Можно ли паять чугун

Можно ли паять чугун

Промышленная пайка чугуна считается трудоёмким и утомительным занятием, что объясняется особенностями структуры выплавляемого материала. Для чугуна характерно наличие в его составе графита, который ограничивает доступ припоя к поверхности.

В связи с этим перед началом паяльных работ этот материал обязательно проходит пескоструйную обработку. По завершении этой процедуры сварка (пайка) чугуна заметно облегчается, поскольку графита на его поверхности практически не остаётся.

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.

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.

Высокотемпературное спаивание

Для выполнения высокотемпературной пайки, как правило, используется латунь или другие присадочные сплавы на основе меди. Реже высокотемпературная пайка выполняется с помощью присадочных сплавов на основе серебра, содержащего в себе никель. Такой припой образует прочное соединение, при этом температура его плавления относительно низкая.

Схема высокотемпературного спаивания чугуна: 1 – движение горелки; 2 – движение прутка; 3 – движение горелки и прутка.

Для растворения графита на поверхности металла для сварки или пайки эффективнее всего использовать активные флюсы П209 и ПВ285Х. Эти материалы надежно смачивают соединяемые участки. В этом случае нет необходимости предварительно удалять графит. Кроме того, при обработке температурой в 900 градусов чугун не перегревается.

Перегрев металла приводит к его структурным изменениям. В результате после обработки он охлаждается, и из него выделяется хрупкий цементин. Поэтому рекомендуется избегать использования материалов на основе меди, которые имеют более высокую температуру плавления. Категорически запрещается использовать припои на основе фосфора, так как это приводит к тому, что в швах будут образовываться соединения фосфора и железа, которые являются достаточно хрупкими.

Разогреть детали из чугуна для сварки и пайки можно при помощи паяльной лампы или газовой горелки. При этом применяется только нейтральное пламя. Сделать соединительные швы более прочными можно путем выполнения отжига в течение 20 мин при температуре от 700 до 750 градусов. Если швы спаиваются в печи с контролируемой атмосферой, то используется флюс, благодаря которому припой легче и свободнее затекает в зазор и хорошо смачивает основные поверхности.

Флюсы

Грамотный выбор флюса – залог качественного соединения. Он очищает поверхность от следов масла, грязи и оксидов и подготавливает ее к пайке. Ввиду особенностей рассматриваемого материала, использовать нейтральные составы на основе спирта и канифоли нецелесообразно. Специалисты рекомендуют применять активный флюс для эффективного удаления оксидной пленки.

Важным фактором является химический состав сплава. Для классического двухкомпонентного материала Л 63 достаточно использовать раствор хлорида цинка в борной кислоте. Для многокомпонентных сплавов лучше приобрести универсальный флюс для работы с латунью – ПВ 209 и ПВ 209Х. При выборе готового состава следует внимательно изучить инструкцию, с рекомендациями по эксплуатации.

Условия и область применения пайки

Прежде чем разбираться в вопросе о том, как паять латунь, следует хорошо изучить все особенности такого технологического процесса. При выполнении пайки, которая является одним из методов получения неразъемных соединений, в зазор, расположенный между соединяемыми деталями, вводится расплавленный припой, который и выступает в роли скрепляющего элемента.

Важным условием выполнения пайки является то, что припой, для расплавления которого пользуются газовой горелкой, должен плавиться при меньшей температуре, чем материал изготовления соединяемых деталей. Такая технология (в некоторых случаях она является единственно возможным способом получения неразъемного соединения) позволяет надежно спаять между собой даже разнородные металлы.

Схема пайки латунью с использованием газовой горелки

Совершенно неправильно сравнивать пайку с таким технологическим процессом, как сварка, который предполагает, что расплавляться будет не только специальная проволока-припой, но и металл соединяемых деталей. Именно благодаря тому, что при выполнении пайки основному температурному воздействию подвергается припой, характеристики соединяемых деталей и их целостность остаются неизменными. Такая особенность позволяет успешно использовать эту методику для соединения металлических деталей, которые отличаются даже очень небольшими размерами.

Между тем следует иметь в виду, что для выполнения пайки в качестве припоя используются более мягкие материалы, если сравнивать их с теми, которые применяются для формирования сварного шва. Это приводит к тому, что соединения, созданные при помощи пайки, изначально менее прочные и надежные, чем сварные швы. А в тех случаях, когда выполняется пайка латунью, из припоя в процессе интенсивного нагрева испаряется цинк, что приводит к пористости формируемого шва. Такая пористость металла значительно ухудшает качество и надежность соединения. При выполнении пайки деталей, изготовленных из латуни, большое значение имеет и их взаимное расположение. Такие детали лучше соединять не встык, а внахлест.

Для пайки в домашних условиях вполне можно обойтись ручной газовой горелкой с баллоном мощностью 1,8 кВт

Пайка металла как технология, позволяющая получать неразъемные соединения, занимает одну из лидирующих позиций, уступая по популярности только сварке. Без этой технологии практически не обойтись в электронной промышленности, где с ее помощью создают электропроводные соединения элементов различных приборов и устройств. Именно при помощи пайки чаще всего соединяются и наращиваются провода, по которым в дальнейшем будет проходить электрический ток.

Если говорить о наиболее распространенных сферах применения пайки, то к ним следует отнести:

  • формирование герметичных соединений труб, изготовленных из меди и ее сплавов, в том числе латуни (такие трубы используются преимущественно для комплектации холодильных и теплообменных установок);
  • крепление твердосплавных пластин к несущей части режущего инструмента;
  • соединение между собой деталей, значительно отличающихся по толщине.

На фото результат спайки латунной трубки и жиклера. Использовался припой флюсованный П14 и импортная горелка на чистом пропане

Используя паяльное оборудование и припой, также выполняют такую технологическую операцию, как лужение, которая позволяет создавать на металлических поверхностях надежное антикоррозионное покрытие.

В зависимости от того, при помощи припоя какого типа выполняется пайка, она может быть высоко- или низкотемпературной. Использование при выполнении пайки более тугоплавкого материала позволяет создавать соединения, которые могут эксплуатироваться при более высоких температурах. Между тем это сопряжено с некоторыми сложностями, которые связаны с необходимостью обращения к специальному оборудованию, позволяющему расплавить припой. Использование такого сплава, в частности, достаточно проблематично в домашних условиях, где для выполнения пайки чаще всего применяется обычная паяльная лампа.

Читайте также  Как рассчитать трансформатор

Характеристики материалов

Вообще латунь представляет собой сплав меди и цинка. Особенно часто он используется для производства различной домашней утвари, труб, радиаторов и многих других приспособлений.

Домашнему мастеру очень часто приходится сталкиваться с необходимостью провести соответствующую обработку поверхностей из латуни, а поэтому необходимо знать все особенности этого специфического металла.

Для выполнения пайки латунной поверхности очень важно правильно подобрать соответствующий флюс и в этом случае лучше всего подходит бура, которая способна эффективно убрать с поверхности образуемую оксидную пленку.

Приобрести данный флюс, роль которого исполняет бура, можно практически в любом строительном магазине по вполне доступной стоимости. Флюс на основе буры позволяет обеспечить более качественное затекание основного связывающего компонента в образуемые зазоры.

Также с особой тщательностью следует подбирать и припой для латуни.

Так, если данная работа будет выполняться в газовой среде, то в этом случае лучше всего воспользоваться серебряными или медно-фосфорными припоями.

Такой припой отлично подходит и для работы с латунью, которая имеет высокое содержание меди. В этом случае можно использовать припой на основе самой латуни с более низкой температурой плавления.

С особой тщательностью и осторожностью припой и флюс следует подбирать в том случае, когда необходимо соединить между собой детали из совершенно разных материалов.

Так, например, качество пайки латуни и непосредственно меди во многом зависит от того, кокой будет использоваться припой, а также флюс (бура).

Именно эти компоненты, главным образом, влияют на качество шва и его пористость.

Выполняя в условиях дома пайку латуни в среде газов, рекомендуется использовать определенный флюс, который в некоторых случаях можно заменить тонким слоем таких материалов, как никель или медь.

Это позволит избежать выделения из латунной поверхности содержащегося там цинка, соответственно, и само соединение получится более прочным и качественным.

В настоящее время можно приобрести припои, которые в своем составе содержат элементы, заменяющие обыкновенный флюс.

Это дает возможность значительно упростить работу, сделать ее более качественной и быстрой.

В качестве такого универсального припоя может выступать меднофосфорный состав.

Основные сведения о латуни

Латунь по своему составу бывает двойной или многокомпонентной. Всегда её основу составляют два металла: медь и цинк. В этом сплаве цинк выполняет функции основного легирующего компонента. Для придания различных свойств в её состав добавляют различные металлы: олово, свинец, марганец. Поэтому очень важно бывает знать, с каким составом латуни приходится работать. Это необходимо, чтобы определить условия и специфику пайки.

Современная латунь классифицируется по следующим показателям:

В зависимости от химического состава:

  • Двухкомпонентные сплавы. В его составе присутствует только два металла цинк и медь. Процент содержания каждого может быть различным. Такой тип маркируется заглавной буквой русского алфавита «Л» и числом. Число указывает, какой процент меди содержится в сплаве. Например, марка Л85 — в этом сплаве 85% меди и остальные 15% приходится на долю цинка.
  • Многокомпонентные. Их ещё называют специальные. Такие сплавы содержат большое количество добавок. Они маркируются двумя заглавными буквами и цифрами. Например, марка ЛА77-2. Она указывает, что состав включает 77% меди, 21% цинк и 2% алюминия. Поэтому очень часто специальные латуни получают своё название в зависимости от названия легирующего элемента с самым высоким процентом (алюминиевые, оловянные, никелевые, марганцевые и так далее).

По степени и качеству обработки:

  • Деформируемые. К ним относится латунь в виде проволоки, круглая трубка, лист и лента.
  • Литейные. Это арматура, готовые изделия, сделанные из латуни.

По содержанию цинка в сплаве:

  • Если содержание цинка находится в пределах от 5 до 20%, то такой сплав именуется красной латунью (томпак).
  • Если это процент колеблется от 21% и достигает 36%, такая латунь называется жёлтой.

Все марки латуни обладают схожими свойствами. Они хорошо поддаются обработке, имеют высокие антикоррозийные характеристики, обладают достаточной прочностью. При значительном понижении температуры сохраняют свою пластичность.

Эти свойства определили обширный круг применения латуни.

Пайка латуни – некоторые особенности

Чаще всего пайка латуни выполняется газовой горелкой, а в качестве припоя применяется бура, олово или другие аналогичные материалы. В домашних условиях для такой работы можно использовать паяльник или специальный графитовый электрод.

В принципе пайка латуни напоминает обработку чугуна, меди, стали. Однако она имеет свои тонкости и особенности, которые обязательно необходимо учитывать.

Для пайки латуни очень важно подобрать флюс. В процессе соединения с поверхности обрабатываемого сплава должна быть удалена оксидная пленка. Обыкновенный канифольно-спиртовый флюс этого сделать не способен, поэтому необходимо использовать более активные компоненты, содержащие в своей основе хлористый цинк.

Припой для пайки латуни следует подбирать особенно тщательно. Для работы со сплавом, в котором большое содержание меди, отлично подойдут медно-фосфорные и серебряные компоненты. Можно использовать и саму латунь, но при этом нужно учитывать, что ее температура плавления в качестве припоя должна быть ниже, чем у основного сплава. Довольно часто латунь соединяют с помощью твердого припоя, например, L — CuP 6. Такие соединения получаются очень прочными.

  • Сложен в применении, так как требует от мастера большого опыта работы;
  • Для работы необходимы специальные инструменты, которые не всегда имеются в хозяйстве;
  • Применяется исключительно для твердоплавких металлов.

Разновидности

Припой для латуни из самой латуни. Зачастую это металл с небольшими добавками, которые помогают сделать температуру плавления немного ниже, но не менять существенно свойства. Он наиболее сложен в использовании, так как возникает риск перепалить основной металл. Тем не менее, это самый крепкий сплав, который дает соединение высочайшего качества.

Медно-фосфорные сплавы также используются как твердые припои для пайки латуни. Они обладают более низкой температурой плавления и удобством использования. Это один из наиболее популярных вариантов, так как сочетает в себе простоту и высокое качество, а также обладает антикоррозионными свойствами.

Припой с медно-фосфорными сплавами

Серебряные припои. Марки с низким содержанием серебра, около 40-60%, которые относятся к твердому типу. Они уступают по возможности выдерживать высокую температуру, но могут легко использоваться даже новичками. Стоимость их выше, чем у других марок используемых для данной цели.

Химический состав

Состав медно-фосфорных отличается от серебряных и выглядит следующим образом:

Более мягкие марки, такие как ПОС 40, имеют в своем составе больше серебра, но при этом содержат массу других элементов, которые позволяют сохранить высокую крепость соединения.

Технические характеристики популярных марок

Медно-фосфорные марки имеют следующие характеристики:

Температура плавления, Градусы Цельсия

Температура растекания,Градусы Цельсия

Параметры серебросодержащих имеют следующий вид:

Температура плавления, градусов Цельсия

Сопротивление удельное, Ом

Удельная теплоемкость, Дж/кг градусы

Особенности выбора

Подбор материала зависит от цели спаивания. К примеру, проволока латунная для пайки используется в тех случаях, когда нужно соединять части металлоконструкций и ремонтировать появившиеся трещины. За счет своей формы и относительно небольшого диаметра она позволяет заполнить места глубокой поломки, а также не подвергать риску пропала металла. Данный материал подходит только для ответственных сооружений, а также рекомендуется применять только опытным мастерам.

Читайте также  Как паять серебро

Припой латунный с флюсом оказывается более удобным в применении, так что для больше комфорта стоит остановить свой выбор на нем. Здесь можно не использовать буру и прочие флюсы, так как они содержатся уже внутри. Такие варианты имеют более высокую стоимость, но это окупается во время использования, так как возникает меньшее количество брака.

Выбирая, каким припоем паять латунь, следует обратить на самый распространенный вариант – медно-фосфорные сплавы. Они сочетают в себе экономическое преимущество и высокую стойкость к воздействию высоких температур и физических нагрузок. Если нет необходимости в сверхвысокой прочности, то именно такие варианты, как припои серии ПМФ становятся наиболее оптимальным выбором.

Марки с высоким содержанием серебра используются для тех случаев, когда ответственность к соединению минимальная, или же нет инструментов, чтобы расплавить твердые марки при высокой температуре. Сам процесс соединения происходит намного быстрее, чем пайка твердым припоем другого типа.

Марки с содержание серебра выше 60% не рекомендуется использовать, так как они окажутся слишком мягкими на практике.»

Особенности пайки

Одной из главных особенностей является использование буры в качестве флюса. Без нее ничего может не схватиться и соединение будет на крайне низком уровне. Благодаря буре снимаются все пленки и налеты, а также улучшается проникновение присадочного металла в поры. Также стоит учитывать особенность высокой температуры расплавления. Здесь применяется только лишь газовая горелка, так как другими способами не удастся достичь нудного результата.

Производители

Данные изделия производятся как отечественными, так и зарубежными компаниями:

  • BrazeTec;
  • Castoline;
  • Юнитор;
  • УкриИнтерсСталь.