Как припаять медь к стали?

Как спаять медь и сталь — Металлы, оборудование, инструкции

Как припаять медь к стали?

Вызывающая интерес пайка меди может выполняться одним из четырех методов: паяльником, газовой горелкой, в печах или ваннах. Когда разговор заходит о низкотемпературной технологии, то подразумевают именно паяльник. Все остальные относятся к высокотемпературным процессам.

Правила паяния медных деталей

Паяльник используют лишь для соединения мелких деталей, а сам процесс паяния производится при температуре +350 ℃. Крупные же заготовки, ввиду их повышенной теплопроводности, нужно паять только горелками.

Что касается ванн и печей, то здесь две позиции, отличающиеся друг от друга наполнителем. Это может быть припой или соль. Необходимо отметить, что соли выполняют две функции: нагревательного элемента, как источника температуры, и флюса.

То есть, в технологиях, где используются соляные печи или ванны, флюсы не применяются.

В принципе, в независимости от металла заготовок, сам процесс соединения одинаков для всех материалов. И делится он на шесть этапов:

  1. очистка заготовок меди механическим способом для удаления оксидной пленки;
  2. обезжиривание;
  3. внесение флюса в зону пайки;
  4. нагрев зоны.
  5. внесение припоя;
  6. зачистка стыка от флюса и припойного материала.

Также проводится пайка бронзы. Основное отличие – это необходимая марка припоя и флюса. Поскольку бронзы представляют собой сплав меди, олова и некоторых других элементов, то выбор припоя не составляет труда.

К бронзам также относят сплавы меди и кадмия, меди и бериллия, сплавы со свинцом, алюминием. Необходимо обращать внимание на состав бронзы, в зависимости от которого меняются свойства материала.

Подбор припоя и флюса

Когда проводится пайка медных сплавов при низкотемпературном режиме, применяются оловянно-свинцовые припои и свинцово-серебряные.

В зону пайки добавляется или канифоль, растворенная спиртом, или хлористый цинк. Это флюсы. К сожалению, оловянные и свинцовые добавки – это высокая хрупкость соединения, которая образуется за счет так называемых интерметаллидов. При низких температурных режимах пайки в них образуются трещины.

Поэтому для соединения меди используются припойные материалы, в которых олова содержится не более 15%. Свинцовая составляющая увеличивает ударную вязкость стыка.

А если в материале содержится серебро, то соединение меди становится хладо- и теплостойким. Но необходимо учитывать и тот факт, что серебро снижает прочность соединения.

При диффузионной пайке припой для меди – это несколько металлов: олово, свинец, индий и галлий. Если проводится низкотемпературный процесс, то нельзя гарантировать высокую прочность соединения. Она не выше 70 МПа.

Капиллярная пайка также может быть проведена этими припоями. Но с одним условием – зазор между заготовками не должен превышать 0,5 мм, а температура пайки не больше +900 ℃.

Для пайки оловянной бронзы применяют серебряные, оловянно-свинцовые и медно-цинковые припои. При высоком содержании олова в сплаве медно-цинковый материала нежелателен. В процессе пайки бронзу следует разогревать постепенно, и тщательно флюсовать металл.

Некоторые виды припоев

Кадмиевые припои при пайке меди и стали требуют к себе определенных навыков работы с ними. Потому что технологичность этих материалов ниже, чем у предыдущих.

Необходимо отметить, что такое соединение является термостойким (до +350 ℃), но не хладостойким. К тому же стык из кадмиевого сплава будет не очень прочным.

Цинковые припойные материалы редко используются для пайки меди, потому что сам металл быстро растворяется в материале припоя. Это ослабевает стык, отсюда и низкая прочность на разрыв – до 15 МПа.

Цинковые припои, легированные серебром или той же медью, также обладают низкой текучестью. Легированные кадмием или оловом эти материалы хоть и обладают неплохой текучестью, но прочность самого соединения сильно падает.

Медно-фосфористые марки с добавлением серебра – неплохой вариант для пайки. Соединение выдерживает высокие нагрузки, до 300 МПа, и температуру до +800 ℃. Но металл припоя, соединенный с медью, не пластичен. А значит, это небольшая прочность на изгиб.

Серебряные припойные материалы хорошо себя зарекомендовали при высокотемпературных режимах пайки меди. Правда, свои качества они проявляют, если пайка поводится ацетиленом или в специальных печах, где применяются коррозийно-активные флюсы.

Припои с высоким содержанием серебра используются в процессе соединения медных заготовок в вакууме или при нагреве аргоном. Если процесс проводится под давлением, то для соединения используют или фольгу (серебряную), или покрытие серебром.

Припойные материалы, в которых повышенное содержание меди и пониженное серебра, используют редко и в исключительных случаях. Потому что это тугоплавкий сплав, для которого требуется высокая температура нагрева.

Что касается чисто свинцовых припоев, то соединения, им проведенные, недостаточно прочны, но у них высокая пластичность. К примеру, изгибать такие стыки после пайки можно до угла 130°, а на растяжении они могут выдержать до 140 МПа.

Читайте также  Как убрать холодную сварку с металла?

Применение буры

Проводить пайку меди бурой всегда считалось самым простым способом соединения медных труб. По сути, бура – это высокотемпературный флюс в виде пасты.

При нагреве до 700-900 ℃ она начинает плавиться, превращаясь в стекловидную массу. С ее помощью соединяют между собой не только медные заготовки, но и медь с железом, для чего используются припои из меди, серебра, золота или латуни, то есть, среднеплавкие сплавы.

Единственное, на что необходимо обратить внимание, это соли, которые образуются в процессе пайки меди с помощью буры.

Для этого они смешивают в одинаковых пропорциях борную кислоту и буры. Добавляют в нее воды, перемешивают и выпаривают. Получается борный флюс. Для увеличения качества в смесь можно добавить хлористые или фтористые соли.

Технология пайки медных трубок практически ничем не отличается от стандартного процесса. Но есть в нем и свои нюансы.

К примеру, буру наносят и поверх трубок, и по внутренним ее поверхностям. Затем два патрубка нагреваются в течение 15 секунд, и только после этого вносят припой в зону нагрева.

Как паять медную проволоку

В домашних условиях часто приходится паять медную бижутерию. При кажущейся простоте процесса, он на самом деле не прост. Во-первых, надфилем надо обработать медную проволоку так, чтобы соединение двух ее частей проходило по большей плоскости. Обязательно надо соединяемые части закрепить относительно друг друга, чтобы в процессе пайки не происходило смешение.

В место стыка добавляется жидкий флюс, после чего проводится нагрев места соединения горелкой. Далее в зону нагрева подается припой. Лучше, если это будут небольшие кусочки, которые устанавливаются встык пинцетом. Можно их уложить до начала нагрева медной проволоки.

Пайка пищевой и непищевой меди – стандартизированный процесс, основанный на двух документах – это ГОСТ 1922249-73 и ГОСТ 16038-80. То есть, нормами и правилами оговорено конкретно, как проводить работу, чем и в каких условиях.

Источник: https://svaring.com/soldering/tehnologii/pajka-medi

Пайка меди в домашних условиях своими руками

Пайка является одним из самых старейших способов надежного крепления металлических деталей, который был открыт чеканщиками из Египта более пяти тысяч лет назад.

Суть этого метода заключается в создания неразъемного соединения металлов с помощью поверхностной диффузии, путем заполнения швов припоем, который представляет собой легкоплавкий материал с температурой плавления намного меньшей, чем у соединяемых деталей.

Отличным материалом для работы является медь, очистка поверхности которой не требует применения агрессивных веществ. Поэтому пайка меди в домашних условиях своими руками получила широкое распространение при необходимости ремонта предметов хозяйственного обихода и различных радиотехнических устройств.

Свойства медных сплавов

Медь является самым универсальным и доступным материалом. Положительные свойства металла обеспечивают широкое применение его сплавов во многих отраслях промышленного производства.

К таким свойствам относятся:

  1. Электропроводность меди является основным качественным показателем, который обуславливает ее повсеместное применение. Коэффициент электропроводности материала из меди превышает характеристики многих инженерных металлов. Добавление легирующих элементов и примесей в состав чистого металла уменьшает его проводимость, но значительно повышает прочность.
  2. Свойство теплопроводности, как и электрические характеристики, также зависит от процентного содержания примесей в медном сплаве.
  3. Коррозийная устойчивость меди определяется свойствами поверхностной пленки, которая малочувствительна к внешнему воздействию, поэтому и защищает эффективно основной металл от разложения. Медь устойчива к органическим кислотам, солевым и щелочным растворам, а вот азотные и неорганические кислоты способны разрушать структуру этого металла.
  4. Пластичность материала при его изготовлении или механической обработке (штамповке, прокатке) может значительно снижаться. Это свойство легко возвращается путем отжига металла, то есть его нагрева до 600–700 градусов с последующим охлаждением в естественных условиях.
  5. Внешний вид и цвет медных сплавов имеют характерный оттенок, который может существенно изменяться под воздействием погоды и атмосферных явлений. Медь имеет специфичный цвет от оранжево–розового оттенка до темно–бронзовой окраски. Атмосферное влияние может спровоцировать окрашивание поверхности вплоть до зеленого цвета. Некоторые медные сплавы широко используются в декоративных целях.

Источник: https://spb-metalloobrabotka.com/kak-spayat-med-i-stal/

Правила пайки стали

Как припаять медь к стали?

Пайка, как технология создания неразъёмных соединений металлических изделий имеет древнюю историю. И сегодня, несмотря на лидирующую позицию сварочных процессов, пайка стали, алюминия, меди, и многих других металлов и сплавов продолжает успешно применяться в различных отраслях техники.

Процесс пайки разных по составу металлических сплавов имеет свои особенности. Это связано с различной температурой плавления и химическим составом сплавов. К некоторым маркам стали пайка не применяется.

Сущность паяльной технологии

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

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

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

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

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

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

Читайте также  Что мягче медь или алюминий?

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

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

Например, проволоку небольшого диаметра можно легко прогреть обычным паяльником, при пайке стальных труб понадобится газовая горелка, а массивную заготовку придётся помещать в печь.

Низколегированной

Низколегированная углеродистая сталь относится к сплавам железа, наиболее легко подвергаемым процессу пайки.

Это объясняется тем, что на поверхности сталей данного типа образуется сравнительно непрочная плёнка окислов, легко устраняемая применением обычных флюсов.

Процесс пайки чёрных металлов может проходить при относительно низкой температуре, не превышающей 450 ℃ в случае применения мягких и легкоплавких свинцово-оловянных припоев.

Для получения паяного соединения, обладающего большей твёрдостью и механической прочностью, следует применять более твёрдые тугоплавкие припои, например на основе меди. Такая пайка осуществляется при температуре до 750 ℃.

Конструктивной

Этот вид сталей характеризуется наличием хрома, применяемого в качестве легирующей добавки. Благодаря хрому сталь приобретает необходимые механические характеристики.

Однако наличие этого легирующего компонента существенно затрудняет процесс пайки, так как на поверхности конструкционных сталей образуется довольно прочная и с трудом разрушаемая плёнка окисла.

Припаять сталь с добавкой хрома можно, применяя активный флюс, содержащий кислоты. Кроме этого, для получения качественного результата, используются специальные приспособления, создающие защитную атмосферу в зоне осуществления пайки.

Кроме этого, стальную поверхность, подготовленную для пайки, покрывают слоем порошка, содержащего металлические компоненты. Этот защитный слой предотвращает окисление стальной поверхности и выгорание легирующих элементов в процессе нагревания.

Паяное соединение легированных сталей производится с применением твёрдых припоев, содержащих медь, серебро или никель.

Инструментальной

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

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

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

Последовательность операций

Процесс пайки стальных деталей начинается с тщательной очистки заготовок от грязи, ржавчины и следов масел. Для этого пользуются шлифовальной шкуркой, напильником, стальной щёткой. Ржавые детали можно обработать преобразователем ржавчины на основе ортофосфорной кислоты. Жировые загрязнения удаляются растворителем или щелочным раствором.

После очистки и обезжиривания, на поверхность деталей наносится слой флюса. Если в качестве припоя служит олово, детали предварительно лудят. Лужение представляет собой равномерное смачивание поверхности расплавленным оловом.

После этого, детали собирают и надёжно фиксируют в том положении, в котором они должны находиться после соединения.

Далее, детали нагреваются подходящим способом. Нагрев производится до температуры, несколько превышающей температуру плавления применяемого припоя, который должен быть помещён в область соединения.

При расплавлении он затекает в зазор между деталями, образуя соединение. После остывания и кристаллизации припоя, шов зачищают, следы флюса удаляют.

Источник: https://svaring.com/soldering/tehnologii/pajka-stali

Как спаять медь и сталь

Как припаять медь к стали?

Изделия из меди встречается повсеместно в разных сферах жизни. Например, из нее создают прочные и долговечные системы отопления и водоснабжения.

Но для соединения двух элементов, специалисты прибегают к особой технологии – пайки труб из меди. Для осуществления процедуры необходимы подходящие инструменты и материалы, а также знания.

Так как она обладает определенными особенностями, о которых новичок может не знать.

Чтобы паять медь, мастеру нужно иметь при себе такой состав, как припой. Это термопластичное вещество герметизирует поверхность изделий и под воздействием высокой температуры расплавляется, растекаясь по всему месту соединения. Но как только он остывает, то твердеет и надежно скрепляет изделия.

В результате создается один предмет, который отличается долгим сроком службы, выдерживает высокую нагрузку, перепады давления и температуры, а также не боится ультрафиолетового излучения.

Какие инструменты и материалы нужны

Пайка проводится не только на промышленных объектах, но и в домашних условиях. Для этого требуется подготовить следующие инструменты и материалы:

  • электропаяльник или газовую горелку;
  • труборез;
  • припой;
  • флюс;
  • кисть и стальную щетку.

Чем именно соединять изделия, зависит от удобства и предпочтения мастера. Но по мощности аппарат выбирают в соответствии с температурой плавления припоя.

Флюс бывает жидким и твердым, у каждого вида имеются индивидуальные отличия, которые следует учитывать. Если используется материал в виде загустевшей смеси, то его наносят на место стыка, как до соединения, так и после.

Флюс нужен для того, чтобы предохранить поверхность от окисления, способствовать растеканию припоя и улучшить сцепление.

Виды флюсов и припоев, особенности работы с ними

Мастерам известно множество твердых и мягких веществ, обеспечивающих качественную пайку изделий из металла. В 95% используется олово, которое относится к низкотемпературному составу, обладающим несколько худшими техническими параметрами. Но его ценят за то, что работы могут проводиться при любой температуре без уменьшения прочности соединяемых изделий.

Читайте также  Какие электроды нужны для сварки нержавейки?

К соединительным элементам также относится серебро, обладающее отличными технологическими свойствами. Мастера нередко применяют трехкомпонентные составы из серебра, олова и меди. Часто в состав материалов, используемых при низкотемпературной пайке, входит хлорид цинка.

Преимущество мягких припоев заключается в том, что они охватывают большую площадь при попадании на поверхность детали. Они обеспечивают высокую прочность и надежность.

Мягкие припои

Мягкий припой используется при монтаже водопроводных и отопительных сетей, где диаметр труб достигает 10 см, а температура воды не превышает 130 градусов. К таким видам относят:

  • свинцово оловянный тип;
  • с малым содержанием олова;
  • специальные и легкоплавкие.

В качестве припоя чаще всего выбирается бессвинцовый флюс. Оловянно-медный тип является самым распространенным, благодаря доступной цене. Но его преимущество заключается в другом. Все смеси, содержащие олово в составе, отличаются экономичным расходом.

Достаточно нанести на половину обрабатываемой поверхности немного припоя, как он распространится по всей площади. Это свойство объясняется тем, что олово легко проникает внутрь и распространяется по любой структуре.

Твердые припои

Когда приходится учитывать условия среды, в которой выполняется пайка, то лучше использовать твердые припои. Применение таких веществ обеспечивает высокую прочность шва. Самым распространенными соединениями являются следующие составы:

  • медь и цинк;
  • фосфор и медь;
  • чистая медь;
  • безотмывный флюс.

Твердые соединения классифицируются как тугоплавкие и легкоплавкие. Каждый вид характеризуется определенными свойствами. Например, медно-фосфорный заменяет дорогой серебряный флюс. Он отличается умеренной стоимостью, но обладает одним минусом – использовать при низких температурах не получится.

Самыми крепкими из твердых соединений считаются медно-цинковый и многокомпонентные. Они обходятся дорого, но цена оправдана надежностью соединения. Когда выполняется пайка самой медью, то необходимо применять и флюс. В таком случае удастся крепко-накрепко соединить две детали.

Зачем нужна паяльная паста

Паяльная паста – это пастообразная масса, состоящая из маленьких частиц припоя, флюса и специальных добавок. Флюс-паста применяется в промышленности при пайке элементов на печатных платах. Пасту выбирают согласно определенным условиям:

  • после нанесения должны оставаться легкоудаляемые частицы;
  • вещество должно сохранять вязкость и клейкость;
  • не оказывать отрицательного воздействия на обрабатываемую поверхность;
  • не просочиться на одежду во время плавления.

Как работают с пастой, зависит от вида и размера припоя, содержащегося в ее составе. Материал различается также по типу флюса (канифольные, водосмываемые, безотмывные). Она необходима для удержания маленьких деталей на месте и облегчения процесса соединения.

Технология пайки

Процесс довольно простой, поэтому, когда необходимо соединить что-то дома, то хозяин выполняет пайку своими руками и без привлечения специалистов. Но все же без подготовительного этапа не обойтись.

Именно от него зависит, насколько качественным и надежным получится соединение. Прежде всего следует обратить внимание на срез детали, который должен быть строго вертикальным, без заусениц, с ровными и гладкими краями. При обнаружении малейших дефектов следует взять наждачную бумагу и провести ею по поверхности, пока дефекты не исчезнут.

Если соединяют две медные трубы, то, доведя срез до идеального состояния, необходимо вставить ее в фитинг, а после вынуть. Ту часть, которая соприкасалась с фитингом, необходимо очистить от окислений. Следующий этап – нанесение флюса. В этом нет ничего сложного, нужно только провести кисточкой по всей детали, уделяя особое внимание месту стыковки.

Затем элементы соединяют друг с другом и крепко фиксируют. Дальнейшие действия зависят от того, чем выполняется пайка – газовой горелкой или паяльником. Учитывая, что детали должны находиться в неподвижном состоянии, потребуется помощник. Он-то и будет держать их, но, если такового не нашлось, нужно ухитриться и сделать это самому.

Когда что-то нужно припаять в домашних условиях, то чаще всего используется твердый состав. Но мастер может приобрести специальные пасты. При правильном выборе составов удается максимально аккуратно и прочно соединить два трубопровода или радиодетали.

Пайка выполняется либо при высокой, либо низкой температуре. В первом случае процесс отличается высокой прочностью шва, а также соединенный участок получает термостойкость.

Что очень важно, если он в дальнейшем послужит частью различных коммуникаций. Но высокотемпературную пайку не допускается применять на резьбовых соединениях.

Чаще всего этот процесс выполняется горелкой, наполненной пропаном.

Когда же используется низкотемпературная пайка, то применяется мягкий состав, паста или гель. Она наиболее подходит для начинающего мастера, потому что отличается простотой и легкостью. В этом типе процесса температура не повышается больше 425 градусов, так что возможно даже использовать паяльник, который найдется практически в каждом доме.

Работа с паяльником

Каждый человек хоть раз в жизни видел паяльник, а многие постоянно работают с ним. Поэтому не увидят в пайке медных изделий этим инструментом ничего сложного. Вся сущность процесса заключается в том, что припой, расположенный между двумя деталями, нагревается с помощью паяльника, пока не начинает плавиться.

Когда он затвердеет, то две части надежно скрепятся в одну. Чтобы припаять качественно, необходимо распределить вещество равномерно по всей поверхности, заполнить каждый зазор. При этом важно подобрать именно тот материал, который хорошо выдерживает высокую температуру паяльника.

Источник: https://ccm-msk.com/kak-spayat-med-i-stal/