Пайка алюминия, как справедливо считают многие специалисты, является довольно сложным в выполнении технологическим процессом. Между тем такое мнение можно считать верным лишь в отношении тех ситуаций, когда спаять изделия из алюминия пытаются, используя для этого припои и флюсы, которые применяются для соединения деталей из других металлов: меди, стали и др.
Если же используется специальный флюс для пайки алюминия, а также соответствующий припой, то этот технологический процесс не представляет особых сложностей.
Особенности и принципы процесса
Технологический процесс пайки затрудняет низкотемпературная величина плавки материала. Детали очень быстро будут терять прочность при нагреве, а конструкция снизит устойчивость при достижении температуры в 300 градусов. Если использовать легкоплавкие припои, которые состоят из кадмия, висмута, индия, олова, то они будут очень трудно вступать в контакт с алюминием, а также не будет обеспечиваться хорошая прочность.
Очень хорошая растворимость имеется у металлов, которые сочетают в себе цинк. В таком случае спаянные материалы будут обладать высокой надёжностью. Перед началом пайки следует очистить материал от окислов и грязи. Для этого применяется механическое воздействие. Можно использовать щётку или применять специальные флюсы, которые имеют сильнодействующий состав. Перед началом процедуры необходимо залудить участки, которые будут обрабатываться. Если покрытие оловянное, то деталь будет защищена от возникновения окислов.
Для надёжной пайки алюминиевых изделий нужно подбирать правильный нагревательный инструмент. А ещё надёжность соединения зависит от выбора сплава и флюса для пайки алюминия.
Особенности проведения работ по соединению алюминия
Применяя флюс для пайки алюминия, необходимо иметь представление о некоторых понятиях и терминах, используемые для данной работы. Итак, используя для работы флюс для пайки алюминия, помните, что это своеобразная смесь, где присутствуют органические или неорганические компоненты, главной задачей которых является обеспечение прочного соединения и адгезии физико-химической природы припоя для обеспечения прочного соединения однородной группы металлического поверхности, а иногда разных по природе материалов металла.
Использование флюса для пайки алюминия
Чтобы флюс для пайки алюминия ф 64 подошёл к материалу обработки, необходимо знать некоторые физические и химические характеристики и свойства алюминия:
- Алюминий имеет высокую степень для обеспечения теплопроводности, а также достаточную электропроводность.
- Алюминий очень устойчив к органическим и неорганическим растворителям.
- Материал имеет достаточную пластичность, то есть гнётся, меняет форму, что позволяет в свою очередь выпускать различные группы изделий – проволоку, технологические листы, изделия гнутой формы и т.д.
- Температура плавления одна из самых низких, всего +660 С.
Учитывая вышеперечисленные параметры можно сделать вывод, что флюс для пайки алюминия должен иметь специальную структуру взаимодействия с поверхностью.
Методы пайки
Пайка алюминиевых материалов производится при помощи электрического паяльника, паяльной лампы или газовой горелки. Имеется несколько способов пайки из алюминия:
- С использованием припоя.
- С канифолью.
- С применением электрохимического метода.
С канифолью
Такой вариант пайки алюминиевой поверхности необходимо применять для небольших размеров детали. Зачищенный участок необходимо покрыть канифолью и поместить на шлифовальную шкурку, которая имеет среднюю зернистость. Сверху проводок прижимается залуженным жалом нагретого паяльника. Такое действие производить необходимо несколько раз, после чего выполняется сама процедура пайки. А также можно применить канифольный раствор в диэтиловом эфире.
В этом варианте конец паяльника не нужно отнимать от заложенного конца, а сверху просто потребуется добавить канифоль. Если необходимо соединить тонкие алюминиевые проводки, то паяльник подойдёт с мощностью в 50 Вт. Если толщина алюминия примерно в 1 мм, тогда паяльник необходимо выбирать в 100 Вт, а для деталей толще 2 мм потребуется предварительный подогрев места соединения.
С использованием припоя
Этот метод является очень распространённым и часто применяется в электротехнике, ремонте автомобилей, а также других изделий. Перед тем как начинать процесс, необходимо произвести покрытие материала сплавом, а дальше идёт соединение облуженных элементов. Детали, которые предварительно облущили, соединяются между собой и другими сплавами и металлами.
Можно применять легкосплавные припои, которые имеют в составе цинк, олово и кадмий. А также в последнее время очень активно применяют тугоплавкие материалы на основе алюминия. Легкосплавные составы применяются из-за того, что можно будет паять алюминиевые изделия при температуре до 400 градусов. Это позволит не испортить свойства материала и сохранить прочность. Составы с кадмием и оловом не позволят создать хороший контакт, а также они будут подвержены коррозии. В тугоплавких материалах нет таких недостатков.
Электрохимический метод
Если применять электрохимический метод, тогда потребуется устройство для выполнения гальванического покрытия. Таким образом будет производиться омеднение поверхности. Если такого аппарата нет, тогда придётся самостоятельно производить обработку детали. Для этого потребуется зачистить шкуркой необходимую поверхность, и нанести несколько капель медного купороса. А уже после к изделию подключается отрицательный полюс независимого источника электропитания.
Можно применить обычную батарейку или аккумулятор, а также любой другой электрический выпрямитель. На положительный вывод подсоединяется очищенный медный провод, который имеет диаметр в 1 мм и располагается в изолированной подставке. Когда происходит процесс электролиза, то на детали начинает оседать медь, а уже после можно проводить лужение участка, сушку с помощью паяльника. А уже после можно с лёгкостью запаять необходимое залуженное место.
HTS -2000 – припой для пайки алюминия и его сплавов
Американский продукт выпускается в форме стержня и состоит из девяти сплавов. Припой HTS -2000 – это продукт последних достижений, с помощью которого пайку можно проводить без флюса. Он легко проникает через лежащие ниже поверхности примеси, через которые не могут проникнуть составы конкурентов.
При применении продукта HTS -2000 не требуется обладать какими-то специальными навыками, что означает его высокое качество. Нагреваясь, припой легко проникает через образовавшуюся на поверхности пленку оксида алюминия и создает прочные молекулярные соединения.
Из-за того, что электрохимический потенциал между алюминием и припоем невелик, коррозия материалу не страшна. Срок эксплуатации изделий с таким соединением более 10 лет.
Область применения продукта HTS -2000:
- восстановление деталей после сколов, поломки, износа;
- ремонт картеров автомобилей;
- ремонт алюминиевых днищ лодок;
- ремонт трубок кондиционеров, компрессоров, насосов;
- пайка и медных и алюминиевых элементов в различных сочетаниях;
- ремонт топливных баков из алюминия;
- восстановление и ремонт головок блока цилиндра;
- ремонт радиаторных трубок;
- восстановление резьбовых отверстий.
Кроме этого, с помощью такого припоя можно ремонтировать алюминиевые лестницы, желоба, лодки. Довольно часто его применяют при ремонте дизельных двигателей.
Важно знать, что припой HTS -2000 специалисты не рекомендуют использовать для пайки алюминия с медью. Вследствие такой процедуры возникает электрохимическая коррозия, которая быстро разрушает металл.
Материал используется с кислородно-ацетиленовой или пропановой горелкой. Он является самым сильным, быстрым и в то же время простым припоем для пайки среди других аналогичных сплавов.
Припои, флюсы, материалы
Можно применять для пайки алюминия олово, но только в тех случаях, если имеется высокоактивный флюс, а также произведена хорошая зачистка участков. Оловянные соединения необходимо дополнительно покрывать специальными составами, поскольку наблюдается плохая прочность и слабая защита от коррозии.
Очень хорошие паяные соединения можно получить, если использовать припой с кремнием, цинком, алюминием или медью. Такие материалы выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями. Русские марки припоев выпускаются под названием ЦОП40. Согласно ГОСТу они в своём составе имеют 60% олова и цинка 40%, ещё есть припой 34А. В его состав входит 66% алюминия, 6% кремния и 28% меди. Состав придаст хорошую прочность месту контакта и обеспечит надёжную устойчивость от коррозии. К иностранным составам относится HTS- 2000. Это средство очень удобно в применении.
Такие сплавы можно применять с крупногабаритными деталями, а также с высоким теплоотводом, если использовать грелку или предметы из алюминиевых сплавов, имеющие высокотемпературное плавление. Если никогда раньше не производили пайку предметов, тогда желательно посмотреть специальные обучающие видео, которые помогут ответить на многие вопросы.
Помимо припоев, необходимо использовать также специальные флюсы, которые имеют в своём составе цинк, фтор, бурат аммония, а также триэтаноламин и другие элементы. К популярным отечественным флюсам относится Ф64, который имеет хорошую химическую активность. Обычно это средство применяется даже без предварительной очистки деталей от оксидной плёнки. А также можно использовать 34А, который содержит в своём составе хлорид лития, цинка и калия, а также фторид натрия.
Флюс
При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».
Флюс отечественного производства
Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.
Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре
Подготовка материала
Чтобы достигнуть хорошего качества соединения, нужно использовать не только правильные технологии, но и уметь хорошо подготовить обрабатываемую поверхность. Нужно удалить все загрязнения и оксидные плёнки. Механическая обработка выполняется при помощи шкурки или металлической щётки, а также иногда применяют проволочную нержавеющую сетку и шлифовальную машинку. А также можно использовать разные кислотные растворы.
Обезжиривать поверхность нужно с помощью растворителя, ацетона или бензина. Когда происходит зачистка алюминиевой поверхности, то сразу же образовывается оксидная плёнка. Однако её толщина будет ниже первоначальной, а потому паяльный процесс облегчится.
Сфера применения
Использование флюса для пайки ф 64 достаточно обширное, и достаточно указать несколько технологических направлений, где широко используется алюминиевая основа:
- Создание систем теплопроводной магистрали, например, автомобильные радиаторы.
- В энергетических системах замкнутого пространства, например образование замкнутой электрической цепи.
- Соединение токоведущих частей, которые были разорваны под воздействием механической силы, например провода общей магистральной сети электропроводов.
- Создание технологических конструкций, которые обеспечивают связь по принципу электропроводимости.
Флюс Ф 64
Припои, основа для качественного соединения изделий из алюминия
Как видно, флюс для пайки своими руками позволит отремонтировать как сложные и проблемные источники повреждения, так и лёгкие участки и узлы. В качестве припоя используют такие традиционные материалы как:
- Олово;
- Сплав с использованием цинка;
- Сплав на основе кадмия.
Температура плавления выше перечисленных материалов в диапазоне от +200 С до +400 С, и для этих целей можно использовать не очень мощный работоспособный паяльный инструмент. Дополнительно в качестве припоя используют тугоплавкие вещества, в составе которых присутствуют медь, цинк и даже кремний.
Инструменты
Если необходимо произвести соединение алюминиевых изделий в домашних условиях, то целесообразно использовать электропаяльник. Это универсальный прибор, который очень удобно позволяет припаивать провода, ремонтировать маленькие трубки и прочие элементы. Для приспособления необходимо минимальное количество пространства. А также в доме обязательно должно быть электричество. Если нужно починить крупногабаритный прибор, тогда применяют для пайки алюминия газовую горелку, для которой используют бутан, аргон и пропан. Чтобы производить пайку предметов в домашних условиях, подойдёт стандартная паяльная лампа.
Если применяются газовые горелки, то необходимо постоянно наблюдать за пламенем, которое представляет собой сбалансированную подачу газов и кислорода. Если имеется правильная газовая смесь, то язык пламени будет ярко-синий. Неяркий оттенок будет свидетельствовать о том, что имеется избыток кислорода.
Этапы пайки алюминия
Пайка алюминиевых предметов особо ничем не отличается от соединения других металлических материалов:
- Сначала необходимо зачистить и обезжирить место будущего соединения.
- Уже после все элементы устанавливаются в рабочее положение.
- На необходимый участок наносят флюс и изделие начинают нагревать при помощи паяльника или горелки.
- Когда наблюдается повышение температуры, то пруток припоя плавится, им необходимо постоянно касаться поверхности элементов, тем самым контролируя процесс.
Необходимо запомнить, что пайку следует производить в хорошо проветриваемом помещении, поскольку в процессе нагревания выделяются опасные соединения.
Если применяется бесфлюсовый припой, тогда необходимо знать о некоторых нюансах работы. Чтобы оксидная плёнка не мешалась, надо концом прутка выполнить царапающие движения по участку элемента. Таким образом, оксидная целостность будет нарушаться, а припой пойдёт в контакт с обрабатываемым металлом.
Разрушить оксидный слой можно и другими способами. Обрабатываемый участок нужно поцарапать металлической щёткой или прутком из нержавеющей стали.
Чтобы обеспечить максимальную прочность соединения, необходимо обработать участки лужением.
Подробная инструкция по пайке медных труб
Чтобы набить руку, рекомендуют потренироваться на ненужных кусочках трубы. Приступать к серьезным работам следует, когда отработаны все навыки – точно отрезать деталь, правильно обрабатывать ее, пользоваться газовой горелкой. Процесс пайки можно разделить на 6 шагов.
Шаг #1 — нарезка деталей
Если нужно заменить фрагмент трубопровода или полностью собрать водопроводную/отопительную систему, потребуются куски медной трубы различной длины. Раскрой материала производится с помощью трубореза для медных труб, с критериями выбора которого ознакомит рекомендуемая нами статья.
Обычно их соединяют посредством тройников, уголков, муфт. Также используют раструбный способ, при котором один фрагмент вставляют в другой, с расширенным концом.
Используя разметочный материал – рулетку и маркер – измеряем длину деталей для трубопровода. Важен каждый миллиметр, поэтому стараемся производить максимально точные расчеты
Затем берем труборез и нарезаем трубу на фрагменты нужной длины. Если работы проводятся на столе, можно использовать электротруборез или ручную модель с большим радиусом разгона. Для проведения работ в стесненных обстоятельствах, например, около стены, подойдет только компактный ручной инструмент.
Существуют удобные роликовые варианты со стальными лезвиями. Пользоваться ими легко: нужно надеть труборез сбоку на заранее отмеченное место реза, зафиксировать храповым механизмом, а затем вращать инструмент вокруг трубы.
Если труборез подобран правильно, то есть для тонкостенной меди, то концы трубки в месте реза не деформируются, а будут ровными и не скошенными
Советуем не производить нарезку сразу всех фрагментов – возможно, в процессе пайки трубопровод сдвинется, изменив свою конфигурацию, и длину некоторых деталей придется менять.
Шаг #2 — зачистка и расширение срезов
Плотное прилегание металлических частей и равномерное растекание припоя для пайки меди гарантированы только тогда, когда максимально качественно зачищена зона соединения.
Для этого обрабатываем оба примыкающие друг к другу фрагмента и с внутренней стороны, и с внешней:
- Сначала снимаем фаску, чтобы уменьшить толщину металла и подготовить кромку под пайку. Для чего используем фаскосниматель – небольшой инструмент цилиндрической формы.
- Если два отрезка трубы будут соединяться напрямую, диаметр края одного фрагмента увеличиваем специальным инструментом – расширителем.
- Затем берем металлический ершик и обрабатываем внутреннюю сторону.
- Мелкой наджачкой или металлической губкой зачищаем до блеска внешнюю сторону.
Очищенная и обезжиренная зона детали отличается даже визуально.
Образец обработанной медной трубы под пайку: с конца снят грат, поверхность начищена. Обычно при соединении двух деталей у одной из них зачищают внешнюю сторону, у другой – внутреннюю – по месту примыкания
Если применяется муфта или уголок, перед пайкой необходимо подготовить оба конца, у тройника – все три.
Шаг #3 — нанесение флюса
Для соединения медных труб отопления или водоснабжения используют различные виды флюса и пасты. Их главное назначение припоя – обеспечить полноценное заполнение припоем зоны пайки, при этом подготовить металл и очистить его от окислов.
Пасту или густой гель наносить удобнее, чем жидкий флюс. Плотное и вязкое вещество распределяется более равномерно по металлической поверхности и не стекает
Состав флюса может быть разным. Очистительные функции обычно выполняют хлорид цинка, соляная или борная кислота. Защиту от кислорода обеспечивает наличие канифоли, воска или смолы.
Жидкие растворы продаются в тубах, а паста – в небольших пластиковых баночках. Кисточка для нанесения состава обычно идет в комплекте, если ее нет, то можно купить любой альтернативный вариант в канцелярском магазине – для клея или для краски.
Процесс нанесения достаточно прост: необходимо обмакнуть кисть в пасту и нанести тонкий, но заполняющий всю зону примыкания, слой на поверхность трубки
Наносить толстый слой считается ошибкой – при тесном контакте лишняя паста выдавливается, ее все равно приходится удалять.
Шаг #4 — соединение деталей
При соединении двух отрезков трубы или фитинга и трубы флюс наносят обычно на край детали, которая вставляется внутрь. Второй элемент обрабатывать флюсом нет смысла – при контакте он одинаково распределится по обеим примыкающим поверхностям.
Проворачиваем детали относительно друг друга, чтобы паста распределилась по зоне контакта, затем ветошью убираем выступившие наружу излишки раствора.
Перед пайкой флюса или пасты на металлической поверхности быть не должно, иначе припой будет растекаться не в зазор между деталями, а в противоположную сторону – вдоль трубы
Выполнив соединение, необходимо как можно быстрее произвести пайку медных труб. Оставлять надолго подготовленные детали не рекомендуют, чтобы паяльная паста не утратила своих качеств.
Шаг #5 — пайка по капиллярной технологии
В сборке отопительных и водопроводных трубопроводов из меди применяют низкотемпературную капиллярную пайку, соответственно, подбирают легкоплавкий припой.
Процесс пайки происходит в следующем порядке:
- включаем газовую горелку;
- направляем пламя на место соединения;
- перемещаем струю пламени по всей поверхности рабочей зоны, чтобы обеспечить равномерный прогрев;
- когда детали разогрелись до температуры плавления припоя, подносим его к зазору и касаемся в нескольких местах так, чтобы он полностью заполнил пространство между деталями.
Если все действия выполнены правильно, припой после остывания должен образовать прочное герметичное соединение. Снаружи оно выглядит как шов, отличающийся цветом.
Соединение низкотемпературной пайкой должно остыть в естественных условиях. Во время остывания детали лучше не сдвигать, но можно аккуратно удалить еще не остывшие излишки припоя мокрой тряпкой
Умение пользоваться горелкой, вовремя подносить и отводить ее, очень важно. Как только разогретый припой начнет втягиваться внутрь зазора, ее лучше убрать, чтобы не перегреть детали.
Если чувствуете, что припой перестал плавиться и требуется повысить температуру, снова поднесите горелку. Проверять прочность и герметичность соединения можно только после полного остывания деталей.
Шаг #6 — обработка швов
Опытные мастера обычно в совершенстве владеют техникой соединения медных труб и осуществляют его буквально в течение одной минуты. При этом они касаются припоем всего в одном месте, после чего он растекается по зоне соединения и не выступает из-под верхней детали.
Но на практике, особенно у новичков, чаще припой остается, образуя рубцы изнутри и снаружи. Внутренние в дальнейшем могут спровоцировать отложения, а внешние выглядят не эстетично, поэтому их необходимо удалить.
Очистку можно производить наждачной бумагой, металлической щеткой или ершиком – теми же предметами, что использовались для подготовки под пайку.
Если убрать застывший припой, поверхность деталей и зона шва будут гладкими. Узнать место пайки можно лишь по цвету, так как припой обычно отличается серебристым оттенком
После финишных штрихов – зачистки зоны пайки – работа считается законченной. Можно приступать к следующему соединению.
Техника безопасности
Перед началом работы с паяльником всегда нужно сначала изучит правила безопасности.
- Работать нужно только при открытом окне. Поскольку можно отравиться из-за выделений в процессе работы.
- Вокруг не должно быть ничего легковозгорающегося. Если паяльник уронить на бумагу, к примеру, то это может привести к возникновению пожара.
- Аппарат держать следует исключительно за специальную ручку, поскольку в процессе работы он сильно нагревается, что может привести к ожогу.
- К паяльнику нельзя подпускать ребёнка. Устройство всегда следует держать в труднодоступном для малыша месте.
- Аппарат опускать в перерывах между пайкой можно только на специальную подставку. Если паяльник будет помещён на стол, то возможно возгорание.
Следуйте этим простым правилам, и никаких проблем во время работы не возникнет.
Чтобы производить качественную пайку алюминиевых материалов в домашних условиях, необходимо полностью соблюдать технологию. Если выбирать качественные методы, припои, флюсы и материалы, тогда результат будет положительным.
Подбор флюсов
С учетом специфики пайки деталей из алюминия к выбору флюсов нужно подойти внимательно.
Существует отечественные средства, состоящие из нескольких компонентов. Они обеспечивают эффективную очистку деталей, препятствует окислительным процессам при нагревании. Это особенно актуально при использовании припоев из олова и свинца, известных своей склонностью к окислению.
Хорошую проникающую способность обеспечивает многокомпонентный флюс из фторборатов аммония и цинка, триэтаноламина, добавочных веществ. Средство имеет доступную цену. Его эффективность многократно проверена на практике.
Известный высокотемпературный флюс состоит из хлоридов калия, лития и цинка; фторида натрия. Сухую смесь всыпают в рабочую зону пайки на палочке, дожидаясь равномерного расплавления и перемешивания с массой припоя.
