Температура плавления медного припоя

Температура плавления медного припоя

Пайка металла часто проводится для получения самых различных соединений. Наиболее сложными металлами в обработке принято считать латунь, алюминий и медь. Надежность и качество получаемого соединения во многом зависят от типа применяемого расходного материала. Припой для пайки меди должен быть выбран с учетом того, в каких условиях будет эксплуатироваться изделие.

Классификация припоев

Встречаются самые различные расходные материалы, которые могут применять для пайки медных изделий. Самыми распространенными можно назвать:

  1. 1S считается мягким припоем. В состав этого сплава включается серебро, за счет которого обеспечивается высокая пластичность. Трубы, подвергаемые пайке при использовании 1S, применяются при создании систем холодного и теплого водоснабжения. В этом случае покупаются дополнительные флюсы для меди, так как они не включаются в состав металла.
  2. Rosol 3 также относится к группе мягких припоев. Низкотемпературный сплав подходит для работы с тонкими изделиями. Его температура плавления составляет 240°С. Полученное соединение хорошо служит при высоких и низких температурах.
  3. Rolot 94 считается твердым сплавом. Пайка медных труб твердым припоем проводится в том случае, когда система будет эксплуатироваться при высоком давлении. Рабочая температура составляет 730°С. Слишком высокий показатель определяет то, что припой не может использоваться для работы с тонкими изделиями. Разогрев жало паяльника до высокой температуры, можно повредить саму заготовку.
  4. Rolot 2 является мягким припоем, в состав которого включается небольшое количество серебра. Он подходит для стандартной процедуры пайки, при этом обходится недорого.

В отдельную категорию следует отнести материалы с примесями цинка и свинца. Они включаются в большинство составов для придания особых качеств.

Какой припой выбрать?

Большое количество разновидностей различных припоев определяет сложности с выбором наиболее подходящего. Все сплавы делятся на две категории:

  1. Мягкие расплавляются при температуре 425°С.
  2. Рабочая температура твердого сплава составляет +460…+560°С.

В состав некоторых вариантов исполнения включается серебро. Обходятся они достаточно дорого, с увеличением концентрации снижается температура плавления.

При выборе припоя учитываются нижеприведенные моменты:

  1. Толщина соединяемых изделий.
  2. Предназначение оборудования. Для пищевой меди требуются специальные сплавы.

Способы паяния деталей из меди

Процедура пайки подходит для соединения медных изделий различных размеров. На момент работы применяемый припой заполняет небольшие зазоры. Выделяют два типа соединения:

  1. Высокотемпературный характеризуется тем, что плавка проводится при температуре 450°С. Выбирается сплав, в состав которого включается медь и серебро, так как они позволяют получить надежный шов. Получаемый шов называется твердым, его отжигают для повышения пластичности. Охлаждение рекомендуется проводить естественным способом. Твердое соединение подходит для труб, диаметр которых 12-159 мм. Чаще всего высокотемпературный метод применяется для получения газового трубопровода или отопительной системы.
  2. Низкотемпературная проводится при температуре меньше 450°С. Припой может содержать олово или свинец. Ширина получаемого шва должна быть в диапазоне 7-50 мм. Соединение этого типа по прочности не уступает первому, однако не приходится проводить отжиг. Использование низкой температуры для расплавки металла определяет безопасность процедуры. Шов может получаться при соединении трубы диаметром 6-108 мм.

Что понадобится в процессе?

Для проведения рассматриваемой работы требуются материалы и инструменты. Среди особенностей отметим следующие моменты:

  1. Очистка соединяемой поверхности проводится при помощи флюса. Он удаляет окислительную пленку и снижает поверхностное натяжение.
  2. Основным материалом можно назвать припой. Для высокой температуры подходит вариант исполнения, в состав которого не включается свинец. Этот момент указывается на упаковке. Припой изготавливается в виде проволоки различной длины, диаметр поперечного сечения составляет 3 мм.
  3. Работа с трубами может проводится при применении трубореза. Он служит для резки заготовки на отдельные части.
  4. Удаление заусенец проводится при применении специального фаскоснимателя. Сильные дефекты торцевой поверхности станут причиной, по которой две детали не получится соединить встык.
  5. Внутренняя поверхность трубы очищается при помощи щетки или ершика. Это делается для того, чтобы обеспечить требуемую пропускную способность системы.
  6. В некоторых случаях пайка может проводиться только при предварительном нагреве заготовки. Для этого используется газовая горелка, которая имеет узконаправленное пламя. Вариант исполнения с баллоном со смесью пропана и бутана может прослужить в течение длительного периода.

Чаще всего используются электрические паяльники, которые изготавливаются для обработки медных заготовок. Устройство может работать с мягким и твердым припоем. Работать с электрическим паяльником достаточно просто, достаточно включить его и выбрать требуемый температурный режим. Для разметки области пайки используется рулетка, маркер, строительный уровень.

Технологические советы и замечания

Только при наличии опыта можно провести качественную пайку. Распространенными проблемами можно назвать следующее:

  1. Дефекты на поверхности деталей становятся причиной ухудшения качества соединения. Они появляются при резке заготовки. Пайка поверх дефектов приводит к снижению прочности.
  2. Незначительное загрязнение также снижает прочность соединения. Поэтому проводится обезжиривание при использовании специальных составов.
  3. Недостаточная ширина монтажного зазора. Требуемая прочность при соединении изделий с сечением 6-108 мм достигается в случае, если величина зазора 7-50 мм.
  4. Если разогреть заготовку перед ее применением до недостаточной температуры, то даже при незначительной нагрузке шов разрушится.
  5. Флюс покрывает неравномерно всю поверхность. Окиси могут стать фактором появления дефектов.
  6. Перегрев зоны контакта становится причиной, по которой флюс и припой теряют свои качества.
  7. Игнорирование правил безопасности при проведении работ. Слишком высокая температура может привести к тому, что химические вещества вступают в реакцию. Поэтому работать рекомендуется в защитных перчатках и маске.
Читайте также:  Можно ли стелить юсби на пол

Работа с медью отличается от пайки метала. Все особенности может знать исключительно мастер, который обладает большим опытом проведения подобных работ.

Медь, латунь и алюминий – знаменитая и самая сложная тройка для сварки и любых других металлических работ. Выбор способа их соединения всегда склоняется не в пользу сварки. Самое оптимальное решение – это, конечно, пайка.

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.

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.

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

Припои подразделяются ровно на две категории по следующим параметрам:

  • по химическому составу сплава, к примеру, фосфорный припой;
  • по высоте температуры плавления;

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.

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

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

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.

Читайте также:  Посол скумбрии в бутылке

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.

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:

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

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.

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

Результатом процесса паяния должно стать образование шва, прочного соединяющего детали и имеющего хорошие физические свойства, в частности, электропроводность.

Достичь такого эффекта позволяют припои на основе серебра. Существует много доступных составов, постоянно применяемых на практике.

Достоинства

Благородный металл в чистом виде имеет высокую пластичность и температуру плавления. Серебро без добавок применять в качестве припоя невозможно и нецелесообразно. Вкладывать энергию для достижения при 962 ℃ расплавленного состояния и получать в результате мягкий шов не имеет смысла.

Выгодно и удобно использовать сплав серебра с другими металлами. Чаще всего добавляют медь. Во многих составах присутствует цинк. В мизерных количествах, не превышающих доли процентов, в металлические композиты вводят железо, свинец, висмут.

Температура плавления серебряных припоев уменьшается пропорционально сокращению массовой доли благородного компонента. Следовательно, уменьшаются затраты энергии и времени на пайку.

Сплавы из группы серебряных припоев хорошо обволакивают рабочие детали, способствуя образованию прочных швов. Места соединений не окисляются; выдерживают механические и вибрационные нагрузки.

Серебросодержащий сплав может применяться для пайки металлических изделий самых разнообразных составов. Для каждой практической ситуации в имеющемся ассортименте можно найти подходящие марки серебряных припоев.

Они имеют разное соотношение компонентов; отличающиеся показатели плотности и удельного электрического сопротивления; могут содержать легирующие добавки, улучшающие технические характеристики.

Процентное содержание серебра

Состав всех применяемых для пайки серебряных сплавов регламентирует ГОСТ.

В маркировках рядом с понятным сокращением ПСр всегда присутствуют числа. Они указывают на процентное содержание серебра.

В целом наблюдается следующая тенденция: сплавы с большой концентрацией благородного металла (50%, 72%) имеют маленькие значения удельного сопротивления. Их используют для формирования соединений с большой электропроводностью.

Читайте также:  Установка колес на культиватор

Серебряные припои с относительно невысокой концентрацией серебра (40-62%) применяют для пайки деталей, которые не будут сильно нагреваться.

Характеристики серебряных припоев в таблицах:

Недорогие металлические сплавы с содержанием серебра от 10% до 45% широко используются в машиностроении. Металлические композиты с низкой концентрацией серебра позволяют получить твердый шов.

Практически все серебряные припои имеют в сплаве железо, свинец, висмут. Суммарное количество добавок составляет чуть более 0,1%.

Многие радиолюбители используют в работе оловянно-серебряные припойные составы, содержащие всего 2% дорогого металла, 62 % олова и 36% свинца. Сплав легко переходит из жидкого состояния в твердое, хорошо проводит электрический ток.

Помимо отечественных материалов поставщиками предлагается большое количество импортных серебряных припоев. Цена на них, естественно, выше, а качество вполне сравнимо с российской продукцией.

Применения недорогих марок

Самое низкое содержание серебра и высокую температуру плавления, равную 830 ℃, имеет припой ПСр-10. Помимо 10% серебра в сплаве содержится 53% меди и около 37% свинца.

Указанное содержание благородного металла является минимально возможным в средствах для твердого спаивания. Образующийся шов выдерживает нагревание до 800 ℃.

Данный серебряный материал предназначен для пайки стальных сплавов, композиций из цветных металлов. Им можно паять латунь с большой концентрацией меди (более 58%).

Важно помнить, что температура эксплуатации спаянных деталей, не должна быть больше температуры плавления данного серебряного припоя.

Сплав, содержащий 12 % серебра, рекомендуют применять для меди; латуни с содержанием меди, достигающем 58 %.

Пайка недорогим серебряным припоем ПСр-25 позволяет получить особо чистый шов. Содержание серебра, равное 25%, обуславливает не очень высокие прочностные характеристики соединения. В припое также присутствует 40% меди, около 35% цинка.

Для тонкой работы имеющихся показателей стойкости к ударам бывает достаточно. Если предстоит прочно припаять крупные детали, следует выбрать другой состав.

Средний процент серебра

Серебряный припой марки ПСр 40 образует швы с хорошей прочностью и пластичностью. Его рекомендуют применять для работы с подвижными деталями. После застывания соединение может деформироваться без нарушения целостности и прочности.

Невысокая температура плавления позволяет проводить работу дома. Для спайки указанным серебряным припоем пригодны медно-никелевые, нержавеющие, жаропрочные сплавы, бронза, латунь, ковар.

Состав ПСр-45 позволяет прочно припаивать толстые стыки (до 3 мм включительно). Швы выдерживают удары, вибрацию, влияние окислительной среды, не образуют трещин.

Результат во многом обусловлен тем, что расплавленный серебряный припой хорошо обволакивает рабочую зону. Сплав используют для пайки деталей из меди, никеля, стали, бронзы.

Высокий процент серебра

Припой ПСр-65, содержащий помимо обозначенного в маркировке количества серебра, 20% меди и около 15% цинка, имеет узконаправленное применение. Им спаивают полотна ленточных пил.

Серебряный сплав ПСр-70 имеет большую цену. Концентрация благородного металла в нем составляет 70%. Помимо этого в состав входит около 26% меди, приблизительно 3% цинка 0,1% железа, по 0,005 % свинца и висмута.

Этот серебряный припой имеет хорошую электропроводность, применяется при спаивании электрических узлов. Место соединения проводов, полученное данным методом, существенно не уменьшает способность всей системы проводить ток.

Близки по элементному составу сплавы ПСр-71 и ПСр 72. Они содержат 71% и 72%, соответственно, серебра. Чуть более 0,1% составляют железо, свинец и висмут. В припое ПСр-71 имеется 1% фосфора.

Состав с концентрацией серебра 70-80% применяются для ремонта ювелирных украшений. Другие направления использования ограничивает высокая стоимость припойных материалов с большим количеством благородного металла.

Какие флюсы подходят

Для образования качественного шва при пайке детали предварительно обрабатывают флюсами. Они убирают слой грязи, оксидов с рабочей поверхности; препятствует процессам окисления расплава; уменьшают поверхностную напряженность жидкого металла.

Благодаря флюсам припойная масса полностью обволакивает необходимые для пайки части деталей, способствует их прочному соединению.

В качестве флюсовой добавки часто применяют насыщенный раствор буры. Готовят его просто:

  1. В сухой порошок вливают тонкой струйкой дистиллированную воду и греют смесь до прозрачного состояния.
  2. После остывания из насыщенного раствора выкристаллизовывается осадок.
  3. Если жидкости над осадком получилось много, ее сливают.
  4. Остальную массу растирают до состояния густой сметаны.

Полученный таким методом флюс можно использовать в диапазоне температур от 500 до 900 ℃.

Альтернативный вариант – готовое средство, содержащее около 35% ангидрида борной кислоты, 42% фторида калия, около 23% тетрабората калия.

При желании подобный флюс можно сделать самостоятельно. Сначала следует прокалить фторид калия на обычном противне. Для этого достаточно прогревания при температуре 250 ℃ на протяжении 4 часов.

Все компоненты нужно аккуратно взвесить, перемешать, расплавить, охладить.

Застывший сплав, расколов на куски, следует тщательно измельчить. Можно взять для этого мельницу. В конечном итоге должен образоваться мелкий порошок, типа пудры.

Для получения однородного флюса порошок нужно просеять и быстро закрыть герметично. Он может поглотить влагу из воздуха, потерять свойства.

При необходимости особо тщательного заполнения всех микрополостей в рабочей зоне применяют флюсы с тетрафторборатом калия, для приготовления которого нужна плавиковая кислота. Получение такого флюса требует специальных условий и навыков. Лучше приобрести готовую смесь.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector