Традиционно самым распространенным способом соединения медных труб является пайка. Чтобы создать прочный и долговечный шов, необходимо правильно подобрать припой для пайки меди и флюс, тщательно подготовить поверхность и соблюдать технологию.
Содержание
Какой припой выбрать?
При пайке медных труб используют два основных типа:
- мягкого, с температурой плавления до 425оС;
- твердого, с температурным диапазоном 460-560оС.
В качестве припоев рекомендовано использование содержащих серебро сплавов. Они обеспечивают высокое качество соединений, но дороги. Медно-фосфорные составы более доступны и подходят для пайки менее ответственных соединений.
Медно-фосфорные
Температура плавления медно фосфорного припоя невысока. Медный припой позволяет обходиться без флюсовых составов. Входящий в состав фосфор защитит рабочую область от воздействия кислорода воздуха.
Шовный материала, сформированный на основе меднофосфористого припоя, весьма прочен и стоек к вибрационным воздействиям. Поэтому фосфористые составы широко используют при пайке компонентов теплообменников.
Почему при спаивании стальных деталей пайщики иногда пользуются медным припоем, а медь стальным припоем паять нельзя? Причина заключается в разнице температур плавления стали и меди. Медные заготовки уже расплавятся, а сталь все еще будет нагреваться.
В то же время медно-фосфорный припой чувствителен к перегреву, поэтому приходится принимать меры к охлаждению стыка. Изделие выпускается в виде прутка. Доступна и медная лента для пайки. Используются для пайки и медно-цинковые низкотемпературные припои.
Серебряные
Состав из чистого серебра мало подходит для того, чтобы паять медные изделия. В основном используют серебро с добавками железа, висмута и других элементов.
Припой для меди на основе серебра обладает высокой смачиваемостью по отношению к заготовкам и отлично проникает в самые узкие зазоры между ними. Соединения не корродируют и выдерживают большие статические и периодические динамические нагрузки.
Содержание Ag
Химический состав припоев для пайки заготовок из меди с серебром описан в ГОСТ 19738-74. Они обозначаются литерами ПСр ХХ, где цифры определяют долю серебра в процентах
Практическое применение
Составы с высокой процентной долей серебра (50-72) обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. Их используют в электротехнике и электронике.
Сплавы со средним процентным содержанием стоят дешевле и используются для пайки соединений, не подверженных температурным нагрузкам.
[stextbox id=’info’]Составы с низкой процентной долей (5-15) применяются в машиностроении.[/stextbox]
Особенности тинолей
Характерной особенностью серебросодержащих составов является их низкая рабочая температура. Высокая текучесть позволяет расплаву проникать в зазоры и поры и создавать высококачественные швы.
Пайка твердым
Твердые припои применяются для стыков трубок и трубопроводов большего диаметра. При этом используют пастообразный флюс, газовую горелку для разогрева и необходимое вспомогательное оборудование и инструменты.
Низкотемпературные
Низкотемпературные припои плавятся при температуре до 450оС. Невысокая температура позволяет избежать отжига основного материала трубы и сохранить его физико-химические свойства. Припои готовятся на основе оловянных или цинковых сплавов. Применяется в качестве компонента и свинец.
Высокотемпературные
Высокотемпературный припой для пайки меди готовят на основе серебра или меди, обладающих высокой температурой плавления. При температурах свыше 450оС происходит отжиг заготовок, ведущий к снижению их прочности.
Физико-химические свойства
Свойства зависят от химического состава сплава. Так, низкотемпературные обладают меньшей прочностью, но не снижают прочностных и упругих характеристик материала деталей.
Высокотемпературные, наоборот, создают соединения высокой прочности, способные противостоять статическим и динамическим нагрузкам. Но при их использовании требуется большая осторожность, чтобы не пережечь и не ослабить основной материал.
Технические характеристики
Температура плавления высокотемпературных составов лежит в пределах 645-815оС. Шов выдерживает нагрузки на разрыв до 250Мпа. Температура эксплуатации соединения, в зависимости от состава, составляет 150-250оС. Кроме собственно меди, такие припои позволяют соединять латуни, красную бронзу, чугуны, стальные и никелевые славы. Паяют ими и алюминий. Кроме того, их используют для соединения деталей из меди и нержавейки.
Способы
Применяется два основных метода пайки медных заготовок:
- Высокотемпературный. Тугоплавкий припой на основе серебра или меди создает жесткое и прочное соединение. Шов называется твердым и выдерживает механические и температурные нагрузки. Чтобы отжиг не приводил к ухудшению прочности основных деталей, следует охлаждать готовую пайку исключительно естественным образом, без обдува холодным воздухом или опускания в жидкость.
[stextbox id=’info’]Такая пайка применяется для труб размером от 12 до 159 мм, работающих при температуре среды до 125оС.[/stextbox]
- Низкотемпературный. Такую пайку называют мягкой. Припои готовят на базе металлов с низкой температурой плавления. Невысокая температура позволяет избежать отжига, и снижения прочности труб не происходит. Метод формирует швы шириной от 7 до 50 мм, на трубах от 6 до 100 мм в диаметре.
Мягкие соединения нельзя использовать при монтаже газопроводов.
Что понадобится в процессе?
Для пайки потребуется:
- флюс для обработки поверхности заготовки;
- припой, соответствующий выбранному методу пайки;
- устройство для снятия фаски с торца трубы;
- проволочные щетка и ерш для того, чтобы зачистить заготовки;
- расширитель труб;
- измерительный инструмент: рулетка, мерный калибр, угольник, ватерпас;
- горелка.
Портативная пропановая горелка дает возможность прогреть стык за несколько секунд. В тех местах, где использование открытого пламени недопустимо, стыки прогревают электропаяльником со сменными прижимами и электродами на разные диаметры трубы
Технология
После того, как принадлежности и инструменты подготовлены, переходят к самой пайке:
Отрезаем деталь необходимой длины
Для раскроя трубных заготовок используют труборезы с ручным или электрическим приводом. Чтобы рез был ровным, после каждого оборота следует затягивать на треть хода регулирующий прижим маховик. Кромку следует обработать фаскоснимателем и зачистить ершиком. Если соединение стыковое, одну из труб следует расширить. Далее поверхности обезжиривают и проверяют качество их сопряжения.
Наносим флюс на поверхность трубы
Флюсовую пасту наносят на внутреннюю поверхность кисточкой, встроенной в крышку баночки. Она должна быть полностью покрыта флюсом, в то же время на ней не должны скапливаться излишки.
Соединяем
Детали вставляются одна в другую с легким проворотом в обе стороны. Это помогает равномерно распределить флюс.
Излишки флюса необходимо стереть чистой ветошью.
При низкотемпературной пайке включенную горелку направляют на стык. Стык необходимо прогреть равномерно, плавно перемещая факел. Катушку с припоем берут в левую руку. Проволокой касаются зазора, припой плавится и заполняет его.
В этот момент пламя немного отводят в сторону, давая припою затечь в зазор.
Пропаянный стык должен остывать обычным путем, баз обдува или смачивания жидкостью. Это позволит избежать эффекта отжига.
Для высокотемпературной требуется более горячее пламя. Его получают, сжигая смесь пропана с кислородом либо ацетилена с воздухом. Прогревать стык следует равномерно и быстро, избегая пережога. Нужную температуру заготовки (750оС) можно определить по темно- вишневому цвету. Прогретый, но не расплавленный горелкой паяльный состав подают в зону стыка.
Опытные мастера сразу нагревают стык ровно настолько, сколько требуется для плавления и затекания паяльного состава. Начинающим пайщикам придется потренироваться на учебных заготовках. Избыток расплава удаляют медной лентой, предназначенной для удаления припоя. Пропаянный шов должен остывать естественным путем, без обдува холодным воздухом.
После остывания чистой сухой ветошью следует снять остатки флюсовой пасты.
Основные ошибки
Начинающие пайщики часто делают ошибки. Самые типовые из них таковы:
- Не устраненные дефекты поверхности после раскроя: задиры, стружка, овальность. Пайка поверх дефектов ослабляет соединение, снижает его долговечность и герметичность.
- Некачественное обезжиривание.
- Сужение монтажного зазора. Узкая пайка также будет ненадежной.
- Недогрев заготовок. Холодные детали не смогут своим теплом расплавить припой и обеспечить его затекание в монтажный зазор. Холодная пайка может развалиться при простом прикосновении.
- Недостаток флюсовой пасты. Часть поверхности шва, не покрытая флюсом, не очищается от окисной пленки и не пропаивается.
- Пережог стыка. При этом выгорает флюс, окисная пленка не разрушается полностью, кроме того, на поверхности возникает окалина. Прочность пайки существенно снижается.
- Попытка проверки на прочность горячего стыка. Приводит к деформации слоя припоя в монтажном зазоре и его отслоению от деталей.
Частой ошибкой является также пренебрежение требованиями техники безопасности. Высокие температуры, вредные испарения, химически активные флюсы требуют применения средств индивидуальной защиты. К ним относятся:
- защитные очки;
- обувь, одежда и головной убор из негорючей ткани;
- плотные спилковые перчатки
- респиратор.
Рядом с местом пайки не должно быть легковоспламеняемых материалов, оно должно хорошо проветриваться. Нельзя паять в верхнем положении.
Правильно подобранный паяльный состав позволяет получать надежные и прочные паяные соединения. Не менее важно использовать подходящий флюс и строго соблюдать требования технологии пайки и технику безопасности.
Первые несколько швов лучше запаять под присмотром опытного пайщика.
