Пайка силумина в домашних условиях

Почему алюминий плохо паяется?

Кто пытался паять алюминий, тот знает, что обычный припой на него совершенно не липнет. Все из-за устойчивой пленки оксида алюминия, которая обладает плохой адгезией к припою. Причем эта пленка покрывает алюминий и его сплавы очень быстро. Не успеешь зачистить — легкий металл уже окислился. Поэтому все методы пайки алюминия борятся сначала именно с пленкой, а затем уже заботятся об адгезии.

Оксид алюминия (Al2O3) в минералогии называется корундом. Крупные прозрачные кристаллы корунда являются драгоценными камнями. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд (содержащий примеси хрома) называется рубином, а синий — сапфиром. Теперь понятно почему окисная пленка совсем не паяется.

Пайка силумина в домашних условиях — Справочник металлиста

Пайка алюминия при помощи паяльника должна учитывать площадь спаиваемых деталей. Алюминий, как и медь является хорошим проводником тепла, а значит тепла от паяльника должно поступать больше, чем рассеивают его спаиваемые детали.

Примерный расчет такой — 1000 кв. см. алюминия эффективно могут рассеять около 50 Вт тепловой мощности. Получается, чтобы спаять две детали с общей площадью 1000 кв. см, нужно взять , как минимум. Тогда пайка алюминия будет достаточно быстрая, чтобы не превратиться в пытку.

Можно паять и маломощным паяльником. Например, когда я паял радиатор своего Кузнечика паяльником 60 Вт, то мне помогла термовоздушная паяльная станция, которая выполняла роль подогрева.

лучше брать с площадью побольше. Встречал упоминания зазубренных жал. Это чтобы легче было снимать оксидную пленку под слоем масла. Такое жало применять удобно — не нужно стружку пилить.

Сварка силумина – способ соединения деталей сложной формы или конструкции путем сваривания их кромок в защитном газе. Реализация операции на практике не особенно сложна, если понимать специфику процесса.

При нагревании сплав окисляется, что значительным образом осложняет процесс соединения изделий. Вот почему в процессе сварки не обойтись без защитного газа.

Силумин представляет собой алюминиевый сплав с добавлением кремния, среди достоинств которого выделяется небольшая удельная масса, высокая прочность, стойкость к химическому воздействию и коррозии.

Сварка силумина в среде защитного газа.

Интересный факт! Сплав не поддается коррозийным процессам, так как на его поверхности образуется защитная пленка из оксидных соединений. Даже крохотное повреждение поверхности металлической конструкции из силумина приводит к контакту молекул алюминия и кислорода из воздуха.

https://www.youtube.com/watch?v=DZxE3WZ69Vg

Также к специфическим характеристикам силумина причисляют: легкий вес, высокую пластичность, доступную стоимость, широкую распространенность.

Силуминовые конструкции нашли применение в авиа-, мото- и машиностроении, его активно используют при производстве бытовой техники, сантехники.

Для пайки силумина применяется та же технология, что и при работе с алюминием, ‒ сварка не плавящимся электродом в аргоновом облаке. Защитный газ необходим для предотвращения окисления металла при контакте с кислородом.

Если при сваривании силумина в домашних условиях пренебречь аргоном, кромки деталей окислятся, на них образуется прочная, жаростойкая пленка, мешающая нормальному свариванию поверхностей.

Сварка силумина осуществляется методом аргонодугового сваривания с помощью аппарата, в конструкцию которого входят инвертор, баллон с защитным газом, горелка, осциллятор, не плавящиеся электроды из вольфрама. В работе задействуется особая, а именно силуминовая проволока.

Сварка силуминовых конструкций сопряжена с определенными трудностями:

• сваривать можно лишь те детали, которые изготовлены из силумина литейных марок, так как в их состав входит цинк;
• проведения сварных операций с таким металлом отличается высокой ресурсозатратностью.

Процесс аргоно-дуговой сварки силумина.

Технология аргонодуговой сварки предусматривает определенные подготовительные работы, без проведения которых сварные швы редко получаются качественными.

Такие операции позволят устранить оксидную пленку, для чего кромки соединяемых деталей нужно зачистить наждачкой. Также подойдет специальная пескоструйная машина или самодельная щетка по металлу.

Далее поверхности подвергают химической обработке с помощью бензина или любого растворителя. Также допускается использование для этого раствора из воды и каустической соды, но при таком положении дел изделие обязательно промывают по проточной водой.

Сварка силумина в аргоне электродом происходит следующим образом:

1. Чтобы изделие проплавлялось наилучшим образом, работы по сварке материала нужно осуществлять при обратной полярности тока с использованием короткой дуги.
2. Присадочную проволоку подают в сварную зону, где она расплавляется, а затем соединяется с металлом изделия.
   Это приводит к формированию жидкой однородной массы, которая по мере остывания становится монолитной.
3. Если быстро подать в сварную ванну присадочный материал, раскаленный металл начнет разбрызгиваться.
   В итоге, качество сварочного соединения, а также его прочность и долговечность снизятся.
4. Проволока должна аккуратно подаваться под углом непосредственно спереди горелки.
   Движение сварщика непременно должны быть плавными. Передвигать присадку поперек, отклонять ее в стороны нельзя, так как это скажется на качестве сварочного шва.

Иные требования при работе с силуминовыми конструкциями аналогичны соединению алюминиевых изделий путем сваривания металлических изделий в аргоне:

• поджигая электрод, касаться соединяемых деталей запрещено;
• газа можно подать через четверть минуты после поджога электрода, что позволит достаточным образом прогреть воздух вокруг сопла газовой горелки;
• нельзя прекращать подачу газа разу после завершения работы, а только спустя пятнадцать секунд после этого, что позволит металлу соединения остыть равномерно и не потрескаться.

Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.

В качестве аргумента приводится два фактора:

1. при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
2. процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.

Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются:  олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Припой отечественного производства – ЦОП-40

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка  в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.

«Aluminium-13» производства компании Chemet

При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

• обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
• удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева – использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

• нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
• не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет  своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Заключение

• обезжиривается и зачищается место пайки;
• производится фиксация деталей в нужном положении;
• нагревается место соединения;
• прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Как удалить оксидную пленку?

Оксидная пленка алюминия удаляется двумя способами: механическим и химическим. Оба способа удаляют оксид алюминия в безвоздушной среде, то есть без доступа кислорода. Начнем с самого сложного, но самого правильного и надежного метода удаления — химического.

Химический метод пайки основан на предварительном осаждении меди или цинка на алюминий путем электролиза.  Для этого на нужное место наносят концентрированный раствор медного купороса и в свободном месте подключают минус аккумуляторной батареи или лабораторного источника питания. Затем берут кусок медной (цинковой) проволоки, подключают на него плюс и погружают в раствор.

Благодаря процессу электролиза медь (цинк) осаждается на алюминий и на молекулярном уровне прилипает к нему. Затем поверх меди осуществляется пайка алюминия. Правда непонятно как все это проходит через оксидный барьер. Думаю, что в этой инструкции пропущен этап царапания алюминия под пленкой медного купороса или другого химического воздействия. Хотя практика из видеоролика ниже показывает, что можно и не царапать.

После осаждения медь или цинк без проблем . Мне кажется, что этот метод имеет смысл применять в промышленных масштабах и для особо ответственных работ.

Второй по сложности метод заключается в удалении оксида алюминия . При этом масло должно содержать минимум воды — подойдет трансформаторное или синтетическое масло. Можно подержать масло при температуре 150 — 200 градусов несколько минут, чтобы из него испарилась вода и оно не брызгало при нагреве.

Под масляной пленкой также нужно заняться удалением окисла. Можно потереть наждачкой, поцарапать скальпелем или использовать зазубренное жало. Когда мне нужно было запаять радиатор охлаждения двигателя, я вычитал способ со стружкой. Берем гвоздь, пилим его напильником, чтобы получить стальную стружку.

Далее на место пайки наносим масло и сыпем стружку. Паяльником с широким жалом пытаемся потереть место пайки, так чтобы между жалом и алюминием была стружка. В случае с массивным радиатором, я дополнительно грел место лужения .

Затем берем припой на жало каплей, погружаем в масло на место пайки и опять растираем. Для лучшего лужения можно добавить канифоли или другой флюс. Происходит так называемая наплавка под слоем флюса. В видеоролике хорошо показана пайка алюминия с маслом.

Существуют отдельно разработанные активные флюсы для пайки алюминия. Обычно в них входят кислоты (ортофосфорная, ацетилсалициловая кислота) и соли (натриевая соль борной кислоты). Строго говоря, канифоль тоже состоит из органических кислот, но на практике она дает слабый результат на алюминии.

В силу своей активности, кислотные флюсы обязательно нужно смывать после пайки. После первой смывки можно дополнительно нейтрализовать кислоту щелочью (раствором соды) и смыть второй раз.

Активные флюсы дают хороший и быстрый результат, однако пары этого флюса вдыхать прямо запрещается. Пары раздражают слизистые, повреждают их или могут попасть в кровь через дыхательные пути.

Сплавы для бесфлюсовой пайки

Рассмотрим все распространенные флюсы для пайки алюминия.

Канифоль

Да, можно паять алюминий. Да, в безвоздушной среде без оксидной пленки. Даже при таком раскладе времени обычно тратится больше, чем с активными флюсами. Да, это не профессионально, но паяет же.

Порошковый флюс

часто применяют вместе с газовой горелкой. При этом все пишут, что кислород к пламени добавлять нельзя. Из-за него снижается эффективность флюса из-за окисления алюминия. Порошковые флюсы часто применяют следующие:

• Активный флюс Ф-34А. Выполнен по ТУ 48-4-229-87 и имеет в составе — хлорид калия 50%, хлорид лития 32%, хлорид цинка 8%, фторид натрия 10%. Такой состав успешно используется с легкоплавкими и тугоплавкими припоями, содержащими много химических добавок. Хорошо растворяется в воде и гигроскопичен.
• Бура (натриевая соль борной кислоты) представляет собой порошок, который при температуре 700 градусов плавится и становится вязким. Стоит дешево, растворяется в воде. Смывается хорошо с лимонной кислотой.
• Ацетилсалициловая кислота. Я как-то пробовал паять таблеткой ацетилсалициловой кислоты — пары сильно обжигают глаза и нос. В общем, опасная вещь! Лучше активным жидким флюсом паять.
• Активный паяльный жир — хоть и не является порошком, но является твердым флюсом, который состоит из парафина, вазелина, деионизированной воды, хлорида цинка и хлорида аммония. Его структуру создает парафин, так что обычно паяльник опускают в банку или крошат паяльный жир на место пайки. Паяет он достаточно хорошо, особенно если подогревать место лужения. Пары лучше не вдыхать и отмывать после пайки, потому как корродирует и окисляет металлы со временем. Впрочем, как и любой активный флюс.

Жидкий флюс

Жидкие флюсы хороши тем, что их можно нанести тонким слоем. Испаряются они активнее и часто имеют обжигающие пары. Больше предназначены для пайки паяльником.

• Флюс Ф-64 содержит тетраэтиламмоний, фториды, дионизированная вода, смачивающие присадки и ингибиторы коррозии. Он способен разрушать прочную оксидную плёнку значительной толщины, а значит подходит для пайки больших заготовок. Подходит для пайки алюминия, оцинкованного железа, меди, бериллиевой бронзы и т. д.
• Флюс Ф-61 содержит триэтаноламин, фторборат цинка, фторборат аммония. Его можно рекомендовать для низкотемпературной пайки при 250 градусах или лужения изделий из алюминиевых сплавов.
• Castolin Alutin 51 L содержит 32% олова, свинец и кадмий. Этот состав лучше всего оправдывает себя при использовании припоев того же производителя на температурах от 160 градусов и выше.
• Есть и , но перечислять их не буду — все должны быть в равной степени хорошие.

Для бесфлюсовой пайки алюминия в припои вводят легкоиспаряющиеся компоненты: висмут, кадмий, цинк, сурьму, стронций, барий, натрий, литий, фосфор. Припои такого типа Al—(8—11) % Si— (0,05—10) %К, где К — один из легкоиспаряющихся элементов. Особенно эффективны компоненты: висмут, цинк, кадмий, сурьма, стронций, барий в количествах 5—10 %.

У таких припоев, нанесенных предварительно в виде плакированного слоя, при пайке в результате испарения указанных элементов легко диспергирует пленка оксида алюминия, что обеспечивает процесс пайки в проточной защитной атмосфере или в форвакууме при температуре 580—600°С в течение 3—10 мин. Паяные соединения из сплава АМц имеют сопротивление срезу 98—137,2 МПа, высокую коррозионную стойкость в условиях тропиков.

Прочность пайки зависит, в первую очередь, от правильного подбора припоя и флюса и, во вторую очередь, от тщательности подготовки спаиваемых деталей.

Это значит, что их поверхности должны быть очищены от окислов, которые мешают проникать припою в спаиваемые детали (диффундировать).

При пайке надо всегда помнить, что температура плавления припоя должна быть ниже максимальной рабочей температуры флюса.

Там, где в тексте эта температура не приводится, дается разъяснение, какими припоями можно паять с данной маркой флюса.

Припои

Основные свойства, которыми должен обладать припой, можно сформулировать так:

• температура его плавления должна быть ниже температуры плавления спаиваемых металлов;
• он должен хорошо смачивать спаиваемый металл;
• припой должен быть относительно прочным;
• при пайке не должны образовываться пары (металл — припой), отрицательные в электрохимическом отношении, в противном случае паяный шов быстро разрушится;
• металлы, входящие в состав припоя, должны быть недефицитными и недорогими.

Припои по своим физическим свойствам делятся на две группы:

• легкоплавкие припои (их еще называют мягкими припоями) с температурой плавления до 500°
• и тугоплавкие (твердые) с температурой плавления выше 500°.

Все припои содержат небольшой процент примеси сурьмы. Последний припой содержит 5 — 6% сурьмы. В (табл. 1) приведены припои на основе сплава олово-свинец, для сравнения сюда включено олово.

Цифра в марке припоя говорит о количестве (в %) олова в данном припое, остальное — свинец.

Кроме припоев для пайки стальных и никельсодержащих сплавов пользуются иногда медью марок МО, Ml, M2, МЗ и М4.

Употребляется медь в виде:

• проволоки,
• ленты,
• фольги
• и порошка.

Температура пайки медью лежит в пределах 1150—1200°.

Латуни (сплавы медь-цинк) и специальные медно-цинковые припои хороши тем, что температура их плавления несколько ниже, чем у меди. Соединения, спаянные латунью, более прочны, чем спаянные медью.В (табл. 2) приведены три широко распространенных медно-цинковых припоя и некоторые марки латуней, применяемых в качестве припоев.

Медно-фосфорные припои отличаются относительно низкой температурой плавления и хорошей затекаемостью в расплавленном состоянии. Наличие в припоях фосфора при пайке меди и ее сплавов позволяет иногда обходиться без флюса, так как фосфор обладает флюсующими свойствами.

При пайке медно-фосфорными припоями латуни Л62, нейзильбера*, алюминиевой бронзы и медно-никелевых сплавов необходимо применять борсодержащие флюсы.По ГОСТу пайка стали медно-фосфорными припоями не допускается из-за хрупкости паяного шва. Однако при отсутствии медно-цинковых или серебряных припоев можно применять и медно-фосфорные.

К основным медно-фосфорным припоям относятся так называемые фосфористые меди марок МФ-1, МФ-2, МФ-3.

• Температура плавления первых двух — 750°
• третьего — 700°.

Их универсальность (можно паять все металлы, кроме алюминия, магния и легкоплавких металлов),

• прочность,
• пластичность,
• коррозионная стойкость,
• высокая температура плавления

ставят их в первый ряд среди других припоев.Даже относительная дороговизна нисколько не умаляет их достоинств.

Из припоев на основе серебра некоторые умельцы отливают мормышки!

В (табл. 3) приведены основные марки серебряных припоев. Цифра в марке припоя показывает количество (в %) серебра, остальное — в основном медь.

Назначение флюсов при пайке:

• защита зачищенных деталей от окисления,
• удаление с поверхности металла пленки окислов,
• улучшение смачивания припоем спаиваемых деталей.

Все многообразие флюсов можно разделить на три группы:

• некоррозионные
• слабокоррозионные
• и коррозионные.

Некоррозионные флюсы (их еще называют защитными) не растворяют пленку окислов на металле, а лишь защищают при пайке тщательно зачищенную поверхность.

После окончания пайки остатки флюса можно не удалять с поверхности спаянных деталей, так как он не вызывает коррозии.

Слабокоррозионные флюсыучаствуют в разрушении пленки окислов. Остатки флюса необходимо удалять.

Коррозионные (активные) флюсы энергично разрушают пленку окислов, поэтому иногда удается спаивать незачищенные металлические детали.

Удалять остатки флюса после пайки обязательно!

К некоррозионным флюсам относятся неактивированные флюсы на основе канифоли (табл. 4).

Максимальная рабочая температура этих флюсов 300°!

К слабокоррозионным флюсам относится большая группа активированных флюсов на основе канифоли, но есть и такие, где канифоль отсутствует (табл. 5).

• первые флюсы имеют максимальную рабочую температуру — 300°
• вторые — 350°

Основу почти всех коррозионных (активных) флюсов составляют хлориды металлов и, в частности, хлористый цинк.

Максимальная рабочая температура этих флюсов до 400°! (табл. 6)

Сварка силумина аргоном и электродом: технология пайки в домашних условиях

Сварка материала силумина на первый взгляд представляет собой несложный способ соединения изделий, но в действительности может сопровождаться множеством трудностей. В процессе сварки происходит нагревание сплава до высоких температур, что значительно уменьшает возможность соединения заготовок из силумина. Поэтому в процессе сварки используется аргон, предупреждающий процедуру окисления. Соответственно, сплав восстанавливается лучше.

Силумин – сплав кремния и алюминия. Он предназначен для изготовления деталей сложной формы. Этот сплав отличается высокими механическими, литейными характеристиками.

• Износоустойчивый материал.
• Не боится коррозии.
• Высокопрочный металл.

Для соединения деталей из силумина возможно использование аргонодуговой методики сваривания. Оборудование включает инвертор, газовый баллон, горелку специального образца, осциллятор, неплавящиеся вольфрамовые электроды. Дополнительно, как присадочный материал, используется силуминовая проволока.

Силуминовые изделия перед соединением подвергаются предварительной подготовке.

• В первую очередь устраняется оксидная пленка. Кромки соединяемых образцов зачищаются наждачной бумагой, специальной пескоструйной установкой, щеткой по металлу, прочими инструментами.
• После этого поверхности изделий подвергаются химической обработке, для чего можно использовать бензин, любой растворитель. При использовании для этих целей раствора каустической соды заготовки необходимо обязательно промыть напором чистой воды.

Сварочные работы осуществляются с использованием короткой дуги на обратной полярности. В данном случае металл будет лучше проплавляться.

• В сварочную зону подается присадочная проволока, где осуществляется ее расплавление, соединение с металлом изделия. В конечном итоге формируется жидкая однородная масса, которая после охлаждения становится монолитной.
• Нельзя быстро подавать в сварочную ванну присадку, так как раскаленный металл будет разбрызгиваться, и в результате качество соединения будет низким.
• Подача проволоки производится под углом перед горелкой, при этом движения должны осуществляться равномерно вдоль шовного соединения.
• Нельзя передвигать присадочный стержень поперек, отклонять в стороны.

Основные требования

Остальные требования аналогичны, как при соединении алюминиевых образцов.

• Поджигая электрод, запрещено касаться соединяемых изделий из металла.
• Подача газа осуществляется спустя пятнадцать секунд после поджога электрода. Это предоставит возможность разогреть пространство сопла горелки.
• При завершении сварочных работ подачу газа прекращать нельзя. Это действие нужно выполнить спустя десять секунд после прекращения подачи на электрод электрического тока. Это даст возможность металлу сварного шва остывать равномерно.

В бытовых условиях сварка силумина может осуществляться с помощью плавящихся электродов, но существуют некоторые нюансы.

• Обязательно проводится предварительная подготовка соединяемых элементов конструкции.
• Материалы подвергаются предварительному нагреванию до температуры 250-300 градусов.
• Электроды разогреваются до 150 градусов.

• Небольшая область разогрева силумина, в результате чего деформация изделий полностью исключается.
• Аргон характеризуется большим удельным весом в отличие от воздуха. Поэтому он предупреждает попадание из воздуха на свариваемые поверхности кислорода.
• Повышенная скорость выполнения сварочных работ за счет тепловой энергии сварной дуги.
• Общедоступная методика соединения образцов из силумина.
• Возможность сваривания элементов конструкций, которые нельзя заварить, используя другие техники сварки.

Недостатки

• Защита швов при сильном ветре существенно снижается, так как его интенсивный поток будет просто сдувать напор газа.
• При использовании для сварочной дуги высоких значений токовой силы требуется дополнительное охлаждение.
• Для произведения работ требуется достаточно сложное оснащение.
• Настройки оборудования сопровождаются некоторыми трудностями.

• При выполнение сварочных работ обязательное применение средств индивидуальной защиты: маски, перчаток, обуви с прорезиненной подошвой, полотна из асбестового, брезентового материала, стального листа.
• Все токопроводящие элементы должны быть надежно заизолированы.
• Запрещено осуществлять сварочные работы в помещениях, в которых находятся легковоспламеняющиеся жидкости, различного рода предметы.

Сергей Одинцов

Заключение

Что он представляет собой, какие существуют особенности сварки изделий в домашних условиях, чем спаять силуминовые детали? Ответы на эти вопросы рассмотрим в статье.

Особенности сплава

Алюминиево-кремниевый сплав легко поддается ковке и литейным работам. Изделия из него прочные, легкие и устойчивые к коррозии, внешне привлекательны.

Симулин используют во многих сферах деятельности:

• машиностроении;
• архитектуре;
• изготовлении посуды;
• деталей для сантехники и многих других.

Его физические свойства сравнивают со сталью, однако силумин гораздо легче. Он имеет низкую стоимость, поэтому стал более предпочтительным в производстве недорогой бытовой техники.

Чтобы восстановить или соединить силуминиевые детали используют сварку. Соединение этого сплава на практике имеет ряд сложностей и отличается от обычной сварки.

Поговорим подробнее о способах и технологии сварки силумина самостоятельно. Существует два способа соединения силумина в домашних условиях:

• аргонодуговой;
• плавящимися электродами.

Прежде чем начать работу нужно приготовить оборудование. Вам понадобится:

• инвертор;
• горелка с неплавящимся электродом;
• баллон с газом;
• осциллятор;
• присадочная проволока.

Подготовка деталей заключается в удалении оксидной пленки:

1. Для этого наждачной бумагой или другими средствами зачищаются места соединения деталей.
2. Далее края обрабатываются любым химическим средством: растворителем, каустической содой.

Важно! После применения каустической соды, заготовки обязательно промыть напором воды.

Технология сварки силумина аргоном напоминает процесс сваривания алюминия. Это самый надежный способ соединения силуминовых изделий.

При соединение деталей происходит их нагрев, образуется устойчивая к высокой температуре пленка, которая ограничивает надежность скрепления. Для избегания этого, применяется инертный газ — аргон. Он выталкивает воздух в сварочном пространстве, не позволяя окислятся деталям.

Требования к выполнению работ в домашних условиях:

• выполнять работу на открытом пространстве не рекомендуется, лучшим вариантом будет закрытое помещение (подойдет гараж или бытовая пристройка);
• в процессе сварочных работ нужно избегать перегревания газа, иначе аргон начнет разрушать элементы.

1. Сварку производят с использованием короткой дуги на обратной полярности (подключение электрода к плюсу, а заготовки к минусу). При таком способе изделие плавится легче.
2. Присадочная проволока подается в рабочую зону, где она плавится и соединяет изделия.
3. Присадку нужно подавать постепенно, иначе велик риск разбрызгивания металла, что приведет к плохому соединению.
4. Подача присадки происходит под углом к горелке, направления выполняются строго вдоль шва.

Выполнение этих условий гарантирует ровный и узкий шов.

Плюсы метода:

1. Этот вариант соединения элементов считается самым прочным.
2. Сварка не занимает много времени.
3. Технология подходит даже новичкам.
4. Сварочный процесс, возможно, выполнить в домашних условиях.
5. Деформация деталей исключена.

Минусы:

1. Невозможность провести работу на открытом воздухе, ветер будет мешать правильному распределению газа над рабочей поверхностью.
2. Необходимость иметь специальное оборудование.
3. Высока вероятность со сложностью в настройках.
4. Если работа производится трансформатором с высокой силой тока, то потребуется охлаждение.

Выполнение сварки в домашней обстановке требует соблюдения техники безопасности. В процессе работы применяют средства защиты, надевают:

• специальную одежду;
• маску;
• перчатки;
• обувь с резиновой подошвой.

Проводят работы по изоляции всех токопроводящих элементов. Исключают присутствие легковоспламеняющихся предметов возле рабочего пространства. Помещение должно быть хорошо вентилируемым.

Второй способ соединения деталей при помощи плавящего электрода. Подготовка деталей осуществляется по такому же принципу, что и в предыдущем способе.

В этом случае используют электроды, покрытые щелочной оболочкой, с силуминовой сердцевиной. Качество такой сварки значительно ниже, чем аргоном.

Процесс происходит так:

1. Свариваемую зону прогревают горелкой или паяльной лампой до температуры 250-300 градусов.
2. Электроды тоже подвергаются нагреванию до температуры 150 градусов.
3. Во время сваривания деталей на шве от электрода появляется шлак, его необходимо полностью счищать.

Чем спаять?

Пайку силумина можно произвести газовой горелкой или паяльником с мощным жалом. Запаивают детали, предварительно очистив и обезжирив поверхность.

Для разрушения оксидной пленки используют флюс Castolin 190 Flux и другие.

Наименее эффективный способ сваривания деталей происходит с помощью холодной сварки. Окончательный результат такого способа зависит от качества обработки поверхности склейки.

Можно ли заварить холодной сваркой крупные трещины? Нет, такой способ применяется только для микротрещин в деталях.

Соединение можно сделать двумя способами:

• с помощью плавящихся электродов, такой сваркой заделывают детали, работающие на сжатие,
• используя присадочную проволоку.

Прежде, чем сварить силумин, необходимо:

• зачистить стык до зеркального блеска,
• снять оксидную пленку растворителем или бензином, работать надо в перчатках, чтобы не оставлять потожировых следов.

Для работы нужно подготовить:

• инвертор сварочный на 220В или 380 В (сила тока зависит от толщины ремонтируемого участка),
• осциллятор, подающий напряжение на электрод, он нужен для создания дуги,
• комплект газового оборудования,
• горелка,
• баллон с защитным газом,
• присадочный пруток.

У сварки силумина аргоном есть ряд особенностей:

1. Полярность должна быть обратная, к электроду подводится плюсовой контакт. Это необходимо для ионизации аргона, повышении его электропроводности.
2. Аргон должен поступать в рабочую зону только после розжига. Шов нужно охлаждать в защитной атмосфере не меньше 10 секунд, пока верхний слой металла не схватится.
3. Присадка вводится перед горелкой, со средней скоростью, под углом к электроду и диску. При быстрой подаче образуется много искр.
4. Электрод нужен для создания дуги, ближе, чем на 2,5 мм его к металлу не приближают.
5. Плавное движение горелки и прутка должны совпадать.
6. Диаметр присадочной проволоки всегда меньше размера электрода.

Алюминиевые припои

Необходимо подобрать самый оптимальный припой, а также выбрать метод обработки. Ведь он не спаивается при стандартном варианте.

Припой поможет сделать процесс спайки более легким, однако нужно, чтобы спайку производил настоящий профессионал, ведь материал может окисляться практически мгновенно.

В большинстве случаев при спаивании используют резонансные стабилизаторы, ведь их провода часто созданы именно из алюминия.

Припои для алюминия

Обычно простой подбор припоя для алюминия является недостаточным для того, чтобы произвести процесс, ведь здесь часто необходимо использовать специализированный паяльник, флюс и канифоль. Однако в разных ситуациях все происходит по-разному.

Часто рекомендуется применять материалы, в которых повышена текучесть, поэтому нужно выбирать только легкосплавные материалы, чтобы пленка окисления не успевала покрыть всю поверхность.

Однако алюминий после спаивания становится намного прочнее, нежели медь, ведь температура плавления у него довольно низкая. Припой не должен менять свойства алюминия, ведь данный металл имеет высокую диффузию, поэтому и соединяется с заготовкой лучше.

В этом случае материалы могут выдавать совсем не те результаты, на которые изначально рассчитывали. Однако такой метод часто используют не только в промышленности, но и в домашних условиях.

Поэтому припой для спаивания алюминия имеет низкую температуру плавления. Припой имеет такие же свойства, что и алюминий, он очень пластичен, поэтому его удобно использовать, если места оказываются труднодоступными.

Выпускают такой припой как в нашей стране, так и за рубежом, ведь его можно применять в самых разнообразных производствах.

1. Припой Castolin 192CW производится в германии. Его можно использовать как для спаивания алюминия в чистом виде, так и с медными заготовками. Он имеет хорошую текучесть и адгезию. Применяют его для спаек с зазорами и для капиллярных. Обычно используется припой данного образца при ремонте бытовых приборов и техники, холодильников, радиаторов и тому подобной аппаратуры.Его легко использовать, вот только необходимо приобрести дополнительный флюс, который располагается внутри прутков. Соединение по прочности составляет 170 Мпа. Плавится при температуре около 440 градусов по Цельсию.
2. Припой Lucas-Mihaupt Filalu 1192NC производит Франция.Его применяют для спаивания алюминия в чистом виде, ведь припой имеет повышенную текучесть и адгезию именно к алюминию. В большинстве случаев применяют припой для капиллярного спаивания или при спаивании при наличии зазоров. Этот вариант прекрасно подходит для корпусов и соединений в холодильниках, кондиционерах и других приспособлений.
3. Авиа-1 является припоем, который можно использовать не только для алюминиевых деталей, но и для всяких предметов из данного металла. Припой прекрасно держится на небольших деталях, проводах и контактах. У него низкая температура плавления, поэтому сами провода не переплавляются и сохраняют свои свойства.Этот припой является мягким, расплавляется при температуре около 200 градусов по Цельсию. Здесь необходимо использовать дополнительный флюс, ведь в прутках он отсутствует.
4. Припой Castolin 190 производится в Германии. Применяют его для спаивания алюминия в чистом виде и с медью. Он имеет высокую адгезию и текучесть.Применяют в основном для капиллярного спаивания и пайки с зазорами. Обычно с его помощью ремонтируют холодильники и другую бытовую технику. Припоя является твердым и легкоплавким. Плавится при температуре около 580 градусов по Цельсию.
5. Припой HTS-2000 изготавливают в Америке. Его можно использовать для всех типов алюминия.Здесь не требуется дополнительное применения флюса, так как он содержится в самом припое в достаточном количестве. Этот сплав создан по самым современным технологиям, что дает гарантию его прочности и надежности. Состоит из девяти компонентов и имеет высокую устойчивость к коррозиям. Плавится при температуре около 350 градусов по Цельсию.

Свойства материала должны идеально подходить под условия производства процесса. Имеется огромное количество самых разнообразных припоев, причем многие из них являются универсальными, а некоторые специально созданы для спайки алюминия.

Если выбрать первый вариант припоя, то необходимо посмотреть, чтобы свойства их были легкоплавкими, ведь нельзя повреждать заготовки или изменять их свойства. Припой должен иметь температуру плавления от 100 до 200 градусов по Цельсию.

Материал должен иметь высокую текучесть и подходящий состав.

Еще следует отдельно отметить, что прочного соединения добиться практически не представляется возможным, однако в большинстве случаев это и не является важной необходимостью. Часто необходимо только сделать соединение качественным для работы определенного вида техники. Расходные материалы имеют небольшой вес.

Многие уверены, что вообще не важно, каким припоем спаивать алюминий, главное воспользоваться правильным способом. Ведь процесс напрямую зависит от ряда условий. Поэтому стоит выбирать материалы таким образом, чтобы они соответствовали инструментам для пайки.

Если необходимо спаивать провода, то лучше воспользоваться припоями, имеющими низкую температуру плавления.

Ну а если необходимо спаивать внушительные и толстые заготовки или другие металлы, то нужно выбирать материал, свойства которого будут соответствовать данному виду припоев.

Важно! Мастер должен работать быстро, чтобы материал не успел окислиться раньше времени и не испортил весь процесс.

Перед началом процесса необходимо произвести зачистку необходимых поверхностей при помощи наждачной бумаги. Затем необходимо расположить флюс по нужным поверхностям и подогреть его до следуемой температуры. После этого уже нужно приводить в действие сам припой, а потом подождать до полного остывания металла. Останется только произвести зачистку готового шва.

К мягким припоям относят припои для низкотемпературной пайки алюминия. Их температура плавления не превышает 450 ºС. Температура плавления алюминия (технически чистого) составляет 655-660ºС.

https://www.youtube.com/watch?v=o_LQemoEw2A

В свою очередь мягкие припои для алюминия подразделяют на:

• низкотемпературные;
• среднетемпературные и
• высокотемпературные.

В таблице ниже приведен химический состав типичных мягких припоев для пайки алюминия. Общие характеристики мягких припоев включают:

• интервал плавления (температуры солидуса и ликвидуса);
• смачивающая способность;
• тип применяемого флюса: активный, органический или один из них;
• коррозионная стойкость припоя и, следовательно, паяного шва.

Низкотемпературные мягкие припои плавятся и растекаются при температуре от 150 до 260 ºС. Они состоят преимущественно из низкоплавких металлов таких как олово, свинец, цинк, кадмий, а также иногда висмут. Кроме того, эти припои могут содержать малые количества высокоплавких металлов, таких как алюминий, медь, никель и серебро.

Прочность низкотемпературных мягких припоев — совсем мягких – на сдвиг составляет всего 34 МПа. Точки плавления этой группы припоев начинаются с 110 ºС. Соединения алюминия, выполненные этими чересчур мягкими припоями, имеют относительно низкое сопротивление коррозии и поэтому редко применяются для применения под воздействием атмосферы или коррозионных сред.

Низкотемпературные оловянно-свинцовые припои подвержены ползучести. При достаточно высоких нагрузках они могут неожиданно разрушаться. Обычно соединение из припоя 60Sn-40Pb при растягивающей нагрузке 9600 кПа «лопается» через несколько часов.

При снижении нагрузки до 690 кПа такой паяный шов простоит 165 дней.

Поэтому эти припои применяют в основном только для герметизации, соединения скрученных проводов, а также для таких задач, как, например, удержание металлических кромок в каких-нибудь пазах.

Бинарные свинцово-оловянные припои, которые обычно применяют для пайки меди, можно в принципе также применять и для пайки алюминия. Однако они представляют в применении определенные трудности. Образуемое соединение получается слабыми, и поэтому они редко применяются для алюминия.

Свинец в одиночку почти не растворим в алюминии , а добавки олова лишь незначительно повышают его смачивающую способность.

Свинцово-оловянные припои, разработанные специально для алюминия, обычно содержат малые количества цинка, кадмия и других металлов для улучшения смачивающей способности и текучести.

Оловянно-цинковая эвтектическая смесь 91Sn-9Zn плавится при температуре всего лишь 199 °С, хорошо растекается и смачивает алюминий. Этот припой является самым коррозионно-стойким из всех низкотемпературных мягких припоев. Его прочность сравнима с прочностью среднетемпературных мягких припоев.

Среднетемпературные мягкие припои плавятся температуре от 260 до 370 ºС. Они содержат преимущественно олово или кадмий в различном сочетании с цинком.

Эти припои могут также содержать небольшие количества алюминия, меди, свинца, никеля или серебра.

Поскольку эти припои содержат 30-70 % цинка, они хорошо смачивают алюминий и образуют более прочные и более коррозионно-стойкие соединения, чем низкотемпературные припои.

Среднетемпературные оловянно-цинковые припои проявляют высокую сдвиговую прочность – до 3800 кПа. Эти припои часто применяют для наружных швов, но для защиты от воздействия атмосферы их покрывают краской или аналогичными материалами. Оловянно-цинковые припои плавятся при температуре 290 °С и выше.

Высокотемпературные мягкие припои плавятся между температурами 370 и 450 ºС. Они состоят из 90-100 % цинка и могут содержать 2-10 % алюминия и малые количества меди, железа, никеля или серебра.

Эти добавки снижают температуру пайки, обеспечивают более широкий интервал плавления и улучшают смачиваемость алюминия припоем.

Алюминий в цинко-алюминиевых припоях снижает их способность к межзеренному проникновению.

Припои

Пайка алюминия в домашних условиях паяльником и горелкой

Этот материал даже залудить (покрыть слоем припоя) и то проблема, не то что качественно припаять. Единственный выход, как принято считать, — сварка, причем сварка специальная, к примеру, аргонно-дуговая.

Тем не менее, алюминий все же можно спаять, причем качественно, в домашних условиях и без применения особых инструментов и технологий.

«Не паяется» — не совсем правильное заявление. Скорее, плохо паяется.

Дело все в том, что алюминий практически мгновенно окисляется на воздухе, покрываясь исключительно прочной оксидной пленкой, которую не покрывает ни один металл.

Но если эту пленку разрушить, то паять алюминий ничуть не сложнее, чем ту же медь. Другое дело, что оксид алюминия — весьма прочное соединение. Вы наверняка слышали о резцах из корунда, а это и есть оксид алюминия.

С одной стороны, этот слой оксида надежно защищает алюминий от дальнейшего окисления и разрушения, но с другой — существенно затрудняет процесс пайки. Тем более что разрушить его обычными нейтральными флюсами — той же канифолью — невозможно. Но если все же такой флюс найти, то можно без проблем спаять алюминий в домашних условиях.

Когда мощности паяльника и подогрева не хватает для спайки, например, толстых алюминиевых листов, то на помощь приходят .

Про горелки я уже писал отдельную статью — Топ 10 горелок для пайки. Мощность и размер сопла горелки также зависит от тех площадей, которые нужно прогреть. Достоинством грелки является бесконтактное донесение тепла и высокая скорость разогрева. Часто края заготовки не успевают нагреться, а соединение уже спаяно.

Соблюдайте технику безопасности при работе с горелками!

Вот что можно делать с простой горелкой на баллончике.