Технология пайки меди и ее сплавов

Технически чистая медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью и достаточно высокой коррозионной стойкостью. Она устойчива против атмосферной коррозии вследствие образования на ее поверхности тонкой защитной пленки, состоящей из CuS0₄-3Cu (ОН)₂. Медь — относительно прочный (σв = 21 кгс/см2 и пластичный металл (б = 45 ÷ 50%).

С уменьшением содержания в меди газовых примесей пластичность ее возрастает до 62%. При повышенных температурах прочность меди уменьшается, а пластичность возрастает. Ценным свойством меди является ее способность сохранять высокую пластичность вплоть до температуры жидкого гелия 4,2 К (-269°С).

Для повышения прочности и придания меди особых свойств (жаропрочности и коррозионной стойкости и др.) ее легируют различными добавками. Сплавы на основе меди обладают высокими механическими и другими ценными качествами.

Поэтому во многих отраслях техники для изделий, работающих в условиях повышенных и криогенных температур, в качестве основного металла широко применяются медь и ее сплавы, обладающие необходимым комплексом свойств.

Пайка этих материалов может производиться всеми известными способами.

Наиболее широкое распространение в промышленности получила пайка паяльником, газовыми горелками, погружением в расплавленный припой и в печах.

Пайка низкотемпературными припоями нашла большое применение благодаря простоте и общедоступности этого способа. Ограничения в ее применении вызваны лишь тем, что паяльником можно осуществлять пайку только тонкостенных деталей при температуре 350° С.

Массивные детали вследствие большой теплопроводности, превышающей в 6 раз теплопроводность железа, паяют газовыми горелками.

Для трубчатых медных теплообменников применяется пайка погружением в расплавы солей и припоев. При пайке погружением в расплавы солей используют, как правило, соляные ванны-печи. Соли обычно служат источником тепла и оказывают флюсующее действие, поэтому дополнительного флюсования при пайке не требуется.

При пайке погружением в ванну с припоем предварительно офлюсованные детали нагревают в расплаве припоя, который при температуре пайки заполняет соединительные зазоры. Зеркало припоя защищают активированным углем или инертным газом.

Недостатком пайки в соляных ваннах является невозможность в ряде случаев удаления остатков солей или флюса.

Широкое распространение в промышленности находит пайка в печах, поскольку при этом обеспечивается равномерный нагрев соединяемых деталей без деформации даже при больших габаритах изделий.

При пайке изделий из меди оловянно-свинцовыми и другими легкоплавкими припоями используют обычно канифолыно-спиртовые флюсы, водные растворы хлористого цинка или хлористого аммония.

Пайка серебряными припоями успешно идет при применении флюсов на основе соединений бора и фтористых соединений калия. Эти флюсы хорошо очищают поверхность меди от окисной пленки и способствуют растеканию припоя.

Недостатком флюсовой пайки меди является трудность получения герметичных соединений. Кроме того, остатки флюса являются очагами коррозии. Поэтому пайку чаще всего осуществляют в восстановительных или нейтральных газовых средах.

Пайку меди в азоте можно осуществлять при температуре 750-800°С.

К недостаткам этого метода можно отнести сложность оборудования по очистке азота, а также отсутствие возможности осуществлять пайку при температуре ниже

Имеются сведения о применении пайки меди в среде аргона припоем ЛС 59-1 с дополнительным флюсованием мест пайки водным раствором буры.

Пайку в вакууме успешно применяют для соединений многих металлов, в том числе и меди. Этот вид пайки достаточно экономичен, совершенно безопасен и производится в вакуумных печах или контейнерах, загруженных в обычные печи. Паяные швы, полученные при применении нагрева в вакууме, отличаются чистотой, прочностью металла шва и высокой коррозионной стойкостью.

К недостаткам способа пайки в вакууме следует отнести сложность применяемого оборудования.

Соединение меди при низкотемпературной пайке производится стандартными оловянно-свинцовыми припоями ПОССу 30-0,5; ПОС 40; ПОССу 40-0,5, ПОС 61 и свинцово-серебряными припоями ПСр 1,5; ПСр 2,5; ПСр 3 с использованием флюсов на основе хлористого цинка или канифольно-спиртовых.

Соединения, паянные оловянно-свинцовыми припоями, теплостойки до температур 100-120°С.

При снижении температуры до -196÷-253°С предел прочности этих соединений увеличивается в 1,5-2,5 раза, достигая 4,5-7,5 кгс/мм²; при этом пластичность резко снижается.

Хрупкость оловянно-свинцовых припоев и паянных ими соединений при низких температурах объясняется аллотропическим превращением олова и образованием в шве хрупких интерметаллидов, которые при низких температурах являются очагами развития трещин.

Для оловянно-свинцовых сплавов, содержащих менее 15% олова, падение ударной вязкости не происходит. Это обусловлено тем, что свинец, являясь основой сплава, с понижением температуры увеличивает ударную вязкость, давая во всех случаях вязкий излом.

Высокая пластичность свинца делает его нечувствительным к надрезу. Поэтому вполне закономерны стремления применять для пайки изделий криогенной техники припои на основе свинца с содержанием олова менее 15%.

Однако практика их применения показала, что они нетехнологичны, плохо смачивают основной металл и не затекают в соединительные зазоры.

Например, применение припоя, на основе свинца, легированного серебром (припой ПСр 3), позволяет получать теплостойкие и хладостойкие соединения из меди.

Введение в этот припой 5% Sn (ПСр 2,5) улучшило его технологические свойства, однако при комнатной температуре соединения, паянные припоями ПСр 3 и ПСр 2,5, обладают низкой прочностью. Предел прочности при срезе равен 1,2-1,8 гкс/мм².

Легирование свинца оловом до 16% и кадмием до 5% делает припой ПСр 1,5 более технологичным, однако он становится малопластичным даже при температуре 20° С.

Применение кадмиевых припоев требует специального навыка, так как технологичность их значительно ниже, чем у оловяно-свинцовых. Соединения меди кадмиевыми припоями ПСр 5 КЦН, ПСр 8 КЦН теплостойки до температуры 350° С, но малопрочны (σ_в = 2,9 кгс/мм²) из-за образования в шве хрупких интерметаллидов и нехладостойки.

Припои на основе цинка редко применяют для пайки меди ввиду интенсивного растворения ее в расплаве припоя.

При этом предел прочности на срез не превышает 1,5 кгс/мм².

Цинковые припои, легированные медью и серебром, также плохо растекаются по меди. Легирование этих припоев оловом и кадмием (ПЦА8М, ПЦКд, СрСУ 25-5-5) хотя и несколько улучшает их растекаемость, но швы становятся хрупкими.

Для пайки меди находят также применение припои на основе медно-фосфористой эвтектики с добавлением серебра. Швы, паянные этими припоями, достаточно прочны (σ_в = 25 -7- 30 кгс/мм²), теплостойки до температуры 800° С, но непластичны. В условиях низких температур прочность соединений меди, паянных этими припоями, увеличивается, но пластичность резко падает.

Широкое применение для пайки медных конструкций находят припои ПСр 45, ПСр 40, ПСр 25, ПСр 12.

Пайку этими припоями осуществляют нагревом ацетилено-кислородным пламенем или в печах с использованием коррозионно-активных флюсов № 209, 284. После пайки конструкций остатки флюса необходимо удалять промывкой в горячей воде.

Пайку теплообменной аппаратуры осуществляют с применением припоя ПСр 72 или ПСр 71 в вакууме.

При пайке деталей из медных сплавов, конструкция которых позволяет производить пайку под давлением, в качестве припоя можно использовать серебряное покрытие (10-25 мкм) или тонкую серебряную фольгу.

При нагреве выше 779° С медь взаимодействует с серебром с образованием в шве сплава типа припоя ПСр 72. Пайка этим (контактно-реактивным) методом осуществляется без применения флюса в вакууме или в инертной среде.

Припои на медной основе тугоплавки и вызывают растворение (эрозию) основного металла, поэтому для пайки меди их применяют реже, чем серебряные. Диффузионная пайка меди может быть выполнена галлием, индием, оловом, свинцом, припоями ПОССу 40-2, ПОС 61 путем поджатая деталей в вакууме или аргоне при температурах 650-800°С и длительных выдержках.

Припой в месте пайки можно наносить напылением в вакууме, гальваническим способом или в виде тонкой фольги.

Капиллярную пайку меди низкотемпературными припоями можно производить при зазорах 0,05-0,5мм и температурах 650-900°С в вакууме или аргоне. При этом соединения меди, паянные индием, галлием, оловом, припоями ПОС 61 и ПОС 40, хрупкие и малопрочные, предел прочности на срез не превышает 4-7 кгс/мм².

При пайке меди свинцом соединения хотя и малопрочны, но пластичны. При применении припоя системы Pb — Ag — Sn — Ni (ПСр 7,5) можно обеспечить предел прочности при растяжении 14 кгс/мм² с достаточно высокой пластичностью, угол изгиба образца, паянного встык, 130°.

• Назад
• Вперед

Как проводится пайка меди твердым и мягким припоем

Содержание

• 1 Какие инструменты и материалы нужны
• 2 Виды флюсов и припоев, особенности работы с ними
  • 2.1 Мягкие припои
  • 2.2 Твердые припои
• 3 Зачем нужна паяльная паста
• 4 Технология пайки
  • 4.1 Работа с паяльником
  • 4.2 Работа с горелкой
• 5 Можно ли паять медь оловом
• 6 Пайка серебряным припоем
• 7 Как спаять медь и нержавейку
• 8 Как припаять медь к железу
• 9 Основные ошибки при пайке своими руками
• 10 Техника безопасности

Изделия из меди встречается повсеместно в разных сферах жизни. Например, из нее создают прочные и долговечные системы отопления и водоснабжения. Но для соединения двух элементов, специалисты прибегают к особой технологии – пайки труб из меди. Для осуществления процедуры необходимы подходящие инструменты и материалы, а также знания. Так как она обладает определенными особенностями, о которых новичок может не знать.

Чтобы паять медь, мастеру нужно иметь при себе такой состав, как припой. Это термопластичное вещество герметизирует поверхность изделий и под воздействием высокой температуры расплавляется, растекаясь по всему месту соединения. Но как только он остывает, то твердеет и надежно скрепляет изделия.

В результате создается один предмет, который отличается долгим сроком службы, выдерживает высокую нагрузку, перепады давления и температуры, а также не боится ультрафиолетового излучения.

Содержание

1. Какие инструменты и материалы нужны
2. Виды флюсов и припоев, особенности работы с ними
3. Мягкие припои
4. Твердые припои
5. Зачем нужна паяльная паста
6. Технология пайки
7. Работа с паяльником
8. Работа с горелкой
9. Можно ли паять медь оловом
10. Пайка серебряным припоем
11. Как спаять медь и нержавейку
12. Как припаять медь к железу
13. Основные ошибки при пайке своими руками
14. Техника безопасности

Какие инструменты и материалы нужны

Пайка проводится не только на промышленных объектах, но и в домашних условиях. Для этого требуется подготовить следующие инструменты и материалы:

• электропаяльник или газовую горелку;
• труборез;
• припой;
• флюс;
• кисть и стальную щетку.

Чем именно соединять изделия, зависит от удобства и предпочтения мастера. Но по мощности аппарат выбирают в соответствии с температурой плавления припоя. Флюс бывает жидким и твердым, у каждого вида имеются индивидуальные отличия, которые следует учитывать. Если используется материал в виде загустевшей смеси, то его наносят на место стыка, как до соединения, так и после. Флюс нужен для того, чтобы предохранить поверхность от окисления, способствовать растеканию припоя и улучшить сцепление.

Виды флюсов и припоев, особенности работы с ними

Мастерам известно множество твердых и мягких веществ, обеспечивающих качественную пайку изделий из металла. В 95% используется олово, которое относится к низкотемпературному составу, обладающим несколько худшими техническими параметрами. Но его ценят за то, что работы могут проводиться при любой температуре без уменьшения прочности соединяемых изделий.

К соединительным элементам также относится серебро, обладающее отличными технологическими свойствами. Мастера нередко применяют трехкомпонентные составы из серебра, олова и меди. Часто в состав материалов, используемых при низкотемпературной пайке, входит хлорид цинка.

Преимущество мягких припоев заключается в том, что они охватывают большую площадь при попадании на поверхность детали. Они обеспечивают высокую прочность и надежность.

Мягкие припои

Мягкий припой используется при монтаже водопроводных и отопительных сетей, где диаметр труб достигает 10 см, а температура воды не превышает 130 градусов. К таким видам относят:

• свинцово оловянный тип;
• с малым содержанием олова;
• специальные и легкоплавкие.

В качестве припоя чаще всего выбирается бессвинцовый флюс. Оловянно-медный тип является самым распространенным, благодаря доступной цене. Но его преимущество заключается в другом. Все смеси, содержащие олово в составе, отличаются экономичным расходом.

Достаточно нанести на половину обрабатываемой поверхности немного припоя, как он распространится по всей площади. Это свойство объясняется тем, что олово легко проникает внутрь и распространяется по любой структуре.

Твердые припои

Когда приходится учитывать условия среды, в которой выполняется пайка, то лучше использовать твердые припои. Применение таких веществ обеспечивает высокую прочность шва. Самым распространенными соединениями являются следующие составы:

• медь и цинк;
• фосфор и медь;
• чистая медь;
• безотмывный флюс.

Твердые соединения классифицируются как тугоплавкие и легкоплавкие. Каждый вид характеризуется определенными свойствами. Например, медно-фосфорный заменяет дорогой серебряный флюс. Он отличается умеренной стоимостью, но обладает одним минусом – использовать при низких температурах не получится.

Самыми крепкими из твердых соединений считаются медно-цинковый и многокомпонентные. Они обходятся дорого, но цена оправдана надежностью соединения. Когда выполняется пайка самой медью, то необходимо применять и флюс. В таком случае удастся крепко-накрепко соединить две детали.

Зачем нужна паяльная паста

Паяльная паста – это пастообразная масса, состоящая из маленьких частиц припоя, флюса и специальных добавок. Флюс-паста применяется в промышленности при пайке элементов на печатных платах. Пасту выбирают согласно определенным условиям:

• после нанесения должны оставаться легкоудаляемые частицы;
• вещество должно сохранять вязкость и клейкость;
• не оказывать отрицательного воздействия на обрабатываемую поверхность;
• не просочиться на одежду во время плавления.

Как работают с пастой, зависит от вида и размера припоя, содержащегося в ее составе. Материал различается также по типу флюса (канифольные, водосмываемые, безотмывные). Она необходима для удержания маленьких деталей на месте и облегчения процесса соединения.

Технология пайки

Процесс довольно простой, поэтому, когда необходимо соединить что-то дома, то хозяин выполняет пайку своими руками и без привлечения специалистов. Но все же без подготовительного этапа не обойтись.

Именно от него зависит, насколько качественным и надежным получится соединение. Прежде всего следует обратить внимание на срез детали, который должен быть строго вертикальным, без заусениц, с ровными и гладкими краями. При обнаружении малейших дефектов следует взять наждачную бумагу и провести ею по поверхности, пока дефекты не исчезнут.

Если соединяют две медные трубы, то, доведя срез до идеального состояния, необходимо вставить ее в фитинг, а после вынуть. Ту часть, которая соприкасалась с фитингом, необходимо очистить от окислений. Следующий этап – нанесение флюса. В этом нет ничего сложного, нужно только провести кисточкой по всей детали, уделяя особое внимание месту стыковки.

Затем элементы соединяют друг с другом и крепко фиксируют. Дальнейшие действия зависят от того, чем выполняется пайка – газовой горелкой или паяльником. Учитывая, что детали должны находиться в неподвижном состоянии, потребуется помощник. Он-то и будет держать их, но, если такового не нашлось, нужно ухитриться и сделать это самому.

Когда что-то нужно припаять в домашних условиях, то чаще всего используется твердый состав. Но мастер может приобрести специальные пасты. При правильном выборе составов удается максимально аккуратно и прочно соединить два трубопровода или радиодетали.

Пайка выполняется либо при высокой, либо низкой температуре. В первом случае процесс отличается высокой прочностью шва, а также соединенный участок получает термостойкость. Что очень важно, если он в дальнейшем послужит частью различных коммуникаций. Но высокотемпературную пайку не допускается применять на резьбовых соединениях. Чаще всего этот процесс выполняется горелкой, наполненной пропаном.

Когда же используется низкотемпературная пайка, то применяется мягкий состав, паста или гель. Она наиболее подходит для начинающего мастера, потому что отличается простотой и легкостью. В этом типе процесса температура не повышается больше 425 градусов, так что возможно даже использовать паяльник, который найдется практически в каждом доме.

Работа с паяльником

Каждый человек хоть раз в жизни видел паяльник, а многие постоянно работают с ним. Поэтому не увидят в пайке медных изделий этим инструментом ничего сложного. Вся сущность процесса заключается в том, что припой, расположенный между двумя деталями, нагревается с помощью паяльника, пока не начинает плавиться.

Когда он затвердеет, то две части надежно скрепятся в одну. Чтобы припаять качественно, необходимо распределить вещество равномерно по всей поверхности, заполнить каждый зазор. При этом важно подобрать именно тот материал, который хорошо выдерживает высокую температуру паяльника.

Работа с горелкой

Инструмент включают, когда две части уже соединены друг с другом. Не стоит слишком долго удерживать его возле места стыка, поскольку температура горения составляет несколько тысяч градусов. В то время как нагреть определенное место нужно всего лишь до 250-300 градусов.

Это займет секунд 20-30. Как только флюс сменит цвет на темный, то вводят соединяемый состав. Важно! Горелку или фен нужно располагать посередине, чтобы охватить всю зону соединения.

Можно ли паять медь оловом

Многих начинающих мастеров интересует, можно ли спаять медь оловом. На самом деле не просто можно, а нужно. Поскольку такой состав обеспечивает хорошее скрепление. Чаще всего олово используется, когда скрепляют предметы пищевого назначения.

Следует помнить лишь об одном – для этого металла нужна более высокая температура, чем для других припоев. В качестве инструмента лучше использовать мощный электрический паяльник.

Пайка серебряным припоем

Когда требуется спаивать детали в домашних условиях, то часто используют серебряный припой. Он выгоден, потому что его можно создать своими руками. Но следует применять его не в одиночку, в сочетании с цинком, медью.

Обработанный таким припоем, шов получится очень прочным и аккуратным. Процентное содержание компонентов контролирует ГОСТ 19746 74. Но точно узнать, какие виды веществ использовать, можно из инструкций опытных мастеров или прилагаемых к соединяемым изделиям.

Как спаять медь и нержавейку

Если требуется припаять медь к другому металлу, например, стали, то придется потрудиться. Процесс этот не из легких, но вполне осуществимый. Объясняется это тем, что нержавеющая сталь плохо взаимодействует с другими металлами, с трудом поддается температурной обработке.

Когда соединяются два разных изделия, то нужно найти средний состав, который подходит одновременно к обоим. В таких случаях приходится поступиться качеством и даже необязательно использовать флюс. Но важно провести подготовку, лужение и другие этапы спайки.

Надобность в соединении часто возникает в домашних условиях. Для соединения нержавейки и меди требуется мало времени и достаточно обычной газовой горелки. Поэтому, определившись с инструментом и припоем, следует очистить поверхность обоих стыков, подготовить флюс. Затем выполнить лужение места скрепления и нанести флюс. После чего две части соединяют, а получившийся шов обмазывается припоем.

Следующий этап – его равномерный разогрев горелкой. Как только припой растечется, изделие оставляют остывать естественным путем.

Как припаять медь к железу

Припаять медные изделия к железным или наоборот также распространенная задача, для решения которой правильно подбирается соединительный состав. Инструкция в этом вопросе окажется существенную помощь.

Полезную информацию можно найти в тематическом видео, где весь процесс пайки детально показан. При соблюдении всех условия удается получить ровный и прочный шов.

Основные ошибки при пайке своими руками

Чаще всего именно спешка приводит к тому, что соединение двух элементов получается неудачным. Потому что забывают осмотреть поверхность соединяемых деталей. Первое действие, направленное на исправление ошибки, — проверка отсутствия дефектов. Они могли появиться при нарезке деталей.

Насколько надежным окажется шов, зависит от чистоты поверхности. Поэтому смахнуть даже невидимые пылинки все же стоит. При нанесении флюса допускается одна из самых основных ошибок. Мастер может забыть обработать небольшой участок изделия. И он станет причиной того, что должного соединения не получится.

Важно также следить за температурой горелки или паяльника, поскольку перегрев обрабатываемого элемента приводит к сгоранию флюса. Но недостаточная температура плавления также вредна. В этом случае соединительные составы не размягчаются и не прилипают.

Техника безопасности

Пайка медных изделий довольно опасный процесс, поэтому соблюдать все стандарты и предписания ради безопасности, очень важно. Во время процесса используется открытое пламя и опасные вещества, поэтому домашнему мастеру и профессионалу необходимо носить защитные средства. Речь идет о рукавицах, очках и специальной одежде.

Прежде чем браться за инструмент, необходимо внимательно изучить правила технологии.

Как припаять медь к стали серебряным припоем

••• sergeyryzhov/iStock/GettyImages

Обновлено 13 марта 2018 г.

Автор Richard Asmus ) плавится, образуя связь. В отличие от сварки, соединяемые металлы не плавятся. Температура отличает пайку от пайки. Как правило, припой плавится при температуре ниже 840 градусов по Фаренгейту, а прутки для пайки плавятся при температуре выше 840 градусов по Фаренгейту. Оба материала могут содержать серебро. Чем выше содержание серебра, тем прочнее соединение, но тем выше температура, необходимая для плавления присадочного металла. Технически, вы можете либо паять, либо паять, но вы не можете паять припоем или паять стержнями для пайки. Но вы можете присоединить медь к стали серебряным припоем, используя пропановую горелку, и называть это как угодно.

Очистите поверхности металлов, подлежащих пайке, растворителем, наждачной бумагой и проволочной щеткой, чтобы удалить все масло, грязь и коррозию. Попробуйте заставить металлы сиять. Серебряный припой лучше всего прилипает к чистому голому металлу.

Нанесите флюс на сталь, где вы собираетесь припаивать медь. Залудите медь, нагрев ее и нанеся тонкий слой припоя на область, которую вы хотите припаять к стали.

Соедините детали проволокой или зажимами. Детали не должны двигаться во время пайки или остывания соединения. Убедитесь, что детали подходят друг к другу заподлицо. Серебряный припой не может заполнить промежутки между металлами — он просто протечет. Но при необходимости в качестве наполнителя можно использовать кусочки луженой медной проволоки. Просто убедитесь, что все подходит заподлицо.

Начните медленно нагревать соединение горелкой, приближая ее по мере нагревания флюса. Держите пламя прямо на стыке, пока флюс не станет стеклообразным или коричневым, в зависимости от того, какой флюс вы используете. Расплавьте припой на соединение. Дайте металлу расплавить припой. Не пытайтесь расплавить припой горелкой.

Очистите соединение растворителем и наждачной шкуркой или щеткой после того, как оно остынет. Вы можете охладить косяк, обдав его водой.

Вещи, которые вам понадобятся

• Растворитель
• Emery Cloth
• Wire Brush
• Поток, подходящий для паяла, которую вы выбираете
• Soldering Torck
• зажимы
• Solder Solerers Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Sopper Or Solders Sopper Sopper Or Solderes Sopper Or Solderse Or Solders Spoper Or Solderse Copper Sopper. сталь. Самый простой содержит 95 процентов олова и 5 процентов серебра и, вероятно, удерживает медь по отношению к стали для большинства практических целей. По мере увеличения содержания серебра растут прочность, цена и температура плавления. Ваши температуры плавления варьируются от менее 450 градусов по Фаренгейту для оловянно-серебряного припоя до значительно более 1100 градусов по Фаренгейту для 80-процентного серебряного припоя. Но использование припоя или стержня для пайки, более прочного, чем сама медь, вероятно, приведет к пустой трате времени и денег.

Предупреждения

• Металлы сильно нагреваются в процессе пайки. Будьте осторожны, чтобы не обжечься и не обжечь другие материалы рядом с вашей работой.

Связанные статьи

Ссылки

• UKRCRC: Руководство по серебряной пайке
• Астрономия в Умбрии: Серебряный пайрь

ОБЛЮДА АРИЛИЗА, РИЧИЗА АСМУС, ASMUS, ARSIRIS ASMUS. и сейчас на пенсии в Перу. Основав небольшую телекоммуникационную инженерную корпорацию и посетив 37 стран, Асмус изучал радиовещание в Университете штата Аризона и получил степень магистра изящных искусств в Бруклинском колледже в Нью-Йорке.

Как паять, паять и сваривать нержавеющую сталь с медью — за 5 простых шагов! – Научитесь самогоноварению

Если вы строите проект, требующий соединения детали из меди и нержавеющей стали, эта статья научит вас, как это сделать. В моем случае я собирал самодельный перегонный куб, и мне нужно было прикрепить тройные зажимные втулки из нержавеющей стали   к 2-дюймовой медной колонне. Это очень распространенное соединение в пивоваренной и дистилляционной промышленности, и знание правильного способа соединения этих двух разнородных металлов обеспечит успех проекта. Можно приобрести 2-дюймовый медный наконечник, который можно припаять на месте, но он довольно дорогой по сравнению с наконечниками из нержавеющей стали, и у нас были обсуждения в группе Facebook о том, что медные наконечники со временем не герметизируются должным образом. Из-за мягкости меди эти наконечники могут быть подвержены царапинам и вмятинам. По этим причинам я думаю, что буду придерживаться трехзажимного наконечника из нержавеющей стали. Таким образом, большой вопрос заключается в том, можно ли соединить медь путем пайки, пайки или даже сварки, и если можно, то как это сделать?

Можно ли сваривать медь и нержавеющую сталь?

Так можно ли сваривать медь и нержавеющую сталь? Короткий ответ: «Да», они могут быть сварены вместе, но это чрезвычайно сложно и обеспечивает очень небольшую прочность конструкции. Почему ты спрашиваешь ? Ну вот длинный ответ.

При сварке меди и нержавеющей стали возникают две проблемы. Во-первых, эти два металла имеют существенно разные температуры плавления. Нержавеющая сталь плавится при температуре около 1400 ° C, а медь плавится при 1085 ° C, разница составляет 315 ° C, что делает формирование лужи из двух металлов чрезвычайно трудным. Кроме того, существуют металлургические проблемы смешивания разнородных металлов в процессе сварки. Поскольку нержавеющая сталь не полностью растворяется в меди и имеет значительно более высокую температуру плавления, она сначала начнет затвердевать и формировать зернистые/кристаллические структуры. Присутствующая медь останется жидкой и будет вытесняться между этими формирующимися кристаллическими структурами, создавая очень слабую связь. По мере дальнейшего охлаждения сварного шва зерна нержавеющей стали начнут сжиматься из-за охлаждения, что приведет к разрыву зерен. В этот момент медь еще слишком горячая, чтобы добавить структурной прочности зернистой структуре, и в сварном шве образуются большие трещины, это известно как горячее растрескивание. Горячее растрескивание серьезно снижает прочность сварного шва этого типа. Если вы хотите соединить медь и нержавеющую сталь, лучше всего подойдет пайка. Тем не менее, если у вас есть подходящее оборудование и навыки, такие как Eb Industries, сварка меди и нержавеющей стали может быть выполнена.

Как приварить медь к нержавеющей стали TIG

На рис. 1 показана сварка нержавеющей стали с медью

Если в вашем гараже нет электронно-лучевого сварочного аппарата, такого как Eb Industries, есть другой способ сварки/пайки нержавеющей стали и меди. Ниже приведено изображение успешного приваривания медной трубы к нержавеющей стали с тройным зажимом. Это было сделано с помощью сварочного аппарата TIG со стержнем из кремниевой бронзы. Теперь технически это можно было бы классифицировать как пайку TIG, потому что нержавеющая сталь имеет более высокую температуру плавления, чем присадочный стержень из кремниевой бронзы. Стержень из кремниевой бронзы имеет температуру плавления около 1050°C, а нержавеющая сталь имеет температуру плавления 1400-1450°C. Этот процесс подробнее обсуждается на adiforums.com, если вам интересно узнать, что говорят некоторые профессионалы о сварке TIG меди и нержавеющей стали.

Если вы хотите попробовать сварить/припаять медь к нержавеющей стали с помощью сварочного аппарата Tig, у Тома Списака III есть несколько полезных советов. Он говорит: «Любой, у кого есть некоторый опыт работы с TIG, должен быть в состоянии сделать это соединение, используя проволоку из силиконовой бронзы, которую легко можно приобрести в вашем местном магазине сварочных материалов. На изображении выше показан сварной шов, который Том сделал между тройным зажимом из нержавеющей стали и медной трубой.

Что потребуется для сварки/пайки меди и нержавеющей стали:

• Сварочный аппарат Tig
• Газ аргон
• Стержень из силиконовой бронзы 1/16″
• Остроконечная головка вольфрамового электрода

Процедура сварки TIG:

• Шаг 1: Очистите все детали, подлежащие сварке/пайке, с помощью кусочка Эмори или стальной ваты.
• Шаг 2: Соберите детали, убедившись, что они плотно прилегают друг к другу. Зажать, если требуется.
• Шаг 3: Включите газ аргон, установите сварочный аппарат TIG на постоянный ток и
  33 имп/сек с остроконечным вольфрамовым электродом.
• Шаг 4 : Сконцентрируйте свое тепло на меди Медленно добавляйте наполнительный стержень в бассейн, перетаскивая бассейн к нержавеющей стали
  втулка. Вы не хотите плавить нержавеющую сталь здесь, иначе вы получите структурное растрескивание, как упоминалось выше.
  
• Шаг 5: После завершения сварки проверьте наличие дефектов, очистив участок металлической щеткой, а также проверьте наличие утечек. Если вы строите все еще, как я, вы должны убедиться, что нет утечек.

В этом видеоролике демонстрируется сварка/пайка TIG меди с нержавеющей сталью.

Можно ли спаивать медь и нержавеющую сталь вместе?

Да, медь и нержавеющая сталь могут быть легко спаяны или спаяны вместе с использованием присадочного материала, который обычно содержит олово и серебро. В отличие от сварки, когда мы сплавляем два металла вместе, при пайке или пайке используется наполнитель для соединения двух частей вместе, не расплавляя их. Температура отличает пайку от пайки, так как пайка обычно требует нагрева выше 450 ° C / 840 ° F для соединения деталей с помощью прутка для пайки. Пайка выполняется при температуре ниже 450°C/840°F с использованием припоя. Оба наполнителя содержат серебро, чем выше содержание серебра, тем выше температура плавления и прочнее соединение между деталями. Таким образом, пайка дает гораздо более прочную связь, чем пайка.

Как припаять нержавеющую сталь к меди

Если вы решите спаять компоненты вместе, то с этой задачей отлично справится обычный сантехнический припой, содержащий 95% олова и 5% сурьмы. Вы также можете использовать комплект Lincon Electric Solder Stay-Bright Kit с флюсом, который на 95% состоит из олова и на 5% из серебра, для достижения лучших результатов. Оба припоя будут иметь температуру плавления 230°C/450°F и могут быть нагреты простой пропановой или газовой горелкой Mapp. Вам нужно будет тщательно очистить обе части и нанести флюс на все поверхности, которые будут спаяны. Для этой работы мне нравится белый флюс Harris. Флюс важен, потому что он растворяет оксиды, образующиеся в процессе нагрева, и способствует проникновению припоя в соединение, обеспечивая защиту от кислорода в воздухе. Ниже представлено видео пайки нержавеющей стали на медь с последующей проверкой соединения на прочность.

Ниже я подробно описал процесс пайки медных фитингов к фитингам из нержавеющей стали в пошаговом формате, что должно упростить его выполнение. Если вы собираетесь паять медь к меди, вас может заинтересовать руководство по пайке меди

Материалы, необходимые для пайки:

• Пропановая или газовая горелка Mapp
• Сантехнический припой, содержащий 95% олова, 5% сурьмы или линкона Электрический припой Stay-Bright Kit с флюсом, который на 95% состоит из олова и на 5% из серебра, лучше
• Белый флюс-паста Harris или аналогичный флюс убедитесь, что он подходит для травления нержавеющей стали.
• Стальная вата или стальная ткань эмори

Процедура пайки:

• Шаг 1: Очистите все детали, подлежащие пайке, с помощью куска ткани Эмори или стальной шерсти.
• Шаг 2: Нанесите белый флюс на поверхности, подлежащие пайке. Важно использовать флюс, подходящий для нержавеющей стали, так как он должен травить поверхность, чтобы припой мог правильно сцепиться. Вы могли бы использовать
  Подходят соляная (соляная) кислота, фосфорная кислота, фторборатные флюсы и хлорид цинка.
• Шаг 3: Соедините две детали вместе и начните нагревать медь пропановой или газовой горелкой MAPP. Не нагревайте нержавеющую сталь напрямую. Как только припой начнет плавиться на меди, переместите тепло на нержавеющую сталь. Нагревайте, пока не увидите, как припой течет в соединение. Затем удалите источник тепла.
• Шаг 4: Дайте детали остыть, пока она не станет теплой, затем сотрите излишки флюса водой с мылом.
• Шаг 5: Выполните испытание на герметичность, чтобы убедиться, что соединение полностью герметично.

Вот еще несколько продуктов, рекомендованных участниками группы Home Disttilers of America в Facebook:

• Серебряный припой Stay-brite 8 1/8″
• Harris SCLF16 Жидкий паяльный флюс, 16 унций

Как паять Нержавеющая сталь к меди

Медный припой обеспечивает более прочную связь из-за высокого % серебра в прутке для пайки. Но это также будет стоить дороже и требует использования ацетиленовой или газовой горелки Mapp для плавления припоя. Вы можете приобрести прутки для пайки с различным процентным содержанием серебра, а также прутки с флюсовым или непокрытым покрытием. В моем случае я бы порекомендовал использовать прут для пайки 45% серебра, покрытый синим флюсом, который имеет температуру плавления приблизительно 600°C/1100°F для соединения деталей из меди и нержавеющей стали. Если вам требуется большая прочность, вы можете использовать припой из 56% серебра с оранжевым флюсовым покрытием. Вы также можете применить флюс для серебряного припоя Harris «Stay-Silv» или аналогичный продукт для очистки всех деталей перед пайкой. Ниже представлено видео, демонстрирующее, как припаивать медь к нержавеющей стали.

Я подробно описал процесс пайки фитингов из меди и нержавеющей стали в пошаговом формате ниже. Прежде чем начать, важно понимать, что вы можете повредить поверхность нержавеющей стали, перегрев ее в процессе пайки. Хром используется в нержавеющей стали для предотвращения коррозии. При нагревании нержавеющей стали при температуре
425–870 °C (800–1600 °F) в течение длительного времени хром может диффундировать с поверхности и образовывать карбиды хрома, что сделает сталь уже не нержавеющая. Оставляя его подверженным коррозии и растрескиванию. Вы можете предотвратить это, избегая чрезмерного нагрева деталей и охлаждая детали в воде после 4 минут нагрева.

Материалы, необходимые для пайки:

• Ацетиленовые горелки или газовый горел MAPP
• СИНИЙ ФЛУС. поверхность стальной ватой или тканью Эмори.
• Шаг 2: Нанесите флюс на обе поверхности, подлежащие пайке, убедитесь, что у вас есть флюс, способный травить нержавеющую сталь и предназначенный для высокой температуры пайки (более 840 F). здесь.
• Шаг 3: Соедините детали и начните нагревать медь круговыми движениями, следя за тем, чтобы она равномерно нагревалась вокруг трубы. Когда припой начнет течь, переместите горелку ближе к нержавеющей стали, чтобы присадочный материал попал в стык между двумя деталями. Нержавеющая сталь передает тепло медленнее, чем медь, поэтому она не нагревается до нужной температуры почти так же долго. Вот почему мы начинаем нагревать медь в первую очередь. Если вы припаиваете клапан, который может быть чувствителен к температуре, оберните клапан влажным радом, чтобы предотвратить расплавление внутренних частей клапана.
• Шаг 4: Дайте детали остыть, пока она не станет теплой на ощупь, а затем удалите флюс водой с мылом до полного остывания.
• Шаг 5: Выполните тест на утечку, чтобы убедиться, что соединение полностью герметично.

В чем разница между покрытым флюсом и непокрытым серебряным припоем?

Давайте поговорим о преимуществах и недостатках использования прутков для припоя с флюсовым покрытием по сравнению с прутками для припоя без покрытия. Очевидным преимуществом использования стержней для пайки с флюсовым покрытием является удобство. Нам не нужно наносить флюс на детали, которые мы припаиваем, потому что он уже находится на стержне, и поэтому нам не нужно покупать флюс для серебряного припоя отдельно. Недостатком паяльного стержня с флюсовым покрытием является то, что трудно контролировать количество флюса, нанесенного на соединение, когда оно уже находится на стержне, и, что еще хуже, если вы перегреете соединение, флюс может образовать твердую черную стекловидную пленку, которую невероятно трудно удалить. удалять. Я слышал аргументы в пользу того, что лично мне больше нравятся стержни с флюсовым покрытием. Я хотел бы услышать ваше мнение о том, какой метод вы предпочитаете, напишите мне комментарий внизу статьи.

Прочие ресурсы

Вот некоторые дополнительные ресурсы о пайке, пайке медных сплавов и строительных кубах, которые стоит прочитать.

• Homedistillers.org – Как припаять наконечник из нержавеющей стали к медной трубе
• Обсуждение в группе Facbook – Советы по креплению втулки из нержавеющей стали к медной трубе.
• Ebindustries.com — Сварка меди с нержавеющей сталью
• Learntomoonshine.com — Соберите свой собственный медный самогонный аппарат

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы думаете, что я пропустил какую-то информацию, которая должна быть включена в эту статью, не стесняйтесь обращаться к нам.