Как своими руками паять латунь

Пайка паяльником

Паяльник для пайки латуни должен быть мощностью не менее 100 Вт.

Достаточно высокое качество соединения методом низкотемпературной пайки достигается при пайке латуни и меди или при пайке латуней с преобладанием содержания в них меди. В этом случае достаточно применение паяльника мощностью 100 Вт. В качестве флюса можно использовать паяльную или ортофосфорную кислоту. Перед пайкой необходимо тщательно обработать поверхность латуни для удаления окисной пленки и обезжиривания поверхности. В качестве припоя используется оловянно-свинцовый припой не ниже ПОС60. Пайка производится при хорошем разогреве паяльником зоны пайки металлов.

Паяльником можно паять латуни и с помощью серебряных припоев не ниже ПСр40. Для этого придется вооружиться мощным паяльником (0,5-1 кВт). В качестве флюса необходимо использовать концентрированную ортофосфорную кислоту или флюс на основе буры. Температура разогрева зоны пайки должна составить не ниже 500ºС

Перед пайкой следует уделить особое внимание тщательности обработки поверхности флюсом. Обработку следует проводить непосредственно перед поднесением нагретого паяльника с припоем

Таким способом можно заплавить дефекты в латунных массивных изделиях (например, радиаторы).

Разновидности латуни

В зависимости от состава химических веществ, латуни подразделяются на:

Двухкомпонентные, или простые. Такие сплавы включают в себя преимущественно медь и цинк, количество иных элементов незначительно. В свою очередь, среди них выделяются:

1. Альфа-латуни, или однофазные. В них содержится менее 39 % цинка, поэтому нет необходимости доводить температуру плавления до 905 °C, чтобы он растворился в меди.
2. Бета-латуни, или двухфазные. Вторая фаза латуни возникает, если в составе сплава находится большее количество цинка, чем то, которое может раствориться. Как правило, b-латуни не такие пластичные, как а-латуни, но более прочные.

• классификация латуней по химическому составу

Многокомпонентные, или специальные. Они состоят из меди, цинка и таких легирующих элементов, как железо, олово, кремний, алюминий, марганец и свинец.

По степени и качеству обработки латуни бывают:

• Деформируемые. Для изготовления деталей используются такие состояния деформируемых латуней, как особо твердое (с обжатием >50%),твердое (с обжатием >30%), полутвердое (с обжатием 10-30 %) и мягкое (отожженные сплавы). Смесь меди и цинка представлена в виде трубок с круглым сечением, проволоки, лент, листов.
• Литейные. Литейная латунь — легкоплавкая разновидность, содержащая в себе не менее 50-80% меди, остальное – цинк и легирующие элементы. Сюда относятся полученные латунные изделия, а также арматура.

1 Основы пайки и области применения

Пайка – один из способов получения неразъемного соединения. Осуществляется она путем введения между двумя элементами расплавленного припоя. А значит, температура плавления последнего должна быть несколько ниже, чем у материалов основных деталей. С помощью этого процесса можно соединять между собой разнородные металлы, и в некоторых ситуациях это бывает единственно возможным способом крепления.

Многие отождествляют такое соединение металлов со сваркой, однако общим у них является только лишь конечный результат. Суть же совершенно иная. Самое главное их отличие заключается в том, что при сварочных работах происходит расплавление основного материала. В пайке же плавится только лишь металл-связка, так что полностью сохраняется целостность обрабатываемых деталей. Благодаря этому появляется возможность работать с довольно мелкими элементами, не переживая, что они деформируются, да и структура со свойствами у паяемых материалов останутся прежними.

Однако стоит учитывать, что по сравнению с той же сваркой соединение будет менее прочным. Это обусловлено мягкостью припоя, если же речь идет о латунных изделиях, то данный материал при воздействии высоких температур выделяет цинк, и шов получается более пористый, что также негативно отражается на прочности сцепления. Да еще и играет роль расположение элементов, так пайка встык достаточно ненадежна, лучше делать внахлест.

Сегодня именно пайка занимает одну из лидирующих позиций в создании неразъемных соединений, уступая место только лишь сварке металлов. Так, электронщикам, которые вынуждены работать с довольно хрупкими микросхемами, очень трудно себе представить свою профессию без участия в ней этого процесса. Кроме того, паяные соединения очень актуальны и в электрике, если необходимо нарастить либо просто соединить провода.

Также таким способом осуществляется соединение медных труб в холодильниках, теплообменниках и других установках. Очень часто ее применяют для крепления пластин, сделанных из твердых сплавов к режущему инструменту. Еще можно присоединить тонкостенные детали к толстому листу. Кроме того, иногда с помощью лужения осуществляют антикоррозионную обработку. В общем, сфера применения довольно обширная.

Пайка может быть высоко- либо низкотемпературной. В первом случае соединение получается более надежным, плюс у него повышенная термоустойчивость (это связано с тем, что припои для этого типа обработки имеют большую температуру плавления). Таким образом, детали после подобного воздействия могут работать при куда более высоких температурах по сравнению с деталями, соединенными вторым способом. Однако такой вид имеет и свои недостатки, так как речь идет о чрезмерно высоких температурах, то осуществить данный процесс простым подручным паяльником не удастся. Для него необходимо специальное оборудование, что в значительной степени усложняет работу.

Флюсы для пайки металлов

Для пайки латуни понадобится бура – специальный флюс.

Флюсы предназначены для удаления пленки с поверхности спаиваемых металлов и защиты от образования новых пленок в зоне пайки. Если для соединения меди вполне достаточно канифоли, то для латуни необходим другой, значительно более агрессивный флюс. Состав флюса для различных латуней нужен разный, что вызвано введением в состав латуни некоторых металлов. Для распространенных латуней типа ЛС59 и Л63 достаточно применение хлористого цинка с небольшим содержанием борной кислоты. При пайке латуни с добавками свинца и кремния, например, латунь типа ЛКС80, рекомендуется флюс на основе соединения калия с фтором и бором или на основе буры.

В домашних условиях можно сделать следующий флюс, который подойдет для большинства латуней. Необходимо приготовить 20 г буры в порошке и 20 г борной кислоты в порошке. Порошки в сухом виде хорошо перемешиваются и заливаются 200 мл воды. Затем смесь подвергается кипячению и остужается.

Из готовых составов в качестве флюсов для латуни можно порекомендовать: отечественные – флюс «Бура»; флюсы ПВ-209 и ПВ-209Х. Из импортных следует отметить флюсы немецкого производства: флюс-паста Chemet FLISIL-NS-Pulver и Chemet FLISIL-NS-Paste.

Пайку бронз возможно осуществить под флюсом из хлористых солей (например, цинка) с добавлением соляной кислоты. Если пайка производится на высоких температурах, то лучше использовать борную кислоту в сочетании с хлоратами и фторидами. Для соединения алюминиевых и марганцевых бронз придется воспользоваться активными флюсами из ортофосфорной или плавиковой кислоты. Из достаточно доступных средств обычно используется ортофосфорная кислота.

Технология газовой сварки меди

Газовая сварка меди в домашних условиях является самой распространенной технологией, применяемой в бытовых условиях. Получаемый сварочный шов по данной методике отличается высокой прочностью. Именно благодаря этому параметру газовая сварка пользуется большим спросом у домашних мастеров. Для выполнения соединения медных изделий на дому необходимо иметь под рукой:

• Сварочный аппарат
• Газовые горелки
• Баллоны с газом (ацетилен)
• Проволока из меди
• асбест

Некоторые советы опытных сварщиков

• Если толщина изделия из меди не больше 1 см, соединение можно производить одной горелкой.
• При толщине медного образца более 1 см уже нужно использовать сразу две горелки, вторая будет служить для подогрева.
• Чтобы снизить в данном случае отток тепловой энергии, дополнительно понадобятся асбестовые листы.
• Рекомендуется при сваривании медных изделий использовать электротехническую проволоку из меди, предварительно очищенную лакокрасочных изоляционных покрытий.
• Зачистка обязательно проводится и свариваемых краев изделий. Этим условием не стоит пренебрегать, так как от него зависит возможность образования закиси меди.

Все необходимые условия предварительной подготовки к сварочным работам выполнены. Значит можно приступать непосредственно к соединению подготовленных медных изделий.

Рекомендации

• Нагретые участки соединения, которые расположены вблизи друг к другу, нужно стараться не перегревать.
• Пламя концентрированное необходимо направлять перпендикулярно шву непосредственно на край проволоки.
• Проволока должна расплавляться раньше краев изделия. Процесс варения продолжается до тех пор, пока не сформируется весь шов до конца.
• Необходимо помнить, что приостановка незаконченного соединения способна привести к перегреванию некоторых участков изделия, соответственно закиси меди, формированию трещин.
• Законченный сварной шов обязательно проковывается.
• Для небольшой толщины изделий проволоку нужно вести холодной.
• Если толщина изделия составляет больше 0,5 см, тогда проволока должна быть разогрета до температуры 200 градусов. Допускается и большая температура, но не более 500 градусов, так как будет образовываться зернистость металла, который впоследствии станет довольно хрупким.
• Сварной, прокованный шов необходимо довести до температуры 500 градусов и мгновенно охладить.

На этом можно считать соединение медных деталей завершенным.

Подготовка

Приступая к работе, необходимо как следует очистить место соединения от загрязнений. Для этого можно использовать самые разные инструменты – металлические щётки, специальные насадки, напильники или наждачную бумагу. После этого обработанный металл необходимо обезжирить. Не сделав этого, вы затрудните свою работу, а пайка, если её и удастся выполнить, не будет обладать достаточной прочностью.

Спаиваемые детали необходимо уложить на термоизолирующую подкладку. Странно, но многие источники до сих пор рекомендуют для этих целей признанный канцерогеном листовой асбест. Несомненно, что стоит подыскать ему не наносящую вред здоровью замену. Например, на основе стекловолокна или углепластика.

Как выбрать правильный припой?

Не так уж это и просто – выбрать самый подходящий вариант из огромного числа самых разных сплавов. Понятно, что, если для вас важнее всего устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокое сопротивление к ударам, вам следует остановить свой выбор на опциях с высоким содержанием серебра.

Такой же выбор относится и к работе с холодильной и климатической аппаратурой.

Если в сплаве имеется кадмий, то имеет место повышенная хрупкость – именно поэтому он редкий элемент в припоях на основе серебра.

А вот фосфор – популярнейшая добавка благодаря своему свойству снижать температуру плавления, что полезно при работе с нержавеющей сталью, алюминием и другими сложными металлами.

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.

Подготовка

Приступая к работе, необходимо как следует очистить место соединения от загрязнений. Для этого можно использовать самые разные инструменты – металлические щётки, специальные насадки, напильники или наждачную бумагу. После этого обработанный металл необходимо обезжирить. Не сделав этого, вы затрудните свою работу, а пайка, если её и удастся выполнить, не будет обладать достаточной прочностью.

Спаиваемые детали необходимо уложить на термоизолирующую подкладку. Странно, но многие источники до сих пор рекомендуют для этих целей признанный канцерогеном листовой асбест. Несомненно, что стоит подыскать ему не наносящую вред здоровью замену. Например, на основе стекловолокна или углепластика.

Подготовка рабочего места

Рабочий инструмент, применяемый при плавке, должен находиться в определенном месте.

Для опоры инструмента у рабочих окон устанавливают массивные штанги. Заготавливают чугунные шлаковницы. На одну печь емкостью 10—15 т необходим следующий набор инструмента, шт.:

Клюшки ………………………………………… 6 Гребки для шлака…………………………… 2 Лопаты совковые, стальные …………… 2 Штанги для опоры инструмента ……. 2 Ломики …………………………………………. 2 Притычки ……………………………………… 2 Счищалки разные …………………………. 4 Кувалды…………………………………………. 2

Необходимо заготовить хорошо прокаленный и просеянный древесный уголь для засыпки на зеркало металла и древесноугольную мелочь для присыпания поверхности чушек.

При заливке металла в литейные формы необходимо иметь запас хорошо обмазанных огнеупорной глиной и прокаленных разливочных горшков.

Припой для латуни

Припой для латуни должен быть медно-фосфористыми. припоями

Припой — это металл, который в расплавленном состоянии внедряется в паяемые металлы и после остывания соединяет их. Следовательно, он должен иметь температуру плавления значительно ниже температуры плавления латуни и при этом иметь хорошую адгезию с ней, находясь в виде расплава. Обычные сплавы олова со свинцом следует применять в латунях лишь при соединении неответственных деталей, где нет требований к механической прочности и внешнему виду.

Состав применяемого припоя зависит от вида латуни. Если в латуни преобладает медная составляющая, то можно воспользоваться серебряными припоями от ПСр12 до ПСр72, припоями с содержанием латуни от ПМЦ36 до ПМЦ54 и медно-фосфористыми припоями. В случае преобладания содержания цинка следует применять серебряный припой не ниже ПСр40. Использование фосфористых составов ведет к заметному снижению механической прочности соединения из-за образования непрочных фосфорных соединений цинка. Более дешевые припои на основе латуни типа ПМЦ можно использовать только в деталях, не ощущающих вибрации и ударные воздействия. При соединении серебряными и фосфористыми припоями латунь достаточно сильно растворяется, что следует учесть, и сокращать время пайки и нагрева металлов.

Для ремонта и соединения стационарно закрепленных деталей (например, радиаторов или труб) часто применяются специальные твердые припои со сложным составом. Хорошие результаты показывает припой типа L-CuP6, имеющий температуру плавления порядка 730°C.

Как выбрать правильный припой?

Не так уж это и просто – выбрать самый подходящий вариант из огромного числа самых разных сплавов. Понятно, что, если для вас важнее всего устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокое сопротивление к ударам, вам следует остановить свой выбор на опциях с высоким содержанием серебра.

Такой же выбор относится и к работе с холодильной и климатической аппаратурой.

Если в сплаве имеется кадмий, то имеет место повышенная хрупкость – именно поэтому он редкий элемент в припоях на основе серебра.

А вот фосфор – популярнейшая добавка благодаря своему свойству снижать температуру плавления, что полезно при работе с нержавеющей сталью, алюминием и другими сложными металлами.

Плавка припоя

Если вы решили обойтись без старинных рецептов, запасайтесь вот какими материалами:

• емкость с водой;
• древесная смесь с углем;
• бура;
• тигель и железный крюк.

Состав припоя и его температура плавления. Металлы плавим в тигле, который нужно поместить в горн или нагревать его паяльной лампой. Во время расплавки обязательно добавляем буру

Важно знать и выполнять четкую очередность процесса. Главное – плавить первым делом тугоплавкие металлы, и только потом – легкоплавкие

Жидкие металлы постоянно перемешиваются в тигле крюком или деревянной палкой. Процесс лучше разделить на два этапа. Тигель с расплавленными металлами вынимают из горна, а металл соединяют с водой. Образующиеся при этом мелкие капли металла высушивают и снова переплавляют, добавив буры.

После окончательного расплавления припой переливаем в форму. Когда он застынет, прокатываем его в полосы.

Важнейшая часть процесса пайки серебром в домашних условиях – переход сплава из жидкого состояние в твердое. Сначала смесь плавится, а затем отливается в ингус.

Подготовка ложки заключается в следующем: на ее дно кладется картон прямоугольной формы, поверх него – пластина, чтобы ее края обворачивали края ложки. Картонные листы тщательно обжимаются, образуя ложе вогнутой формы.

Лом с пробой 875 смешивается с остальными частями. В качестве флюса выступает бура.

Пропорция серебра пробы № 875 и меди составляет ровно 4:1 (три медных пятака и один полтинник), буру добавляют из расчета одна часть на десять частей шихты.

Ингус или другую форму смазывают воском и ставят рядом с горелкой. Дело в том, что расплав ни в коем случае не должен остывать. Поэтому его выливают в хорошо нагретый ингус. Затем форму отправляют под холодную воду для охлаждения. Остывший брусок вынимается.

Виды латуни

Существует два типа латуни, отличающиеся химическим составом:

1. Двойная. Как следует из названия, сплав состоит из двух элементов – цинка и меди в различных пропорциях. Причем цинк играет роль легирующего элемента. Согласно техническим требованиям, такие составы имеют специальную маркировку, указывающую на тип сплава и процентное соотношение элементов. Например, Л 63 является двухкомпонентным составом, с массовой долей меди 63 %. Содержание цинка не превышает 37 %.
2. Многокомпонентная. Специальные составы, содержащие множество примесей, состав которых зависит от области применения. К таким сплавам очень трудно подобрать оптимальный латунный припой, особенно не зная точного соотношения химических элементов в составе.

В состав многокомпонентных сплавов могут входить следующие металлы: алюминий, никель, олово, марганец и другие. Такие составы часто называют по наименованию элемента с самым высоким содержанием, например, «алюминиевая латунь».

Аргонно-дуговая сварка медных образцов

Аргонно-дуговая сварка в домашних условиях выполняется при помощи сварочного оборудования с использованием постоянного тока, неплавящимися вольфрамовыми электродами. Процедура напоминает паяние изделий: электрод нагревается до высокой температуры. В результате медь начинает плавиться.

При такой методике сваривания важно мгновенно охлаждать соединяемые участки. Аргонно-дуговая сварка предусматривает использование аргона, медной присадочной проволоки, которая предварительно очищается от лакокрасочного изоляционного покрытия

Сварка меди: область применение технологии

Аргоновая сварка применяется для проведения ремонта конструкций, изготовленных из меди. Она достаточно эффективно себя показала при выполнении сварочных работ на труднодоступных участках.

Аргонно-дуговая сварка достаточно востребована на производственных предприятиях, а при наличии соответствующего оборудования также успешно может применяться в бытовых условиях. Если в наличии есть инверторное оборудование для сварки, специальные плавкие электроды, процедуру соединения медных образцов можно осуществлять по технологии сваривания стальных изделий. Принципиальных отличий в данном случае практически нет. Но, при такой методике соединения намного сложнее сделать вертикальный шов, нежели горизонтальный.

Процесс пайки латуни

Для максимальной эффективности работ необходимо подготовить следующие материалы и инструменты:

• газовую горелку;
• медь;
• графитовый тигель;
• серебро;
• асбестовое основание;
• борную кислоту.

В некоторых случаях может понадобиться бронза.

Подготовка припоя

В первую очередь необходимо подготовить тенол, в состав которого будет входить две части серебра и одна часть меди. Для этого с помощью газовой горелки медь и серебро необходимо будет расплавить и отвесить нужное количество материала. Далее, сплавы помещаются в тигель и греются все той же газовой горелкой. Расплавленные медь и серебро перемешиваются с помощью проволочки, и тигель ставится в холодную воду. Застывший припой расплющивается и нарезается. Затем крупным напильником из него натирается стружка.

Размеры графитового тигеля должны быть примерно 20х20 миллиметров. Изготовить его можно из графитовых углей (контактные троллейбусные элементы).

Подготовка флюса

Для этого берется 20 грамм порошка буры и 20 грамм порошка борной кислоты. Ингредиенты тщательно перемешиваются и заливаются 250 миллилитрами воды. Затем полученная смесь подвергается кипячению и остужается. Для соединения латунных деталей можно применить и готовые составы. Среди отечественных хорошо зарекомендовали себя флюсы:

• ПВ-209Х;
• ПВ-209;
• Бура.

Из импортных можно отметить флюс-пасты немецкого производителя Chemet.

Припой и флюс готовы, теперь можно приступать непосредственно к пайке. Для этого подготовленные детали необходимо аккуратно положить на основание из асбеста и приступать к процессу пайки.

Поверхность соединяемых деталей обработать флюсом и очень аккуратно посыпать стружкой припоя.

Теперь спаиваемые элементы нужно потихоньку греть

Делать это следует медленно и осторожно, чтобы они не перегрелись и не деформировались.

Сначала нагреть надо чуть-чуть, чтобы припой немного расплавился и схватил детали. Потом примерно до 700 градусов

Припой будет затекать в щели и крепко спаивать элементы
На этом этапе особое внимание надо уделить температуре плавления. Разница плавления латунных деталей и припоя составляет всего 50 градусов, поэтому надо следить за тем, чтобы не перегреть обрабатываемые материалы
В противном случае можно получить один большой слиток.

Полученный в результате шов должен иметь один цвет со спаиваемым материалом. Происходит это из-за диффузии основного металла в припой.

Последний этап – это очистка полученного изделия от остатков флюса в виде наплывов и стекловидных капель. Чтобы от них избавиться, изделие нужно промыть в трехпроцентной горячей серной кислоте. Для этого элементы следует опустить в нее на короткое время и затем тщательно промыть проточной водой. Нагреть серную кислоту можно в пробирке из кварцевого стекла, поместив ее на газовую плиту. Чтобы самим не взаимодействовать с кислотой, обработанные детали перед очисткой рекомендуется на что-нибудь подвязать.

Если сравнивать такой метод пайки с соединением элементов при помощи олова, то простотой он не отличается. Но время будет потрачено не зря, так как соединение будет иметь повышенную надежность и прочность.

Флюсы для пайки латуни

Такой флюс для пайки латуни можно приобрести как в готовом виде, так и сделать своими руками. Для самостоятельного изготовления флюса потребуется борная кислота, порошок буры и обычная вода. При этом борная кислота смешивается с бурой (один к одному), а затем в состав добавляется вода, из расчета 5 мг, на каждый грамм порошка.

Что же касается уже готовых вариантов флюса для пайки латуни, то сегодня широко применяются:

• Готовый флюс Бура, специально предназначенный для высокотемпературной пайки деталей;
• Флюсы марок ПВ-209 и ПВ-209Х;
• Порошкообразный флюс Chemet FLISIL-NS-Pulver и пастообразный флюс Chemet FLISIL-NS-Paste.

Использование горелки

Для пайки латуни можно использовать газовую горелку. Особые требования предъявляют к размещению заготовки – ее необходимо поместить на поверхность из жаропрочного материала.

Подготовительный этап не отличается от аналогичной процедуры перед пайкой электрическим паяльником.

Процесс начинают с постепенного нагрева поверхности, с целью увеличения смачивающих свойств припоя. После этого заготовку прогревают до рабочих параметров, достижение которых характеризуется появлением характерного красного оттенка на поверхности.

Использование горючего газа не имеет особых преимуществ перед электрическими источниками питания.

Заключение

Для получения качественного соединения необходимо определить состав латуни. На основании полученных данных подбирает флюс и припой для проведения пайки. Работы можно выполнять как электрическим паяльником, так и газовой горелкой.

Слесарь-ремонтник 6-го разряда Мовчан Ярослав Евгеньевич. Опыт – 13 лет: По работе часто сталкиваюсь с необходимостью проведения паяльных работ с латунью простых марок. Перепробовал множество составов. Как показала практика, лучше всего использовать офлюсованный серебряный припой с содержанием металла 20 %. Стоимость, конечно, высоковата, но при ответственных работах можно быть уверенным в надежности соединения