Чем спаять медь и сталь

Чем спаять медь и сталь

Сварка и пайка металлов относятся к неразъемным соединениям. Однако у таких способов существует важное отличие. При сварке происходит соединение металлов благодаря местному нагреву детали до температуры, когда он начинает плавиться. В результате образуется соединение двух деталей в одно целое. Паяльная операция подразумевает получение прочного соединения разных деталей или конструкций.

Схема сварки металлов.

Существующие методы пайки

Технология пайки классифицируется по нескольким показателям:

Температурный показатель зависит от нагрева металла. В этом случае пайка бывает:

Разделяет эти два способа показатель температуры. Границей разделения считается 450 градусов.

Существует также определение пайки в зависимости от приложенного давления:

  • пайка металла с применением фиксированного зазора;
  • прессовая пайка.

Как паять вольфрам: особенности

Схема аргонодуговой сварки вольфрама.

Вольфрамовые изделия имеют высокую прочность, что дает возможность применять их в определенных отраслях:

  • ракетостроении;
  • электроламповой отрасли;
  • радиотехнике.

Вольфрам может иметь чистый вид или входить в состав сплава. Этот цветной металл очень хрупок и отличается тугоплавкостью, поэтому его обработка вызывает много сложностей. В связи с этим пайка вольфрама требует своеобразного подхода.

Операция пайки делается при температуре, которая меньше температуры рекристаллизации материала. Обычно она равна 1450 градусам. Если температура намного выше, то начинает уменьшаться прочность металла. Намного легче паять вольфрамовые изделия с деталями из этого же материала. Пайка с различными материалами всегда проходит очень сложно, так как материалы имеют различные параметры линейного расширения.

Прежде чем начинать паяльные работы, поверхность вольфрамовых деталей подвергается тщательной очистке. Ее делают несколькими способами:

  • механической очисткой;
  • травлением в кислоте, при этом применяют азотную или фтористоводородную кислоту.

Если кислота отсутствует, ее заменяет сильно нагретый едкий натр. После очистки вольфрам протирается спиртом, можно промыть его горячей водой.

Чтобы достигнуть идеальной чистоты и высокой плотности шва, паяльные работы нужно проводить в вакууме. Существует также несколько других восстановительных сред, однако они требуют предварительного покрытия металла никелем. Таким образом получается высокое смачивание вольфрама текущим припоем.

Как проводить пайку дома: рекомендации

Инструменты и материалы для пайки.

В домашних условиях наиболее распространена пайка деталей радиотехники. Операция не вызывает никаких сложностей, ее может выполнять практически любой человек. Пайку всегда можно легко демонтировать, она отличается водоустойчивостью.

К негативной стороне можно отнести низкую прочность. Нет совместимости с другими металлами. Пайка плохо переносит холод и высокую температуру.

Чтобы выполнять паяльные работы, необходимо иметь припой из легкого плавкого металла.

Припой изготавливается из сочетаний свинца с оловом. Благодаря наличию конкретного материала припои могут иметь разную температуру плавления. Именно это обстоятельство и предопределяет основную сферу их работы. Чаще всего пользуются припоем, у которого температура плавления достигает 200 градусов.

В домашних условиях паяльные работы должны проводиться очень быстро.

Дело в том, что флюс, обеспечивающий текучесть припоя, начинает быстро обугливаться. Иногда требуется проведение дополнительной зачистки. Пока припой полностью не остынет и не станет твердым, запрещается двигать детали.

Высококачественным признается уровень пайки, когда припой тончайшим слоем обволакивает место пайки.

Как паять сталь: нюансы

Для того чтобы начать пайку стали, необходимо подобрать соответствующий способ. При этом учитывается:

  • стойкость окисной пленки;
  • взаимодействие стали и припоя;
  • изменение характеристики стали, после термического процесса пайки.

Очень легко удаляются окислы, когда подвергается пайке углеродистая сталь. Намного сложнее удалить окисную пленку, когда работа проводится с легированной сталью, в состав которой входит хром, алюминий, титан и кремний.

Схема пайки твердым припоем.

Дело в том, что после нагрева на поверхности стали появляются трудно растворимые окислы Ме203, М203.

Чтобы паять сталь, пользуются припоями, в состав которых входит:

Эти материалы оказывают небольшое влияние на свойства стали, они практически ее не растворяют.

Как паять детали из жести?

Стандартным способом спаивания жести является применение припоя, в котором содержится большое количество олова, флюса и паяльника, имеющего шило.

Профессионалы советуют использовать следующие марки припоя:

Такой выбор припоя связан с химическими показателями материалов, когда выполняется пайка оловом. В этих припоях, кроме олова, содержится также:

Марки и свойства припоев.

Эти марки припоев отличаются показателем сопротивления срезу, благодаря определенному количеству примесей. Кроме того, они увеличивают сопротивление шва на разрыв после окончания пайки. Если в составе припоя недостаточно олова, то повышается количество сурьмы.

В некоторых случаях применяется ПОС 90 с большим количеством свинца. Для оцинкованного материала делается несколько другой подход.

Для пайки оцинкованного железа обязательно должен присутствовать флюс. Он играет роль химического окислителя и одновременно растворителя. Благодаря флюсу исчезает процесс окисления. Вдобавок ко всему, металл смачивается железом, и получается шов высокого качества. Чаще всего в качестве флюса используют соляную кислоту и канифоль.

В радиотехнике больше всего применяют канифоль. Только в некоторых случаях применяют хлористый цинк и борную кислоту.

Для работы используют паяльник, мощность которого должна превышать 40 Вт. Все работы желательно выполнять электрическим паяльником. Он позволяет проводить пайку в удобном положении, шов получается очень прочным и надежным.

Пайка жести: основные моменты

Когда нужно провести пайку металлических изделий и получить качественный шов, требуется выполнить следующие технологические операции:

  • очистить поверхность;
  • провести обезжиривание;
  • нанести флюс;
  • нагреть паяльник;
  • залудить место пайки;
  • припаять детали из жести;
  • полученную поверхность очистить бензином;
  • проверить получившийся шов.
Читайте также:  Калькулятор расчета плитки расчёт керамической плитки

Чтобы очистить поверхность, необходимо воспользоваться соответствующим инструментом (напильник, шабер).

Чтобы обеспечить появление капиллярных сил, между деталями оставляют зазор величиной 0,3 мм. Металл заливает кромки зазора, что дает возможность получить высококачественный шов.

В некоторых случаях очень трудно очистить детали механическим путем, тогда на помощь приходит травление. Однако для работы с жестью подобное встречается очень редко.

Если на поверхности имеются жировые пятна, применяют 10% содовый раствор. Для обезжиривания в домашних условиях применяют ацетон, бензин, спирт и универсальный растворитель. Свойства этих материалов помогают получить отличную очистку.

О пайке, этом сложном физическом процессе, написано очень много научных работ. Рефераты, описывающие химию процесса, его результаты помогают лучше понять происходящие процессы и выбрать наиболее подходящий способ пайки.

Пайкой называется процесс соединения металлов посредством введенного между ними расплавленного связующего материала — припоя. Последний заполняет зазор между соединяемыми деталями и, застывая, прочно соединяется с ними, образуя неразъемное соединение.

При пайке припой нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления, но не достигающей точки плавления металла соединяемых деталей. Становясь жидким, припой смачивает поверхности и заполняет все зазоры за счет действия капиллярных сил. Происходит растворение основного материала в припое и их взаимная диффузия. Застывая, припой прочно сцепляется с паяемыми деталями.

При пайке должно выполняться следующее температурное условие: Т1

Для проведения ремонта любой бытовой техники, мы непосредственно сталкиваемся с такой проблемой,- как самому припаять провода? В теме Вы ознакомитесь с материалами для паяния, с паянием меди с алюминием и паянием меди с железом.

Материалы для паяния

Чтобы разрешить такую проблему, необходимо иметь в наличии такие материалы и инструменты как:

  • паяльник;
  • паяльное олово;
  • паяльная кислота;
  • спирто-канифольный флюс;
  • флюс для паяния алюминия;
  • ортофосфорная кислота;
  • пинцет;
  • пассатижи;
  • ножницы,

а так же другие приспособления для паяния. Изложенная тема здесь как бы простая, но охватывает более такой обширный диапазон,- к чему припаять и как припаять.

Как припаять медь-к алюминию

Как припаять, если металлы допустим имеют различные добавки других металлов,- то есть легированные металлы. Вопросы здесь могут возникнуть при ремонте бытовой техники. Как к примеру припаять медный провод к алюминиевому контакту где нет болтового зажима?

Медный провод перед паянием протравливается:

  • паяльной кислотой;
  • спирто-канифольным флюсом;
  • канифолью.

Алюминий протравливается перед паянием,- флюсом для паяния алюминия.

Есть и другой вариант для пайки алюминия,- это нанесение медного купороса на поверхность алюминия, так называемое омеднение алюминиевой поверхности. Подробности такого способа омеднения, наглядно представлены на рисунке.

В этом примере необходимо учитывать, чтобы провод намотанный на щетину зубной щетки,- не соприкасался с поверхностью алюминия.

Как припаять медь-к железу

А как припаять допустим медный провод к поверхности железа, если в этом есть такая необходимость? Здесь как бы необходимо изменить поверхностный молекулярный слой железа, чтобы в последствии нанести слой олова. Протравить поверхность железа можно ортофосфорной кислотой.

В этом примере необходимо соблюдать меры предосторожности,- во избежание попадания кислоты на поверхностные участки кожи Вашего тела. Протравить поверхность металла можно тампоном на палочке.

Такое соединение проделывается в крайних случаях, когда невозможно выполнить болтовое соединение. В ремонте бытовой техники возникают и такие приведенные потребности.

В своей практике, мы нуждаемся в различной необходимости, как припаять провода к:

  • контактам динамика наушников;
  • контактам первичной либо вторичной обмотки трансформатора;
  • контактам платы;
  • выведенным проводам обмотки статора электродвигателя;
  • контактам выключателя настольной лампы;
  • контактам разъема;
  • светодиодной ленте

и далее. Считаю, что информация (из прочитанной технической литературы), которой я с Вами поделился, — пригодится Вам при ремонте какой-либо бытовой техники.

Многие могут спаивать провода и радиодетали, но не каждый паял металл. В этой статье я максимально коротко и с примерами изложу принцип пайки металла.

Введение

Начнём с общих представлений о пайке. Пайка это физико — химический процесс получения соединения в результате взаимодействия припоя и спаиваемого металла. Она имеет сходство со сваркой плавлением, но всё же между ними имеются различия. При сварке в месте шва свариваемые детали плавятся, а при пайке паяемый материал не плавится. Так же в отличие от сварки пайка осуществляется при температурах ниже плавления спаиваемого металла. Формирование шва при пайке происходит путём заполнения припоем зазора между соединяемыми деталями, т.е. процесс происходит за счёт смачивания и капиллярного эффекта.

Встаёт вопрос, зачем же пользоваться пайкой, если сварка лучше скрепляет детали. На это есть свои плюсы:

  • Пайка более доступна, чем сварка.
  • При пайке соединения получается разъёмными.
  • Сварке не поддаются маленькие детали.

Пайка — достаточно прочное соединение, если соблюдать технологию.

Оборудование

Для спаивания металла необходимо следующее основное оборудование:

Паяльник. Мощность зависит от размера спаиваемых деталей. Для пайки небольших деталей (жесть, проволока, болтики) сойдёт паяльник ватт на 60, для более крупных — 100 ватт и выше. Я использую 2 паяльника — на 65 и 100 w, для домашних условий это вполне достаточно.

На том, как залудить паяльник я подробно останавливаться не буду, в интернете есть отдельные статьи про это. Скажу лишь основное:

Читайте также:  Как ухаживать за топинамбуром осенью

— При первом включении паяльника ему нужно дать обгореть — выставить включённым его на улицу и подождать когда перестанет вонять и дымиться.

— Далее необходимо напильником зачистить жало до блеска, опустить кончик жала в канифоль, потом расплавить им олово.

— Олово должно равномерно покрыть жало. При нагреве жало будет выгорать, его нужно будет затачивать и заново лудить.

Паяльная кислота и припой. Деревянная палочка используется для нанесения кислоты.

Вспомогательные приспособления. К ним относятся напильник и наждак, необходимые для зачистки паяльника и деталей.

Так же паяльнику нужна подставка. Самое простое что можно использовать в качестве подставки — любой металлический предмет, с которого паяльник не будет скатываться.

Для удержания спаиваемых деталей используются различные инструменты, например тиски и плоскогубцы. Так же детали можно закрепить гвоздиками на доске.

Основы пайки

Давайте теперь разберемся, какие металлы легко поддаются пайке:

Остальные металлы паяют при помощи специальных флюсов и другой технологии. В данной статье эта тема затрагиваться не будет.

С металлами разобрались, теперь приступаем к изучению процесса пайки:

  • Зачищаем то место, где будет располагаться шов. Для этого я использую мини шлиф машинку.
  • Обезжириваем место спайки, используя ацетон, бензин и т.д.
  • Наносим на шов деревянной палочкой паяльную кислоту. Делаем это как можно ровнее, т.к. в дальнейшем ровно по этому место растечётся припой.
  • С заранее залуженного паяльника удаляем окислы (если они имеются) и прикасаемся им к палочке припоя. Припой должен лечь на жало ровной каплей. Если этого не происходит, значит паяльник плохо залужен.
  • Прикасаемся жалом к месту спайки. Нельзя ожидать, что при первом же прикосновении паяльника произойдет спайка. Для этого необходимо прогревать спаиваемые поверхности до температуры плавления припоя. Тепло от паяльника передается на спаиваемое место не сразу. Жесть, проволоки и другие тонкие части прогреваются довольно быстро, но не моментально. На прогрев толстых материалов нужно сравнительно много времени.
  • Для спайки тонких частей надо довольно медленно вести паяльником, передвигая его дальше, когда припой растечется и зальет шов. При спайке толстых предметов приходится относительно долго держать паяльник на одном месте и ждать, пока прогреются спаиваемые поверхности и припой растечется по шву.
  • Проведя паяльником на некоторое расстояние, двигают его немного назад, затем снова вперед и опять назад, до тех пор, пока припой не разольется ровной и чистой дорожкой. По мере израсходования припоя, его набирают с палочки. Набирать много припоя не следует, особенно, если спаиваемые поверхности ровно и плотно соединены; избыток припоя приведет к образованию натеков.
  • По окончании пайки необходимо смыть остатки кислоты водой. Если кислота плохо смывается, используйте мыло. Не смытая кислота приведёт к окислению металла.

Лучше всего обучаться пайке на белой жести. Её не нужно зачищать, но необходимо обезжиривать. При наличии жира кислота не смачивает поверхность жести. Ниже рассмотрены примеры спаивания проволок и жести. Для обучения можно повторить всё это.

Спаивание жести / листового металла

Далее в добавок к фотографиям будут идти схематические изображения. Вот условные обозначения:

Пайкой называется процесс соединения металлов посредством введенного между ними расплавленного связующего материала — припоя. Последний заполняет зазор между соединяемыми деталями и, застывая, прочно соединяется с ними, образуя неразъемное соединение.

При пайке припой нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления, но не достигающей точки плавления металла соединяемых деталей. Становясь жидким, припой смачивает поверхности и заполняет все зазоры за счет действия капиллярных сил. Происходит растворение основного материала в припое и их взаимная диффузия. Застывая, припой прочно сцепляется с паяемыми деталями.

При пайке должно выполняться следующее температурное условие: Т1

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.

Читайте также:  Сколько тонн входит в газель

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.

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.

Высококачественный флюс на основе буры можно изготовить в домашних условиях, что и делает большинство мастеров.

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector