Твердый припой для пайки меди и стали

Припой для медных труб холодильных систем

В процессе монтажа холодильного оборудования одним из самых важный является процесс пайки, который обеспечивает соединение всех основных элементов в холодильной установке для обеспечения замкнутого контура. То на сколько пайка будет прочна зависит от припоя, выбирают припой по марке металла и сплава соединяемых элементов. Ещё нужно учитывать, каким способом происходит пайка, ограничения по температуре, размеры самой детали, нагрузку на соединение (механическая прочность), стойкость перед коррозией и т.п. При пайке меди (латуни, бронзы, красной латуни) в холодильных установках наиболее распространенные два припоя:

Медно-фосфорный твердый припой содержание серебра не более 15%

Офлюсованный твердый припой содержание серебра более 30%

На нашем сайте представлен произведенный в Германии припой Brazetec . Чтобы сделать капиллярно-щелевую пайку нужен твердый, ещё его называют тугоплавкий, припой. Такая пайка применяется при монтаже медных холодильных труб в холодильных установка, системах кондиционирования воздуха, маслопроводах, но так же и в системах водоснабжения. Диапазон рабочих температур у припоев составляет от -200 °С до 200 °С. Если у твердые припои сделаны без добавления кадмия, то они могут создавать очень высокопрочные швы. А пропои которые не содержат цинк отлично подойдут если в процессе эксплуатации установки будут возникать динамические нагрузки.

У холодильных установок бывают соединения типов Al-Al и Al-Cu. Для правильной пайки или сварки алюминиевых изделий должны быть соблюдены определенные правила, а так же важно подобрать качественный пропой .

Описание припоев Brazetec для пайки меди
Что такое припой? . Это может быть металл или сплав, который вводят в зазор между соединением двух деталей, температура самого припоя ниже в начале плавления, чем температура основного материала. Сам припой состоит из чистых металлов (чтобы температура при плавлении была фиксированная) и сплавы металлов (для интервалов температуры плавления).
Что такое пайка? При монтаже холодильной установки это физико-химический процесс, который позволяет получить неразъемное соединение, путем нагревания основной детали и присадочного жидкого материала (припоя). В итоге мы получаем паяное соединение, которое образуется между паяемым материалом и припоем соответственно путем расплавления, происходит смачивание и припой растекается по поверхности основного материала и его дальнейшей кристаллизации. Определяется прочность соединения пайкой возникшими химическими связями, которые образуются между пограничных слоев припоя и основным металлом (адгезией), и сцеплениями частиц с друг другом внутри припоя или основного металла (когезией). У таких металлов как олово, серебро, свинец очень хорошая адгезия к меди.

Когда происходит взаимодействие молекул или атомов жидкости с твердым телом и вот на границе эти двух сред получается эффект смачивания. И при описанном эффекте силы притяжения между молекул расплавленного припоя и молекул основного металла получается выше, чем у внутренних сил притяжения между молекул припоя (происходит прилипание жидкости к поверхности).
Чтобы получить качественное соединение двух металлов, нужно чтобы припой растекся и «смочил» основной металл. Для получения хорошего смачивания поверхность металла должна быть чистой, без каких-то либо следов окисления. Поэтому поверхность подвергается механической чистке с использованием флюсов. Там где есть тонкие зазоры (капилляры) гораздо лучше будут действовать силы поверхностного натяжения и эффекта смачивания.

Эффект капиллярности при пайке медных трубопроводов, может быть так же достигнут, если использовать соединение «внахлест». Когда идет соединение трубы и фитинга, образуется зазор от 0,02 до 0,25 мм между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром фитинга, считается такое соединение по ГОСТ 19249-73 «Соединения паяные. Основные типы и параметры». Такого соединения будет достаточно, чтобы возник нужный капиллярный эффект в процессе пайки.
Описанный эффект позволяет очень быстро и главное равномерно расползтись по поверхности в монтажном зазоре. Если величина зазора составляет больше 0,4 мм и каоксиновое соединение, то создается паяный шов при помощи капиллярного эффекта, ширина шва будет равна диаметру трубы. Такое соединение считается сверх прочным.

Самыми распространенные способы соединения медных труб в холодильной технике это высокотемпературная пайка, а так же пайка капиллярно низкотемпературная.
Что такое высокотемпературная пайка. Пайка происходящая при температуре выше 450 °С называется высокотемпературной пайкой. При использовании высокотемпературной пайки нужны припои на основе меди и серебра, а так же других металлов. Из-за этого высокотемпературная пайка имеет ещё второе название «твердая пайка». Если металлы припоя более прочные и тугоплавки, то шов будет гораздо лучше по температурный и механическим показателям. Температуры при которых происходит высокотемпературная или твердая пайка составляют от 600 до 800 °С. Нагрев при такой пайке осуществляется только газопламенным методом.

В процессе высокотемпературной пайки металл отжигается и в следствие чего размягчается. Для минимизации потери прочности, охлаждаться соединение должно естественно — воздухом, а нагрев должен быть минимален и равномерно.
Если используется высокотемпературная пайка стараются использовать медно-фосфорные припои с составом (Cu 94% P 6%), а так же медно-фосфорные припои с серебром (Ag 2%, 5%, 15%) с таким содержанием припои считаются твердыми и используются при пайки меди и медных сплавов. У таких припоев высокая жидкотекучесть и самофлюсующиеся свойства. При использование таких припоев швы получаются прочные, но не имеют достаточной эластичности при низких температурах.
Если нужно получить особые свойства у паяного шва, можно использовать серебряный припой в котором нет содержания фосфора, такой припой сможет обеспечить хорошую прочность и пластичность. Одни из их свойств это высокая тепловая и электрическая проводимость, они очень пластичные и устойчивы к коррозийному разрушению. Такие припои производятся в виде палочек с оболочкой из флюса. В сравнении с медно-фосфорным стоимость их заметно отличается в большую сторону.
Не рекомендуется использование твердых и серебряных припоев в которых содержится кадмий (Cd). В процессе пайки, из-за содержания в них кадмия и цинка, есть вероятность образования опасной щелевой коррозии. Но ещё стоит отметить, что припои в которых содержится кадмий когда плавятся выделяют пары с оксидом кадмия, пары эти являются весьма токсичными и могут становиться причинами заболеваний.

Медно-фосфорные припои BrazeTec содержащие и не содержащие серебро
Припои такого типа могут использоваться в рабочем диапазоне температур от -55 до +150 °С. Такие припои содержащие фосфор специально разрабатывались, чтобы паять медь, медные сплавы (латунь, бронзу). Когда происходит пайка медь с медью совершенно нет необходимости использовать флюс это возможно при содержании фосфора. Не допускается использовать эти типы припоев если в атмосфере содержится сера. Это предупреждение качается животноводческих помещений где вскармливают животных, идет процесс выделения серы путем разложения протеинов. Припои медно-фосфорного типа не подходят для пайки сталей, из-за того что образуется хрупкая фосфидная пленка на границе шва, хрупкость такого соединения может нарушить соединения, а это приведет к утечке. Так же производится припой в форме палочек с диаметром 1,5, 2.0, 3,0 мм, длинна их 500мм.
Припои медно-фосфорные в которых содержание серебра не превышает 15% используются при пайки холодильной техники и систем кондиционирования воздуха. Температура плавления таких припоев сравнительно не большая у них хорошая текучесть если паять медь и некоторые медные сплавы. Благодаря тому что в припое есть фосфор, не требует использование флюса. Швы при использовании такого припоя будут отличаться большей прочностью и более стойкие к коррозии. Этот припой имеет широкое применение при монтаже холодильных установок, там где соединения будут испытывать слабую вибрацию с ударными нагрузками, но не смотря на увеличение серебра, пластичность будет только увеличиваться. Если паяются элементы арматуры с элементами которые не являются термостойкими, такие как клапана, смотровые стекла и ТРВ, потребуется их охлаждение, которое предотвратит возможный перегрев.
Припой S15 с содержанием серебра 15%. Благодаря большому содержанию серебра и малому содержанию фосфора очень пластичен, поэтому будет отлично заполнять зазоры соединения и делать плотные швы. Прочность такого шва позволяет выдерживать небольшие ударные и вибрационные нагрузки.
Припой S5 с содержанием серебра 5%. Наверное является самым популярным у монтажников. По причине того, что он пластичен, не быстро растекается, благодаря чему хорошо может заполнять широкие зазоры. Диапазон температур для использования средний. Швы сделанные этим припоем так же могут выдержать не сильную вибрацию и ударные нагрузки.
Припой S2 с содержанием серебра 2%. Припой который можно назвать бюджетным или экономным. Может быть использован для паяного соединения меди или медных сплавов, которые не будут подвержены ударным нагрузкам и вибрации. Растекание у него среднее.
Припой S94 с содержанием серебра 0%. Припой имеет медно-фосфорный состав, используется при пайки меди. Если таким припоям паять латунь или бронзу, нужно использовать флюс, чтобы избежать возможности наростов окисного покрытия на основных металлах. Такое покрытие сможет препятствовать смачиванию и при растекании припоя. Если таким припоем паять медь или медные соединения, то припои медно-фосфорные будут сами флюсоваться. Европейскими производителями автоматики и запорной арматуры для холодильной техники рекомендуется использовать, те припои в которых содержание серебра не меньше 5%.
Припои с флюсом не содержащие кадмий
Среди припоев BrazeTec есть припои обозначаемые маркой CoMet, эта аббревиатура расшифровывается как металл покрытый флюсом, не содержит кадмия. Этот флюс, покрывающий припой, эквивалентен флюсу типа FH10 (стандарта DIN EN1045).

Диапазон температур где могут быть применены серебряные припои составляет от -200 до +200 °С. Такие припои можно использовать для разных видов меди, сплавов из меди, стали, но так же может быть использован с никелем и никелевыми сплавами. Если такими припоями паять нержавеющие стали, то существует опасность, потому как в припое содержится цинк, образования коррозии в щелях. Эти припои так же выпускаются в форме палочек, размеры центрального диаметра 1,5/2,0 мм, длинна 500 мм, имеют тонкую или сверхтонкую флюсовую оболочку.

У припоев серебряных с флюсом температура плавления довольно низкая, что позволяет хорошо «смочить» соединение поверхностей. Что способствует отличному заполнению зазоров соединений, делая швы прочными и эластичными. Эти припои имеют широкое применение в процессах изготовления или монтажа холодильного оборудования, конечно же если паять соединение, которые должны будут выдерживать вибрационный нагрузки в широком диапазоне температур в таких случаях когда происходит пайка трубопровода идущего к компрессору. Припой CoMet 4576U содержит 45% серебра. У припоя высокая текучесть, очень больше капиллярное притяжение, глубокое проникание, повышенная сопротивляемость к образованию коррозии. Предназначен для пайки соединений, которые будут испытывать большие вибрационные нагрузки, а так же при отсутствии содержания термостойких элементов.

Читайте также  Технология пайки радиоэлементов бытовых машин и приборов

Припой CoMet 4076U содержит 40% серебра. Так же припой обладает пластичностью, жидкотекучестью, что позволяет ему легко попадать в зазоры соединений. Такой припой можно назвать экономным. Предназначен при пайки меди, любых сочетаний стали, но главное это для соединений, которые будут испытывать большие нагрузки вибрационные и ударные.
Припой CoMet 3476U содержит 34% серебра. Основные свойства этого твердого припоя, быстро растекается, позволяя делать плотные швы, если монтажный зазор широкий.
Припой CoMet 3076U содержит 30% серебра. В свойствах припоя, нормальная растекание, позволяет формировать при пайке шов из любого пространственного положения. Один из известных припоев в котором высокое содержание серебра. Стоит отметить, что когда проводятся монтажные работы лучше иметь не один, а несколько припоев, не только медно-фосфорный, но и дорогие серебряные припои. Такая необходимость вызвана тем, что использование того или другого припоя обусловлено материалами и размерами паяемых деталей, а так же температурными режимами и возможными нагрузками на соединения. По этому от правильности выбора для монтажных работ припоя и флюса, может и будет зависеть качество монтажа. Так же очень не рекомендуется пренебрежение к предварительной обработке поверхностей паяемых труб. Так же обращаем Ваше внимание, что лучше пользоваться припоями известных производителей, хорошо зарекомендовавшими себя на холодильном рынке.

Пайка твердыми припоями

И все же, несмотря на то, что низкотемпературная и высокотемпературная пайки представляют собой явления одной сущности, их технология, используемые материалы и оборудование, характеристики получаемого соединения существенно различаются. Что, собственно, и явилось основанием для разделения этих способов. За граничную температуру, разделяющую их, приняты 450°C.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

Важным отличием высокотемпературной пайки от низкотемпературной является повышенная термоустойчивость соединения. Поскольку температура плавления твердых припоев значительно выше температуры плавления мягких, соединение, выполненное высокотемпературной пайкой, способно работать при более высоких температурах, сохраняя все свои свойства. Во многих случаях при выборе способа пайки, эта особенность является определяющей.

Но есть и то, в чем пайка твердыми припоями уступает пайке мягкими припоями. Относительно высокая температура может вызывать структурные изменения в некоторых металлах. Такое, в частности, наблюдается в чугуне, в котором при пайке могут возникать закалочные структуры, приводящие к повышенной хрупкости металла в зоне шва.

Высокая температура плавления твердых припоев предъявляет свои требования к источникам нагрева. Они должны обеспечивать расплавление припоев, температура плавления которых достигает иногда 1000°C. Это исключает использование при высокотемпературной пайке удобных паяльников, являющихся основным инструментом при пайке мягкими припоями.

Резюмируя вышесказанное, можно подвести итог сравнения высокотемпературной и низкотемпературной паек. К достоинствам первой относится высокая прочность и термоустойчивость соединения, к недостаткам — сложность технологического процесса, обусловленная необходимостью прогрева паяемых деталей до относительно высоких температур.

Применение пайки твердыми припоями

Пайка твердыми припоями является основным способом при изготовлении металлорежущего инструмента с твердосплавными пластинами. Припаивание последних обеспечивает достаточную прочность соединения и не оказывает отрицательного воздействия на твердость и геометрию режущих пластин.

Изготовление всевозможных сосудов из цветных металлов и нержавеющих сталей, соединение стальных и медных трубопроводов, работающих под высоким давлением или повышенной температуре в различных системах — холодильных, теплообменных и пр. — также не может обойтись без пайки твердыми припоями.

Широко используется высокотемпературная пайка при ремонте автомобилей — радиаторов, трубопроводных систем двигателя и трансмиссии, кузовов, различных деталей — везде, где нельзя или нежелательно применять сварку.

Целесообразно использование высокотемпературной пайки для соединения между собой тонкостенных деталей, работающих при значительных нагрузках и упругих деформациях.

Для ремонта медных и латунных бытовых изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким температурам, высокотемпературная пайка является способом ремонта не имеющим альтернативы. Таких, например, как старинный самовар, растапливаемый дровами. В этом случае мягкие припои не могут применяться из-за неспособности выдерживать высокую температуру нагрева.

Источники нагрева при высокотемпературной пайке

Основными источниками нагрева при высокотемпературной пайке являются газовые горелки различных типов, индукторы и печи. Применяется также нагрев электросопротивлением. В быту чаще всего твердыми припоями паяют с помощью горелок.

Припои

Иногда используют в качестве припоя и технически чистую медь. Однако гораздо чаще используют пайку медными припоями, представляющими собой соединения меди с другими металлами — цинком, серебром, кремнием, оловом и пр. Каждый из этих элементов вносит свою лепту в технологические свойства припоев. Почти все они снижают температуру плавления (у чистой меди она составляет 1083°C).

При высокотемпературной пайке используются медно-цинковые, медно-фосфорные, серебряные припои и латуни.

Медно-цинковые припои. Существует большое количество медно-цинковых припоев (ПМЦ-35, ПМЦ-39, ПМЦ-50, ПМЦ-54, ПМЦ-57 и пр.). Цифры указывают процентное содержание меди. Их используют для пайки бронзы, меди, стали. Недостатком чисто медно-цинковых материалов является плохая работа в условиях ударных, вибрационных и изгибающих нагрузок. Чтобы убрать или снизить этот недостаток используют легирование их другими металлами (например, латуни можно рассматривать как легированные медно-цинковые припои). Легированные медно-цинковые припои используются, в частности, при пайке твердосплавных резцов.

Медно-фосфорные припои. Медно-фосфорные припои (ПМФ-7, ПМФ-9, ПМФОЦр-6-4-0,03) представляют собой сплав меди с фосфором. Следующая за буквами цифра указывает на процентное содержание фосфора. Припой ПМФОЦр-6-4-0.03, кроме меди и фосфора, содержит олово и цирконий.

Медно-фосфорные припои относятся к среднеплавким (700-850°C), обладают высокой текучестью и хорошей коррозионной устойчивостью к агрессивным средам. Используются для пайки меди и ее сплавов (бронзы, латуни, мельхиора). Можно их использовать и в качестве заменителя серебряных припоев при ремонте ювелирных изделий.

Пайка сталей и чугуна медными припоями, содержащими фосфор, не применяется из-за повышенной хрупкости соединения и его неспособности переносить ударные, вибрационные и изгибающие нагрузки. Это вызвано образованием по границе шва пленки фосфитов.

Отличительную особенность медно-фосфорных припоев является то, что они являются самофлюсующимися. При пайке ими медных изделий, применение флюса не обязательно.

Латуни. Широкое распространение в качестве припоев получили латуни, которые являются сплавом меди с цинком. Латуни Л62 и ЛОК-62-06-04 дают прочные паяные соединения. ЛОК-62-06-04 отличается от Л62 наличием олова и кремния, обеспечивающих более высокие технологические свойства припоя. Олово увеличивает жидкотекучесть и снижает температуру плавления, а соединения кремния предохраняют цинк от окисления и испарения. Латуни применяются при пайке меди, стали, чугуна.

Серебряные припои. Серебро является отличным материалом для пайки. Серебряным припоям, которые представляют собой в основном сплав серебра с медью и цинком, принадлежит первое место по растеканию, смачиваемости, прочности и антикоррозионности. Не будь они такими дорогими, можно было бы отказаться от всех остальных припоев, используя только серебряные. Благо они обладают универсальностью и способны паять практически любой металл.

Припои на основе серебра обозначаются буквами ПСр (ПСр-15, ПСр-25, ПСр-45, ПСр-65, ПСр-70). Марки ПСр-15 и ПСр-25 используются для пайки не очень ответственных деталей. Если требуется получить особо качественное соединение, используют припой ПСр-45, имеющий 45% серебра, 30% меди и 25% цинка. ПСр-45 обладает отличными качествами — вязкостью, ковкостью, жидкотекучестью, устойчивостью против коррозии, способностью выдерживать вибрацию и удары. Припой ПСр-65 не уступает ПСр-45, но слишком дорог.

Серебряными припоями можно паять практически любой металл — медь и ее сплавы, серебро, стали и пр. Однако в силу их дороговизны пайку серебряными припоями применяют только там, где это экономически целесообразно, в частности, для соединения нержавеющих сталей, относящихся к разряду труднопаяемых и требующих припоев, обладающих хорошей смачиваемостью и позволяющих избежать коррозии, которая может возникнуть в спае.

Флюсы

Пайка меди и ее сплавов может производиться с помощью чистой буры, которая является универсальным флюсом для высокотемпературной пайки.

Используются различные формы выпуска флюсов — жидкости, порошок, кусочки (кристаллы буры, например). Чтобы облегчить их дозирование (избыток флюса так же нежелателен, как и недостаток), используют объединение их с припоем. Делается это разными способами — добавлением в виде порошка в сыпучие формы припоев, обмазкой прутков припоя или помещением внутрь трубочки из припоя, совместным прессованием таблетированных форм.

Технология высокотемпературной пайки

Пайка выполняется в такой последовательности. Механическим путем зачищаются стыковые части деталей. Операция необходима для удаления стойкой окисной пленки, которая покрывает нержавеющие стали.

Детали зажимаются в тисках в требуемом положении.

Зона пайки промазывается флюсом.

Зажигается горелка, и устанавливается необходимый режим горения. Пламя должно быть восстановительным, с небольшой нехваткой кислорода (но не до копоти и желтого огня). Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла.

Производится разогрев паяемой зоны до начала изменения цвета детали (при прикосновении, флюс на прутке должен начать плавиться). Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя в разные стороны.

Осуществляется офлюсовывание стыка флюсом с прутка — трением последнего по стыку. Если используется неофлюсованный пруток, после прогрева кончика, его нужно окунуть во флюс, чтобы тот покрыл его.

Нагрев зоны пайки доводится до вишневого цвета. Обычно пайка твердыми припоями производится в интервале цветов от темно-вишневого до светло-вишневого.

Расплавляется припой. При достаточном количестве флюса он легко растекается по зоне пайки, затягивается в стык.

После окончания операции производится зачистка спая.

Припой для пайки медных труб

Автор: Игорь

Дата: 22.07.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Медь относится к тем материалам, которые лучше спаивать, чем сваривать, особенно, если речь идет о трубах с тонкими стенами, которые активно используются в отопительных, водопроводных и газовых системах в коммунальном хозяйстве и других сферах. Чтобы процесс прошел качественно, следует правильно подобрать припой для пайки медных труб. Данный металл хорошо поддается пайке, так что справиться с этим процессом может даже человек без большого опыта. В основном это относится, когда идет работа с чистым металлом, а не пайка нержавейки с медью и прочее. Во время этого процесса структура металла труб не меняется, а сам припой обладает достаточно хорошими характеристиками, чтобы выдержать предстоящие нагрузки.

Необходимость в пайке возникает как при монтаже оборудования, так и при его ремонте, так как нередко тонкостенные трубы могут быть поврежденными . Медный припой, как и сама медь, должен отличаться высокими антикоррозийными свойствами. Также он не должен зарастать различными отложениями биологического происхождения. При всем этом он должен быть пригодным для качественной пайки, чтобы не портить структуру металла и была возможность прослужить несколько десятилетий после использования.

Читайте также  Технология пайки медных труб

Пайка медных труб

Припой для пайки медных труб отлично подходит как для самой меди, так и для ее сплавов с цинком, свинцом, оловом, сурьмой, фосфором, железом, марганцем или никелем. Несмотря на то, что в сплавах металлов имеются окислы, он легко удаляются при помощи флюса, так что припой для пайки меди не встречает проблем на своем пути. Остальные металлы могут образовать оксиды, которые сложно растворяются флюсами, поэтому, с ними уже могут возникнуть проблемы. Во время пайки медных труб используется нахлесточный тип соединения. Это позволяет достичь конструкции максимальной прочности, что увеличивает срок ее эксплуатации. Чтобы соединение имело достаточно большую прочность, нахлест должен быть, как минимум, 5 мм. В отличие от тех случаев, когда происходит сварка тонкого металла электродом, здесь можно делать шов любой толщины и это ни как не повлияет на качество соединения. При пайке оставляется небольшой зазор, чтобы припой для пайки медных труб равномерно втянулся в отверстие и заполнил собой все промежутки для создания герметичной латки. Современные варианты данного расходного материала изготавливаются согласно ГОСТ 52955-2008.

Процесс пайки медных труб

Разновидности

1S относится к мягким припоям. У него в составе имеется серебро. Он подходит не только для труб из меди, но и для бронзовых изделий, латуни, которые применяются как для горячего, так и для холодного водоснабжение. В его составе нет флюса, так что приходится использовать его дополнительно или применять пасту.

Припой 1S для пайки медных труб

Rosol 3 является мягким припоем, который для своей работы требует дополнительное использование флюса. Температура плавления у него относительно низкая и составляет 240 градусов Цельсия, что помогает беспроблемно работать с тонкими изделиями. Он пригоден для медных, латанных, бронзовых труб и фитингов. После применения одинаково хорошо проявляет себя как при высоких, так и при низких температурах.

Припой Rosol 3 для пайки меди

Rolot 94 относится к припоям твердого типа. Это высококачественный материал для работы с медью, латунью и красной бронзой. Лучше всего его использовать для щелевой и капиллярной пайки труб, которые ставятся без фитингов. Это припой для пайки медных труб имеет достаточно высокую рабочую температуру, которая достигает 730 градусов Цельсия, так что с тонкостенными материалами его не стоит применять. Отличительной особенностью его является большой интервал плавления.

Медный припой rolot 94

Rolot 2 является специальным твердым припоем, так как не нормирован. В его составе имеется низкий уровень содержания серебра. Он подходит для стандартных процедур пайки и хорошо обеспечивает процедуры монтажа.

Припой Rolot 2 для пайки медных труб

В особую категорию можно отнести припои для пайки пищевой меди, так как они не должны содержать ни каких вредных веществ, которые бы смогли повредить здоровью. Среди них выделяют следующие варианты:

  • Оловянно-медный – низкотемпературный материал, который быстро расплавляется, при этом образуя высококачественное соединение, стойкое к воздействию коррозии. Состав – (S-SN97Cu3).

  • Медный, с добавлением цинка и серебра, при этом основным материалом здесь является серебро, так как составляет целых 44%, тогда как меди всего лишь 30%, а цинка – 26%. Это высокотемпературный припой для пайки медных труб, который дает пластично, но при этом прочное соединение, не поддающееся коррозии и обладающее высокой теплопроводностью.

Медный припой с серебром

  • Серебряно-оловяный – низкотемпературный материал, который быстро расплавляется, при этом образуя высококачественное соединение, стойкое к воздействию коррозии. Состав – (S-Sn97Ag5).

  • Медно-фосворный – высокотемпературный материал, который может использоваться без дополнительного применения флюса. Дает прочный шов, эластичность которого напрямую зависит от температуры. В составе медь занимает 94%, а фосфор – 6%

  • Припой для пайки меди серебром относится к высокотемпературным. Шов получается прочным и одновременно пластичным. Следует использовать дополнительный флюс. Большим недостатком является высокая стоимость.

Припой для пайки меди серебром

Физико-химические свойства

Физические свойства материала определяются его составом и должны максимально соответствовать тому металлу, с которым они будут спаиваться, но при этом припой для пайки медных трубок должен иметь более низкую температуру, чем основной металл, чтобы не повредить его и не поменять структуру, что особенно опасно с тонкостенными трубками. Исходя из всего этого, можно выделить два основных физических свойства, по которым делятся данные материалы:

  • Низкотемпературные, которые обладают относительно низкой температурой плавления, которая не превышает 450 градусов Цельсия. Как правило, это сказывается на прочности шва, так как спайка не рассчитана на высокие нагрузки. Физические свойства металла не меняются, в том числе и прочность.

Низкотемпературные припои для пайки медных труб

  • Высокотемпературные припои для меди. Прочность соединения при такой разновидности повышается, но под воздействием температуры может уменьшиться прочность самого материала, так как в некоторых случаях температура достигает 800 градусов и выше, что создает эффект отжига на металле.

Высокотемпературные припои для пайки медных труб

Где применяют твердые и мягкие припои

Технологические особенности широко распространенных паяльных работ предполагают использование различных по температуре плавления расходных материалов.

Где применяют

Пайка твердыми припоями примечательна тем, что при ее проведении участок стыковки изделий должен прогреваться до температур порядка 450-ти градусов и более.

Такие припои называются тугоплавкими, а полученное с их помощью соединение сохраняет свои прочностные характеристики даже при сильном термическом нагреве.

В отличие от твердых пайка мягкими припоями предполагает использование низкотемпературных расходных материалов, которые обеспечивают надежное сцепление при значительно меньшем нагреве (порядка 200-300 ℃).

Они, как правило, применяются, при пайке изделий, эксплуатируемых в нормальных температурных условиях, и не гарантируют сохранения контакта при сильном нагреве.

Возможности твердых припоев широко используются в тех сферах, где требуется получать шов, по своим прочностным свойствам занимающие промежуточное положение между сваркой и низкотемпературной пайкой.

При этом особое внимание уделяется сохранению структуры материалов в зоне контакта, которые после обработки не должны терять первоначальных характеристик.

Твердосплавные соединения чаще всего востребованы в следующих ситуациях:

  • производство металлорежущего инструмента, резцов с твердосплавными рабочими вставками;
  • при изготовлении емкостей и сосудов, производимых на основе цветных металлов и из нержавейки;
  • в автомастерских (при ремонте радиаторов и отдельных элементов трансмиссии), а также в тех местах, где применение сварки крайне нежелательно;
  • при монтаже и ремонте трубок из твердых медных сплавов, установленных в холодильном и теплообменном оборудовании и работающих в условиях «критических» температур или повышенного давления;
  • для надежного и прочного соединения тонкостенных предметов и деталей, испытывающих при эксплуатации повышенные нагрузки и упругие деформации.

Использование технологии твердой пайки обеспечивает необходимую прочность получившегося соединения и его устойчивость к перегреву. Помимо этого твердосплавные методы применяются при ремонте изделий из меди или латуни, которые при работе подвергаются высокотемпературному воздействию.

В отличие от описанных выше твердых припоев сфера применения мягкой пайки ограничена нормальными условиями эксплуатации. К этому способу чаще всего прибегают при необходимости получения надежного соединения изделий и деталей из легкоплавких материалов, не подверженных чрезмерному нагреву и деформациям.

Особой популярностью при «мягком» сочленении деталей пользуются получившие широкое распространение оловянно-свинцовые паяльные составы.

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.

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.

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.

Разновидности

Основной составляющей термостойких соединений, образующихся в результате пайки твердыми припоями, является медь, из которой изготавливаются практически все тугоплавкие расходные материалы.

Чистая медь в качестве сцепляющей составляющей применяется крайне редко. Как правило, она берется в соединении с другими металлами (серебром, цинком, кремнием или оловом).

Читайте также  Припой для пайки проводов какой выбрать?

Каждая из перечисленных добавок позволяет сделать припой более тугоплавким, а получившееся сочленение – прочнее и долговечнее.

Почти все эти примеси снижают температуру, при которой плавится сам твердый припой (у чистой меди этот показатель равен 1083 градусам).

Для высокотемпературной обработки металлов, как правило, используются медно-цинковые составы, идеально подходящие для пайки бронзовых или медных деталей (реже – стали).

Однако они обладают одним существенным минусом, проявляющимся в их плохой защищенности от вибрационных и ударных воздействий. С целью устранения этого недостатка применяется метод легирования другими металлами, заметно повышающими их прочностные характеристики.

Так, твердые латунные припои могут рассматриваться как медно-цинковые составы, прошедшие операцию легирования, благодаря которой они находят широкое применение при изготовлении твердосплавных резцов.

С основными характеристиками и областями применения различных видов припоев можно ознакомиться в сводных таблицах.


Флюсы для тугоплавких металлов

Основная составляющая флюсовых добавок, применяемых при работе с твердыми припоями – это борные соединения, объединенные под общим названием «бура» (Na2B4O7).

С целью повышения активности флюсов этого класса в них добавляется небольшое количество фтора с образованием таких активных соединений как фтористый калий и кальций.

Для работы с изделиями из меди и ее твердых сплавов желательно применять химически чистую буру, являющуюся универсальным флюсовым составом, оптимально подходящим для условий высокотемпературной пайки.

Следует заметить, что флюсовые добавки для мягких и твердых припоев выпускаются в самых различных исполнениях (в виде жидкости, кристаллов или порошка) и нередко объединяются с припоями.

Такой прием позволяет упростить операцию их дозирования и нормировать расход этой важной для качественной пайки составляющей.

Применение припоя для пайки меди

Ее надежность и качество будут зависеть от расходных материалов, которые должны соответствовать определённым требованиям.

В дополнение к этом не будем забывать, что качественные материалы не бывают дешевыми, так что будем готовиться к определённым затратам как денег, так и других ресурсов в виде усилий, времени и мастерства.

  1. Как проходит пайка сложных металлов?
  2. Технологические советы и замечания
  3. Преимущества пайки
  4. Классификация припоев
  5. Низкотемпературный или мягкий вид припоя
  6. Высокотемпературный или твердый вид припоя
  7. Пара слов о флюсах
  8. Как выбирать припой для меди?

Как проходит пайка сложных металлов?

Не так уж она и отличается от соединения других металлов по своей технологии. Например, наш процесс – пайка меди и стали. Мы никуда не денемся от тщательной очистки поверхности от главного врага хороших швов – окисной пленки. Мы будем использовать флюсовую смесь для улучшения процесса пайки.

Таблица паяльных флюсов.

Между заготовками не забудем оставить зазор адекватно ширины – примерно 0,5 мм. Разогрев металлов нужно проводить также, без каких-либо новых нюансов. При достижении рабочего температурного уровня припой соединяем с деталями.

Затем конструкцию оставлять остывать максимально естественным образом. Вуаля, никаких новостей и секретов хозяйки медной горы. Где технологические нюансы, и о чем статья?

Нюанс, конечно, есть. Имя ему – припой для пайки меди. Все дело в его качестве и природе. Он великолепно подходит для работы как с медными заготовками, так и деталями из ее самых разнообразных сплавов, в которых партнерами выступают железо, никель, фосфор, олово, марганец и другие.

Все многочисленные варианты сплавов и их применения изложены в ГОСТе 52955 – 2008. Если в таких сплавах имеют место окислы, они без проблем убираются – в этом случае проблем при пайке медным припоем практически нет.

Если же «партнерские» металлы имеют свойства образовывать оксиды, с которыми флюсы для пайки меди справляются с трудом или вообще не справляются, то могут возникнуть проблемы.

Если говорить о типе соединений, то в пайке медных труб чаще всего применяется нахлесточный вид шва с шириной нахлеста не меньше 5-ти мм. Это не самый эстетичный вариант металлических соединений, но зато самый прочный и долговечный.

К счастью, в пайке можно формировать швы любой толщины без потреб качества, что никак не получится при сварке с помощью электрода. В зазор между заготовками медно фосфорный припой отлично втягивается, чтобы заполнить все возможные ниши и промежутки с образованием отличной герметичности соединения.

Технологические советы и замечания

Они касаются пайки меди со сталью и другими добавочными металлами:

  • Обязательное требование к припою по меди – это его хорошо расплавленное состояние. Это необходимо для полноценного заполнения пространства между соединяемыми поверхностями.
  • Смесь должна растечься по абсолютно всей поверхности, следить за этим неукоснительно.
  • Флюс используется для удаления оксидной пленки и любых других видов грязи.
  • Стоимость данных смесей находится в очень широком диапазоне, это объясняется различными составами и техническими характеристиками их сплавов.

Преимущества пайки

Соединение металлов методом пайки – очень популярная технология.

Этому есть серьезные причины:

  • Пайка не деформирует детали во время процесса, их форма остается первоначальной.
  • Не приходится иметь дела с явлениями коробления и какого-либо внутреннего напряжения.
  • Прочность и герметичность сформированного шва.
  • Независимость данной технологии и качества швов от различных температурных режимов, включая значительное нагревание.
  • Возможность соединения металла с неметаллическими материалами.
  • Нетрудное разъединение швов.

Классификация припоев

Логично будет рассматривать виды припоев с точки зрения физических свойств получаемого паяного состава. Главный фактор – характеристики металла и сплава – компаньона.

По этому критерию виды различаются следующим образом:

Низкотемпературный или мягкий вид припоя

Всего 450°С – вот предельно допустимый уровень для температуры плавления в данном виде. Эта особенность сказывается на прочности шва соединения, но не самым критическим образом: она немного ниже, чем у твердых припоев.

Тем не менее, свойства соединяемых материалов не меняются во время процесса, так что прочность в итоге получается вполне приемлемая.

Внутри этого вида также есть свои подвиды исходя из химического состава:

  • свинцовые и без свинца;
  • свинцово-оловянные сплавы;
  • специального назначения и с легким плавлением.

Припой для пайки меди.

Оловянно-медные припои состоят на 97% из олова и лишь на 3% из меди. Это очень популярная смесь, да и стоит она совсем недорого.

Оловянно-серебряные припои по своим свойствам прочнее предыдущих, это самые популярные смеси при пайке отопительных систем. Их долевой состав почти такой же: 95% – олово и 5% – серебро.

Маркировка составов для пайки простая и понятная. Возьмем, к примеру, марки ПОС-18, ПОС-30 и так далее. Цифры обозначают процентное содержание в смеси олова. Смесь ПОС-61 – самый подходящий вариант для работы с медью и латунью, а ПОС-30 универсальнее: помимо меди и латуни, он годится для пайки стальных сплавов и железа.

Высокотемпературный или твердый вид припоя

Понятно, что здесь уровень температуры плавления много выше, которая достигает иногда 800°С. Это придает больше прочности швам, она выше, чем при использовании «мягких» припоев.

По химическому составу твердые сплавы разделяются:

  • медно-цинковые;
  • медно-фосфорные припои;
  • чисто медные, без примесей.

Одно из главных правил эффективного применения медного припоя – это его максимальное соответствие металлу, с которым он будет соединяться в процессе пайки. При этом должно выполняться еще одно требование, чтобы температура плавления сплава была ниже, чем у основного металла.

Это необходимо из-за риска повредить структуру детали из-за основного металла в медных, к примеру, трубках с тонкими стенками.

Твердые марки используются там, где нужны соединения попрочнее. В их составе – сплавы твердой пайки марок BCuP, Bag и пр. Именно от долевого состава разных элементов зависит качество и надежность соединения.

Припои твердого типа делятся на:

  • тугоплавкие
  • легкоплавкие

Медно-цинковые сплавы относятся к достаточно редким, они прекрасно заменяются другими смесями, содержащими бронзу, латунь или цинк.

Разновидности медных фитингов.

Медно фосфорный припой обладает теми же свойствами и функциями, как и дорогой вариант смеси из чистого серебра для пайки заготовок из бронзы, латуни и пр.

Маркировки здесь немного другие: ПМЦ-36, где буква «П» обозначает «припой», «МЦ» – слова «медно – цинковый», а цифра 36 – процентную доля меди в этом составе.

По критериям универсальности и экономической доступности на первом месте, конечно, медно фосфорные припои. Они применяются в самых разных типах работ, хотя и обладает определенным недостатком. Это недостаточная прочность соединения в условиях низких температур.

Самые крепкие и долговечные соединения получаются при использовании специальных многокомпонентных смесей. Такую же прочность дают и медно-цинковые припои. Самым распространенным составом является такой: 92% – медь, 2% – серебро, 6% – фосфор.

При работе с твердыми марками обязательно применение флюсовых смесей. Вид флюса и его объем нужно подобрать правильно, исходя из технических характеристик.

Следует отметить, что даже небольшие отклонения от стандартов технологии могут привести к серьезным ситуациям вплоть до аварий.

Пара слов о флюсах

Чаще всего применяют следующие флюсовые составы:

  • Специальный флюс для работы с алюминием, в котором главным элементом является олово с дополнениями из цинка, кадмия и буры. У цинка и кадмия в этой смеси особая функция: они повышают силу диффузии.
  • Так называемая паста – флюс для пайки медных изделий. Это та же флюсовая смесь, только по консистенции она гуще обычных флюсов. Особенности паст-флюсов – их способность усиливать адгезию соединения и минимизирует формирование пузырьков из воздуха.

С алюминием часто работают как в промышленности, так и в домашних условиях. В составе припоя для пайки алюминия обязательно должны присутствовать кремний, цинк, медь и серебро. Сплавы должны быть высокотемпературными.

Как выбирать припой для меди?

Один из самых главных критериев – это уровень температуры плавления. Чем выше этот уровень, тем выше риск повреждения детали из основного металла. Многое будет зависеть от толщины стенки медной трубы.

Если эта стенка толстая, прожечь ее трудно и, следовательно, риск повреждений ниже. В этом случае вполне приемлемо использование твердого типа для меди, у которого достаточно высокий уровень температуры плавления.

Если же вы работает с тонкостенными трубами, и для них высокая прочность соединения не критична, выбирайте мягкий тип медно-фосфорного припоя с низкой температурой плавления.

Для пайки пищевой меди существуют специальные сплавы, в которых отсутствуют какие-либо токсичные вещества или ядовитые элементы.