Пайка металлических изделий

Пайка металлических изделий занимает второе место после сварки среди всех современных способов, позволяющих создать неразъемные детали. Более того, в некоторых областях ее позиция является главенствующей. Трудно себе представить современную IT-промышленность без этого прочного способа соединения элементов электронных схем.

С помощью пайки становится возможным соединение труб в теплообменниках, холодильных установках и всевозможных системах, транспортирующих жидкие и газообразные среды. Именно этот процесс позволяет прикрепить твердосплавные пластины к металлорежущему инструменту. При кузовных работах с его помощью крепят тонкостенные детали к листу. Чтобы изделие было прочным, а пайка качественной, необходимо знать основные нюансы технологии при работе с различными металлами.

Отличия пайки металлических изделий от сварки

Соединение двух металлов может происходить двумя способами: пайкой и сваркой. Пайка скрепляет материалы с помощью припоя – так называется специальная присадка. Сварка же расплавляет края металлов, соединяя их. Это может происходить либо за счет давления, либо за счет нагрева.

Часто пайке отдают предпочтение за ее большую экономичность и щадящее отношение к металлам. Пайка металлических изделий имеет ряд преимуществ:

1. Не происходит нагрева заготовок, в результате которого металл плавится. Это дает возможность сохранить как химические, так и физические свойства материалов.
2. Не нужно проводить обработку и чистку деталей перед пайкой, в отличие от сварки.
3. Стоимость оборудования для проведения пайки ниже сварочного.
4. Пайка дает возможность делать сложные конструкции и узлы.
5. Высокая прочность участка соединения деталей. Изделия не деформируются в месте стыка.

Остановимся на различных методах пайки металлов.

Особенности пайки металлических изделий в зависимости от материала

Изделия из цветных металлов необходимо подгонять друг к другу с особой тщательностью. По этой причине пайку выбирают чаще, чем сварку. Рассмотрим, каким образом происходит пайка различных цветных металлов.

1. Пайка меди.

Медь является металлом, который довольно часто используется в быту. Она входит в состав таких изделий, как электрические кабели, трубы для водопровода, компоненты электронной техники.

Чаще всего используется пайка двумя методами:

• С помощью высокой температуры – около +600 °С.
• При помощи низкой температуры – около +450 °С.

Поскольку в данной статье рассматриваются технологии пайки в домашних условиях, то остановимся на низкотемпературном методе.

Для проведения пайки меди необходимо взять:

• Припой. Его компонентами являются олово, составляющее от 95 до 97 %, а также сурьма, медь, висмут, селен или серебро. Последние, содержащие серебро, считаются лучшими видами припоя. Часто пользуются и трехкомпонентными составами, включающими олово, серебро и медь. Сплавы, содержащие свинец, используют на производстве нечасто, поскольку этот химический элемент наносит вред здоровью работников. Не рекомендуются они и для работы в домашних условиях, так как пары свинца опасны для легких человека. Либо необходимо установить активную вытяжку.
• Флюс для пайки меди (он может быть активированным, кислотным, некислотным, антикоррозийным).
• Газовую горелку.

На промышленном производстве особой популярностью пользуется применение паяльной пасты. Она состоит из флюса, небольших частиц припоя и разных специальных добавок.

Пошаговая технология проведения пайки деталей из меди выглядит следующим образом:

• Флюс наносится на обе заготовки в местах стыков и на поверхность, где будет размещен припой.
• Припой закладывается в место соединения. Им может стать специальная паста или проволока из олова.
• Газовая горелка разогревает место стыка. Припой растекается по шву и вокруг места соединения.
• Изделие должно остыть в полном покое, то есть его нельзя трогать (сгибать, крутить и пр.). В результате остывания шов с припоем отвердевает.
• Флюс, оставшийся на поверхности, убирается абразивной щеткой.

2. Пайка алюминия.

Алюминий считается капризным материалом. Специалисты полагают, что в домашних условиях провести пайку алюминия невозможно. Причина заключается в необходимости разогрева места стыка до +600 °С, что может привести к прогоранию листового алюминия.

Однако это не совсем так. Можно провести пайку алюминия, если применить особые виды флюса и припоя. Для соединения алюминия потребуются:

• Припой. Больше всего подойдет состав, включающий медь, кремний, цинк, серебро и алюминий. Это может быть сплав российского производства «34А», а также его аналог, произведенный за рубежом, – «Aluminium-13».
• Флюс. Возможно применять обыкновенную буру. Но будет лучше, если состав будет включать триэтаноламин.
• Паяльник, мощностью не менее 100 Вт.

Пошаговая технология проведения пайки деталей из алюминия выглядит следующим образом:

• Заготовки очищаются от пыли и грязи.
• Оксидная пленка убирается наждачкой. Это необходимо делать для уменьшения слоя оксида. Он появляется на алюминии практически сразу после любой обработки.
• Флюс распределяют по месту стыка.
• Припой раскладывается равномерно и медленно, при этом детали из алюминия постоянно не нагреваются.
• После остывания стык чистится мелкой наждачкой или металлической щеткой.

3. Пайка листов жести.

Соединение обычной жести происходит просто. Если в металле нет примесей или каких-либо нанесений на него, то металл спаивается в ровный шов, который остается неизменным даже при высоких температурах. Для проведения пайки жести необходимо следующее:

• Припой. Чаще всего специалисты используют состав на основе сурьмы и олова. Это ПОС-40 или ПОС-30. Иногда применяют ПОС-90 со свинцом в составе.
• Флюс. В таком качестве можно использовать простую канифоль или соляную кислоту. Недавно появившаяся на жести пленка оксида очень легко убирается.
• Паяльник, мощность которого не менее 40 Вт.

Пошаговая технология проведения пайки:

• Убрать пыль и грязь с поверхности заготовок.
• Разложить канифоль по кромкам деталей.
• Расположить припой на место стыка, а затем расплавить его.
• После остывания очистить шов металлической щеткой или мелкой наждачкой.

4. Пайка оцинкованного железа.

Оцинкованное железо обладает несколькими специфическими характеристиками, что отличает его от простой жести.

Первое, что необходимо отметить, это высокая испаряемость цинка с поверхности, нагретой до +960 °С. Следовательно, работая с оцинкованным металлом, нельзя пользоваться горелками большой мощности.

Второе – далеко не все виды припоя годятся для оцинкованного железа. Примером может быть ПОС-90. Его нельзя использовать, поскольку под его воздействием разрушается структура металла.

Для пайки следует приготовить:

• Припой. Лучше всего взять ПОС-30.
• Флюс. Это может быть борная кислота или хлористый цинк.
• Паяльник, мощность которого не менее 40 Вт.

Оцинкованное железо паяется аналогично жести. Единственной особенностью является необходимость равномерного прогрева – без перегрева части поверхностей.

5. Пайка нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь представляет собой сплав с добавлением титана, хрома, никеля. Пайка такого материала имеет ряд отличий от работы с оцинкованным или обычным железом. Физические характеристики металла меняются при разном соотношении материалов, входящих в его состав.

Например, материал, содержащий много никеля, при температуре от +500 до +700 °С способен выделять соединения карбида. С такими листами нужно работать быстро, равномерно нагревая их, что позволит не разрушить структуру материала.

Для пайки необходимы:

• Припой. Его выбор зависит от условий пайки. При работе в условиях высокой влажности или на открытом пространстве следует воспользоваться припоем, в основе которого лежат серебряные сплавы и малое содержание никеля. При пайке в помещениях, а также в домнах отдают предпочтение серебряно-марганцевым или хромоникелевым припоям. Первичное лужение проводят с обычным припоем (свинец и олово).
• Флюс. Это может быть бура (паста или порошок).
• Мощная газовая горелка, выдающая температуру свыше +800 ˚С. Для первичного лужения можно использовать паяльник, мощность которого более 100 Вт.

Технология пайки выглядит следующим образом:

• Зачистить места стыка.
• Зафиксировать заготовки, а затем намазать флюсом из паяльной кислоты.
• Залудить место соединения припоем (тонкий слой) с оловом. Для этого применяют паяльник. Следует обратить внимание на то, чтобы припой не растекался. В противном случае нужно подогреть заготовки и повторить процесс.
• Провести повторное лужение.
• Соединить заготовки. Условия пайки подскажут, как использовать припой. Воспользоваться для работы газовой горелкой.

6. Пайка черных металлов.

На качество соединения изделий из стали влияет ряд факторов:

• используемая марка стали;
• пористость деталей;
• чистота шва перед пайкой.

Припоем может быть сплав на основе латуни или олова. Выбор припоя зависит от поставленной перед специалистом задачи. Считается, что проще работать с оловянным припоем. Но есть и существенный недостаток – прочность шва будет невысока.

Латунные припои значительно прочнее, однако работа с ними требует специального оборудования.

Процесс подготовки отличий не имеет. Заготовки очищаются от пыли и грязи. Затем фиксируются тисками (струбцинами). В качестве флюса можно взять ортофосфорную кислоту. После чего производится пайка.

7. Пайка стали оловом.

Мощность паяльного устройства должна быть более 100 Вт. Перед началом пайки обе заготовки необходимо залудить. Затем готовое соединение дополняют оловянным припоем, после чего завершают процесс.

8. Пайка стали латунью.

Плавка латуни происходит при температуре более +900 °С. Исходя из этого, в работе применяют газовую горелку. Нагрев должен быть однородным, иначе латунь начнет очень быстро плавиться и прилипать исключительно к краям деталей из стали. Это приведет в итоге к ее хрупкости и последующему разрушению при возникновении напряжения. В готовом же изделии в таком случае образуются трещины.

6 советов по правильной пайке металлических изделий

Существуют базовые правила, которых надо придерживаться в ходе работы с различными металлами, в том числе со сталью. Кроме того, необходимо знать тонкости проведения пайки.

Подготовка деталей к пайке является очень важным этапом работ. Необходимо выяснить, сплав каких металлов подлежит пайке:

1. Следует проверить реакцию детали на ее нагрев горелкой или паяльником, узнать, насколько быстро на поверхности появляется пленка из оксида. Выяснить это лучше заранее, в противном случае придется работать в спешке.
2. Заранее подготовленные и тщательно зафиксированные детали следует нагревать постепенно и внимательно следить за перегревом отдельных частей. Важным является равномерность прогрева всей области пайки.
3. Разогрев требуется не только стыковочному шву, но и области вокруг него. Площадь прогрева может отличаться в зависимости от габаритов деталей и целей соединения. Как правило, она колеблется от 0,5 до 2 см.
4. Следует пользоваться только теми нагревательными устройствами, которые в состоянии дать правильную рабочую температуру припоя.
5. Не следует охлаждать шва холодными жидкостями. Металл должен самостоятельно «отдохнуть» и остыть равномерно. На это может потребоваться несколько минут.
6. Снимать детали с фиксаторов необходимо только после их остывания вместе с припоем.