0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология пайки латунью

Технологический процесс пайки металлов

Процесс пайки латуней имеет свои особенности ввиду образования на поверхности окисной пленки, содержащей ZnO и испарения цинка при нагреве.

На латунях, содержащих до 15% Zn, окислы состоят из Cu20 с внедренными в нее частицами ZnO. В сплавах меди с большим содержанием цинка слой окисла состоит в основном из ZnO, удаление которого более сложно, чем Cu20.

Особенность низкотемпературной пайки латуней оловянно-свинцовыми и другими аналогичными припоями заключается в том, что удаление окисной пленки с поверхности латуней не обеспечивается канифольно-спиртовыми флюсами.

Для этого необходимо применять более активные флюсы. Например, при пайке латуней ЛС59-1-1, Л63 используют флюсы на основе хлористого цинка с добавками азотной кислоты.

Латунь медленнее, чем медь, растворяется в расплавах оловянно-свинцовых припоев, поэтому при пайке медленнее растут интерметаллидные слои, что должно положительно отражаться на механических свойствах паяных соединений.

Однако соединения, полученные при пайке латуни (Л63) оловянно-свинцовыми припоями, имеют более низкую прочность по сравнению с медью в тех же условиях. Например, предел прочности соединений меди встык, паянных оловом, равен 9 кгс/мм 2 , свинцом — 3,6 кгс/мм 2 , а соединений из латуни — 5,9 кгс/мм 2 и 2,6 кгс/мм 2 соответственно.

Снижение предела прочности соединений латуни связывают с пористостью в швах, которую объясняют испарением цинка и попаданием его паров в жидкий припой. Порообразование наблюдается после пайки как низкотемпературными, так и высокотемпературными припоями.

Высокотемпературную пайку латуни в печах с восстановительной или нейтральной атмосферой применяют ограниченно из-за испарения цинка. Пайка латуней в средах возможна только с предварительным флюсованием мест пайки.

Например латунь, содержащую до 3% свинца и кремния ЛКС80-3-2, удовлетворительно паяют в газовых средах медно-фосфористыми и серебряными припоями, но с обязательным использованием флюсов. Латунь паяют в печи без флюса только в том случае, если она предварительно покрыта слоем меди или никеля, предохраняющим от испарения цинка.

Латунные детали можно паять и в соляных ваннах в интервале температур 850-870°С. Для улучшения затекания припоя в зазор в раствор добавляют 4-5% флюса, содержащего фтороборат калия или буру.

При нагреве латунных деталей в пламени газовых горелок и в печах также происходит испарение и окисление цинка, что ухудшает растекание припоев. При пайке латуни горелкой в восстановительном пламени испарение и окисление цинка удается несколько уменьшить. При этом пористость в паяных швах уменьшается.

Для пайки латуней, богатых медью, используют серебряные припои ПСр 72, ПСр 40, ПСр 45, ПСр 25, ПСр 12, а также латуни с низкой температурой плавления (припои типа ПМЦ 36; ПМК 48; ПМЦ54) и медно-фосфористые.

Для латуней, богатых цинком (ЛС59С, Л63, Л68), применяют припой ПСр 40. Фосфористые припои для них непригодны, так как при этом образуются малопластичные паяные соединения. Последнее объясняется тем, что в паяном шве образуются весьма хрупкие фосфиды цинка.

Для соединений, не подвергающихся вибрационным и динамическим нагрузкам, применяют припои ПМЦ 36 и ПМЦ 48.

Латуни интенсивно растворяются при пайке серебряными и медно-фосфористыми припоями. Поэтому паять их следует с высокими скоростями нагрева для сокращения контакта жидкого припоя и твердого металла. Латунь Л63 интенсивно растворяется в припоях ПСр 40, ПСр 45, ПСр 15, меньше в припоях ПСр 37,5 и ПСр 50 КД.

Как паять латунь: как выбрать флюс, припой и подходящий инструмент

Сплав меди с цинком, известный с давних времен, широко применяется и в наше время. Латунь обладает высокой прочностью, стойка к коррозии, пластична. Благодаря таким свойствам из нее изготавливают детали механизмов, элементы конструкций, вынужденных постоянно контактировать с агрессивными средами. Несмотря на надежность материала, в латунных изделиях иногда появляются разнообразные дефекты, требующие ремонта, — изломы, отверстия, трещины. Одним из способов восстановления элементов является пайка. Процесс этот не отличается большой сложностью, однако имеет свои особенности, поэтому крайне важно знать, как паять латунь. Знакомство с технологией пайки позволит успешно проводить такие работы даже в домашних условиях.

В чем особенности технологии?

Этот метод получения неразъемных соединений не настолько популярен, как сварка. Причина — более низкий показатель прочности пайки. Швы образуются благодаря расплавлению присадочного материала, называемого припоем. Самое главное отличие пайки — температура плавления, которая должна быть ниже, чем у соединяемых элементов. Они не меняют агрегатного состояния, что дает возможность надежного скрепления разнородных материалов.

Читать еще:  Как профессионально разрезать тросик

Низкотемпературное воздействие на спаиваемую поверхность сделало пайку незаменимой, а в некоторых случаях единственно возможной: например, когда требуется получить неразъемное соединение разнородных металлов. Целостность обрабатываемых деталей — главное преимущество такой технологической операции, так как она позволяет работать с самыми мельчайшими элементами, не опасаясь за их деформацию или изменение структуры.

Пайка особенно актуальна в электронике, где приходится работать с миниатюрными, очень хрупкими микросхемами, и электрике, когда возникает необходимость в соединении либо наращивании проводников.

Классификация латунных сплавов

Латунь бывает двойной либо многокомпонентной. В первом случае в состав входит только медь и цинк, повышающий твердость сплава. В роли других компонентов, улучшающих его физические, химические характеристики, выступают алюминий, железо, кремний, марганец, никель, олово, свинец и другие элементы. По этой причине необходимо заранее точно узнать состав латуни, это поможет определить способ, а также специфику пайки.

Латунь классифицируется по химическому составу:

  1. Двухкомпонентная (двойная, простая). Она состоит только из меди и цинка. Процентное соотношение этих компонентов может быть различным. Эти составы маркируются буквой «Л» и числом, всегда указывающим количество меди. Например, Л90 содержит от 88 до 91% меди, на долю цинка приходится 8,8-12%. Примеси есть, но их количество минимально — около 0,2%.
  2. Многокомпонентная (специальная). Эта латунь имеет большое количество ингредиентов, повышающих коррозионную стойкость сплава, его прочность, твердость. Его маркируют по-другому: к букве «Л» добавляют еще одну, означающую легирующий элемент, появляется еще одна цифра — процентное содержание легирующего металла. Например, ЛА77-2 — латунь алюминиевая, она содержит 77% меди, около 2% алюминия, а остальное — цинк. Все подобные сплавы называют в «честь» легирующего элемента: железистая, кремнистая, никелевая, марганцовистая, свинцовистая и т. д.

Латунь идет на изготовление различных изделий. По степени обработки эти сплавы делят на:

  • деформируемые, из них производят болты, гайки, детали автомобилей, латунные ленты, листы, проволоку, патрубки, трубы;
  • литейные (арматура, втулки, детали приборов, подшипники, штуцера гидросистемы автомобилей).

По процентному содержания цинка латуни разделяют на:

  1. Красную (томпак), имеющую в составе 5-10% этого компонента. Такие сплавы идеальны для ювелирных украшений, статуэток и подобных художественных изделий.
  2. Желтую, здесь процент цинка составляет 21-36%.

Причина популярности латуни — ее долговечность, надежность, устойчивость к перепадам температур, к механическим воздействиям. Поэтому детали, изготовленные из этого сплава, широко используют в системах водоснабжения, обустройстве канализации, в машино- и приборостроении. Латунные изделия имеют длительный срок службы, однако это справедливо лишь в том случае, если не нарушаются их правила эксплуатации.

Эффективность и препятствия

Есть несколько технологий, позволяющих без труда сваривать детали или изделия из латуни, однако они не отличаются простотой, обещают ощутимые затраты, требуют от мастера определенных навыков работы. Пайка — альтернатива, которая проще технологически, а значит, этот вариант подходит и для домашнего мастера, так как нет необходимости в высокой квалификации исполнителя.

Если содержание цинка в сплаве не слишком высоко, то на пути к цели не возникает непреодолимых препятствий: справиться с поставленной задачей позволяет простая пайка с использованием обычной канифоли. Когда процентное содержание данного металла в латуни превышает цифру 15, необходимы специальные флюсы.

Причина — сильное испарение во время пайки меди и цинка, оно приводит к образованию на материале крепкой оксидной пленки, а ее удалить довольно сложно. Поэтому без специальных припоев и нейтрализующих флюсов идеального результата добиться не получится.

Выбор оптимальных материалов

Прежде чем искать оптимальный вариант для пайки латуни, необходимо установить ее марку. Только в этом случае можно гарантировать приемлемый результат операции.

Выбор подходящего припоя

Это материал, обычно сплав, которым спаивают элементы. Главная его особенность — температура плавления, обязанная быть ниже, чем у соединяемых металлов. Типичные примеры сплава — олово со свинцом, чистое олово. Однако качество, механическая прочность такого сцепления и внешний вид очень далеки от идеала. Причины низкого качества — поры, появляющиеся в результате испарения цинка. Чтобы обеспечить надежный контакт, температура плавления материала обязана быть значительно ниже латунной, а припой должен обладать отличной адгезией с этим сплавом.

  1. Для пайки латуни, содержащей большое количество меди, лучше брать составы, относящиеся к медно-цинковым припоям, так как в результате присадки цинка снижается температура плавления данных сплавов. Например, припои ПМЦ54 и ПМЦ-48 плавятся при температуре 880°, ПМЦ-36 — при 800-825°.
  2. Для таких же сплавов можно пользоваться серебряными припоями — марки от ПСр12 до ПСр72. Если в латуни большее содержание цинка, то рекомендованы аналогичные припои, однако не ниже ПСр40.
  3. Относительно недороги медно-фосфорные припои — МФ-1, МФ-2, МФ-3. Они пластичны, но обладают хорошей электропроводностью. Если механические и вибрационные нагрузки будут велики, то лучше приобрести припои с серебром.
  4. Если необходимо гарантировать особую прочность, то выбирают твердые медные сплавы: например, универсальный L-CuP6.
Читать еще:  Как высушить обувь без сушилки

Последняя марка припоя имеет диапазон температур — 710-880. Она предназначена для работы с бронзой, красной бронзой, латунью, а также медью, при монтаже труб, радиаторов, системы отопления. При использовании серебряных или фосфорных припоев надо учитывать, что латунь интенсивно растворяется, поэтому время обработки (нагрева и пайки) необходимо сократить.

Флюсы: самодельные или готовые

Флюсы очищают поверхность металлов от жира, а также предотвращают образование оксидной пленки. Их тоже подбирают в зависимости от состава сплавов. Для соединений меди достаточно одной лишь канифоли, однако для латуни уже необходимо более агрессивное средство. Самый простой вариант флюса для пайки латуни — смесь буры с борной кислотой (1:1). Ее заливают водой (5 мм на 1 г), кипятят, помешивая, потом остужают. Однако лучшими характеристиками обладают «профессионалы» — покупные составы.

  1. Флюс Бура. Он известен очень давно, однако с тех пор не растерял своих поклонников. Причина популярности — его качественная работа.
  2. Не менее эффективны другие марки: ПВ-209 (от 700 до 900°), ПВ-209Х (от 650 до 850°).

Популярные импортные марки — немецкие порошки FELDER Cu-Rosil, Chemet FLISIL-NS-Pulver, флюс-паста Chemet FLISIL-NS-Paste. На рынке существует множество флюсов, предназначенных и для пайки латуни — как импортных, так и отечественных, поэтому с выбором проблем не возникнет.

Два метода пайки латуни

Как уже было замечено, самая большая сложность в работе с латунью — образование при нагреве сплава оксидной пленки, с которой канифоль (даже в компании со спиртом) справиться не в состоянии.

Использование паяльника

Для пайки этого сплава необходим мощный аппарат — как минимум 500 Вт, максимум — 1000 Вт. Связано это требование с высокой температурой плавления — как сплава, так и припоев. Однако исключения есть: это латунные сплавы, имеющие более низкую температуру плавления (большой процент меди). Лучший вариант — паяльная станция, дающая возможность регулировать нагрев жала паяльника. Оптимальный параметр — 350°. Это оборудование позволит избежать перегрева зоны паяния.

Если в сплаве преобладает медь, то в этом случае можно использовать инструмент скромной мощности — 100 Вт. В роли флюса используют ортофосфорную либо паяльную кислоту: перед пайкой поверхности латунных изделий тщательно обрабатывают. В качестве припоя используют ПОС-60 (олово-свинец).

Пайка с помощью горелки

Эту же задачу можно решить, используя не слишком большую горелку. Но в этом случае есть главное требование к рабочей поверхности: латунную деталь нужно поместить на жаропрочный материал. Например, на небольшую асбестовую пластину, в железное ведро с мелкой галькой. Соединяемые детали совмещают между собой, поверхности протирают флюсом с основой-бурой. Сверху посыпают небольшим количеством стружки из серебряного припоя, затем в зону пайки вводят пламя газовой горелки.

Разогрев ведут поэтапно. Сначала участок нагревают слегка: так, чтобы припой мог схватиться с поверхностями сплавов. Второй этап — разогревание зоны до появления красноты, во время него припой равномерно растекается по поверхности, заполняя зазоры. В этот момент достигается температура 700-750°.

Горелку выключают. После остывания зоны пайки ее промывают, удаляя остатки флюса — наплывы, стекловидные капли: сначала изделие на несколько минут погружают в горячий раствор серной кислоты (3%), затем помещают под проточную воду.

Эти методы отличаются от традиционного соединения других элементов с помощью олова, так как паять латунь не настолько просто. Лучший результат гарантирует использование газовой горелки. Если выполнять все этапы операции корректно, то можно получить качественные и надежные изделия.

Этому животрепещущему вопросу посвящено следующее видео:

Чем паять латунь

Из латуни делают краны, метизы, трубки, декоративные предметы интерьера и многие другие изделия. Этот материал получают в результате сплавления меди, цинка (в разных пропорциях) и различных добавок.

Пайка латуни обеспечивает получение надёжного и качественного соединения деталей. Пайка предполагает использование специального инструмента в виде газовой горелки, а также припоя из смеси олова и свинца. В ряде случаев при изготовлении твердого припоя для латуни используется одно олово.

Преимущества и недостатки

При наличии необходимых инструментов и материалов, а также после изучения основных приёмов обращения с латунью пайкой этого материала можно заняться самостоятельно.

Пайка изделий из латуни имеет несколько особенностей. Данная технология предполагает применение специально приготовленного припоя, вводимого в зазор между деталями и играющего роль «схватывающего» элемента. Кроме того, существенное значение имеет оборудование, посредством которого осуществляется расплавление материала припоя.

Читать еще:  Как сделать простейший преобразователь высокого напряжения из катушки зажигания и реле

Обычно для пайки используется газовая горелка, обеспечивающая расплав паяльной проволоки при температурах, меньших по величине, чем точка плавления самой латуни. С помощью этой технологии удаётся надежно спаять отдельные заготовки схожих по структуре или разнородных материалов.

В отдельных случаях применение латунной пайки – это единственно возможный способ получения неразъемных контактов.

Недопустимо сравнивать пайку со сварочными процедурами, при которых расплаву подлежит каждый из сплавляемых металлов. В данном случае термическому воздействию подвергается лишь твердый припой с оловом, а состояние самих соединяемых деталей остаётся без изменения.

Указанная особенность позволяет обрабатывать изделия из латуни совсем небольшого размера и массы, не нанося им какого-либо ущерба.

При проведении пайки необходимо учитывать, что этот процесс предполагает применение более мягких, чем при сварке расходных материалов. Вследствие этого полученные при пайке соединения считаются менее прочными по сравнению со сварными швами.

В случаях работы с латунью из тела припоя (из-за его сильного нагрева) полностью испаряется цинк, вследствие чего шов становится пористым, что заметно снижает качество образуемого соединения.

Помимо этого, при пайке латунных деталей важно правильно выбрать их взаимное положение (в этом случае предпочтение отдаётся сочленениям типа «внахлест»).

Применение

Современные технологии обработки сплавов меди и цинка широкого востребованы в таких отраслях промышленности, как:

  • электроника и электротехника;
  • приборостроение и инструментальное производство;
  • выпуск холодильного и вентиляционного оборудования.

При наличии всего необходимого (припоя требуемого качества, флюса и паяльной горелки), можно лудить латунные поверхности с целью их защиты от коррозийного разрушения. Процедура лужения также востребована при ремонте отопительных и водопроводных систем, изготавливаемых на основе латуни.

В зависимости от типа используемого при пайке припоя, соединения делятся на высоко- и низкотемпературные. Такое деление позволяет применять более тугоплавкие сочленения для пайки заготовок, эксплуатируемых в режиме высоких температур.

Использование высокотемпературного варианта пайки невозможно в домашних условиях, поскольку в этой ситуации необходимо специальное оборудование.

Особенности спайки однородных заготовок

В бытовых условиях нередко возникает потребность в спайке двух одинаковых по структуре латунных заготовок. В этом случае первостепенное значение приобретает правильность выбора флюсового состава, отличающегося от традиционной комбинации канифоли со спиртом.

Обычный состав по причине низкой активности составляющих не сможет растворить образующуюся на поверхности латуни окисную плёнку. Так что для рассматриваемого варианта пайки потребуется более активный флюс, приготавливаемый на основе хлора и цинка.

Со всеми подробностями его подготовки можно ознакомиться в таблице, где приводятся несколько разновидностей хлористо-цинковых смесей.

Помимо рассмотренных видов флюса при пайке латуни могут применяться составы на основе буры и фтористо-борной соли калия. Приготовленные из них смеси занимают не более 5% от общего объёма паяльной ванны и обладают прекрасными показателями активности.

Под активностью понимается способность создавать идеальные условия для проникновения расплавленного припоя в зазоры между деталями при пайке.

Наряду с рассмотренной проблемой не следует забывать и о грамотном подходе к выбору припоя, поступающего к месту соединения в виде калиброванной проволоки того или иного состава.

В том случае, когда паяные изделия из латуни предполагается эксплуатировать в газовой среде, желательно применять специальные типы припоев, изготавливаемых на основе сплавов медного фосфата и серебра. Они также подходят для пайки красной латуни с большим процентным содержанием медной составляющей.

Иногда в качестве припоя используется проволока, изготовленная на основе самой латуни. Однако в этом случае припаять латунную деталь удаётся лишь при условии, если температура плавления проволоки из латуни ниже, чем тот же показатель для обрабатываемых заготовок.

Общий порядок действий

Перед началом самостоятельной пайки латунных деталей следует тщательно очистить их от посторонних наслоений и загрязнений. Далее необходимо разместить их на огнеустойчивой подложке, функцию которой может выполнять засыпанная в старое ведро речная галька.

Общий порядок пайки латуни может быть представлен следующим образом.

  • сначала место предполагаемого соединения двух деталей обрабатывается подходящим по составу флюсом, после чего на него насыпается мелко наструганная крошка материала припоя;
  • после этого можно приступать к прогреву латуни (только в месте соединения!) с помощью ранее подготовленной горелки;
  • после расплавления материала припоя и заполнения жидким составом имеющихся между деталями зазоров следует выключить горелку и дождаться остывания места соединения.

В процессе пайки недопустим перегрев заготовок, который может вызвать их деформацию. В целом же самостоятельная пайка латуни не является чем-то абсолютно недоступным.

Для освоения этой технологии достаточно грамотно подобрать все необходимые расходные материалы и в точности следовать приведённым рекомендациям.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector