Какой припой для пайки медных труб лучше использовать, виды и особенности материалов

Какой припой для пайки медных труб лучше использовать, виды и особенности материалов

Областью применения медной трубной продукции являются самые разные отрасли. По трубопроводам, сделанным из нее, транспортируют газ, продукты нефтепереработки, воду и другие среды. Для монтажа магистралей задействуют припой для сварки медных труб.

Условия, в которых эксплуатируются такие трубопроводы, могут быть разными – они оказывают влияние на выбор вида припоя для соединения элементов конструкции.

Подбор припоя

В зависимости от температуры плавления выпускаются следующие виды припоя:

  • легкоплавкие (используются при температуре плавления не выше 450ºС);
  • среднеплавкие (до температуры 1100ºС);
  • высокоплавкие (способны выдерживать температуру до 1850ºС).

Легкоплавкие припои

Легкоплавкие (низкотемпературные) или мягкие припои используются для мягкой пайки труб небольшого диаметра (от 16 мм до 180 мм). Мягкий припой для пайки медных труб применяется для изготовления трубопроводов, предназначенных для систем отопления или водоснабжения. Низкотемпературные припои производятся на основе олова или свинца. Дополнительными компонентами для получения сплава могут быть:

  • серебро (сплав олова и серебра обладает самими лучшими техническими свойствами, однако используется крайне редко из-за высокой стоимости);
  • медь (отличается не только прекрасными характеристиками, но и низкой стоимостью, что приводит к широкому распространению);
  • сурьма;
  • висмут;
  • селен.

Как правило, мягкий припой изготавливается в небольших катушках (рисунок выше), что повышает удобство его использования.

Высокоплавкие и среднеплавкие припои

Среднеплавкие и высокоплавкие (твердые) припои изготавливаются преимущественно в виде проволоки.

Специальный сплав для твердой пайки

Основными составляющими сплава припоя являются медь или серебро. Дополнительными веществами могут служить:

  • фосфор (наиболее популярный дополнительный компонент, который в значительной степени снижает температуру плавления меди);
  • цинк.

Пайка медных труб твердым припоем производится при изготовлении трубопроводов:

  • с температурой проходящей жидкости более 110ºС;
  • с высоким давлением в системе (более 16 ампер);
  • предназначенных для проведения газов;
  • больших диаметров.

Для большинства вида припоев необходима предварительная обработка труб специальным составом, который носит название флюс.

  • в жидком виде;

Составы для пайки в жидком виде

  • в виде пасты.

Состав для пайки в виде пасты

  • произвести дополнительную очистку труб от окислов;
  • более равномерно распределить припой в процессе пайки;
  • защитить место соединения от коррозии и образования окислов.

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.

Серебряные припои

Серебро – этот благородный металл, в чистом виде обладает хорошей пластичностью. Температура плавления довольно высока (962 °С). Это делает нецелесообразным применение чистого серебра в качестве сырья для стыковки деталей нецелесообразно.

Но если в серебро внести некоторые вещества, таких, как – железо, висмут и пр., то такую композицию можно использовать для создания неразъемных стыков.

Серебряные материалы хорошо плавятся того, когда его объем уменьшается. Это снижение приводит к снижению затрат на энергию и время на выполнение сборки заготовок из меди.

Серебряный припой для пайки меди, Ag 20%

Серебряные материалы хорошо обволакивают соединяемые детали, и это способствует получению швов необходимого качества. Швы, полученные с применением этих средств не подвержены окислению, и хорошо переносят различного рода механические и вибрационные нагрузки.

Сплав, содержащий этот благородный материал, применяют для работы со многими сплавами меди. Все эти сплавы различаются по соотношению компонентов, наличию легирующих добавок.

Содержание серебра

Состав всех применяемых для стыковки деталей серебряных сплавов регламентирует ГОСТ. Маркировка этих материалов начинается с буквенного сочетания ПСр. А ним следуют числа, которые показывают процентный объем серебра в сплаве.

Практическое применение серебряных припоев

Сплавы, которые содержать большое количество серебра, (50-72%) обладают низким удельным сопротивлением. Их применяют для создания стыков с большой электрической проводимостью.

Средства для соединения деталей, содержащие этот благородный металл в небольших количествах 40-62%, применяют для создания швов, которые не будут подвергаться сильному нагреву.

Припои для меди с низким содержанием серебра (10-15%) нашли свое применение в машиностроительной отрасли.

Советы новичкам

Паяльник и газовая горелка – два распространенных способа соединения материалов. Большую популярность получил именно газ, потому что классический паяльник далеко не всегда можно и целесообразно использовать. Горелки дифференцируются на основании первоисточника газа. Наиболее доступный вариант – одноразовый баллон. Он используется для соединения труб отопления или водопровода мягким припоем.

Припой для пайки имеет небольшой вес

В том случае, когда работы запланировано много, лучше отдать предпочтение горелкам со сменными баллонами. КПД, с которым работает паяльный инструмент, во многом зависит от типа использованного газа:

  1. Пропан – используется для соединения медных труб, диаметр которых не превышает 54 мм. Температура газовой горелки позволяет с 2-3 раз зафиксировать две поверхности.
  2. Ацетилен – подойдет для пайки труб, диаметр которых до 60 мм. Единственный недостаток – слишком высокая стоимость данного типа газа.
  3. Смесь ацетилена и кислорода – подойдет для труб, диаметр которых не превышает 76 мм. Те, кто не знает, каким образом добраться до труднодоступных мест, должны выбрать этот вариант. В комплекте есть несколько гибких сопел, благодаря которым паста расходуется экономно.

Выбор припоя для соединения изделия из меди обусловлен несколькими факторами. Первый – диаметр трубы, а второй – характеристики среды или жидкости, находящейся внутри трубы. Перед началом работ проводится тщательный анализ среды, в которой планируется эксплуатировать изделие. Речь идет о предельном уровне температурных колебаний, уровне влажности и длине трубопровода. Чем точнее пользователь сделает расчет, тем меньше проблем возникнет на этапе практической эксплуатации.

Читайте также  Ковролин на лестнице

Пайка твердым припоем

Пайка медных труб своими руками с использованием твердого припоя проводится, если планируется эксплуатация системы при температуре выше 110 °С. Для соединения необходима температура выше 700 градусов, поэтому пайку выполняют газопламенным способом.

Медно-фосфорный припой выпускается в виде прутьев и применяется для высокотемпературной пайки

Обратите внимание! Технология пайки твердым припоем предполагает проведение отжига металла, что приводит к размягчению меди.

Применение медно-фосфорного припоя не требует наличия флюса. Если правильно обеспечить равномерный нагрев концов изделий, то он заполнит зазор. Готовность соединения проверяется прутком припоя – он должен плавиться.

Этапы пайки такие:

  1. Собирается и прогревается стыковочный узел.
  2. В точку соединения раструба и трубы вводится припой, который размягчается горелкой.
  3. После первого сцепления труба проворачивается и размягченный припой наматывается на последующий участок стыка.

Преимуществами технологии пайки медных труб твердым припоем является:

  • хорошая прочность шва;
  • возможность уменьшения ширины соединения;
  • применимость в системах, работающих при высокой температуре.

Так как правильная пайка медных труб твердым припоем должна исключать перегрев изделий, что приводит к разрывам, то выполнение работ лучше доверить специалистам.

Трубы, соединенные твердым припоем, используются в отопительных системах

Распределение по химическому составу

Современный материал для пайки может быть мягким, который легко плавится. Существуют также тугоплавкие расходники, обладающие твердой структурой.

Мягкие легкоплавкие

К этой группе относятся:

  • Чистый свинец — температура плавления расходного материала составляет 180-230 °C.
  • Олово — расплавляется при 220 °C и создает пластичное, но прочное соединение.
  • Медь и олово в количестве соответственно 3% и 97%. Это самый популярный материал, позволяющий выполнить прочный шов с высокой стойкостью перед коррозией.
  • Медь с серебром — количество этих металлов в припое составляет соответственно 95% и 5%. Такой расходный материал позволяет надежно соединить элементы трубопроводных систем.

Мягкие припои используются при монтаже труб с диаметром 6-108 мм. С их помощью создаются швы, у которых ширина составляет 7-50 мм. Они применяются во время обустройство разных коммуникаций за исключением газовых сетей.

Применение припоя

Расходный материал со свинцом нельзя использовать при устройстве питьевого водопровода, потому что металл опасен для человека.

Твердые тугоплавкие

К этой группе относятся:

  • Медно-серебряный с цинком, содержащий металлы в количестве соответственно 30%, 44% и 26%. Соединение получается прочным, коррозионностойким, с хорошей теплопроводностью и высокой степенью пластичности.
  • Медно-фосфорный с содержанием металла соответственно 94% и 6%. Во время его применения не нужно использовать флюс. Расходник позволяет получить надежное соединение, способное потерять эластичность, если у воздуха понизится температура.
  • Серебряный, не использующийся без флюса. С помощью этого материала создаются пластичные, коррозионностойкие, надежные швы. Он продается по более высокой цене по сравнению с другими.

Твердый припой для меди

Расходниками с высокой температурой плавления паяют трубопроводы, включая газопроводы, диаметром 12-159 мм. С их помощью также можно соединить трубы отопления и водопровода. Диаметр таких коммуникаций может составлять не менее 28 мм.

Технологические советы и замечания

Они касаются пайки меди со сталью и другими добавочными металлами:

  • Обязательное требование к припою по меди – это его хорошо расплавленное состояние. Это необходимо для полноценного заполнения пространства между соединяемыми поверхностями.
  • Смесь должна растечься по абсолютно всей поверхности, следить за этим неукоснительно.
  • Флюс используется для удаления оксидной пленки и любых других видов грязи.
  • Стоимость данных смесей находится в очень широком диапазоне, это объясняется различными составами и техническими характеристиками их сплавов.

Полезные рекомендации

Существует ряд советов, которые могут пригодиться при выполнении работ. Так, мастерам, которые не имеют внушительного опыта пайки медных труб, рекомендуется предварительно потренироваться, использовав в качестве расходного материала отрезки ненужных заготовок. Как утверждают специалисты, необходимо несколько раз выполнить пробную пайку, чтобы сформировать общее представление о такой работе.

В ходе нагрева стыков горелкой важно не передерживать пламя в одной точке, поскольку его температура может достигать порядка 1000 °С. Чтобы не прожечь медь, достаточно равномерного разогрева участка на протяжении 20 секунд.

По завершении пайки необходимо выполнить тщательную промывку системы трубопровода под значительным напором воды. Только так можно убрать излишки припоя и флюса, которые застыли внутри соединений.