Флюс для пайки медных труб мягким припоем

Пайка медных труб мягким припоем

Медь относится к металлам, прекрасно поддающимся пайке. Это обусловлено тем, что поверхность металла может быть сравнительно легко очищена от загрязнений и окислов без применения особо агрессивных веществ (медь слабо корродирующий металл). Имеется ряд легкоплавких металлов и их сплавов (в нашем случае олово), имеющих хорошую адгезию с медью. При нагреве в воздухе при плавке медь не вступает в бурные реакции взаимодействия с окружающими веществами и кислородом, что не требует сложных или дорогих флюсов. Все это позволяет легко осуществлять любые виды пайки.

При пайке медных труб используется капиллярный эффект. Это процесс взаимодействия молекул или атомов жидкости и твердого тела на границе раздела двух сред, приводит к эффекту смачивания поверхности. Смачивание – это явление, при котором силы притяжения между молекулами расплавленного припоя и молекулами основных металлов выше, чем внутренние силы притяжения между молекулами припоя (жидкость «прилипает» к поверхности)

В двух словах о медных трубах

Медные трубы – материал, известный своими долговечностью и надёжностью. Поэтому они широко применяются при монтаже отопительных коммуникаций и водопровода, а также газовых труб, невзирая на свою цену.

Медные трубы нередко используются и в частном строительстве.

Кроме надёжности и долговечности, трубы из меди обладают и другими достоинствами: невосприимчивостью к коррозии и осадкам, устойчивостью к повышенным температурам.

Срок службы медных труб в среднем составляет около 50 лет. Однако, чтобы работать с трубами из меди, необходим опыт в сварочном деле.

Медные трубы соединяют методом пайки, которую можно проводить в двух температурных режимах: при низкой и при высокой температуре. Выбор температуры пайки основан на том, для чего проводятся сварочные работы.

Так, например, для пайки соединений, которые требуют особой надёжности, таких как газовые трубы, рекомендуется проводить процесс сварки при температурах более высоких, чем обычно и с использованием флюса.

Это позволит избежать утечки газа благодаря образованию особо прочного шва. Для всех остальных видов работ возможно применение низкотемпературной пайки.

Обзор видов

Все типы выпускаемых флюсов для меди делятся на 2 группы, их классифицируют по составу и консистенции.

По составу

Химический состав рассматриваемого материала разнится. Исходя из характера работ все разновидности делят на 3 вида: с фосфором, на основе салициловой и борной кислот. Данные кислоты и хлорид цинка отвечают за удаление окислов. Канифоль, смолы добавляют надежности и прочности адгезии. Каждый вид флюсов имеет свои особенности.

Например, в состав флюсов первого типа, помимо фосфора, входят растворители. Данные разновидности устойчивы к образованию и распространению ржавчины. Их ключевым преимуществом считается отсутствие потребности в удалении после паяния. Их относят к кислотным разновидностям.

В состав флюсов на основе салициловой кислоты входит технический вазелин. Данные разновидности именуют ВТС. При использовании данных расходников удается добиться максимального качества и эстетичности швов. Эту пайку часто используют при электромонтажных работах. Она получается чистой, поскольку в ходе ее выполнения не нужно очищать обработанные металлические поверхности.

Флюс на основе буры и борной кислоты применим для паяния меди тугоплавкими припоями, которые плавятся при высокотемпературном режиме работы. Кроме того, в качестве паяльного флюса может быть использована смесь буры, борной кислоты и фторида кальция.

Канифоль или бескислотный вид флюса подходит для спаивания электроприборов и труб. За счет канифоли он обладает низкой химической активностью. Ввиду этого перед началом пайки надлежит тщательно подготавливать рабочие детали.

Канифольный флюс отличается светлой окраской, он считается некоррозионным неактивным типом флюсового материала. Его легко удалить техническим ацетоном либо этиловым спиртом. Он уместен при пайке меди и медных сплавов.

Кроме того, в продаже встречаются модификации с оптимальной коррозионной активностью. В них, помимо канифоли и спирта, добавляют уксусную либо ортофосфорную кислоту, хлорид цинка. Хорошо себя зарекомендовал и флюс из канифоли, спирта, хлорида цинка и аммония.

По консистенции

По форме выпуска флюс может быть жидковатым, пастообразным и порошкообразным. Сухой материал используется редко, лучше для пайки медных труб паяльником подходит такая разновидность, как паста. Благодаря своей консистенции она удобна в работе. Жидкие флюсы могут показаться сложными в работе для новичков.

Составы с умеренной коррозионной активностью

Слабой коррозионной активностью характеризуются флюсы из канифоли, спирта к которым добавлено какое-либо из следующих веществ:

• уксусная кислота,
• хлорид цинка,
• ортофосфорная кислота.

При пайке хорошо работает флюс для меди из раствора канифоли в спирте с добавкой хлоридов цинка и аммония. Эффективно применение смеси из глицерина, и раствора хлоридов цинка, аммония, натрия.

Качественное соединение при пайке обеспечивает флюс из раствора глицерина в воде, к которой добавлен солянокислый гидразин. С успехом можно применять смесь из спирта и раствора фосфорной кислоты.

Флюсы, содержащие канифоль, используют при температурах до 300 °С. Остальные составы можно нагревать до 350 °С.

Материалы для соединения меди

Весь технологический процесс пайки медных трубок газовой горелкой можно осуществить с помощью флюса и припоя для меди, а также как с применением фитингов, так и без них.

Флюс и паяльная паста

Флюс для пайки медных труб имеет огромное значение для образования качественного соединительного шва. Он может быть низкотемпературным с активностью до 450 ℃, и высокотемпературным — более 450 ℃.

Применение флюса необходимо в случае:

• качественной очистки поверхности соединяемых труб от окислов;
• защиты места соединения от кислорода, который содержится в воздухе;
• повышения сцепления припоя с поверхностью металла;
• улучшения процесса растекания припоя.

На сегодняшнее время существуют следующие разновидности флюсов:

• активированные;
• кислотные;
• некислотные;
• антикоррозийные.

Паяльная паста представляет собой густую массу, состоящую из флюса, маленьких частиц припоя и добавок специального действия. Такой состав часто применяется на промышленных предприятиях при пайке радиотехнических деталей на печатных платах. Форма в виде пасты очень удобна для нанесения на мелкие детали.

Виды припоев

Соединение меди и её сплавов можно производить как низкотемпературной, так и высокотемпературной пайкой. Имеется множество мягких и твёрдых материалов, которые способны обеспечить идеальное крепление деталей из металла.

Применение припоев с низкой температурой плавления позволяет спаять детали в условиях, мало влияющих на прочность меди, но при этом соединительный шов имеет худшие механические параметры. Припои для высокотемпературного соединения увеличивают прочность места стыковки металлов, но требует определённых навыков, чтобы исключить пережог меди.

Существует большое количество бессвинцовых припоев, которые способны обеспечить довольно высокое качество стыковочных работ. В основном это сплавы олова (95—97%) с медью, сурьмой, висмутом, серебром, селеном. Лучшими свойствами обладают серебросодержащие припои. Широкое применение получили и трёхкомпонентные виды, в состав которых входит олово, медь и серебро. Использование оловянно-свинцовых припоев ограничено из-за вредности свинца.

Высокотемпературную пайку осуществляют твёрдыми припоями медно-фосфорного состава. Такие составы при соединении двух медных деталей не требуют применения флюсов. Очень благоприятно влияет на качество стыковки одинаковый коэффициент термического расширения меди.

Изготавливают твёрдые припои в виде профильных стержней, а мягкие — в виде проволоки диаметром 2—3 мм.

Соединительные фитинги

При отсутствии специального инструмента для качественной резки и расширения места соединения, применяются технологические медные переходники (фитинги), которые имеют строго регламентированный диаметр раструба.

При всём разнообразии видов таких деталей чаще используются три основных формы: углы — способствуют изменению направления трубопровода на 90 градусов, тройники — обеспечивают ответвление от трубы и муфты — служат для соединения двух труб.

Фитинги имеют довольно высокую стоимость, поэтому многие специалисты стараются обойтись без них, обрабатывая место стыковки специальными приспособлениями.

Существуют специальные фитинги с готовым припоем, который в виде валика размещён по краям детали. Запаять трубы таким фитингом очень просто нужно только соединить поверхности и нагреть их до температуры плавления припоя.

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

Что потребуется для пайки медных труб

При установке трубопроводных коммуникаций из меди мастеру будет сложно обойтись без следующего инвентаря:

• Газовая горелка – речь идет о компактных баллончиках с насадкой-резаком. Горелка должна обеспечивать тонкое направленное пламя длиной 50-100 (мм). Разумеется, можно обойтись и полоноразмерным газовым резаком, если он есть в наличии. Но резак достаточно опасно использовать на территории жилищных объектов.

Для работы с медными трубами существует специальный паяльник. Но специализированный нагреватель сможет себе позволить лишь специалист по установке медных коммуникаций, который занимается этим делом на коммерческой основе.

• Труборез – приспособление для порезки труб. Главным преимуществом трубореза перед ножовкой или болгаркой является возможность получения аккуратной кромки. При этом срез получается цилиндрической формы, без появления конуса и овала.

Конечно, при обработке труборезом тонкостенных коммуникаций срез может получаться не цилиндрическим, а овальным. Чтобы предотвратить деформацию торцевой части трубы, рекомендуется использовать специальные вставки. Этот же совет применим и к другим методам порезки труб.

Многие мастера при порезке медных труб отдают предпочтение ножовке по металлу. Помимо деформации торца в этом случае на стенках останутся заусенцы, которые впоследствии нужно будет аккуратно убирать.

Работа с медными трубами является деликатной. Даже мелкие заусенцы на торце коммуникаций могут стать препятствием для качественной пайки соединений.

• Наждак – перед нагревом труб и нанесением флюса контактные поверхности нужно зачистить от оксидной пленки. Если этого не сделать, то существенно снизится адгезия припоя.

Некоторые мастера используют вместо наждака щетку для зачистки металла. Для медных труб подходит лишь щетка с мягким металлическим ворсом. Такие щетки в народе называют «ведьмой».

• Расширитель труб – данный инструмент применим лишь к медным трубам с толщиной стенки не выше среднего. Благодаря расширителю появляется возможность увеличить диаметр торцевой части. В данном случае можно вставляются трубки одна в одну.

Для качественной пайки медных труб величина зазора между диаметрами торцевых частей соединения должна находиться в пределах 0,1-0,4 (мм). Это достаточно плотная посадка, которая при этом пропустит внутрь расплавленный припой.

Под действием флюса расплавленный припой становится неимоверно текучим.

Если не пользоваться расширителем и не увеличивать диаметр торца, то коммуникации придется соединять фитингом (штуфера, муфты, уголки, тройники и пр.). Негативным моментом использования фитинга является то, что пайку придется осуществлять с двух сторон для каждого соединения. Это лишняя трата сил и времени.

Дополнительно фитинги не растут на деревьях, их нужно покупать. Ударить по карману может приобретение медного фитинга. Если же работать с разнородными материалами, медь плюс нихром, есть вероятность, что в один прекрасный день какое-то из соединений даст течь.

Что еще нужно знать о том, как паять медные трубы.

Классификация

Современные производители постоянно изменяют состав флюса, предлагая покупателям большой ассортимент своей продукции. Если раньше на прилавках существовали флюсы, которые можно было пересчитать по пальцам, то сейчас их выбор невероятно велик. Мы остановимся на трех наиболее популярных видах флюса, используемых для пайки меди:

• Флюсы с антикоррозийными свойствами. Самый сложный вид флюса по своему составу, его практически невозможно изготовить в домашних условиях. Как вы могли догадаться из названия, такие флюсы защищают шов от преждевременной коррозии и окисления, а также выводит излишнюю влагу из сварочной зоны.
• Флюсы на основе салициловой кислоты. Состав такого флюса проще, и его можно попробовать изготовить самостоятельно, но мы все же рекомендуем приобретать материалы, изготовленные в промышленных масштабах. Если вы решили изготовить его в домашних условия, то вот вам краткая инструкция: нужно растолочь таблетки аспирина и смешать их со спиртом или техническим вазелином. Такой флюс подойдет для мелкой пайки техники, не используйте его для пайки труб. Ну, а заводские флюсы можно использовать в различных работах, они гарантировано сделают сварочный шов ровным и аккуратным, потому и пользуются большой популярностью у новичков.
• Флюс на основе канифоли. Этот вид флюса можно отнести к самоделкам, поскольку при изготовлении используется канифоль и натриевая соль. Такая смесь по своим свойствам похожа на обычный флюс, изготовленный в заводских условиях, но стоит дешевле. Материал можно легко изготовить самому, но если вы не хотите тратить время, то его можно купить в магазине, как любой другой вид флюса. Пожалуй, это самый экономный и популярный вид флюса на сегодняшний день. Но следите за температурой. При перегреве канифоль может обуглиться и испортить всю работу.

Также флюсы отличаются консистенцией, могут продаваться в жидком виде, в пастообразном и порошковом. Выбор консистенции зависит от ваших личных предпочтений, кому-то проще работать с пастой, поскольку она не растекается по поверхности металла, а кто-то привык использовать жидкий флюс. Можем лишь отметить, что порошковые флюсы менее удобны, поскольку их нанесение может потребовать больше времени и сноровки.

Жидкий флюс обычно хранят в закрывающихся бутыльках, он стоит недорого. Учтите, что припой и флюс нужно использовать одновременно, если вы хотите добиться хорошего результата. Паста для пайки медных труб стоит подороже, но с ней проще всего работать. Процесс пайки упрощается и ускоряется, при этом соединение получается особенно прочным. Мы рекомендуем использовать именно пасту для пайки медных труб, на наш взгляд это идеальное сочетание цены и качества.

Техника безопасности при пайке труб из меди

Никогда не нужно игнорировать технику безопасности, когда человек интересуется, как паяют профессионалы медные изделия. Прежде всего, необходимо запомнить, что любая конструкция из меди очень сильно нагревается, когда на нее воздействует пламя горелки. Поэтому брать незащищенными руками деталь ни в коем случае нельзя. Для перемещения коротких элементов можно использовать клещи. Рекомендуется надеть рукавицы.

Необходимо не допускать попадания на кожу флюса. Если все же возникла такая ситуация, тогда агрессивный состав смывается мыльной водой.

Работы нужно выполнять в плотной одежде. Рекомендуется надеть вещи из хлопка. Одежду из синтетических тканей во время пайки использовать нельзя, потому что волокна искусственного происхождения легко плавятся.

Процесс соединения деталей нужно выполнять при хорошей вентиляции, так как во время пайки нередко флюс загорается. Поэтому в воздухе появляются опасные пары.

После завершения монтажных работ система обязательно промывается водой. Она должна быть горячей и чистой. Это позволяет избавиться от излишков расходников внутри трубопровода.

Спаяные медные трубы

При пайке припой, нагреваясь, сначала размягчается, а потом уже переходит в жидкое состояние. Этот температурный интервал носит название зоны плавления припоя. Соединяемые детали во время пайки нагревают, но не доводят до жидкого состояния. Процесс сплавления жидкого припоя происходит тогда, когда температура припоя становится выше температуры его плавления. Это так называемая рабочая температура. Расплавленный припой смачивает металл, подвергаемый соединению, растекается и устраняет зазоры между соединяемыми медными трубами.

Время пайки, или период от нагрева места спайки до момента перехода припоя в твердое состояние, его кристаллизации, составляет в среднем 4-5 минут. Необходимо также, чтобы паяльный инструмент генерировал столько тепла, чтобы за 2 минуты нагрева расплавленный припой вступал в реакцию с соединяемыми поверхностями. В таком случае флюс и детали не перегреются.

Во время пайки припой вступает в физико-химические взаимодействия с соединяемыми медными трубами. Эту его способность называют паяемостью.

Сама природа всех физических и химических процессов, происходящих при пайке, очень сложна и полностью не изучена. Однако всю процедуру пайки кратко можно описать следующим образом. Подготовительными этапами в формировании соединения можно считать нагрев, плавление и смачивание, или контакт жидкого металла с нагретой поверхностью детали. В результате смачивания твердого металла жидким происходит замена поверхности твердого металла на поверхность раздела фаз жидкость-твердое тело. В ней происходят растворно-диффузионные, диффузионные и химические процессы взаимодействия между жидким припоем и соединяемыми деталями (трубами из меди). В результате заполняются все зазоры, формируется прочное соединение между припоем и деталями. После припой кристаллизуется в процессе охлаждения, и образуется шов.

Флюсы

Основным компонентом флюсов для пайки твердыми припоями являются борные соединения — бура (Na2B4O7), борная кислота (H3BO3), борный ангидрид (B2O3). Для усиления активности борных флюсов, например при пайке нержавеющих и жаростойких сталей, в них добавляются соединения фтора — фтористый кальций, фтористый калий. Применяются специальные флюсы, регламентированные ГОСТ 23178-78 — под марками ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х. В первые два входят борная кислота, бура и фтористый кальций. Они используются для пайки нержавеющих и конструкционных сталей и жаропрочных сплавов. Флюс ПВ209 состоит из фтористого калия, борного ангидрида, калия тетрафторбората. Флюсы ПВ209Х, ПВ284Х состоят из борной кислоты, гидроксида калия, плавиковой кислоты. Флюсы ПВ209, ПВ209Х, ПВ284Х можно использовать для пайки меди и ее сплавов, нержавеющих и конструкционных сталей.
Пайка меди и ее сплавов может производиться с помощью чистой буры, которая является универсальным флюсом для высокотемпературной пайки.

Используются различные формы выпуска флюсов — жидкости, порошок, кусочки (кристаллы буры, например). Чтобы облегчить их дозирование (избыток флюса так же нежелателен, как и недостаток), используют объединение их с припоем. Делается это разными способами — добавлением в виде порошка в сыпучие формы припоев, обмазкой прутков припоя или помещением внутрь трубочки из припоя, совместным прессованием таблетированных форм.