Латунь широко распространена в быту, и вопрос, чем паять латунь, для некоторых очень важен. Ремонт многих домашних устройств зависит от того, чем паять металл. Этот процесс заметно отличается от соединения других металлов. Он имеет ряд специфических особенностей и вызывает определенные сложности. Однако если выполнить некоторые условия, то пайка окажется по плечу любому человеку.
Латунь широко применяется в быту, и при поломке латунных изделий, возникает вопрос, чем же ее паять.
Особенности пайки медных сплавов
В быту часто используются разные детали, в которых использована латунь и бронза. Эти медные сплавы внешне очень похожи, но имеют разный состав и свои особенности. Латунь представляет собой медно-цинковый сплав с добавлением олова, алюминия и других металлов. Бронза – это сплав меди с оловом, алюминием, свинцом и другими веществами. Латунь, в которую добавлено олово, приближается к составу бронзы, но все-таки основу ее составляет цинк.
Материалы и инструменты для пайки латунных изделий.
Имеет свои характерные сложности. При термическом воздействии из сплава активно испаряется цинк, образуя плотную пленку из оксида цинка и меди. Пленка из оксида цинка разрушается с большими сложностями, а ее образование при содержании цинка в латуни более 15% происходит достаточно быстро. Канифоль, даже в сочетании со спиртом, не справляется с такой пленкой, что требует использования специальных флюсов.
Если использовать при пайке латуни оловянно-свинцовый припой, то соединение имеет низкую механическую прочность. Так, место спайки латуни оловянно-свинцовым припоем имеет прочность в 1,6 раз меньше, чем спайка меди. Это связано с появлением в паяном шве пор за счет испарения цинка.
Способы пайки бронзы зависят от ее состава. Оловянные и никелевые бронзы легко паяются оловянно-свинцовыми припоями. При пайке алюминиевых и бериллиевых бронз возникают трудно растворимые пленки, что вызывает необходимость применения специальных припоев и флюсов.
Вернуться к оглавлению
Флюсы для пайки металлов
Для пайки латуни понадобится бура – специальный флюс.
Флюсы предназначены для удаления пленки с поверхности спаиваемых металлов и защиты от образования новых пленок в зоне пайки. Если для соединения меди вполне достаточно канифоли, то для латуни необходим другой, значительно более агрессивный флюс. Состав флюса для различных латуней нужен разный, что вызвано введением в состав латуни некоторых металлов. Для распространенных латуней типа ЛС59 и Л63 достаточно применение хлористого цинка с небольшим содержанием борной кислоты. При пайке латуни с добавками свинца и кремния, например, латунь типа ЛКС80, рекомендуется флюс на основе соединения калия с фтором и бором или на основе буры.
В домашних условиях можно сделать следующий флюс, который подойдет для большинства латуней. Необходимо приготовить 20 г буры в порошке и 20 г борной кислоты в порошке. Порошки в сухом виде хорошо перемешиваются и заливаются 200 мл воды. Затем смесь подвергается кипячению и остужается.
Из готовых составов в качестве флюсов для латуни можно порекомендовать: отечественные – флюс «Бура»; флюсы ПВ-209 и ПВ-209Х. Из импортных следует отметить флюсы немецкого производства: флюс-паста Chemet FLISIL-NS-Pulver и Chemet FLISIL-NS-Paste.
Пайку бронз возможно осуществить под флюсом из хлористых солей (например, цинка) с добавлением соляной кислоты. Если пайка производится на высоких температурах, то лучше использовать борную кислоту в сочетании с хлоратами и фторидами. Для соединения алюминиевых и марганцевых бронз придется воспользоваться активными флюсами из ортофосфорной или плавиковой кислоты. Из достаточно доступных средств обычно используется ортофосфорная кислота.
Вернуться к оглавлению
Припой для латуни должен быть медно-фосфористыми. припоями
Припой – это металл, который в расплавленном состоянии внедряется в паяемые металлы и после остывания соединяет их. Следовательно, он должен иметь температуру плавления значительно ниже температуры плавления латуни и при этом иметь хорошую адгезию с ней, находясь в виде расплава. Обычные сплавы олова со свинцом следует применять в латунях лишь при соединении неответственных деталей, где нет требований к механической прочности и внешнему виду.
Состав применяемого припоя зависит от вида латуни. Если в латуни преобладает медная составляющая, то можно воспользоваться серебряными припоями от ПСр12 до ПСр72, припоями с содержанием латуни от ПМЦ36 до ПМЦ54 и медно-фосфористыми припоями. В случае преобладания содержания цинка следует применять серебряный припой не ниже ПСр40. Использование фосфористых составов ведет к заметному снижению механической прочности соединения из-за образования непрочных фосфорных соединений цинка. Более дешевые припои на основе латуни типа ПМЦ можно использовать только в деталях, не ощущающих вибрации и ударные воздействия. При соединении серебряными и фосфористыми припоями латунь достаточно сильно растворяется, что следует учесть, и сокращать время пайки и нагрева металлов.
Для ремонта и соединения стационарно закрепленных деталей (например, радиаторов или труб) часто применяются специальные твердые припои со сложным составом. Хорошие результаты показывает припой типа L-CuP6, имеющий температуру плавления порядка 730°C.
Вернуться к оглавлению
Приготовление припоя своими руками
Серебряные припой тоже годятся для паки латуни.
Для того чтобы решить вопрос пайки латуни, следует приготовить нужный припой своими руками. Наиболее подходящим для всех латуней является серебряный припой; его и следует приготовить. Расплавление металлов нужно проводить в тигле, выдерживающем значительные термические воздействия. Наиболее просто такой тигель делается из контактных угольных элементов для троллейбусов. Сгоревшие элементы вполне доступны и могут пригодиться для тигля. В таком графитовом элементе делается выемка размером примерно 2х2 см, а к выемке протачивается канавка шириной около 5 мм (для облегчения съема припоя).
Для припоя необходимы серебро и медь в соотношении 2:1. Отмеряется нужное количество металлов и опускается в тигель. С помощью газовой горелки добиваются расплавления металлов в тигле. Для упрощения процесса расплавления металлы предварительно следует максимально раскрошить. Расплав перемешивается стальным или керамическим (фарфоровым) стержнем. После остывания такой сплав можно использовать как припой.
Вернуться к оглавлению
Пайка паяльником
Паяльник для пайки латуни должен быть мощностью не менее 100 Вт.
Достаточно высокое качество соединения методом низкотемпературной пайки достигается при пайке латуни и меди или при пайке латуней с преобладанием содержания в них меди. В этом случае достаточно применение паяльника мощностью 100 Вт. В качестве флюса можно использовать паяльную или ортофосфорную кислоту. Перед пайкой необходимо тщательно обработать поверхность латуни для удаления окисной пленки и обезжиривания поверхности. В качестве припоя используется оловянно-свинцовый припой не ниже ПОС60. Пайка производится при хорошем разогреве паяльником зоны пайки металлов.
Паяльником можно паять латуни и с помощью серебряных припоев не ниже ПСр40. Для этого придется вооружиться мощным паяльником (0,5-1 кВт). В качестве флюса необходимо использовать концентрированную ортофосфорную кислоту или флюс на основе буры. Температура разогрева зоны пайки должна составить не ниже 500ºС. Перед пайкой следует уделить особое внимание тщательности обработки поверхности флюсом. Обработку следует проводить непосредственно перед поднесением нагретого паяльника с припоем. Таким способом можно заплавить дефекты в латунных массивных изделиях (например, радиаторы).
Пайка латуни газовой горелкой, оловом, оловянно-свинцовыми и иными аналогичными припоями весьма распространена, хотя многие не решаются взять в руки соответствующий инструмент. Ниже будут рассмотрены все тонкости этого процесса, области применения, а также способы осуществить его самостоятельно в домашних условиях.
1
Пайка – один из способов получения неразъемного соединения. Осуществляется она путем введения между двумя элементами расплавленного припоя. А значит, температура плавления последнего должна быть несколько ниже, чем у материалов основных деталей. С помощью этого процесса можно соединять между собой разнородные металлы, и в некоторых ситуациях это бывает единственно возможным способом крепления.
Многие отождествляют такое соединение металлов со сваркой, однако общим у них является только лишь конечный результат. Суть же совершенно иная. Самое главное их отличие заключается в том, что при сварочных работах происходит расплавление основного материала. В пайке же плавится только лишь металл-связка, так что полностью сохраняется целостность обрабатываемых деталей. Благодаря этому появляется возможность работать с довольно мелкими элементами, не переживая, что они деформируются, да и структура со свойствами у паяемых материалов останутся прежними.
Однако стоит учитывать, что по сравнению с той же сваркой соединение будет менее прочным. Это обусловлено мягкостью припоя, если же речь идет о латунных изделиях, то данный материал при воздействии высоких температур выделяет цинк, и шов получается более пористый, что также негативно отражается на прочности сцепления. Да еще и играет роль расположение элементов, так пайка встык достаточно ненадежна, лучше делать внахлест.
Сегодня именно пайка занимает одну из лидирующих позиций в создании неразъемных соединений, уступая место только лишь . Так, электронщикам, которые вынуждены работать с довольно хрупкими микросхемами, очень трудно себе представить свою профессию без участия в ней этого процесса. Кроме того, паяные соединения очень актуальны и в электрике, если необходимо нарастить либо просто соединить провода.
Также таким способом осуществляется соединение в холодильниках, теплообменниках и других установках. Очень часто ее применяют для крепления пластин, сделанных из твердых сплавов к режущему инструменту. Еще можно присоединить тонкостенные детали к толстому листу. Кроме того, иногда с помощью лужения осуществляют антикоррозионную обработку. В общем, сфера применения довольно обширная.
Пайка может быть высоко- либо низкотемпературной. В первом случае соединение получается более надежным, плюс у него повышенная термоустойчивость (это связано с тем, что припои для этого типа обработки имеют большую температуру плавления). Таким образом, детали после подобного воздействия могут работать при куда более высоких температурах по сравнению с деталями, соединенными вторым способом. Однако такой вид имеет и свои недостатки, так как речь идет о чрезмерно высоких температурах, то осуществить данный процесс простым подручным паяльником не удастся. Для него необходимо специальное оборудование, что в значительной степени усложняет работу.
2
Чаще всего работать паяльником приходится по сплаву меди и цинка, именуемому латунью. Этот материал преимущественно встречается в промышленности и домашнем хозяйстве, так из этого материала делают радиаторы, трубы и множество других изделий. Поэтому рассмотрим особенности работы с ним. Во-первых, очень важно правильно подобрать флюс для пайки латуни. Ведь обыкновенный канифольно-спиртовый неспособен хорошо удалить оксидную пленку с ее поверхности, поэтому необходимо использовать более активные компоненты, основой которых может являться хлористый цинк.
Для пайки элементов в соляных ваннах нашли свое применение флюсы, содержащие буру либо фтороборат калия. Обычно их содержание в растворе около пяти процентов. Они способствуют лучшему затеканию связующего компонента в зазоры.
Во-вторых, с особым вниманием следует подбирать и припой для пайки латуни. Для газовых сред отлично подойдут серебреные и медно-фосфорные компоненты. Они применимы и для работ с латунями, где большое содержание меди. В последнем случае в качестве припоя можно использовать даже латунь, просто ее температура плавления должна быть значительно ниже, чем у основного сплава, из которого сделаны детали. Весьма распространенной является пайка латуни твердым припоем. Так, допустим, для соединения радиаторов, медных труб и иных элементов отопительных систем используют L-CuP6. Вообще, твердые припои выигрывают по сравнению с мягкими, так как прочность соединения будет большей.
Также важно рассмотреть ситуацию, когда материал соединяемых деталей различен, например, как происходит пайка меди с латунью, в домашних условиях данный процесс вполне осуществим, главное, знать некоторые его особенности, и какой припой следует использовать. При нагреве на поверхности латуни образуется оксидная пленка, также чрезмерное тепло способствует и испарению цинка из этого сплава, который попадает в жидкий металл-связку. В связи с этим швы получаются более пористыми, что способствует ухудшению прочности сцепления.
Кроме того, из-за данного свойства очень редко применяют высокотемпературную пайку в специальных печах. Что же насчет пайки в газовых средах, то это лучше делать с применением флюса, если же такой возможности нет, тогда на поверхность деталей из латуни следует нанести слой никеля либо же меди. Подобное решение позволит избежать выделения цинка и, соответственно, соединения будут более надежными. Некоторые припои содержат вещества, которые выполняют и роль флюса, что делает работу проще, ведь не нужно жонглировать множеством компонентов во время работы . Примером может служить меднофосфорный припой.
3
Изучив все особенности процесса и ознакомившись со всеми возможными компонентами, следует уделить внимание непосредственно вопросу, как паять латунь. Ведь она очень часто встречается у нас в быту, а нанимать специалистов не всегда позволяет бюджет, поэтому приходиться справляться своими силами. Тем более что нам понадобятся всего-то:
- газовая горелка (иногда можно обойтись и простым паяльником),
- припой,
- флюс,
- бура.
Без последних двух элементов шов, конечно, получится, однако будет довольно слабым, белым и места сгибов, если таковые имеются, могут очень быстро разойтись.
Итак, приступим к сбору всего необходимого. В этот список входят: газовая горелка, асбестовое основание, графитовый тигель, бура, припой и борная кислота. Припой готовится следующим образом: берется одна часть меди и две серебра, далее их кладут в тигель и расплавляют, нагревая на газовой горелке, не забывая при этом перемешивать. Поле того как смесь получилась однородной, помещаем емкость в холодную воду, дабы содержимое остыло. Потом же его можно либо нарезать, либо использовать в виде стружки.
Чтобы изготовить флюс понадобятся бура для пайки латунью и борная кислота, которые берутся в соотношении 1:1 и заливаются водой. Так, взяв по 20 грамм каждого компонента, понадобится 250 мл жидкости. Теперь приступаем непосредственно к процессу. Берем детали, обрабатываем их поверхность флюсом и посыпаем стружкой припоя. Затем подносим к газовой горелке и греем где-то до 700 °С. Опасайтесь перегрева, ведь тонкие латунные детали нагреваются очень быстро и могут деформироваться. Массивные элементы необходимо прогревать постепенно. Пайку можно считать завершенной. Конечно, паяльником данную процедуру делать куда проще, зато горелкой более надежно.
В нашей практике часто приходится иметь дело с латунными деталями. Они хорошо обрабатываются, паяются и затем чернятся. Большинство паяют латунь паяльником обычным оловянным припоем. У этого способа, наряду с его простотой, есть три серьезных недостатка: шов получается белый, заметный и мало у кого получается сходу сделать этот шов тонким; шов получается относительно слабым, при изгибе он может легко разойтись; при чернении олово может повести себя иначе, чем латунь и шов получится совсем другого цвета или оттенка. Данная статья расскажет о способе пайки латуни с помощью газовой горелки специальным припоем и флюсом. Получаемый шов практически не отличим по цвету от основных деталей, очень прочный и химически гораздо ближе к латуни, чем олово.
Для пайки нужно:
- газовая горелка;
- асбестовое основание;
- графитовый тигель (ванна);
- серебро;
- медь;
- бура;
- борная кислота.
Для начала нужно изготовить припой. Он будет состоять из 2 частей серебра и 1 части меди. Нужно сплавить серебро и медь (где взять серебро? - ложки серебрянные знаете? идеально подходят). Делать это можно при помощи той же газовой горелки. Отвешиваем нужное нам количество серебра и меди, помещаем их в тигель из графита и греем горелкой. Тигель можно сделать из троллейбусных контактов, их много валяется на конечных остановках. Размер тигля примерно 20х50мм. Выбирается канавка 5х40мм полукруглая, что бы легче вынуть получившийся штапик припоя, для этого ещё горячий тигель опустить в воду. Когда оба металла расплавятся, перемешиваем их стальной проволочкой – крючком. В принципе, можно сначала расплавить медь (как более тугоплавкий металл), а потом в расплав добавить серебро. Или наоборот – кому как больше нравится.
Стрелкой показана графитовая ванна. Она находится в кирпичной "домне".
Всё, припой готов. Остужаем его, раскатываем в вальцах или расплющиваем на наковальне, затем нарезаем на мелкие части. Можно просто сточить отливку грубым напильником в стружку.
Теперь флюс. Берем около 20 грамм буры (порошок), столько же борной кислоты (порошок), смешиваем и заливаем стаканом воды. Кипятим (для лучшего растворения ингредиентов). Всё, флюс готов. Такого объема флюса хватит на всю оставшуюся жизнь. Не стоит беспокоиться о том, что он может быть химически опасен. Борная кислота довольно пассивная и вашим пальцам и инструментам она не угрожает. В принципе, можно выпарить воду, прокалить уже твердый флюс, растолочь его в порошок и перемешать с припоем. Получится сухая смесь припоя с флюсом. Но это на любителя.
Процесс пайки. Паять надо на чем-то термостойком. Лучше всего для этого подходят пластинки с обшивки «Бурана». Но если «Буран» над вами не летает, то можно обойтись асбестовой пластиной. Помещаем на нее наши спаиваемые детали, смачиваем флюсом, присыпаем стружками припоя (его нужно совсем чуть-чуть) и начинаем потихоньку греть. Сначала чуть-чуть, чтобы припой немножко схватил спаиваемые детали, затем до красна (примерно 700 градусов для данного вида припоя). Припой легко затекает в щели между деталями и крепко их спаивает. На этом этапе есть следующие опасности: поскольку разница в температуре плавления припоя и латунных деталей составляет всего около 50 градусов, то надо следить за тем, чтобы не перегреть их. Иначе вы получите просто один большой слиток. Надо помнить, что маленькие детали (например, латунная проволока) нагреваются гораздо быстрее, чем массивные. Поэтому будьте внимательны. В этом случае надо греть всю конструкцию медленно, чтобы крупная деталь успевала прогреваться.
Детали прогрелись до красна.
Получаемый в результате шов имеет практически один цвет, что и спаиваемые детали. Это происходит из-за того, что в результате пайки происходит диффузия основного металла в припой. Поэтому этот же припой можно использовать при пайке серебра – шов будет белым.
Последний этап - промывка изделия от остатков флюса, который остается на изделии в виде стекловидных капель и наплывов. Чтобы избавиться от них, нужно готовое изделие промыть в горячей 3-х процентной серной кислоте (или 15-ти процентной при пайке золота). Можно это сделать на газовой плите, поставив на нее пробирку из кварцевого стекла с разбавленной кислотой. Изделие просто опускается в нее на короткое время (предварительно его нужно привязать на что-то, что не взаимодействует с кислотой) и затем промывается проточной водой.
Предвижу вопрос: «Почему нельзя использовать паяльник?» Ответ очень прост: температура плавления припоя порядка 700 градусов, а паяльник может дать только 200-250 градусов.
Те, кто не использовал газовую горелку ранее, могут спросить, насколько хватает газового баллона? При обычном использовании расход можно посчитать из расчета 1 литр на год.
Пайка латуни – востребованная технология, отличающаяся универсальностью подхода. В качестве рабочего инструмента можно использовать как паяльник, так и газовую горелку. Процесс не отличается особой сложностью и строгими требованиями. Изучив особенности технологии соединение латунных изделий можно выполнить даже в домашних условиях.
В первую очередь необходимо ознакомится с особенностями процедуры . Данная технология, в качестве способа создания неразъемных соединений, не столь популярна, как , поскольку показатель прочности у пайки несколько ниже.
Образование шва происходит при расплавлении присадочного материала, который называется припоем. После кристаллизации застывший состав надежно соединяет заготовки.
Отличительной особенностью пайки является подход воздействие на рабочую поверхность . При выборе припоя главным показателем является температура плавления, которая должна быть ниже, чем у основного металла. Он не меняет своего агрегатного состояния, свойства остаются неизменными. Это позволяет соединять заготовки с разнородным составом.
В этом и заключается разница между сваркой и пайкой. При проведении работ, в состав сварочной ванны входят основной металл и присадочный материал. Вместе они формируют шов, что неизменно отражается на качестве металла, который подвергся температурному воздействию. Недаром при строительстве ленточного фундамента каркас крепят с помощью проволоки, а не сварки. Пайка не влияет на параметры основного металла, чем выгодно отличается от прочих технологий соединения.
Выделим основные особенности пайки:
- в качестве присадочного материала используют ;
- соединяемые изделия не плавятся;
- материалы не взаимодействуют друг с другом;
- походит для соединения миниатюрных элементов.
Метод широко востребован в сфере высоких технологий , благодаря низкому температурному воздействию на поверхность, что является основным показателем для чувствительных к колебаниям температур компонентов плат и электронных схем. Требования к качеству работ изложены в ГОСТе 17325-79.
Виды латуни
Существует два типа латуни, отличающиеся химическим составом:
- Двойная. Как следует из названия, сплав состоит из двух элементов – цинка и меди в различных пропорциях. Причем цинк играет роль легирующего элемента. Согласно техническим требованиям, такие составы имеют специальную маркировку, указывающую на тип сплава и процентное соотношение элементов. Например, Л 63 является двухкомпонентным составом, с массовой долей меди 63 %. Содержание цинка не превышает 37 %.
- Многокомпонентная . Специальные составы, содержащие множество примесей, состав которых зависит от области применения. К таким сплавам очень трудно подобрать оптимальный латунный припой, особенно не зная точного соотношения химических элементов в составе.
В состав многокомпонентных сплавов могут входить следующие металлы: алюминий, никель, олово, марганец и другие. Такие составы часто называют по наименованию элемента с самым высоким содержанием, например, «алюминиевая латунь».
Флюсы
Грамотный выбор флюса – залог качественного соединения. Он очищает поверхность от следов масла, грязи и оксидов и подготавливает ее к пайке. Ввиду особенностей рассматриваемого материала, использовать нейтральные составы на основе спирта и канифоли нецелесообразно. Специалисты рекомендуют применять активный флюс для эффективного удаления оксидной пленки.
Важным фактором является химический состав сплава . Для классического двухкомпонентного материала Л 63 достаточно использовать раствор хлорида цинка в борной кислоте. Для многокомпонентных сплавов лучше приобрести универсальный флюс для работы с латунью – ПВ 209 и ПВ 209Х. При выборе готового состава следует внимательно изучить инструкцию, с рекомендациями по эксплуатации.
Припой
Начинающие мастера не знают, какой припой для латуни выбрать, для достижения наилучших результатов.
Рассмотрим основные марки:
- Для пайки латуни и меди специалисты рекомендуют использовать припои медно-цинковой группы. При выборе следует обращать внимание на температуру плавления. Например, для ПМЦ-48 она составляет 880 Сº.
- Медно-фосфорные припои группы МФ отличаются доступной ценой. Эксплуатационные характеристики несколько ниже, чем у составов с добавлением серебра.
- Группа серебряных припоев ПСр относится к твердым сортам. Полученное соединение отличается высокой устойчивостью к механическим и вибрационным нагрузкам.
При пайке стали латунью используют сплав марки Л-63, который зарекомендовал себя лучше всего . Форма выпуска – проволока латунная для пайки. Его применяют исключительно для работы с твердоплавкими материалами.
Заслуживают внимания латунные припои с флюсом. Их стоимость выше, чем у классических составов, однако цена компенсируется удобством в применении и снижении количества брака в работе.
Приготовление своими руками
Многие мастера предпочитают готовить припой своими руками в домашних условиях. Лучше всего себя зарекомендовала смесь из двух частей серебра и одной части меди .
После проведения замеров, металл расплавляют в тигле и путем перемешивания добиваются получения однородной массы. Охлаждение проходит в холодной воде.
Готовому припою придается нужная форма, после чего производят зачистку с помощью крупного напильника.
Оптимальные размеры тигеля – 20х20. Его основой могут служить графитовые угли из контактных элементов.
Паяльником
Основная сложность работы с латунью, в отличие от пайки прочих цветных металлов горелкой или паяльником, заключается в оксидной пленке, которая образуется в процессе испарения цинка после нагрева латуни.
Для пайки данного сплава с помощью паяльника, необходим качественный аппарат, мощностью не менее 1000 Вт . Такое требование связано с высокой температурой плавления латуни и используемых припоев. Исключение составляют медные латунные сплавы, температура плавления которых гораздо ниже.
Наилучшим выбором считается паяльная станция, с функцией регулировки температурных параметров. Использование такого оборудование позволяет с легкостью подобрать оптимальные параметры работы без риска перегрева поверхности.
Использование горелки
Для пайки латуни можно использовать газовую горелку . Особые требования предъявляют к размещению заготовки – ее необходимо поместить на поверхность из жаропрочного материала.
Подготовительный этап не отличается от аналогичной процедуры перед пайкой электрическим паяльником.
Процесс начинают с постепенного нагрева поверхности, с целью увеличения смачивающих свойств припоя. После этого заготовку прогревают до рабочих параметров, достижение которых характеризуется появлением характерного красного оттенка на поверхности.
Использование горючего газа не имеет особых преимуществ перед электрическими источниками питания.
Этапы проведения работ
Пошаговая инструкция процесса пайки латуни в домашних условиях имеет следующий вид:
- Очистка и обезжиривание места соединения.
- Обработка поверхности флюсом.
- После завершения подготовительных процедур в зону нагрева вносим припой, измельченный до состояния стружки.
- Начинаем постепенный прогрев поверхности. Важно, чтобы пламя постоянно перемещалось, во избежание перегревов.
- После формирования шва прекращаем обработку заготовку и ждем остывания в естественных условиях.
- Смываем остатки флюса.
Качественные характеристики шва зависят от правильности выбора расходных и присадочных материалов, а также соблюдения требований к технологическому процессу.
Заключение
Для получения качественного соединения необходимо определить состав латуни. На основании полученных данных подбирает флюс и припой для проведения пайки. Работы можно выполнять как электрическим паяльником, так и газовой горелкой.
Слесарь-ремонтник 6-го разряда Мовчан Ярослав Евгеньевич. Опыт – 13 лет: « По работе часто сталкиваюсь с необходимостью проведения паяльных работ с латунью простых марок. Перепробовал множество составов. Как показала практика, лучше всего использовать офлюсованный серебряный припой с содержанием металла 20 %. Стоимость, конечно, высоковата, но при ответственных работах можно быть уверенным в надежности соединения ».
Основы пайки
Пайка - это процесс соединения с помощью припоя нескольких деталей из твердых металлов, нагреваемых до температуры плавления припоя или несколько выше ее. При этом расплавления металла соединяемых деталей не происходит. Взаимное раство рение, прорастание кристаллов через границу раздела двух фаз или диффузия припоя и основного металла при правильном ведении процесса пайки обеспечивают получение надежного соединения. Латуни всех применяемых в судостроении марок могут быть соединены методом пайки.
По свойствам применяемых припоев этот способ соединения делится на пайку мягкими и твердыми припоями. Под мягкими припоями понимают такие, температура плавления которых не превосходит 400-450° С; твердые припои плавятся при температуре не менее 500° С.
Известно несколько способов твердыми припоями из которых газовый получил наибольшее распространение. Представляет практический интерес также электроконтактная пайка, выполняемая способом сопротивления или способом «горячего контакта». Сущность электроконтактной пайки методом сопротивления.заключается в том, что соединяемые детали, между поверхностями которых помещается флюс и припой, зажимаются электродами контактной машины, через которые пропускается ток большой силы. Вследствие контактного (переходного) сопротивления одновременно происходит нагрев основного металла и расплавление припоя, имеющего более низкую температуру плавления; осуществляется пайка.
Электроконтактная пайка
Сущность электроконтактной пайки способом горячего контакта заключается в том, что в качестве электродов применяется уголь, либо графит, которые быстро разогреваются и своим теплом расплавляют припой. Схема включения машины для электроконтактной пайки приведена на рис. 6.
Процесс пайки твердыми припоями с применением кислородноацетиленового пламени по своему характеру близок к газовой сварке. То же можно сказать и о пайке латуни некоторыми твердыми припоями, температура плавления которых близка к температуре плавления основного металла. Например, при газовой пайке латуни марки JI62, имеющей интервал кристаллизации в пределах 898-905° С припоем марки Л(Ж59-1-0,3 (температура плавления 860-890° С) практически происходит процесс, близ-1 кий к процессу сварки, так как основной металл будет близок к оплавлению или будет оплавляться вследствие малого отличия температуры плавления его от температуры плавления припоя.При пайке мягкими припоями нагрев чаще всего выполняют паяльниками или газовыми горелками.
Припои
К твердым припоям, применяемым для пайки латуни, предъявляется ряд требований, основные из которых приводятся ниже:
- Температура плавления припоя должна быть на 50-100° С ниже температуры плавления основного металла.
При этом, чем больше разница между температурами плавления припоя и основного металла, тем более благоприятными будут условия ведения процесса пайки.
- Припой должен обладать достаточной жидкотекучестью и способностью затекать или втягиваться вследствие капиллярности в очень узкие зазоры (иногда несколько сотых долей миллиметра) и хорошо смачивать основной металл.
- Металл паяного шва, образуемый расплавлением припоя| газовым пламенем, должен быть плотным (не иметь пор и шлаковых включений).
- Плавление припоя должно осуществляться при минималь-; ном выделении паров цинка.
- Припой должен обеспечивать достаточную прочность, пла*| стичность и непроницаемость паяного соединения.
- Коэффициент теплового расширения припоя должен быть равным или близким к коэффициенту теплового расширения; основного металла, в противном случае в паяном шве могут обра-j зоваться трещины.
Для твердой пайки латуни применяются следующие припои:
Серебряные. Серебряные припои стандартных марок поставляются по ГОСТ 8190-56. Состав и назначение серебряных припоев, применяемых для пайки латуней, показаны в табл. 5.
Кроме того, для пайки латуни может применяться серебряный припой марки ПСрМц12-52- 36 (ПСр12М) (табл. 6).
Серебряные припои следует применять, если требуется хорошая растекаемость, жидкотекучесть, низкая температура плавления, высокая прочность и плотность паяных соединений. Припои обычно поставляются в виде пластинок, разрезаемых перед пайкой на узкие полоски. Серебряные припои широко применяются в промышленности.
В литературе имеются сведения также о применении серебряных припоев, в составе которых в качестве легирующих присадок дополнительно присутствуют фосфор или кадмий (около 5%).
Химический состав и назначение медноцинковых припоев
| ; Марка | Химический состав, % | Допустимые примеси не более, % | Температурный интервал кристаллизации, °С | Примерное | ||
| медь | цинк | свинец | железо | назначение | ||
| ПМЦ36 | 34-38 | Остальное | 0,5 | 0,1 | 825-800 | Пайка высокоцинковых |
| ПМЦ48 | 46-50 ‘ | То же | 0,5 | 0,1 | 865-850 | латуней Пайка латуней с высоким содержанием меди |
| ПМЦ54 | 52-56 | 0,5 | 0,1 | 880-876 | ||
ГОСТ 1534-42. Медноцинковые припои поставляются в виде зерен размером от 0,2 до 3 мм (класс А) и от 3 до 5 мм (класс Б).
По ряду причин (значительное испарение цинка в процессе пайки и пониженное качество соединений по сравнению с соединениями, паянными другими припоями) применение медноцинковых припоев марок ПМЦ36, ПМЦ48 и ПМЦ54 получило небольшое распространение.
Медноцинковые с присадками олова и кремния. Эта группа припоев представляет собой медноцинковые сплавы, в которые дополнительно введены олово и кремний или только кремний. Кремний вводится для предотвращения испарения и выгорания цинка в процессе пайки. Будучи хорошим раскислителем, кремний образует на поверхности жидкого припоя защитную пленку Si02, препятствующую испарению и окислению цинка. Кроме того, с введением кремния существенно снижается температура плавления припоя.
Припой JIOK59-1-0,3 широко применяется в ряде отраслей промышленности для пайки таких металлов, как медь, сталь, латунь, никель, алюминиевая бронза и т. д., благодаря хорошей жидкотекучести и растекаемости, отсутствию испарений цинка в процессе пайки этим припоем, а также высоким прочностным свойствам паяных соединений.
Имеющееся в литературе указание на то, что припой ЛОК59-1-0,3 не пригоден для пайки латуни, по нашему мнению, не обосновано, так как при содержании в латуни свыше 62% меди разница между температурами плавления припоя и соединяемого металла (латуни) является вполне достаточной для осуществления процесса пайки.
Фосфористые. Введение 3,5-4,0% фосфора в медноцинковый припой резко снижает температуру его плавления и облегчает процесс пайки. В последнее время широкое распространение получили меднофосфористые самофлюсующиеся припои (табл. И).
Недостатком меднофосфористых припоев, так же как и припоя ЛФОК59-4-1-0,3, является повышенная хрупкость паяных соединений.
Серебряные припои, ЛФОК59-4-1-ОД ЛК80-3 и меднофосфористые припой можно применять при всех методах пайки, в то время как припои типа ЛОК и ПМЦ могут быть использованы главным образом для газовой пайки латуни.
Флюсы
Флюсы, применяемые для пайки, должны удовлетворять следующим требованиям:
- Иметь температуру плавления не меньше чем на 50° С ниже температуры начала плавления припоя (ниже линии солидуса).
- Обеспечивать защиту нагретого основного металла и припоя от окисления кислородом воздуха (в зоне пайки).
- Растворять и связывать образующиеся окислы и уменьшать поверхностное натяжение припоя.
- Обладать достаточной жидкотекучестью, чтобы обеспечивать должную очистку металла (особенно в глубоких пазах) и создавать условия для растекания (проникновения) припоя и соединения его с основным металлом.
- Иметь относительно малый удельный вес (в противном случае флюс не всплывет и останется в металле шва).
Основой большинства флюсов для пайки твердыми припоями является плавленая бура (Na 2 B 4 07; ГОСТ 8429-57), уд. вес 2,367 или смесь плавленой буры с борной кислотой (Н3ВО3; ГОСТ 2629-44).
Многие газосварщики стремятся применять неплавленую буру (уд. вес 1,73), потому что она не сдувается пламенем горелки. Но такой выбор нельзя признать правильным, так как неплавленая бура, отдавая в процессе плавления (при пайке) свою кристаллизационную воду, резко вспучивается из-за чего частично «сползает» с основного металла. Для полного удаления кристаллизационной воды необходимо относительно большое время, в течение которого бура, однако, не будет эффективно защищать нагретый металл и припой от окисления кислородом воздуха в зоне пайки.
При использовании в качестве флюса плавленой буры таких явлений не наблюдается. В качестве одного из основных недостатков плавленой буры как флюса в литературе иногда отмечается ее сдуваемость пламенем горелки Однако опыт применения буры при пайке латуни твердыми припоями показывает, что надлежащий предварительный (до внесения буры) нагрев основного металла обеспечивает быстрое расплавление буры и она не уносится действием механического давления пламени. Совершевно исключить улетучивание плавленой буры в процессе пайки можно путем правильного регулирования направления и движения пламени горелки, например постепенно (не резко) подводя пламя.
- a ) t Ua 2 03В 2 0 3 Ка г 0-4В г 0 3
Изменяя количество буры и борной кислоты в смеси, можно существенно изменять свойства флюса , в частности темпера- туру его плавления (рис. 7, а). Как видно из диаграммы плавкости системы Na 2 B 4 07--В 2 0 3 , можно, сравнительно мало изменяя состав флюса, существенно изменять температуру его плавления.
Этим свойством смеси буры и борной кислоты можно пользоваться, выбирая флюс для пайки твердыми припоями, обладающими разной температурой плавления. Очевидно, что при пайке, например, припоем марки ПСр25 или тем более ПСр45(ГОСТ 8190-56), который иногда также применяют для пайки латуни, не следует применять чистую буру, имеющую температуру плавления (741°С), близкую или более высокую, чем температура самого припоя, так как в паяном шве могут оказаться включения нерасплавленного флюса. Небольшая добавка борной кислоты (10-12%) снижает температуру плавления смеси, делая возможным применение этой флюсующей смеси при пайке припоем марки ПСр25. В то же время следует учитывать, что прибавка борной кислоты несколько ухудшает способность буры растворять и связывать образующиеся при пайке окислы.
При пайке припоем марки ЛОК59-1-0,3 можно применять в качестве флюса чистую плавленую буру.
Следует отметить ошибочность указаний о якобы требующемся повышении рабочей температуры пайки при применении в качестве флюса смеси буры с борной кислотой по сравнению с чистой бурой. Как видно из рис. 7, с введением борной кислоты, почти при всех соотношениях в смеси, температура плавления смеси снижается. Это указывает на отсутствие необходимости в увеличении рабочей температуры пайки, тем более, что последняя при правильно подобранном составе флюса определяется температурой плавления припоя, а не флюса.
Приготовление флюса (смесь буры с борной кислотой) производится обычно так, как описано ниже. Кристаллическая бура засыпается на 7з высоты в металлический противень и загружается в печь, где нагревается до температуры 750° С, т. е. выше температуры плавления. В процессе плавления бура, отдавая свою кристаллизационную воду, сильно вспучивается. Выдержав буру в расплавленном состоянии в течение 10-15 мин., ее выливают на неметаллическую поверхность и после остывания измельчают и смешивают в нужной пропорции с борной кислотой.
При пайке флюс обычно применяется в виде порошка, насыпаемого на нагреваемую поверхность и вносимого в ванну жидкого припоя на конце присадочного прутка. Известно также, что флюс можно применять в виде пасты, наносимой на соединяемые кромки деталей и <на пруток. Паста образуется разведением флюса в спирте или (что несколько хуже) в воде. Известны также случаи применения флюсов в виде пара или газа, вводимых в пламя горелки. Так в СССР предложен парообразный флюс марки БМ-1.
Флюс, как известно, должен главным образом защищать расплавленный металл припоя от окисления, связывать образовавшиеся окислы в шлаки и защищать часть основного металла, прилегающую к участку пайки и нагретую до относительно высокой температуры. Действие буры будет вызывать следующую реакцию:
N336407 2NaB0 2 + В2О3»
2NaB0 2 + В 2 0 3 + CuO 2NaB0 2 Cu0B 2 0 3 , Полученный сплав буры, борного ангидрида и закиси меди Указанные припои по легко отделяется в виде шлака.
В качестве флюсов для пайки мягкими припоями рекомендуются хлористый цинк, водный раствор хлористого цинка (до 50%) и хлористого аммония (до 20%) или канифоль. По некоторым данным можно применять ортофосфорную кислоту (уд. вес 1,2-1,3).
Однако все кислотные флюсы вызывают коррозию места пайки, поэтому при пользовании ими непосредственно после пайки необходимо тщательно промывать паяное соединение. Канифоль и бескислотные флюсы обладают сравнительно малой активностью, вследствие чего при пользовании такими флюсами необходима тщательная зачистка, а иногда и предварительное лужение мест пайки. В то же время по некоторым данным флюсы ЛТИ (Ленинградского технологического института) по; своей активности превосходят кислотные флюсы и при этом не вызывают коррозии места пайки. При их применении отпадает необходимость в предварительной тщательной зачистке и лужении места пайки (что является обязательным при бескислотных флюсах) и в промывке детали после пайки, что является обязательным при использовании кислотных флюсов.
По данным , применение флюсов ЛТИ за счет отказа от лужения и использования припоя с меньшим содержанием олова дает экономию олова от 8 до 15°/о при одновременном снижении трудоемкости на 15-30% и улучшении качества паяного соединения.
Недостатком флюсов ЛТИ-1 и ЛТИ-115 является необходимость применения при пайке интенсивной вентиляции.1ВТУМХП1931-491-21-21-2
В ряде случаев могут применяться скошенные соединения (рис. 8), обеспечивающие большую прочность, чем соединения I,
- 3 (см. табл. 15), однако их выполнение более трудоемко, и поэтому они применяются редко.
Соединения 1, 2, 3 и 5в могут осуществляться с применением твердых и мягких припоев, соединение 4 характерно только для
мягких припоев, а соединения 5а и 56 - только для твердых припоев.
Газовая пайка применяется для изготовления конструкций с толщиной стенок до 5-6 мм, что, как указывалось выше, в большинстве случаев следует считать нерациональным.
Учитывая уровень развития электродуговой сварки, в настоящее время целесообразно применение пайки латуни толщиной до 2 мм, а при малых размерах деталей, исключающих возможность применения дуговой сварки, и для несколько больших толщин,
В некоторых случаях можно допустить применение стыковых паяных соединений; в этом случае пайка должна производиться твердыми припоями типа ЛОК59-1-0,3 или серебряными припоями, обеспечивающими получение прочного паяного соединения.
Перед пайкой встык кромки деталей скашиваются под углом 20-30° с тем, чтобы суммарный угол раскрытия составлял 40- 60° (рис. 9).
При пайке серебряными припоями соединений внакрой зазоры между соединяемыми элементами должны быть не больше 0,08 мм, а при пайке припоем ЛОК59-1-0,3 - не больше 0,5 мм. Это обеспечивает надежное затекание припоев в зазор без образования протеков внутрь изделий и высокую прочность паяного Соединения, которая, как известно, тем выше, чем тоньше слой припоя.
ПОДГОТОВКА СОЕДИНЕНИЙ ПОД ПАЙКУ
При пайке твердыми припоями любым методом, места, подлежащие пайке, должны быть очищены от жиров и загрязнений.
При пайке с нагревом газовым пламенем детали собираются с заданным зазором, зажимаются приспособлениями (жимками, Струбцинами и пр.) или собираются на прихватках так, чтобы исключить возможность смещения кромок деталей. Марка припоя, применяемого для прихватки, как правило, должна быть такой же, как и для пайки.
При электроконтактной пайке способом сопротивления (при котором нагрев и расплавление припоя происходят за счет тепла, выделяемого в соединении) очищенные от грязи и жира поверхности предварительно покрываются тонким слоем флюса. При этом, если применяется сухой порошкообразный флюс, им должна покрываться только часть соединяемой поверхности, в противном случае не будет достигнут электрический контакт в соединении и, следовательно, не сможет осуществиться процесс пайки. После нанесения флюса припой помещается между соединяемыми поверхностями, детали фиксируются приспособлениями или струбцинами и сжимаются между электродами машины (переносными клещами).
При электроконтактной пайке способом „горячих электродов 1 * (при котором нагрев и расплавление припоя происходят за счет тепла, выделяющегося в угольных, графитовых или вольфрамовых
электродах, между которыми зажимаются детали) подготовка соединений может производиться так же, как при пайке способом сопротивления, т. е. припой должен помещаться между поверхностями, подлежащими пайке. Однако возможен и такой вариант, когда припой вносят в процессе пайки вручную по мере нагревания изделия.
При индукционной пайке (где, как известно, нагрев соединения и припоя производится токами, создаваемыми переменным магнитным полем высокой частоты) подготовка соединения заключается в предварительной очистке деталей и сборке их для пайки. После сборки места, подлежащие пайке, можно засыпать флюсом, на который помещается припой, также засыпаемый сверху флюсом. Затем изделие фикоируют в приспособлениях, и на этом подготовка к пайке заканчивается. Возможна также подача прутка припоя к месту пайки уже после нагрева деталей.
При пайке мягкими припоями поверхности деталей тщательно очищают любым механическим способом или травлением, посла чего обслуживают. При применении флюса ЛТИ травление латуни не обязательно, а очистка может производиться наждачной бумагой. Получающаяся при этом шероховатость улучшает смачиваемость.
