Выбор припоя для медных труб: по температуре плавления и химическому составу

Выбор припоя для медных труб: по температуре плавления и химическому составу

При устройстве инженерных сетей нередко используются медные трубы. Из них монтируются локальные и глобальные системы, транспортирующие газообразную и водную среду, продукты нефтеперерабатывающей промышленности, жидкости для охлаждения и другие ресурсы.

Отдельные элементы коммуникаций соединяются с помощью припоя для медных труб. Этот расходный материал подбирается с учетом эксплуатационных условий создаваемой инженерной сети.

  1. Что такое припой
  2. Различия по уровню термической обработки
  3. Распределение по химическому составу
  4. Мягкие легкоплавкие
  5. Твердые тугоплавкие
  6. Какой припой лучше для пайки медных труб
  7. Видео по теме

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.

Таблица паяльных флюсов.

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.

Если речь идёт об изделиях значительного размера, отложим электрический паяльник, температура которого достигает максимум 500 градусов Цельсия, в сторону, и приступим к выбору газовой горелки, поскольку паяльные лампы менее удобны для работы. Тут следует учитывать следующие критерии:

  • Температура пламени. Если для домашней мастерской можно ограничиться покупкой устройства, в котором этот параметр достигает 1000 – 1500 градусов, то профессионалу нужно, чтобы температура доходила до 2000 градусов. Это позволит работать с деталями большого размера и использовать тугоплавкие припои и флюсы.
  • Форма и размер пламени. Для точечных работ важно, чтобы оно имело карандашную форму, и было как можно компактнее. Но для пайки больших объёмов меди используется широкое вихревое пламя. Удобно, когда газовая горелка имеет несколько сменных сопел и систему регулировки, позволяющие производить точную настройку.
  • Удобство. Для домашней надобности подойдут и устройства, устанавливаемые на портативные газовые баллоны. Но в производстве лучше применять горелки, присоединяемые к большим газовым баллонам с помощью шланга. Они удобнее в использовании и рассчитаны на долговременную эксплуатацию.

В комплекте с горелкой должен поставляться кронштейн для закрепления сменных жал и сам комплект жал различного размера и сечения. Некоторые пытаются изготовить горелку своими руками. Но это требует специальных знаний и точных расчетов. Гораздо проще купить уже готовый инструмент.

Высокотемпературные

Совсем другие возможности по эксплуатации трубопроводов появляются после проведения твердой пайки. Горячая, почти кипящая, вода может находиться в трубопроводах под давлением 16 атм.

Жидкие растворы с температурой 65 ℃ позволено закачивать в системы при давлении 25 атм. Теплая вода, нагретая до 30 ℃, может при необходимости пребывать в трубопроводах под давлением 40 атм.

С фосфором

Для твердой пайки идеально подходит медно-фосфористый (медно-фосфорный) припой. Фосфора в нем только 6 %. Все остальное составляет медь.

Совсем небольшое количество фосфора существенно понижает температуру плавления меди, делая процесс энергетически экономным.

Фосфорный припой обеспечивает прочное соединение, не требует применения флюсов. Благодаря большой концентрации меди припой имеет почти такой же коэффициент расширения, как и материал труб. Это значительно упрощает работу.

Пользуется популярностью припой на основе меди (92 %) с фосфором (6 %) и серебром (2 %). При расплавлении он выполняет функцию не только припоя, но и флюса.

Для ремонта холодильного оборудования, смесителей, мощных электрических машин, кондиционеров применяют припой на основе меди с добавками приблизительно 6 % фосфора, 4 % олова, около 0,95 % циркония.

Этот сплав нужно погружать в момент максимально возможного нагрева деталей. Пруток припоя с цирконием вводят в рабочую зону до тех пор, пока он не станет полностью растекаться.

Фосфорсодержащие сплавы не могут быть использованы для пайки цветных металлов с концентрацией никеля больше 10 %, алюминиевой бронзы, чугуна, стальных сплавов.

Если планируется пайка медных изделий с бронзой или латунью, а также высокотемпературное соединение бронзы с латунью без специального флюса обойтись будет невозможно. Следует приобрести готовый состав, уточнив диапазон его возможных применений.

С цинком и серебром

Пластичное, прочное соединение образуются с помощью медно-цинкового припоя, состоящего из 30 % цинка, 26 % меди и 44 % серебра.

Он имеет относительно высокую стоимость, применяется для пайки пищевых медных изделий. Абсолютно безвредный состав образует соединение с высокой теплопроводностью, не подвергающееся коррозии.

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  Дизайн комнаты 17 квадратов

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

Качественный припой

Мягкий тип – самый распространённый и бюджетный вариант. Подходит для фитингов 1 S и 3. Результаты его использования говорят о том, что с его помощью можно спаять трубы, имеющие фитинги, изготовленные из красной бронзы, латуни и бронзы. Технология используется при монтаже систем горячего и холодного водоснабжения.

Паять с помощью пасты нужно в том случае, когда система находится под перманентно высокой нагрузкой. Минимальное остаточное содержание припоя – 60%.

Помимо уже упомянутых разновидностей, в строительно-монтажной отрасли выделяются несколько других:

  1. Твердый тип – хорошо себя зарекомендовал, когда материалы можно соединить только с использованием капиллярно-щелевой пайки. Применяется при строительстве водо- и теплопроводных систем закрытым и открытым способом.
  2. Медно-фосфорный припой – обратиться к этой технологии нужно в том случае, когда речь идет о латуни и бронзе. Основана технология на точечном нанесении флюса, который замедляет процесс окисления поверхности. Технологию запрещено использовать для пайки трубки из цветных металлов. Объясняется это хрупкостью получающегося шва при низких температурах.

Серебряный припой – целесообразно использовать для соединения медных изделий, имеющих в составе примеси цветных металлов. Исключение составляют медные, алюминиевые и магниевые примеси.

Способы

Применяется два основных метода пайки медных заготовок:

  • Высокотемпературный. Тугоплавкий припой на основе серебра или меди создает жесткое и прочное соединение. Шов называется твердым и выдерживает механические и температурные нагрузки. Чтобы отжиг не приводил к ухудшению прочности основных деталей, следует охлаждать готовую пайку исключительно естественным образом, без обдува холодным воздухом или опускания в жидкость.
[stextbox пайка применяется для труб размером от 12 до 159 мм, работающих при температуре среды до 125 о С.[/stextbox]
  • Низкотемпературный. Такую пайку называют мягкой. Припои готовят на базе металлов с низкой температурой плавления. Невысокая температура позволяет избежать отжига, и снижения прочности труб не происходит. Метод формирует швы шириной от 7 до 50 мм, на трубах от 6 до 100 мм в диаметре.

Мягкие соединения нельзя использовать при монтаже газопроводов.

Что понадобится в процессе?

Для пайки потребуется:

  • флюс для обработки поверхности заготовки;
  • припой, соответствующий выбранному методу пайки;
  • устройство для снятия фаски с торца трубы;
  • проволочные щетка и ерш для того, чтобы зачистить заготовки;
  • расширитель труб;
  • измерительный инструмент: рулетка, мерный калибр, угольник, ватерпас;
  • горелка.

Портативная пропановая горелка дает возможность прогреть стык за несколько секунд. В тех местах, где использование открытого пламени недопустимо, стыки прогревают электропаяльником со сменными прижимами и электродами на разные диаметры трубы

Инструменты для пайки

Перед началом работы нужно подготовить специальные инструменты и приспособления для пайки медных соединений. Вам понадобится:

  1. Газовая или кислородная горелка для пайки меди (с азотом, ацетатом и т. д.);
  2. Припой (для капиллярной пайки согласно ГОСТ Р 52955-2008);
  3. Щетка (жесткая, но не металлическая) и абразивная бумага для зачистки медных соединений;
  4. Фитинги или другие соединяемые элементы;
  5. Паяльный флюс.

Нужно отметить, что если работа производится на трубных соединениях, то еще может понадобиться фаскосниматель, расширитель, специальное устройство для резки. Все эти приспособления можно найти у профессионального сантехника, чтобы не покупать их.

Фото — горелка

Горелки для меди бывают: профессиональными (для работы с твердыми припоями), для разогрева труб и пайки мягкими пастами, полупрофессиональными или комбинированными. Также есть специальные фены, которыми производится мягкая пайка. Они позволяют быстро разогреть место стыка температурой до 650 градусов.

  1. Твердые. Они представлены стержнями определенного диаметра, который подбирается исходя из определенного зазора при соединении. Используется при соединении меди с железом в системах водоснабжения, подвода газа и системах кондиционирования. Этот припой может быть с фосфором или серебром; Фото — твердый припой
  2. Мягкие могут быть как в виде пасты, так и тонкой проволоки до 3 мм диаметром. Они производятся со свинцом, оловом. Также иногда процесс осуществляется ортофосфорной кислотой.

Также для соединения медных сплавов обязательно нужно использовать флюс. Он выполняет несколько полезных функций: способствует лучшему растеканию припоя по металлу, защищает место обработки от кислородной пленки, очищает шов от окиси. Флюсы бывают с бурой (для различных высокотемпературных припоев), применяется для среднеплавких соединений золота, меди, бронзы, чугуна, нержавейки. Внешне они выглядят как паста, наносятся специальной кистью.

Фото — флюс-паста

Щетки и абразивные листы (наждачная бумага) нужны для того, чтобы после окончания работ удалять с места шва остатки припоя. Фитинги подбираются исхода из потребных соединений (они могут быть разветвляющими, угловыми, изогнутыми и т. д.).

Фото — паяльник

Пайка медных труб. Виды припоя

Медь благодаря своей слабой подверженности коррозии прекрасно поддается пайке. При этом нет необходимости применять тяжелую артиллерию средств для подготовки соединяемой поверхности. Лучше всего контактируют в процессе пайки с медью серебро, олово и другие металлы и сплавы.

Электрический аппарат для пайки медных труб REMS

Для медных трубопроводов применяют капиллярную пайку, основанную на явлении капиллярности, т.е. возможности движения жидкости по узким каналам за счет адгезии даже в направлении, противоположном воздействию силы тяжести. Благодаря этому свойству припой может равномерно заполнять зазоры, не зависимо от положения труб.

Поведение припоя в процессе пайки

При этом пайка может проводиться с применением как легкоплавких припоев, так и средне- и высокоплавких. При помощи первых осуществляют низкотемпературную пайку, вторые и третьи необходимы для высокотемпературной пайки. Выбор припоя зависит от условий эксплуатации готового трубопровода.

Припой для пайки медных труб

К легкоплавким, их еще называют мягкими, припоям относится олово, а также славы, в которых оно является основным компонентом: оловянно-серебряные, оловянно-медные, оловянно-медно-серебряные. К этому типу относятся и припои на основе свинца. Но он токсичен, поэтому применение припоев с этим металлом не допустимо при монтаже водопровода для питьевой воды. Несмотря на то, что мягкие припои не особо прочные, при капиллярной пайке даже с применением низкотемпературных припоев возможно получение высокопрочных сантехнических труб. Легкоплавкие припои применяют для соединения медных труб, диаметр которых составляет 6 -180 мм. Их предпочитают по той простой причине, что они работают при низких температурах. В то время как при высоких температурах медь может потерять твердость.

Среднеплавкие и высокоплавкие припои объединяют под названием «твердые припои». Для высокотемпературной пайки медных труб используют припои на основе меди и серебра, а также некоторых других металлов. Они позволяют получить прочный и устойчивый к воздействию высоких температур и давления шов.

Медно-фосфорный припой L-CuP6

Наиболее популярные среди них:

  • серебряные;
  • медно-фосфорные;
  • медно-серебряно-цинковые.

Два последних не требуют применения флюса.

Флюс для пайки меди, алюминия и других металлов

Основное преимущество твердых припоев связано с прочностью и высокой температурной устойчивостью полученных швов. Высокотемпературной пайкой осуществляют соединение медных труб диаметром 6-159 мм, в водоснабжении диаметр труб, соединяемых такой пайкой, не должен быть меньше 28 мм.

Читайте также  Полинор характеристики

На практике среди мягких припоев наиболее популярный оловянно-медный, среди твердых для соединения медных труб чаще применяют медно-фосфорные припои. Точная рецептура их изготовления и процентное содержание компонентов колеблется у разных производителей.

Цены на припой для пайки медных труб

Видео — Пайка медных труб

Электрический аппарат для пайки медных труб REMS

Флюс для пайки меди, алюминия и других металлов