Чем паять латунь в домашних условиях. Технология пайки латунью

Латунь – широко применяемый сплав для создания различных изделий, поэтому вопрос, как работать с ним, актуален для многих мастеров. Процесс обладает определенными особенностями и сложностями, может выполняться как в домашних условиях, так и промышленными методами. При соблюдении правил пайка латуни окажется под силу любому человеку.

Нюансы технологии

Латунь представляет собой сплав, в котором основными составляющими являются медь и цинк, а дополнительными элементами – олово и алюминий. Изделиям из металла всегда находят применение в быту. Когда нужно соединить два разных предмета, прибегают к пайке. Метод обладает некоторыми нюансами, о которых следует знать прежде, чем приступать к выполнению работы.

Главной особенностью процесса является активное испарение цинка из-за воздействия очень высокой температуры. В результате быстро образуется плотная пленка, особенно если процентное содержание цинка в сплаве составляет более 15%. Разрушить ее не представляется возможным даже при помощи канифоли со спиртом. Поэтому при пайке латуни важно использовать специальные флюсы.

Также требуется внимательно изучить все этапы процесса, так как это единственно возможный вариант прочно соединить два разных предмета в один. Суть пайки заключается в том, что между двумя соединяемыми деталями вводят расплавленный припой, который и скрепляет их. Главное условие процесса таково – температура разогрева соединяющего элемента должна быть меньше, чем температура плавления соединяемых предметов.

Пайка твердым припоем позволяет получать более прочные и термостойкие швы. Технология осуществляется согласно стандартным правилам. Преимуществом метода является то, что можно соединять предметы из разных материалов. При этом их поверхность, структура и свойства не изменяются, как это бывает при сварке.

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.

Используемые инструменты

Для соединения двух разнородных изделий применяют либо газовую горелку, либо паяльники. В качестве последнего чаще всего используют обычные электрические инструменты. Какой мощности он должен быть, зависит от характера работы. Если соединяются, к примеру, детали толщиной до 1 мм, то подойдет инструмент с мощностью 80-100 Вт.

Когда выполняется пайка латунью, то получается пористый шов из-за испарения цинка. Это ухудшает надёжность и качество соединения. Поэтому изделия рекомендуется соединять внахлест. Используя паяльник, подготовку выполняют в несколько этапов:

Включают в сеть в первый раз и ждут, пока инструмент перестанет дымить. То есть, пока в нем не выгорят все вещества, использованные при прошлом разе использования.
Дождавшись, пока инструмент остынет, затачивают жало.
Если у наконечника нет защитного покрытия, то на кончик наносят тонкий слой олова.
Во время соединения инструмент должен иметь температуру не ниже 500 градусов по Цельсию.

Припои и флюсы

Для качественного скрепления нужно разумно отнестись к выбору флюса и припоя. Это имеет значение, когда работа выполняется или газовой горелкой, или паяльником. Опытные мастера утверждают, что необходимо использовать более активный припой, в состав которого входит хлористый цинк. Именно ему под силу очистить поверхность предметов от появляющихся пленок из оксида цинка во время нагревания.

Поэтому лучше приобретать специальный флюс, в качестве которого может выступать бура. Если предстоит работа со сплавом, содержащим большое количество меди, то лучше использовать серебряные или медно-фосфорные компоненты.

Когда соединяемые предметы различаются по материалу изготовления, то особенно важно знать, какой припой подходит. Припой для пайки латуни должен сочетаться с поверхностями изделий и иметь температуру значительно ниже. Если нет строгих требований к прочности и внешнему виду, соединение возможно оловом.

Как выполнить пайку в домашних условиях

Перейти к непосредственному выполнению спайки, следует после того, как были изучены особенности технологии. Сначала необходимо приготовить следующее оборудование и материалы:

• газовая горелка или паяльник;
• флюс и припой;
• бура.

Задача выполнима и без буры с флюсом, но тогда швы получатся видными, место соединения не будет отличаться особой прочностью.

Скрепление изделий выполняется следующим способом:

• поверхность деталей обрабатывается флюсом и посыпается стружкой припоя;
• затем их подносят к газовой горелке и нагревают до 700 градусов.

Очень крупные изделия необходимо прогревать постепенно.

Пайка с помощью газовой горелки

Когда нужно запаять латунь любой марки, выручит газовая горелка. Сначала детали помещают на асбестовое основание и соединяются. Шов протирается флюсом на основе буры, припой посыпается сверху.

Пламя газовой горелки должно попадать ровно на это место. Когда выполняется пайка меди с латунью, следует заранее приготовить специальное средство для удаления оксидной пленки.

Пайка паяльником

Паяльником также удается добиться прочного соединения двух изделий. В этом случае используют такой флюс, как паяльная или ортофосфорная кислота.

Предварительно обработав поверхность изделий, после чего подносится паяльник с припоем. В спаиваемых изделиях таким образом можно скрыть дефекты. Пайка выполняется при хорошо разогретом инструменте.

В домашних условиях очень часто можно столкнуться с необходимостью соединить латунные изделия. Например, элементы водопроводных и отопительных систем.

Своими руками удастся выполнить требуемое, когда дома есть два паяльника – маломощный – 40-60 Вт и мощный – от 100 Вт.

Ошибки, которых следует избегать

При нехватке опыта работы с паяльником некоторые мастера не прогревают его до необходимой температуры. Чтобы качественно спаять латунь, необходимо очистить инструмент и поверхность соединяемых деталей.

Контроль качества

При пайке латуни в домашних условиях следует ответственно отнестись к делу и заранее подготовить материалы. Если нет газовой горелки, можно обойтись паяльником. Но в обоих случаях важно досконально разобраться с инструкцией по эксплуатации.

Насколько качественно удалось спаять изделия из латуни можно понять по внешнему виду шва, структуре и механической прочности.

Техника безопасности

Горелка и паяльник – опасные инструменты, поэтому во время работы следует следить за углом наклона инструмента или пламени. Не помешает удостовериться в целостности проводки и вилки. Во время пайки не стоит отвлекаться или оставлять горячий паяльник в зоне доступа детей. Некоторые флюсы выделяют вредные вещества в ходе плавления, поэтому нужно либо работать в респираторе, либо чаще проветривать помещение.

Преимущества и недостатки самостоятельного выполнения

Когда нужно соединить изделия из латуни, пайка – лучшее решение. Изучить, как выполняется процесс, нужно, так как каждый раз звать специалиста окажется накладно для семейного бюджета. Но именно мастер может выполнить работу любой сложности качественно и на долгое время. Когда требуется пайка труб в водоснабжении или электрических проводов, то пайку лучше доверить мастеру. Потому по неопытности можно остаться без света или устроить мини-потоп.

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.

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:

1. 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.

1. 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.
2. Металл паяного шва, образуемый расплавлением припоя| газовым пламенем, должен быть плотным (не иметь пор и шлаковых включений).
3. Плавление припоя должно осуществляться при минималь-; ном выделении паров цинка.
4. Припой должен обеспечивать достаточную прочность, пла*| стичность и непроницаемость паяного соединения.
5. 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:

1. Иметь температуру плавления не меньше чем на 50° С ниже температуры начала плавления припоя (ниже линии солидуса).
2. Обеспечивать защиту нагретого основного металла и припоя от окисления кислородом воздуха (в зоне пайки).
3. Растворять и связывать образующиеся окислы и уменьшать поверхностное натяжение припоя.
4. 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.
5. 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.

1. 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,

1. 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.

Латунь как материал известна достаточно давно. Хорошие физические и химические свойства позволили ей получить широкое распространение. У латунных деталей тоже периодически возникают дефекты (трещины, отверстия, изломы). Эти проблемы можно решить с помощью пайки. Чтобы результат получился высокого качества необходимо хорошо знать состав латуни, физические и химические характеристики, каким образом проводить пайку, какие припои и флюсы применяют для проведения таких работ.

Основные сведения о латуни

Латунь по своему составу бывает двойной или многокомпонентной. Всегда её основу составляют два металла: медь и цинк. В этом сплаве цинк выполняет функции основного легирующего компонента. Для придания различных свойств в её состав добавляют различные металлы: олово, свинец, марганец. Поэтому очень важно бывает знать, с каким составом латуни приходится работать. Это необходимо, чтобы определить условия и специфику пайки.

Современная латунь классифицируется по следующим показателям:

В зависимости от химического состава:

• Двухкомпонентные сплавы. В его составе присутствует только два металла цинк и медь. Процент содержания каждого может быть различным. Такой тип маркируется заглавной буквой русского алфавита «Л» и числом. Число указывает, какой процент меди содержится в сплаве. Например, марка Л85 — в этом сплаве 85% меди и остальные 15% приходится на долю цинка.
• Многокомпонентные. Их ещё называют специальные. Такие сплавы содержат большое количество добавок. Они маркируются двумя заглавными буквами и цифрами. Например, марка ЛА77-2. Она указывает, что состав включает 77% меди, 21% цинк и 2% алюминия. Поэтому очень часто специальные латуни получают своё название в зависимости от названия легирующего элемента с самым высоким процентом (алюминиевые, оловянные, никелевые, марганцевые и так далее).

По степени и качеству обработки:

• Деформируемые. К ним относится латунь в виде проволоки, круглая трубка, лист и лента.
• Литейные. Это арматура, готовые изделия, сделанные из латуни.

• Если содержание цинка находится в пределах от 5 до 20%, то такой сплав именуется красной латунью (томпак).
• Если это процент колеблется от 21% и достигает 36%, такая латунь называется жёлтой.

Все марки латуни обладают схожими свойствами. Они хорошо поддаются обработке, имеют высокие антикоррозийные характеристики, обладают достаточной прочностью. При значительном понижении температуры сохраняют свою пластичность.

Эти свойства определили обширный круг применения латуни.

Применение латуни

Кроме перечисленных положительных свойств, латунь очень долговечный и надёжный сплав. Латунь применяется в следующих областях:

• Изготовление трубопроводной арматуры (переходники, вентили, трубы).
• Сантехнических устройств (краны, смесители умывальники)
• Мебельной фурнитуры (руки, защёлки, замки, декоративные накладки).
• Производство электротехнических деталей.
• Производство сувениров.
• Производство посуды.
• Художественное литьё.
• Производство ювелирных изделий. Ювелиры в основном применяют двухкомпонентные сплавы. Это может быть: желтая, красная, зелёная или золотистая латунь.

Припои и флюсы: классификация и методы выбора

Для получения хороших результатов пайки обязательно применяются добавки в виде флюсов и различных припоев.

Припоем называется определённый металл, который после его расплавления проникает в металлы, подготовленные для пайки.

Чтобы добиться надёжного контакта, марка припоя должна обладать температурой плавления, которая будет значительно ниже температуры плавления самой латуни. В то же время он должен обладать хорошей адгезией с латунью. Поэтому для паяния латуни применяют специальные припои.

Только в крайнем случае, если паяют детали, на которых не лежит большой ответственности за весь агрегат, и нет высоких требований к прочности, применяют обычные сплавы олова со свинцом.

Современные припои классифицируются следующим образом:

• По температуре плавления. Они бывают мягкие с температурой плавления достигающей 400°C; полутвёрдые с температурой плавления олова и твёрдые. Температура плавления твердых припоев превышает 500 °C.
• По типу расплавления. Припои, которые расплавляются в процессе пайки полностью или частично.
• По способу получения припоя. Производятся готовые припои, и припои которые образуются в процессе пайки. Такая пайка называется контактно – реактивная.
• По перечню химических элементов, добавленных в состав. Таких элементов применяется достаточно большое количество. От распространенных металлов цинка, олова, алюминия, до редкоземельных металлов галлия, индия, палладия.
• По технологии изготовления припоя. Они бывают: проволочные, штампованные, катанные, литые измельчённые.
• По виду припоя. Их производят в виде проволоки, готового порошка, в виде ленты и отдельных листов, в форме таблеток и готовых к применению закладных деталей.
• По способу образования флюса. Припои делятся на две большие категории: флюсуемые и так называемые самофлюсующиеся.

Припои, так же как и латунь, маркируются заглавными буквами и цифрами. По маркировке можно определить для какой латуни предназначен конкретный припой. Например, если необходимо спаять деталь из латуни, в которой большой процент меди, то предлагается использовать припой марки ПСр12 или ПСр72. Этот припой в своём составе содержит большой процент серебра. Если в латуни присутствует большой процент цинка, то целесообразно использовать припой ПСр40. Поэтому, чтобы получить надёжное соединение после пайки, необходимо понимать, какие нагрузки возлагаются на ремонтируемую деталь. Если деталь стационарная и не несёт больших вибрационных нагрузок (например, элементы сантехники) можно смело применить припой мари ПМЦ. Если же необходимо обеспечить прочное соединение применяют специальные твёрдые припои, такие как L-CuP6. Этот припой имеет очень высокую температуру плавления — 730 °С.

Чтобы правильно выбрать марку припоя, можно воспользоваться следующим методом:

• Определить температуру плавления деталей, которые планируется спаять.
• Уточнить коэффициент температурного расширения. У латуни, которую планируется паять и припоя он должны быть очень близким.
• После пайки припой не должен снижать механические характеристики отремонтированной детали.
• Припой должен образовывать с основной латунной деталью гальваническую пару. Если этого не обеспечить будет быстро происходить процесс коррозии.
• Свойства припоя должны соответствовать всем техническим и эксплуатационным характеристикам.
• Припой должен обеспечивать в процессе пайки хорошую смачиваемость основной детали.

Флюсом называют специальное вещество, которое позволяет подготовить поверхность металла, то есть, снять с неё образующийся налёт окисла, жирные и водяные пятна. Без применения флюса качественно спаять латунную деталь невозможно. Флюсы подбираются в зависимости от химического состава латуни.

Опыт показывает, чтобы качественно спаять детали из распространенных марок латуни ЛС59 и Л63 достаточно иметь флюс, состоящий из хлористого цинка, растворённого в борной кислоте. Если необходимо спаять латунь, в составе которой имеется свинец и кремний (например, марка ЛКС80), то необходим флюс, имеющий соединения фтора и калия. Их также растворяют в борной кислоте, или буры. Подобный можно приготовить и в домашних условиях, используя соответствующие элементы в требуемом процентном соотношении.

Сегодня промышленность предлагает готовые флюсы для паяния латуни. К ним относятся: флюс «Бура»; флюсы ПВ-209 и ПВ-209Х.

Способы пайки

Процесс паяния латуни обладает определённой спецификой. Латунь нагревается и происходит испарение элементов горячего цинка. В этот момент образовывается оксидная плёнка, которая достаточно сложно удаляется с поверхности детали и тем самым ухудшается качество пайки. Обычно латунь паяют двумя способами: с помощью паяльника и с помощью специальной горелки

Пайка с помощью паяльника

Чтобы качественно спаять латунь паяльник должен обладать мощностью не ниже 1000 Вт. Такой паяльник обеспечит необходимую температуру нагрева самих деталей и припоя. Она должна равняться 500ºС и выше. Низкотемпературная пайка латуни возможна только в том случае если в ней имеется высокий процент содержания меди.

Наиболее удобным является паяние с помощью паяльной станции, которая имеет регулировку температуры жала паяльника. Такая регулировка позволяет установить оптимальный режим нагрева. Дело в том, что во время паяния необходимо избегать ненужного перегрева зоны паяния. Оптимальной считается температура нагрева жала паяльника до 350°С.

Пайка с применением газовой горелки

Поставленную задачу по паянию латуни можно решить, применяя небольшую горелку. Латунную деталь размещают на любом жаропрочном материале, он должен выдерживать высокие температуры. Для этих целей применяют асбестовые пластины.

Детали, которые необходимо спаять, размещают на этой пластине и совмещают друг с другом. Подготовка к паянию такая же, как и при паянии паяльником. Далее припой нарезают в виде мелкой металлической крошки или стружки и посыпают ею стык деталей. Затем регулируют величину пламени горелки, и подводят его в зону паяния.

Сначала необходимо произвести не сильный разогрев участка паяния, чтобы произошло прихватывание припоя к поверхности латуни. После этого приступают к полному нагреву до тех пор, пока на поверхности латуни не появится характерный красный цвет. При правильно отрегулированной горелке температура в зоне паяния достигает 700 °С. После остывания необходимо удалить наплывы и остатки флюса.

Итак, чтобы получить добротные результаты пайки латунных деталей необходимо правильно подобрать припой. Следить за чистотой стержня паяльника и степенью его прогрева. Ни когда не стоит начинать пайку, если паяльник не нагрелся до требуемой температуры. Тщательно подготовить поверхности латунной детали, которые планируется спаивать (протереть от грязи и пыли и обезжирить). Внимательно следить за степенью нагрева рабочей зоны паяемых деталей.

Пайка латуни имеет собственные особенности вследствие испарения горячего цинка, а также образования на поверхности металла оксидной пленки. Латуни, содержащие в составе до 15% цинка, окисляются пленкой, которая состоит из сцепленных частиц CuO и ZnО. В медных сплавах, содержащих достаточно большое количество цинка, пленка окислов состоит преимущественно из ZnO, которые удаляются намного проблематичнее, чем в случае с пленкой окиси меди.

Для пайки пригодится следующие инструменты и материала:

• Асбестовое основание;
• Газовая горелка;
• Графитовый тигель;
• Медь, серебро, бура, борная кислота.

Готовим припой

Сначала потребуется изготовить тиноль в домашних условиях, который будет состоять и серебра и меди в пропорции 2:1 соответственно. Для этого необходимо сплавить серебро и медь, воспользовавшись газовой горелкой. Далее необходимо отвесить требуемое количество серебра и меди, после чего их надо поместить в тигель и греть газовой горелкой.

Графитовый тигель можно произвести из графитовых углей (контактных троллейбусных элементов), найти которые не составит труда на конечных остановках электрического транспорта. Относительно размера тигля, то он должен быть приблизительно 20х20 миллиметров.

Затем выбираем канавку 5х40 миллиметров полукруглой формы для того, чтобы проще вынимать штапик припоя (горячий тигель опускается в воду). Как только медь и серебро расплавлены, можно приступать к перемешиванию компонентов тиноля с помощью проволочки.

Готовим флюс

Таким образом, припой готов к работе, но его еще нужно остудить, раскатать в вальцах, а также нарезать на мелкие части. Теперь нужно приступить к приготовлению флюса. Для этого берем 20 грамм буры (порошка), а также в равной пропорции борной кислоты (порошка), после чего тщательно перемешиваем ингредиенты и заливаем стаканом воды. Далее кипятим и остужаем готовый флюс.

Работаем следующим образом:

1. Паять нужно на каком-либо теплостойком материале. Если производите пайку радиаторов, работу выполняйте полноценно. С этой целью мы припаслись асбестовой пластиной. Таким образом, помещаем на не паяемые детали, после чего смачиваем флюсом, присыпаем припоем. Далее начинаем понемногу греть.
2. Сперва греем немного, чтобы припой сцепился с деталями, после чего доводим процедуру од появления красного оттенка.
3. Припой достаточно просто затекает в зазор между деталями, спаивая их между собой очень крепко. Стоит обратить внимание на то, что разница между температурой плавления латуни и припоя составляет около 50 гр. С, а поэтому не следует перегревать материал.
4. Полученный шов имеет один ярко выраженный цвет со спаиваемой деталью.
5. Затем следует промывка изделия от флюса: промываем изделие в горячей серой кислоте (3%-й).

Так, получаем отличное сцепление латунных изделий, которые прослужит долгие годы.