Пайка стали твердым припоем

Содержание

Чем паять алюминий и сплавы на его основе
Легкоплавкие (мягкие)
Можно ли спаять нержавейку с медью?
Назначение мягких припоев
Нержавеющая сталь
Низкотемпературные
Пайка твердыми припоями
Пайка твердыми припоями — инструмент, проверенный временем
Пайка твердыми припоями: расскажите технологию
Подготовка
Применение пайки твердыми припоями
Припои
Смачиваемость
Температура плавления
Технология высокотемпературной пайки
Технология работы припоем алюминия, его сплавов
Тугоплавкие (твердые)
Флюсы
Флюсы для пайки

Чем паять алюминий и сплавы на его основе

Чтобы работа осуществилась на должном уровне, припой для пайки алюминия должен содержать в себе кремний, алюминий, а также медь, цинк и серебро. Сегодня в продаже можно отыскать составы, где все эти составляющие находятся в разных соотношениях.

Выбирая надежный припой, важно учитывать следующее. Максимальную стойкость к коррозии и высокую прочность будет иметь то соединение, которое делалось с припоем, где содержится много цинка.

https://www.youtube.com/watch?v=JQBgVrDkY7E

Также для алюминия можно применить соединения на основе олова и свинца. Но важно качественно подготовить рабочую поверхность, зачистить щеткой из нержавейки и использовать активные флюсы. Но специалисты не рекомендуют использовать такой элемент.

Любой припой для пайки алюминия высокотемпературный. Самые оптимальные, которые позволяют получить надежное соединение, – алюминиево-кремниевые и алюминиево-медно-кремниевые.

Легкоплавкие (мягкие)

Из этой группы самыми распространенными припоями являются оловянно-свинцовый с обозначением ПОС. В маркировке после обозначения буквами идет цифра, которая говорит о присутствии олова в смеси (процентное соотношение), к примеру, ПОС-60 означает, что олова 60%. Такой вид сварки необходим в производстве и ремонте электронных устройств.

Существуют и другие виды мягкой пайки.

Пос-10. Состав имеет большое соотношение свинца, который является токсичным. Но такой припой все же используют в радиоприборах и реле.
ПОС-30. Соединяют листы железа и цинка, кабельные изделия.
ПОС-40. Применяют для спаивания цинка, а также, меди и латуни.
ПОС-61. Поддерживает щадящую низкую температуру плавления (18о градусов), что необходимо для некоторых привередливых радиодеталей и печатных плат.
ПОС-90. Припой содержит 90% олова и только 10% вредного свинца. Такой состав используют для спаивания посуды и оборудования для медицинских учреждений.
ПОССу. Подобная маркировка говорит о том, что в состав припоя, кроме олова и свинца, входит 2% сурьмы. Это необходимо для спаивания кабельных изделий и электрического оборудования.

Сегодня применяются жидкие припои и бессвинцового содержания.

Можно ли спаять нержавейку с медью?

Пайка меди с нержавейкой хоть и является достаточно сложным процессом, но и это все же возможно. Дело в том, что соединение нержавейки с нержавейкой и меди с медью происходит намного чаще, так как итоговое качество соединение выходит значительно лучше.

Но в различных ситуациях, когда требуется сделать такое соединение, то приходится уступать качеством. Специально для подобных случаев выпускают особые припои, которые позволяют сделать надежное соединение, отвечающее эксплуатационным требованиям. Если для других типов пайки использование флюса далеко не всегда обязательно, то здесь требуется провести полный спектр процедур, включая лужение, а также использовать все дополнительные материалы.

Назначение мягких припоев

ПОС-90 предназначен для работы с деталями, которые затем будут обрабатываться по гальванической технологии. ПОС-61 можно использовать для ремонта высокоточного оборудования. Также сплав идеально подойдет для соединения деталей высокой ответственности из самых разных материалов.

ПОС-40 широко используются для операций с неответственными и неточными деталями. При этом рабочая зона может нагреваться до высоких температур. ПОС-30 подходит для пайки меди или латуни, стальных сплавов и железа.

Нержавеющая сталь

Если необходимо соединить детали из нержавейки, то профессионалы рекомендуют использовать прутки из олова и свинца. Также хорошо подходят материалы с кадмием. Можно применить легкоплавкие сплавы на базе цинка. Однако не стоит их использовать вместе с углеродистыми или же низколегированными сталями.

Если работы будут проводиться в сухой либо же печной атмосфере, тогда следует применить серебро с марганцем, хромоникелевые припои или чистую медь (а еще лучше латунь). Когда паять приходится в коррозионных условиях, используют серебряные тиноли с небольшой частью никеля.

Низкотемпературные

Такие виды припоя необходимы элементам спайки, нуждающимся в щадящем температурном режиме. Они бывают следующих видов.

ПОСК 50-18. Этот продукт состоит наполовину из олова, на 20% из кадмия, 30% из свинца. Кадмий усиливает токсичность свинца, но он же и придает большую устойчивость к коррозии. Температура плавления не превышает 145 градусов. Используют для спаивания более капризных компонентов.
ПОСВ-50 (РОЗЕ). Этот сплав содержит еще низкую температуру плавления – 90 градусов. В нем половина свинца и олова (1: 1) и половина висмута. Используют в ювелирном деле, в электромеханике, при спаивании печатных плат.
Сплав ВУДА. Составляет температуру плавления всего 68 градусов. Висмут занимает половину сплава, 25% – свинец, остальное – олово и кадмий. Соотношение выдает токсичный сплав. Применяют в микросхемах, в самолетостроении, в стоматологии.

Существуют и другие виды припоев – магниевые, золотые, никелевые, из бронзы и прочие, рассказать обо всех в рамках одной статьи невозможно, но главные направления мы рассмотрели.

Пайка твердыми припоями

Низкотемпературная и высокотемпературная пайки представляют собой явления одной сущности. Их технология, используемые материалы и оборудование, характеристики получаемого соединения существенно различаются. Основанием для разделения этих способов принято считать пограничную температуру плавления припоев 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.

Спаянная рама велосипеда

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.

Пайка твердыми припоями — инструмент, проверенный временем

Имеется несколько способов пайки твёрдыми припоями. Эти способы могут быть классифицированы (фиг. 212) по способу нагрева металла в процессе пайки. Твёрдые припои иногда разделяются на тугоплавкие с температурой плавления 875—1100° и легкоплавкие с температурой плавления ниже 875°. Отдельную группу составляют алюминиевые припои. Обычные твёрдые припои раз
деляются на медные, медноцинковые, медноникелевые и серебряные. Наиболее важные твёрдые припои стандартизованы.

Состав и примерное назначение медноцннко — вых припоев по ГОСТ 1534-42 даны в табл. 24. Состав и примерное назначение серебряных припоев по ОСТ 2982 даны в табл. 25.

Кроме указанных стандартных припоев, представляют известный интерес и могут находить промышленное применение припои, указанные в табл. 26. В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь в температурой плавления 1083°.

жения рабочей температуры флюса, что особенно важно для легкоплавких припоев, вводят хлористый цинк ZnCЬ, фтористый калий K. F и другие галоидные соли щелочных металлов.

Таблица 25

Стандартные серебряные припои (состав в процентах)

Марка	Ag	Си	Zn	Прі не РЬ	1МЄСИ более Всего	Темпера — j тура плав — і ления в °С	Примерное назначение
ПСр-10	9,7—10,3	52-54		0,5	1,0	830	Пайка латуни, содержащей не
ПСр-12	11,7—12,3	Со СП ) Со -V)		0,5	1,0	785	менее 58% меди
ПСр-25	24,7-25,3	39—41	О О W	0,5	1,0	765	Пайка меди, бронзы, латуни, стали
ПСр-45	44,5—45,5	29,5-30,5	КЗ еЗ н о о	0,3	0,5	720	Пайка меди и бронзы
ПСр-65	64,5-65,5	19,5-20,5		0,3	0,5	740	Пайка ленточных пил
ПСр-70	69,5—70,5	25,5—26,5		0,3	0,5	780	Пайка проводов

Для пайки нержавеющей стали применяется смесь из равных частей буры и борной кислоты, замешанных до густоты пасты на насыщенном водном растворе хлористого цинка.

Для пайки серого ковкого чугуна в флюсы часто вводятся сильные окислители, например хлорат калия, перекись марганца, окись железа и т. д., для выжигания графита и увеличения чистой металлической поверхности, смачиваемой припоем.

Таблица 26

Б. Серебряные

Ag	Си	Zn	Cd	Р	Температура плавления в °С	Примерное назначение
20	45	30	5	—	780	Универсальный, для пайки меди и медных сплавов, стали, никеля
72	28	—	—	—	780	Эвтектический с высокой электропроводностью, пайка проводов
15	80	—	—	5	645	Легкоплавкий, самофлюсующий — ся, для меди и медных сплавов, не пригоден для чёрных металлов
50	15,5	16,5	18		630	Особо легкоплавкий, универсальный, для меди и медных сплавов, стали, никеля

Флюсы могут иметь форму порошка или пасты. Применяются также флюсы и в виде жидких растворов, например раствор буры в горячей воде. Иногда целесообразно применять прутки припоя, покрытые с поверхности флюсом. Флюсующее действие могут производить составные части самого припоя. Например, фосфор, окисляясь в фосфорный ангидрид, является хорошим флюсом для меди и медных сплавов, восстанавливая окислы и переводя их в легкоплавкие фосфорно-кислые соединения. Поэтому фосфористые медные припои не требуют флюсов для пайки медных сплавов, что очень удобно на практике.

Порошкообразные флюсы можно посыпать тонким слоем на кромки, причём часто применяется предварительный подогрев кромок, с тем, чтобы частицы флюса плавились, прилипая к металлу, и не сдувались пламенем горелки при пайке. В порошкообразный флюс можно также обмакивать конец прутка припоя, нагретый выше температуры плавления флюса, который прочно пристаёт к прутку.

Пасты и жидкие растворы наносятся кистью или в них обмакивается припой. Можно изготовлять пасту из флюса с порошкообразным припоем и наносить её на кромку перед пайкой.

Для пайки имеют важное значение подготовительные работы, часто определяющие качество соединения. Широко применяются три основные формы паяных соединений: нахлёсточное, стыковое и соединение в ус (фиг. 213). Наиболее распространённым является нахлёсточное соединение, удобное для выполнения и весьма. прочное. Увеличивая перекрытие нахлёсточного соединения, можно повышать его прочность и в большинстве случаев достигнуть равно-

прочности с основным металлом. Стыковое соединение обладает лучшим внешним видом и при хороших припоях и правильном выполнении часто может обеспечить достаточную прочность (предел прочности может доходить до 40—45 кг! мм1). Стыковое соединение применяется в тех случаях, когда удвоение толщины металла нежелательно. Соединение в ус, требующее усложнённой подготовки кромок, совмещает преимущества стыкового и нахлёсточного соединений и обеспечивает хороший внешний вид и отсутствие выступающих кромок и удвоения толщины. Соединение в ус даёт возможность достичь равнопрочности с целым сечением за счёт увеличения рабочей площади соединения.

Существенное значение имеет величина зазора между соединяемыми кромками, которая должна быть малой как для улучшения всасывания жидкого припоя действием капиллярных сил, так и для увеличения прочности соединения. Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05—

0,08 мм, для пайки медью в защитном газе рекомендуются зазоры не более 0,012 мм. Строгие требования к величине зазора предписывают достаточно чистую механическую обработку поверхностей, гак как грубая обработка, например опиловка напильником или опескоструивание, может быть причиной чрезмерного расхода припоя в соединении и резкого падения его прочности.

Для получения хорошего смачивания припоем, поверхность, подлежащая пайке, должна быть безукоризненно чистой.

Обезжиривание может производиться горячей щёлочью, трихлорэтиленом или четырёххлористым углеродом. Окислы удаляются травлением в кислотах с последующей тщательной промывкой и сушкой.

Механическая чистка производится протиркой концами, тонкой наждачной шкуркой, шлифованием тонкими номерами шлифовальных кругов, щётками и т. д. При сборке часто применяется предварительное нанесение флюса на кромки с размещением припоя между кромками; в этом случае применяется припой в форме фольги или тонкого порошка, или же припой в виде проволоки или ленты, помещаемой около места пайки.

Собранные детали перед пайкой должны быть достаточно прочно скреплены сжимами, проволочными связками, шпильками, точечной сваркой и т. д. с тем, чтобы устранить возможность смещения деталей при нагреве и в процессе пайки. Поверхность изделий, которая не должна облуживаться, покрывается перед пайкой пастой из мела, глины, графита или их смесей, или смачивается раствором хромовой кислоты и т. п. веществами, устраняющими прилипание припоя к поверхности изделия.

В соответствии с приведённой выше классификацией приведём краткое описание основных способов выполнения процесса твёрдой пайки.

Газовая пайка. При этом способе нагрев места пайки осуществляется газовыми горелками. Для пайки мелких деталей пользуются горелками, работающими на воздухе с природным (метаном) или другим горючим газом или же ацетиленом. Для крупных деталей применяются горелки, работающие на кислороде с метаном или другими горючими газами, в особенности ацетиленом. Кислородно-ацетиленовые горелки применяются как специального типа для пайки, дающие широкий факел, так и нормальные, сварочные. Специальные горелки для пайки дают менее концентрированный нагрев и охватывают пламенем сразу значительную поверхность; пламя поддерживается с небольшим избытком ацетилена.

Пайка погружением. При этом способе пайка производится погружением изделия в ванну с расплавленным припоем или в ванну с расплавленными солями. Для металлических ванн обычно используются медноцинковые припои. Расплавленный припой в ванне покрывается слоем флюса. Поверхность изделия, которая должна остаться чистой от припоя, смазывается пастами и растворами, препятствующими её смачиванию.

Соляные ванны для твёрдой пайки устраиваются по типу соляных ванн для термообработки стали. Особенно удобны ванны с электрическим нагревом. Соляная смесь обычно составляется из хлоридов калия и бария КС1 ВаС12. Состав ванны для любого температурного интервала можно подобрать, меняя соотношения составных частей соляной смеси.

Детали собираются с нанесеним флюса на поверхность, подлежащую пайке, и с размещением припоя между кромками или около места соединения, после чего скрепляются и обмакиваются в ванну. Соляная ванна обеспечивает постоянный температурный режим с точностью ± 5° и защищает место пайки от окисления. Когда деталь вынута из ванны, её защищает от окисления при охлаждении плёнка расплавленных солей, которая по охлаждении может быть удалена промывкой в горячей воде. Применение соляных ванн для твёрдой пайки заслуживает большого внимания. Весьма вероятно широкое распространение этого метода в нашей промышленности в ближайшие годы.

Пайка погружением в ванны отличается высокой производительностью, однородностью качества пайки и может быть механизирована.

Электрическая пайка. Электрический нагрев места пайки может быть осуществлён различными методами: электрической дугой прямого или косвенного действия, пропусканием тока через место сварки, вихревыми токами, которые индуктируются в металле изделия

переменными магнитными полями, за счёт разогрева контакта между поверхностью изделия и токоподводящим электродом и т. д.

Для пайки дугой прямого действия медноцинковые припои мало пригодны, ввиду летучести цинка и сильного его испарения и выгорания под действием высокой температуры дуги. Наиболее пригодны тугоплавкие медные припои с содержанием фосфора или кремния. Для пайки используется угольная дуга, которая направляется преимущественно на конец стержня припоя, касающегося основного металла, и не должна расплавлять кромок изделия.

Угольная дуга косвенного действия (дуговая горелка) заменяет газовую горелку и даёт возможность выполнять процесс пайки всеми типами твёрдых припоев, как медноцинковых, так и серебряных. Технологически дуговая горелка менее удобна, чем газовая, и применяется обычно лишь при небольшом объёме работ по пайке.

Электрическая пайка сопротивлением может выполняться на нормальных сварочных контактных машинах или на специальных электрических аппаратах для пайки. Нагрев места пайки производится пропусканием через него тока большой силы. Ток получается от низковольтного трансформатора, встроенного в корпус аппарата для пайки и составляющего с ним одно целое.

Более универсальными электрическими аппаратами для пайки являются аппараты, работающие по способу горячего контакта между угольным или графитным электродом и изделием. Такой аппарат состоит из двух основных частей: понижающего трансформатора, подвижного или стационарного, и клещей для пайки, соединяемых с зажимами трансформатора гибкими проводами, которые могут иметь значительную длину, что придаёт установке гибкость и универсальность применения.

Понижающий трансформатор изготовляется по типу трансформаторов для электрических контактных сварочных машин. Первичная обмотка трансформатора делается секционированной, что даёт возможность регулировать напряжение вторичной обмотки и рабочую силу тока путём переключения витков первичной обмотки, как это делается в контактных машинах. Первичная обмотка трансформатора включается в электрическую цепь контактором с кнопочным управлением. Кнопка включения помещается на ручке паяльных клещей (фиг. 214) или выносится в форме отдельной переносной педали. Рабочие токоподводящие контакты паяльных клещей выполнены в форме сменных призматических блоков — брусков из электродного угля или графита. Зажатие детали производится зажимным винтом, включение нагревающего тока — кнопкой на ручке клещей. Рабочие токи для пайки обычно находятся в пределах 500—1000 а.

Паяльные клещи присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора гибкими проводами достаточного сечения и требующейся длины (обычно до 2—3 м). Для пайки меди обычно пользуются фосфористыми медными припоями и для пайки стали серебряными
припоями. Фосфорно-медные припои для пайки чёрных металлов непригодны.

Пайка токами высокой частоты. В последнее время быстро развивается и начинает находить широкое промышленное применение новый весьма эффективный способ пайки токами высокой частоты. Метод основан на нагреве металла у места пайки вихревыми токами, которые создаются переменным магнитным полем высокой частоты. Переменное магнитное поле, в свою очередь, создаётся намагничивающими обмотками — индукторами. При приближении индуктора к поверхности изделия возникают вихревые токи в зоне металла, подвергающейся магнитному воздействию индуктора. Действие индуктора тем сильнее, чем меньше расстояние между индуктором и нагреваемым металлом. Для возможного уменьшения расстояния применяют индукторы с изоляцией из тугоплавкой эмали; в этом случае расстояние между индуктором и нагреваемым металлом может быть снижено до 0,3—0,5 мм.

Нагревание токами высокой частоты сосредоточивается в очень тонком поверхностном слое металла, в котором возникают вихревые токи. Нижележащие слои нагреваются вследствие теплопроводности. Малый объём разогреваемого металла позволяет вести нагрев весьма быстро с высоким к. п. д.

Процесс пайки отличается чистотой, удобством выполнения, легко поддаётся механизации и может быть хорошо приспособлен к условиям массового производства однотипных деталей. Все эти преимущества обеспечивают нагреву токами высокой частоты возможность широкого промышленного использования при пайке. Препятствием к применению токов высокой частоты пока служит довольно высокая стоимость и некоторая сложность установок для получения этих токов. По мере упрощения и удешевления установки найдут широкое применение для процесса пайки.

Пайка в печах. Нагрев под пайку может производиться также в различных печах, по устройству аналогичных печам для термообработки стали. Применяются, например, очковые печи с нефтяным отоплением, широко применяются муфельные печи, в особенности удобны электрические муфельные печи. Пайка ведётся посредством нагрева деталей с заранее нанесёнными флюсом и припоем, который закладывается между соединяемыми кромками или
помещается рядом с местом пайки. Пайка в печах с применением флюса трудоёмка, требует достаточно квалифицированной рабочей силы и не имеет перспектив на особенно широкое промышленное применение. Значительно важнее пайка в печах в восстановительной атмосфере; этот вид пайки имеет перспективы на широкое применение в массовом производстве.

Пайка твердыми припоями: расскажите технологию

При пайки с бурой есть одна тонкость.Если бура долго хранилась в порошке,то стоит ее переплавить (только в керамике-не в металле)в тигильке или в шамоте.Потом раздробить в порошок. и пересыпать в герметичную банку.Это надо делать обязательно.Бура гигроскопична и присутствие влаги в флюсе образует много шлаков с металлом.

Перед нанесением флюса,сначала надо разогреть место пайки до красного цвета.Греть желательно не место пайки а косвенно -сначала рядом а потом переносить нагрев непосредственнов место пайки.Когда деталь прогрелась -посыпаем место пайки бурой неболшими порциями -как суп и следим .чтобы тепература не росла(красное каление) далее ждем расплавления буры и растекание ее в виде стеклообразной пленки по месту пайки.

Одновременно подносим пруток припоя(латуни) в факел горелки и подогреваем его.Затем обмакиваем пруток припоя в буру и чуток ждем расплавления на нем флюса(пламя горелки держим рядом с местом пайки).Главное не держать долго ядро пламени горелки на месте пайки-бура достаточно быстро нагонит шлаков и насытившись образует слой трудноудалимый слой окалины .

Необходимо добится,чтобы непосредственно перед моментом внесения припоя.Место пайки имело красный цвет и расплавленная бура приобрела синиватый оттенок.Это самый опртимальный момент внесения припоя.Далее .Подносим пруток(покрытый бурой) припоя к месту пайки и разогреваем место пайки до температуры плавления припоя -если латунь -до оранжевого свечения.

Начинается непосредственно процесс пайки . Если место пайки (стыка) хорошо и равномерно покрылось расплавленной бурой( а Т плавления буры и латуни примерно одинакова)то припой сам разбегается по зазорам (не важно в потолочном или другом положении) равномерно.

И место пайки преобретает золотистый цвет.Сразу после пайки необходимо акуратно посыпать место пайки бурой и оставить деталь остывать-если это медные детали можно бросить ,подождав до остывания (примерно 200С) бросить в смесь воды с ацетоном (50х50) и просто в воду.

С резцами это делать не стоит -их лучше сунуть сразу в горячий(~ 200С) песок или накрыть куском асбеста.

Если сделали все правильно,то вид паянного изделия должен выглядить без капель припоя и иметь прозрачную с синиватым оттенком пленку флюса.Если есть черная ноздреватая(в виде пемзы) корка то это означает,сто вы перегрели сильно место пайки(наработались флюсом шлаки)или бура содержала воду.

Подготовка

Паяльник, подставка, флюс, припой – все оборудование и материалы должны находиться в поле быстрого реагирования. Необходимо проверить жало, соответствует ли площади спаивания. Для массивных деталей лучше выбирать закругленную модель с косой заточкой, а для мелких элементов – коническую, заостренную.

При нагревании в первый раз проводят лужение медного жала. Для этого деревянной палочкой растирают жидкий припой по поверхности наконечника. Во время первого контакта жалу паяльника необходимо иметь тончайший слой припоя, тогда пайка пройдет качественно, и наконечник останется невредимым.

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 пайкуПайка твердыми припоями является основным способом при изготовлении металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами.

Резцы

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.

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.

Смачиваемость

Прежде всего, любой вид припоя должен иметь отличную смачиваемость. Без этой характеристики спаиваемые детали просто не смогут надежно контактировать друг с другом. Что такое смачиваемость? Это такое интересное явление, когда прочность связей между частицами твердого вещества и жидкости выше, чем у молекул жидкости.

Если есть смачиваемость, тогда жидкость растечется по поверхности и попадет во все полости. Итак, если припой для пайки не смачивает, к примеру, медь, тогда его нельзя использовать с этим металлом. Для пайки ее не используют свинец в чистом виде. Его характеристики смачивания очень низкие и нельзя рассчитывать на высокое качество соединения.

Температура плавления

Какой бы ни был вид припоя, температура, при которой он начнет плавиться, обязательно должна быть ниже плавления спаиваемых материалов. Также она должна быть выше, чем рабочие температуры деталей.

Говоря о температуре плавления, подразумевают две точки. Это значение, при котором легкоплавкие компоненты начнут процесс плавления, и минимальное, где сплав превратится в жидкость. Разница этих двух температур называется интервалом кристаллизации. Если место пайки находится в пределах данной разницы, то даже небольшие механические нагрузки на деталь могут полностью разрушить структуру припоя.

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 yужно 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.
Нагрев зоны пайки доводится до вишневого цвета. Обычно пайка твердыми припоями производится в интервале цветов от темно-вишневого до светло-вишневого.
Нагрев деталей до более высокой температуры
Расплавляется припой. При достаточном количестве флюса он легко растекается по зоне пайки, затягивается в стык.
Припой должен плавиться не от пламени горелки, а от теплоты прогретого соединения.
После окончания операции производится зачистка спая.
чистка спаянного гаечного ключа
И вот результат — готовое изделие.
Гаечный ключ спаянный высокотемпературной пайкой
Гаечный ключ спаянный высокотемпературной пайкой

Источник статьи

Технология работы припоем алюминия, его сплавов

Детали необходимо очистить от пыли, жира, грязи и установить в то положение, в котором они будут подвергаться пайке. В место, где будет осуществляться пайка, нужно нанести флюс.

Место с флюсом нагревается. Для этого стержнем нужно прикоснуться к поверхности. Важно не перегреть место соединения, так как металл будет плавиться.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как сделать гравировку по металлу своими руками?

При работе с припоем без флюса стоит знать особенность: оксидную пленку на поверхности нужно разрушить, так как припой не сможет проникнуть через нее.

Разрушать ее можно с помощью нержавейки или прутком из стали, для этого нужно произвести чиркающие действия по поверхности. В результате оксидная пленка теряет целостность.

Если поверхность большая, то разрушить пленку поможет щетка из стали. Ею нужно водить по поверхности, затем соединить детали между собой.

Проблема работы алюминия — оксидная пленка образовывается мгновенно после того, как ее счистят. Она является инертной и расплавленным металлом смачивается с трудом.

Что же делать, чтобы такую пленку снять и прочно запаять деталь? Можно очищать поверхность, налив на нее слой масла. Металл в этом случае не будет контактировать с воздухом, соответственно пленка не сможет образоваться.

Тугоплавкие (твердые)

Именно твердые припои гарантируют прочное соединение деталей. Но не каждое устройство их выдержит, так как нагревать состав приходится до 500 градусов. Разделяют две высокотемпературные группы: смеси серебра и меди.

Припой из меди. Имеет медное соединение с цинком, довольно хрупок, применяется для ремонта деталей, не испытывающих большие нагрузки, вибрации, ударных потрясений.
Серебряный припой. Относится к универсальным видам, так как может паять все, но стоит дорого, экономия в таком случае обоснована. Серебряным припоем пользуются в ортопедической стоматологии, в ювелирных мастерских. Маркировки состава серебра отмечаются буквенными обозначениями – ПСр.

Флюсы

Основным компонентом флюсов для пайки твердыми припоями являются борные соединения — бура (Na2B4O7), борная кислота (H3BO3), борный ангидрид (B2O3). 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.

Флюсы для пайки

В процессе операции флюс играет не меньшую роль, нежели припой. Это химический растворитель и поглотитель окислов. Он также защищает металлы от окисления и увеличивает смачивание.

Для работы с элементами на основе свинца и олова в качестве флюса можно применить соляную кислоту, хлористый цинк. Также подходит бура, хлористый аммоний. Это активные флюсы. К неактивным можно отнести канифоль, вазелины, оливковое масло и многие другие вещества.

К примеру, растворами соляной кислоты можно пользоваться с мягкими припоями. Хлористый цинк применяется с латунью, медью, сталью. Нашатырный спит отлично разводит и растворяет жирные вещества. Для алюминия используют состав из тунгового масла, канифоли, кальцинированного хлористого цинка. Также можно применить концентрированную фосфорную кислоту.