Припой бронз

Пайка латунью: как и чем правильно паять латунь

Бронзы, как и все сплавы на медной основе, хорошо поддаются пайке всеми наиболее распространенными способами. Вместе с тем каждый состав этого сплава имеет свои характерные особенности. О них не следует забывать при подборе температурных режимов, припоев и флюсов. Только в этом случае пайка будет обладать высоким качеством.

Оловянистые бронзы

Для пайки этого типа медного сплава используются припои:

• свинцово-оловянистые;
• медно-никелевые;
• серебряные.

Нежелательно подвергать пайке медно-цинковыми припоями марки бронз, содержащих большое количество олова (высокооловянистых), так как температура плавления этих материалов примерно одинакова.

Для пайки оловянистых бронз годится любой способ из нижеперечисленных:

• горелками газопламенными;
• паяльниками;
• нагревом:

— контактным;

— токами высокой частоты (ТВЧ);

— в печах с контролируемой атмосферой;

— в ваннах соляных.

Нагревать бронзу надо постепенно, потому что при быстром нагреве этот сплав склонен к красноломкости.

В качестве флюсов применяются:

• при пайке оловянно-свинцовыми припоями – флюсы на основе хлористого цинка (с добавками соляной кислоты);
• при использовании медно-цинковых и серебряных припоев (высокотемпературная пайка) – флюсы на основе кислоты борной с добавками фтористых и хлористых солей металлов.

Свинцовые бронзы паяются теми же припоями и флюсами, что и оловянистые. Только места пайки надо особенно тщательно флюсовать: окислы свинца, которые образуются на поверхности, не дают затекать припою в зазор между свариваемыми элементами.

Алюминиевые бронзы

Такие марки отличаются от других медных сплавов высокими механическими свойствами, поэтому они широко применяются в машиностроительной отрасли. Сплавы меди и алюминия делятся на две основные группы:

• простые бронзы (двойные сплавы);
• сложные бронзы, в состав которых кроме меди и алюминия входят добавки марганца, никеля, железа и пр.

На поверхности алюминиевых бронз образуется прочная окисная пленка, которая практически не поддается удалению посредством обычных флюсов. По этой причине перед пайкой приходится обрабатывать поверхности деталей плавиковой или фтористо-водородной кислотами.

При использовании оловянно-свинцовых припоев, то рекомендуется применять активные флюсы (с повышенным содержанием соляной кислоты). Предварительно рекомендуется выполнить очистку поверхности алюминиевой бронзы смесью хлористых солей металлов с борной кислотой. Марганцевую бронзу, которая относится к группе сложных алюминиевых бронз, паяют с использованием ортофосфорной кислоты.

Высокотемпературная пайка медно-цинковыми или серебряными припоями требует доработки флюсов марок ПВ200 и ПВ284: для того, чтобы они могли растворить окисные пленки, в них добавляются один из следующих компонентов:

• натрий кремнефтористый – от 10 до 20 процентов;
• флюс для пайки алюминия – до 50 процентов.

Если в состав бронзы входит марганец, то необходимо использовать флюсы, содержащие фториды металлов щелочных или фторобораты.

Высокотемпературная пайка может привести к красноломкости бронзы. Чтобы исключить этот неприятный момент, надо особое внимание обратить на правильное конструирование приспособлений, фиксирующих положение соединяемых деталей. Они не должны препятствовать расширению сплава при нагреве, в противном случае может произойти растрескивание металла в процессе пайки.

Бериллиевые бронзы

Этот медный сплав наиболее тяжело поддается пайке. Перед пайкой бериллиевую бронзу следует тщательно зачистить механическим путем, и немедленно начать процесс пайки. Паяют бериллиевую бронзу серебряными припоями. В составе флюса обязательно должны присутствовать фтористые соли.

Самые неприхотливые сплавы: для их пайки можно использовать любые припои (включая чистую медь) и флюсы. Но и здесь есть один нюанс: если пайка выполняется в печи с контролируемой атмосферой, то процесс должен протекать при высоких скоростях нагрева соединяемых элементов. В противном случае основной металл растворится в припое, в результате чего шов будет непрочным.

Выбор оборудования

• Паяльник. Благодаря тому, что бронзы паяются низкотемпературными припоями, этот вид оборудования широко применяется при осуществлении пайки в домашних и производственных условиях. Но, к сожалению, этот вид оборудования можно использовать не всегда: таким способом можно паять только тонкостенные детали при технологической температуре не более 350 градусов.
• Газовые горелки. Используются для соединения металлоемких элементов. Дело в том, что медные сплавы обладают высокой теплопроводностью (в шесть раз выше аналогичного показателя у железа). Горелки тоже можно применять при выполнении пайки своими руками: они несложны в обслуживании.
• Солевые ванны-печи. Применяются для пайки трубчатых деталей. Источником тепла в этом случае служат расплавленные соли. Они же играют роль флюса. Нагретые и офлюсованные таким способом детали погружаются в расплав припоя, который заполняет зазоры между соединяемыми элементами. Зеркало припоя необходимо защитить от окисления. Для этой цели применяются активированный уголь или инертный газ. У этого способа есть один недостаток: довольно часто невозможно полностью удалить с поверхности паяных деталей следов солей.
• Пайка в печах. Этот метод относится к промышленным: процесс сопровождается поддержанием заданных температурных и временных режимов. Это обеспечивает равномерный нагрев элементов, подлежащих пайке, и предотвращает деформацию даже крупноразмерных деталей.

Пайка латуни, позволяющая получать качественные и надежные соединения, – это технологический процесс, предполагающий использование газовой горелки, а также специального припоя. В качестве последнего применяется проволока, материалом изготовления которой может быть олово или сплав данного металла со свинцом.

Процесс спайки латунных деталей

Прежде чем разбираться в вопросе о том, как паять латунь, следует хорошо изучить все особенности такого технологического процесса. При выполнении пайки, которая является одним из методов получения неразъемных соединений, в зазор, расположенный между соединяемыми деталями, вводится расплавленный припой, который и выступает в роли скрепляющего элемента.

Важным условием выполнения пайки является то, что припой, для расплавления которого пользуются газовой горелкой, должен плавиться при меньшей температуре, чем материал изготовления соединяемых деталей. Такая технология (в некоторых случаях она является единственно возможным способом получения неразъемного соединения) позволяет надежно спаять между собой даже разнородные металлы.

Схема пайки латунью с использованием газовой горелки

Совершенно неправильно сравнивать пайку с таким технологическим процессом, как сварка, который предполагает, что расплавляться будет не только специальная проволока-припой, но и металл соединяемых деталей.

Такая особенность позволяет успешно использовать эту методику для соединения металлических деталей, которые отличаются даже очень небольшими размерами.

Между тем следует иметь в виду, что для выполнения пайки в качестве припоя используются более мягкие материалы, если сравнивать их с теми, которые применяются для формирования сварного шва. Это приводит к тому, что соединения, созданные при помощи пайки, изначально менее прочные и надежные, чем сварные швы.

А в тех случаях, когда выполняется пайка латунью, из припоя в процессе интенсивного нагрева испаряется цинк, что приводит к пористости формируемого шва. Такая пористость металла значительно ухудшает качество и надежность соединения. При выполнении пайки деталей, изготовленных из латуни, большое значение имеет и их взаимное расположение.

Такие детали лучше соединять не встык, а внахлест.

Для пайки в домашних условиях вполне можно обойтись ручной газовой горелкой с баллоном мощностью 1,8 кВт

Пайка металла как технология, позволяющая получать неразъемные соединения, занимает одну из лидирующих позиций, уступая по популярности только сварке. Без этой технологии практически не обойтись в электронной промышленности, где с ее помощью создают электропроводные соединения элементов различных приборов и устройств. Именно при помощи пайки чаще всего соединяются и наращиваются провода, по которым в дальнейшем будет проходить электрический ток.

Если говорить о наиболее распространенных сферах применения пайки, то к ним следует отнести:

• формирование герметичных соединений труб, изготовленных из меди и ее сплавов, в том числе латуни (такие трубы используются преимущественно для комплектации холодильных и теплообменных установок);
• крепление твердосплавных пластин к несущей части режущего инструмента;
• соединение между собой деталей, значительно отличающихся по толщине.

На фото результат спайки латунной трубки и жиклера. Использовался припой флюсованный П14 и импортная горелка на чистом пропане

Используя паяльное оборудование и припой, также выполняют такую технологическую операцию, как лужение, которая позволяет создавать на металлических поверхностях надежное антикоррозионное покрытие.

В зависимости от того, при помощи припоя какого типа выполняется пайка, она может быть высоко- или низкотемпературной. Использование при выполнении пайки более тугоплавкого материала позволяет создавать соединения, которые могут эксплуатироваться при более высоких температурах.

Использование такого сплава, в частности, достаточно проблематично в домашних условиях, где для выполнения пайки чаще всего применяется обычная паяльная лампа.

Специфика работы с латунью

Сами латунные припои внешне напоминают обычный проволочный пруток, изготавливаемый из специальных тугоплавких сплавов.

При условии овладения всеми особенностями процесса соединения металлов, а также при наличии подходящих расходных материалов овладеть техникой пайки латунью в домашних условиях – вполне выполнимая задача.

В бытовой обстановке для этих целей может применяться обычная газовая горелка, питающаяся от баллона с пропаном. Паяльником расплавить латунный материал не получится.

Однако перед началом работ следует внимательно изучить все особенности процесса пайки латунью.

Специфика пайки состоит в необходимости применения расходного материала, точка плавления которого несколько ниже, чем тот же показатель для соединяемых металлических изделий.

При выполнении этого условия, являющегося обязательным для формирования надёжного неразъемного соединения, любой желающий сможет спаивать разнородные по своей структуре металлы.

В процессе проведения работ в зазор между заготовками засыпается припой для пайки, нарезанный до состояния мелкой стружки. И лишь после этого можно будет приступать к прогреву посредством газовой горелки (в её отсутствии можно воспользоваться паяльной лампой).

Не допускается путать пайку металла с близким ей по технике сварочным процессом, при котором расплаву подлежат обе сочленяемые заготовки.

Со схематическим представлением технологического процесса, при котором в качестве расходного материала используется латунная проволока, можно ознакомиться на фото.

Прямым следствием рассмотренных особенностей пайки латунным или оловянным припоем является возможность соединения небольших по размеру металлических деталей, которые в процессе обработки не будут сильно перегреваться.

На этом же принципе основаны технологии пайки заготовок из стали, при работе с которыми к латунному припою добавляются специальные активные добавки (флюсы). Последние существенно упрощают процесс соединения изделий за счёт повышения температуры в рабочей зоне и лучшего растекания расплава.

Области применения

Возможность пайки латунью обеспечивает надёжное соединение металлических изделий, что и определяет границы применения указанной технологии.

Без этого способа сочленения деталей невозможно было бы обойтись при выпуске продукции в таких отраслях промышленности, как:

• электронное производство;
• сборка холодильного и теплообменного оборудования (в этом случае латунным припоем пользуются при распайке тонких медных трубок);
• изготовление специального режущего инструмента (резцов и насадок к ним).

В электронной промышленности латунные припои могут использоваться для пайки элементов сложных схем и их соединения с металлическими проводниками.

Помимо этого латунные припои широко применяются при необходимости соединения различных по толщине металлических заготовок, а также при проведении операций лужения, обеспечивающих создание на поверхности металла надёжного защитного покрытия.

Термические добавки (флюсы)

Чаще всего латунные припои применяются при необходимости сочленения изделий, изготавливаемых из того же материала.

Поскольку латунь (сплав цинка и меди в пропорции два к трём) относится к категории тугоплавких припоев – при работе с ней невозможно обойтись без специальных добавок – флюсов.

Грамотный выбор активных материалов при работе с латунными изделиями не только позволяет получить достаточно прочное соединение, но и существенно упрощает сам рабочий процесс.

Помимо всего прочего, получающиеся при работе с флюсом паяные швы имеют вполне законченный и эстетичный вид и не нуждаются в дополнительной правке.

Для получения требуемого результата не подойдут обычные составы на основе спирта и канифоли, посредством которых не удаётся растворить плёнку из окислов, всегда имеющейся на латунных изделиях.

Вот почему при пайке латуни должны применяться более активные виды флюсовых добавок, приготавливаемые на основе хлористого цинка. С перечнем существующих модификаций хлористо-цинковых флюсов и сферами их применения можно ознакомиться в соответствующей таблице.

К числу наиболее распространённых наименований флюсовых компонентов также относятся такие известные активные добавки, как бура и её производные (фтороборат калия, например).

При работе с бурой и другими флюсами содержание активных составляющих в зоне пайки не должно превышать 5-ти процентов, что вполне достаточно для хорошей текучести латунного припоя и качественного заполнения имеющихся зазоров.

Выбор марки

Для образования прочной и надёжной конструкции из латунных изделий также важно правильно подобрать тип проволочного припоя для высокотемпературной пайки.

Так, для работы с деталями и заготовками, предназначенными для эксплуатации в газовых средах, как правило, применяются припои, изготавливаемые на основе соединений серебра с небольшим количеством фосфорной меди.

Указанные припои идеально подходят для паяного сочленения латунных заготовок с большим содержанием меди.

В качестве связующего вещества довольно часто используется и чистая латунь, но при работе с ней важно обеспечить нужную температуру плавления, которая не должна превышать тот же параметр для обрабатываемых деталей.

При необходимости получения посредством пайки надёжного соединения повышенной прочности рекомендуется выбирать тугоплавкие (так называемые «твердые») составы, обладающие повышенной температурой плавления.

Для правильного выбора типа латунного припоя, подходящего для конкретных условий спайки, следует воспользоваться той же таблицей, приведенной выше.