Пайка латуни

О составах припоев

Выбор припоя зависит от марки латуни. Серебряные припои ПСр12-ПСр72, латунные ПМЦ36-ПМЦ54 и медно-фосфорные рекомендованы для латуни с преобладанием в ее составе меди. Если в металле больше цинка, то нужно работать серебряными припоями от ПСр40 не ниже. С фосфористыми составами образуются непрочные фосфорные соединения цинка, что понижает механическую прочность спайки. Для деталей, которые в ходе их эксплуатации не подвергаются ударным воздействиям и вибрации, подойдут латунные припои МПЦ. Отметим, что латунь может легко растворяться, поэтому мастера, используя серебряные и фосфористые припои, должны сократить время нагревания и спайки.

Для работы со стационарно закрепленными деталями (радиаторами и трубами) опытные мастера рекомендуют воспользоваться специальными твердыми припоями со сложными составами. Согласно многочисленным отзывам потребителей, большой популярностью пользуется L-CuP6, который плавится при температуре 730 градусов. Приготовить припой можно и в домашних условиях.

Разновидности флюсов

Все флюсы отличаются друг от друга по разным показателям, но чаще всего по элементам, входящим в их состав. Для того, чтобы очистить металл, который предстоит паять, от загрязнений, используются следующие виды флюсов:

• борная кислота;
• хлорид цинка;
• соляная кислота.

А для создания плёнки, которая будет выполнять защитные функции можно применить:

• канифоль;
• воск;
• различные смолы.

При пайке медных труб можно применять различные типы флюсов:

• жидкие;
• порошковые;
• флюс-пасты.

Жидкие составы хранят, как правило, в закрытых тубах и применяют их вместе с припоями, обладающими мягкой консистенцией. Порошковые флюсы являются менее популярными из-за неудобств, связанных с их использованием во время пайки. Пасты для пайки медных труб более дорогостоящие, однако, продаются в готовом виде и их применение возможно сразу. Паста для пайки позволяет упростить процесс и получить невероятно прочное и надёжное сцепление труб.

Готовые пасты удобны в применении, но отличаются более высокой ценой, чем прочие средства

На сегодняшний день существует огромное количество разновидностей этого вещества. Однако выделяют три наиболее популярных вида, которые используются для пайки в том числе и медных труб:

Антикоррозийные составы. Такие вещества не только выполняют функцию очистки поверхности от окисления, но и удаляют воду из места пайки, вытесняя её. Использование такого состава позволяет не удалять остатки после пайки. Изготовить такой раствор в домашних условиях довольно трудно.

Составы на основе салициловой кислоты. В таких флюсах основное активное вещество растворяется в составе, который состоит из различных химических веществ: спирт, вазелин (технический), золотосодержащие вещества. Такие флюсы выпускаются только в промышленных условиях и являются довольно популярными, так как влияют на качество шва. Шов после пайки трубы с использованием такого флюса получается очень ровным.

Классическая канифоль. При сборке трубопроводной коммуникации канифоль не используют в чистом виде. Чаще всего к ней подмешивают натриевую соль, и в результате получается вещество, которое обладает отличными защитными и антикоррозийными характеристиками для работ с трубопроводами. Канифоль обволакивает шов защитной плёнкой, а соли натрия препятствуют окислительным процессам. Такой состав отличается дешевизной и является наиболее популярными на сегодняшний день. Однако у такого флюса есть и недостаток — при перегреве он может обуглиться. Кроме этого, шов при пайке с канифолью получается не настолько эстетичный, как в случае с флюсом на основе салициловой кислоты, но прочный и надёжный.

Канифоль — наиболее доступный и популярный материал для пайки

Выбрать готовый или изготовить самому?

Простейший флюс для пайки латуни несложно изготовить самостоятельно

Для этого потребуется смешать в соотношении один к одному порошок буры и борной кислоты, залить получившееся количество водой из расчета 5 мл на каждый грамм смеси порошка, осторожно помешивая прокипятить, а затем остудить. Но лучшими характеристиками обладают поступающие в продажу уже готовые составы

• Одним из наиболее распространённых является флюс «Бура». Придуманный очень давно, этот рецепт получил одобрение многих ювелиров, занимающихся пайкой разных металлов, в том числе и латуни. Он относится к разряду высокотемпературных смесей, активизирующихся при достижении 700 – 900 градусов Цельсия. Несмотря на солидный возраст, свою работу он выполняет качественно.
• Хорошо справляются со своей задачей флюсы марки ПВ-209 и ПВ-209Х. В основе первого – фторосоли, а второй изготовлен с использованием плавиковой кислоты. И тот и другой также работают при температурах, приближающихся к тысяче градусов.
• Несколько меньшего нагрева потребуют выпускаемые в Германии составы Chemet FLISIL-NS-Pulver (порошкообразный) и Chemet FLISIL-NS-Paste (паста). Для них будет достаточно 550 – 800 градусов Цельсия. Лучше всего они действуют при использовании серебросодержащих припоев.

Перечисленные марки приведены лишь в качестве примера. На рынке представлено множество вариантов этой необходимой для пайки латуни продукции.

Область применения

Совершенно очевидно, что выполнить пайку латуни проще, чем сварку не только в домашних условиях, но и на производстве. Полученное соединение будет обладать достаточной прочностью. Тем не менее, рассчитывать на то, что оно выдержит очень высокие нагрузки, всё же не стоит. Исходя из этого, определяется и область применения технологии.

• Изготовление электрических и электронных компонентов. Механические нагрузки в этом случае невысоки, а на первый план выходит электропроводность. Не стоит забывать и о том, насколько трудно использовать сварку для соединения деталей малого размера.
• Соединение элементов, подвергающихся малым и средним нагрузкам. Сюда можно отнести детали небольших механизмов вроде часов, или составляющие трубопроводов, работающих при давлении, не превышающем нескольких атмосфер.
• Производство ювелирных изделий. Разумеется, стоимость латуни значительно ниже, чем серебра или золота. И всё же, она довольно часто используется для изготовления недорогих колец, брошек и других украшений, становясь если не главной их частью, то хотя бы компонентом оправ и застёжек.
• Не стоит забывать и реставрационные работы. Иногда пайка латуни – единственный способ восстановить вещь, сделанную много лет назад.

Нашлось применение такой методики и в машиностроении. Изготовить с её помощью новый, или запаять повреждённый латунный радиатор значительно проще, чем применять сварку. Эффективность и долговечность получившейся детали окажется значительно выше, чем у более дешёвых аналогов из алюминия.

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.

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.

Приварка шпилек

Часто возникает потребность в присоединении шпилек диаметром 8-12 миллиметров из чистой меди или её сплавов к стали, или наоборот. В таком случае используют постоянный ток обратной полярности. Флюс при этом берется довольно мелкий ОСЦ-45. Подогрев не требуется.

Шпильки из меди или латуни Л62 до 10-12 миллиметров в сечении при силе тока 400 ампер довольно хорошо присоединяются к стальным или чугунным элементам. Латунь ЛС 59-1 не применяют.

Шпильки из стали очень плохо привариваются к меди или латуни. Более-менее нормального результата можно добиться при надевании на конец стальной шпильки кольцо из меди высотой 4 миллиметра и диаметров до 8 миллиметров. Для достижения хороших результатов рекомендуется использовать электроды К-100.

Плавка сплава

Из предыдущей выкладки можно сделать сложный комплексный вывод о плавке латуни. Главный вывод заключается в том, что латунь не имеет единой температуры выплавки из-за особенностей состава сплава. Температура плавления латуни будет находиться в пределах от 880 до 950 градусов по Цельсию (точки солидуса и ликвидуса). Нагревать металл нужно в несколько этапов — сперва расправляется одни компоненты, потому начинает плавиться основное вещество. Кристаллизация латуни будет также происходить по той же схеме — сперва будут затвердевать более легкоплавкие элементы, а потом — более тугоплавкие.

Некоторые другие особенности плавки латуни:

• Основным видом латуни являются двухкомпонентные сплавы на основе меди и цинка. Именно для эти сплавов температура плавления латуни будет составлять 880-950 градусов. Однако существуют также и другие марки латуни — кремниевые, многокомпонентные и другие. Для этих сплавов точки солидуса и ликвидуса могут отклоняться от заданных значений (а чем больше содержание легирующих добавок, тем сильнее будет отклонение).
• Удельная теплота плавления латуни составляет примерно 380 килоджоулей энергии. По факту это значит, что для нагрева 1 килограмма латуни на 1 градус следует сообщить детали энергию, размер которой составляет 380 килоджоулей. Для более серьезного нагрева следует пропорционально увеличить количество сообщаемой энергии. На практике чаще всего расплав латуни обычно осуществляется в электрических печах. Поэтому при подборе нагревателя важна его мощность. По факту он должен составлять не менее 25 киловатт — в противном случае металлургу не получится нагреть сплав до нужной температуры.

Сущность паяльной технологии

Пайкой называют соединение металлических деталей с помощью припоя, являющегося более легкоплавким металлом, который, будучи расплавленным, смачивает соединяемые поверхности.

Таким образом, процесс паяния связан с нагреванием и протекает при температуре, превышающей точку плавления припоя, но не достигающей температуры плавления соединяемого металла.

В процессе пайки соединяемые детали основного металла не изменяют форму, поскольку сами не подвергаются плавлению.

Прочность создаваемого соединения определяется механическими свойствами, которыми обладает припой для пайки. Когда стальные детали припаивают друг к другу, соединение всегда уступает по прочности основному материалу.

Главным препятствием для создания паяных соединений является окисел, образующийся на поверхности любого металла. Слой окисла не позволяет расплавленному припою равномерно смочить поверхность детали, поэтому металл должен предварительно зачищаться.

Для защиты поверхностей от окисления в процессе спаивания, применяются специальные вещества – флюсы. Для соединения разных материалов используются различные флюсы. Например, для того, чтобы спаять нержавейку, применяют буру. Флюсами для стали могут служить канифоль, паяльная кислота.

Основным процессом, сопровождающим создание паяного соединения, является нагрев заготовок. В зависимости от массы спаиваемых деталей и вида применяемого припоя, нагрев может осуществляться следующими способами:

• паяльником;
• газовой горелкой;
• высокочастотным индуктором;
• в специальных печах.

Инструментальной

Инструментальная сталь отличается очень высокой твёрдостью. Однако виды инструментальной стали, не имеющие в своём составе вольфрама, изменяют свои механические свойства при нагревании до 200 ℃ и более, значительно теряя при этом прочность.

Такие виды стали не подлежат пайке. Для устранения этого недостатка инструментальные стали, подлежащие нагреву в процессе эксплуатации, производятся с вольфрамовыми добавками. Такая сталь может подвергаться нагреву до 600 ℃, не утрачивая при этом ценных механических свойств.

Спаять инструментальную сталь можно припоем на основе никеля или ферросплавов. Нагревание заготовок обычно производят индукционным способом. При этом применяются флюсы, содержащие бор и фтор.

Использование в быту

Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта.

Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.

Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.

В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.

Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).

Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.

Читать также: Самодельный ящик для инструментов в машину

Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.

В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется твердый латунный припой, позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.

Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.

Подготовка к спайке латунных изделий

Чтобы очистить сплав, можно использовать щавелевую кислоту. Если ее не оказалось под рукой, можно посмотреть различные бытовые средства. Они наносятся на изделия из латуни, после чего она довольно быстро начнет темнеть. Затем можно избавиться от налета, взяв тонкую щетку и почистив детали в обычной воде. Вслед за этим понадобится сода, которой засыпается латунное изделие. По истечении нескольких минут сода смывается. При наличии щавелевой кислоты она разводится в пропорциях 20 грамм на литр горячей или холодной воды. Над раствором не рекомендуется дышать, а также следует защитить руки перчатками. Емкость должна быть пластиковая во избежание воздействия на другие металлы. Как только латунная деталь обработана, ее следует протереть и высушить.

Щавелевая кислота используется для очистки сплава.

Чтобы паять латунь наиболее эффективно, не стоит использовать обычную оловянную пайку, так как после ее применения остаются довольно заметные следы. Помимо этого, она не может похвастать большой прочностью. Для того чтобы паять латунь, рекомендуется использование другого способа, который обеспечивает повышенную надежность. Эффективная и надежная спайка латунных деталей обеспечивается применением газовой горелки. Чтобы изготовить припой из латуни, следует взять медь и серебро в пропорциях 1:2, тщательно перемешать и сплавить воедино, применяя графитовый тигель и газовую горелку. Производится помещение тигля в емкость с холодной водой, и только после этого возможно извлечение расплавленного и застывшего припоя. Он должен быть расплющен и нарезан либо наточен на стружку, что может быть сделано с помощью крупного напильника. После этого потребуется порошок буры и борная кислота, каждый ингредиент должен весить 20 грамм. На основе этих веществ производится изготовление флюса. Полученную порошковую смесь заливают водой объемом в четверть литра.

О припое

С помощью этого расплавленного металла осуществляется спайка. В жидком состоянии он проникает внутрь паяемых металлов, а затем остывает, в результате чего и происходит соединение. Температура плавления припоя обязательно должна быть ниже температуры плавления самих металлов. Тем, кто интересуется, можно ли паять латунь оловом, опытные мастера рекомендуют использовать припой с хорошей адгезией. Обычными сплавами, содержащими олово и свинец, лучше пользоваться в тех случаях, когда не требуется высокая механическая прочность. Также припой подойдет, когда не важен внешний вид места соединения.

Пайка черных металлов

Качество скрепления стальных изделий зависит от нескольких факторов:

• марки стали;
• пористости заготовок;
• уровня очищенности стыковочного шва.

В качестве припоя выбирают оловянные или латунные сплавы. Их используют в зависимости от поставленной задачи. Более простой способ — использование олова. С ним проще работать, однако, конечный шов не будет обладать высоким уровнем прочности.

Припои на основе латуни намного прочнее, но для работы с ними потребуется особое оборудование.

Рабочий процесс на подготовительном этапе практически не различается. В обоих случаях детали зачищают от грязи и ржавчины. Фиксируют при помощи струбцин или тисков. В качестве флюса используют обычную ортофосфорную кислоту. После этого наступает этап самой пайки.

Пайка стали оловом

При пайке оловом подбирают паяльник мощностью от 100 Вт. Для получения качественного шва обе детали предварительно залуживают, после чего в готовый шов подают оловянный припой и завершают пайку.

Пайка стали латунью

Латунь плавится при температуре свыше 900 ˚С, поэтому для работы с таким припоем потребуется газовая горелка

Важно нагревать оба элемента равномерно. В противном случае латунь быстро расплавится

Она будет хорошо прилипать только на краях стальных заготовок (что может вызвать хрупкость и разрушение под напряжением), что поспособствует образованию трещин в конечном изделии.

Особенности пайки трубных изделий

Порядок запайки труб мягкими припоями определяется следующей последовательностью рабочих операций:

1. Сначала из труб подготавливается стыковой узел с раструбом, на внутреннюю поверхность которого наносится флюс для пайки мягким припоем.
2. Затем тот же флюсовый состав наносится на внешнюю часть стыкуемой трубы, после чего паяльником большой мощности (не менее одного киловатта) готовый стык прогревается до температуры порядка 300-400 градусов.
3. Контролировать степень нагрева стыковочного узла можно по изменению цветового оттенка флюса.
4. После его потемнения в контактную зону вводится проволочный пруток припоя (иногда для лучшего контакта он приготавливается в виде мелкой стружки, заполняющей все стыковочные зазоры).
5. При соприкосновении с прогретой зоной контакта припой плавится, а затем под воздействием флюса растекается по всей площади соединительного шва.

Высокотемпературная пайка с применением твердого состава отличается от уже описанных процедур следующими моментами.

Во-первых, при ее реализации на место стыка наносится флюс совсем иного состава, а во-вторых, вводимый в область пайки припой должен изготавливаться из тугоплавких составляющих.

И, наконец, для прогрева зоны контакта с твердыми свойствами используется специальное оборудование (термическая печь, газовая горелка или индукционное нагревательное устройство).

Как обработка медных заготовок, так и пайка стали в домашних условиях, предполагают использование обычной газовой горелки, всегда имеющейся в хозяйстве у любого частника.

Особое внимание нужно уделить последней стадии соединения трубных заготовок, когда после размягчения присадочной проволоки одна из труб проворачивается вокруг оси. Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва

Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва.

Подготовительный процесс

Прежде чем соединить латунные изделия, необходимо их подготовить. Для достижения наиболее эффективного результата требуется использовать специальное оборудование – газовую горелку. Тогда пайка получится надёжной, а место соединения не будет бросаться в глаза.

Для обработки деталей из латуни используют щавелевую кислоту или различные бытовые средства. При работе с кислотой следует надеть перчатки и не дышать над раствором, который получается в следующей пропорции: 20 грамм на литр горячей или холодной воды. Приготавливается раствор в пластиковой емкости, чтобы избежать воздействия на другие металлы. Он нужен для очищения сплава, после обработки изделие вытирают и оставляют сушиться.

Чтобы припаять два разных предмета, понадобятся припой и флюс, которые изготавливаются собственноручно. Например, для получения припоя из латуни требуется запастись по 20 грамм меди и серебра, которые перемешиваются и сплавляются газовой горелкой и графитовым тигелем. После чего вещество помещают в холодную воду и вытаскивают, когда припой остынет.

Флюс создают из буры и борной кислоты, взяв по 20 грамм каждого порошка, и развести их 250 мл воды.