных специалистов бывают дефекты.

Наиболее распространенные ошибки при паяльных работах представлены:

1. Недостаточным прогревом изделия.
   При неправильной подготовке материал прогревается слабо и плохо взаимодействует с припоем, из-за чего получается хрупкий шов.
2. Плохой предварительной очисткой изделия.
   Присутствие нагаров, грязи и стружки других металлов серьезно затрудняет получение качественного соединения.
3. Неподходящим флюсом.
   Неправильный выбор флюса может повлечь за собой неприлегание припоя и разрушение паянной конструкции.
4. Неподходящим припоем.
   Выбор припоя, не смачивающего металлы, например, свинца, сделает невозможным пайку медных труб.

Сборка самодельной

Обладая минимальными слесарными навыками, можно попробовать изготовить горелку самостоятельно. Если использовать качественные материалы, технические характеристики не будут уступать изделиям заводского производства.

Процесс сборки самодельного устройства:

1. Ручку необходимо изготавливать из материала с низкой теплопроводностью. Лучше всего подойдут твердые сорта древесины. Также можно использовать ручку от старой горелки.
2. Из стали, толщиной 2 мм, необходимо сделать трубку, диаметром 10 мм. Специалисты рекомендуют использовать не нержавейку, а низколегированные сорта стали. Готовую трубку крепят к ручке.
3. Корпус и рассекатель делают из латуни. Необходимо заранее позаботиться об отверстиях в рассекателе, для поступления кислорода. При стыковке корпуса с рассекателем возле внутреннего фланца следует оставить небольшой зазор.
4. Для изготовления форсунки лучше всего обратиться к знакомому токарю, поскольку самостоятельная работа требует точности и аккуратности. В качестве заготовки используют стальную болванку круглого сечения.
5. Соединительный газовый рукав должен соответствовать типу используемой смеси. В качестве крепежного элемента используют обычный стяжной хомут.

Готовое изделие проверяют на наличие люфтов и утечек. Особое внимание следует уделить форсунке – она должна хорошо накручиваться на трубку. В случае необходимости можно уплотнить резьбу с помощью ФУМ ленты.

[stextbox id=’info’]Чистоту пламени регулируют путем движения форсунки по резьбе трубки до получения ровного потока без копоти.[/stextbox]

Техника безопасности при пайке труб из меди

Никогда не нужно игнорировать технику безопасности, когда человек интересуется, как паяют профессионалы медные изделия. Прежде всего, необходимо запомнить, что любая конструкция из меди очень сильно нагревается, когда на нее воздействует пламя горелки.

Необходимо не допускать попадания на кожу флюса. Если все же возникла такая ситуация, тогда агрессивный состав смывается мыльной водой.

Работы нужно выполнять в плотной одежде. Рекомендуется надеть вещи из хлопка. Одежду из синтетических тканей во время пайки использовать нельзя, потому что волокна искусственного происхождения легко плавятся.

Процесс соединения деталей нужно выполнять при хорошей вентиляции, так как во время пайки нередко флюс загорается. Поэтому в воздухе появляются опасные пары.

После завершения монтажных работ система обязательно промывается водой. Она должна быть горячей и чистой. Это позволяет избавиться от излишков расходников внутри трубопровода.

Технология пайки

Пайка газовой горелкой медных труб включает такие этапы:

1. Обрезка необходимого участка изделия при помощи трубореза.
2. Снятие заусенцев при помощи фаскоснимателя.
3. Подготовка края изделия с использованием труборасширителя.
   Важно помнить, что расширяемая труба должна быть мягкой или отожженной при высоких температурах.
4. Выполнение предварительного соединения труб.
   Этот этап подразумевает закрепление трубы при помощи пропая изделия в нескольких местах.
5. Обработка паяемой поверхности при помощи флюса.
   В случае, если используется высокотемпературный припой использование флюса не требуется.
6. Аккуратный прогрев всех соединяемых поверхностей трубы при помощи горелки или термофена.
   Как правило, деталь прогревается на протяжении пяти минут.
7. Зачистка спаиваемых участков.
8. Нанесение подходящего для медных труб припоя на соединяемую поверхность.
9. Расплавка припоя и контроль его однородности.
10. Удаление остатков обработанного флюса при помощи растворителя или простой воды.

Низкотемпературная пайка труб состоит из:

1. Прогрева поверхности до 200-250 градусов Цельсия.
   Сделать это можно при помощи горелки на газе или паяльника.
2. Прикладывания припоя к местам стыка.
3. Постепенное перемещение пламени горелки для равномерного распределения припоя по стыкуемым зонам.

В случае толстых деталей использование паяльника исключено, поскольку с помощью данного инструмента невозможно качественно прогреть изделие.

Технология пайки медных труб

Медь легко поддается обработке. Ее не нужно очищать агрессивными средствами. Металл имеет хорошую адгезию с легкоплавкими сплавами. Поэтому подходящий припой не трудно подобрать.

Соединение деталей из меди выполняется двумя способами. Независимо от варианта не нужно применять дорогие флюсы, так как не происходит бурная реакция с кислородом, когда металл начинает плавиться.