Пайка алюминия – технологический процесс, используемый при ремонте двигателей внутреннего сгорания, соединении алюминиевых проводов методом скрутки, заделке трещин и отверстий в кастрюлях, выварках, тазиках из этого металла и его сплавов. В отличие от аналогичного процесса для деталей из меди или ее сплавов, такие паечные работы требуют более тщательного подхода к выбору флюса, припоя, инструмента (паяльника или газовой горелки).
Паечный шов между алюминиевыми листами
Особенности процесса
Основными особенностями данного вида паечных работ являются:
- Применение специальных флюсов и припоев;
- Тщательная подготовка спаиваемых поверхностей: очистка, обезжиривание, лужение.
- Применение мощных паяльников и газовых горелок, способных разогревать рабочие поверхности до определенной температуры.
Также в процессе паечных работ на деталях из этого металла постоянно производится контроль температуры нагрева рабочих поверхностей. Делается это для того, чтобы не перегреть легкоплавкий металл, – при нагреве до температуры свыше +250-300 градусов по Цельсию сделанная из него металлоконструкция начинает терять свою прочность, деформироваться.
Керамические флюсы.
Изготавливают так же, как и электродное покрытие.
Сухие компоненты шихты замешиваются в жидком стекле. Полученную массу измельчают путем продавливания. Потом прокаливают, просеивают для получения частиц определенного размера. Частицы сухой смеси могут быть скреплены за счет спекания. Происходит это при повышенных температурах без расплавления. Затем гранулируют до необходимого размера.
Не плавильные флюсы приготавливаются в виде механической смеси. Наиболее распространенны керамические флюсы. По составу близки к составу основного покрытия. Легирование металла флюсом достигается путем введения в их состав ферросплавов. Сочетание легирующих элементов может быть различно, а это позволяет получать практически любой состав металла шва.
Это наиболее характерная особенность керамических флюсов.
Химический состав шва также зависит от параметров сварки.
Чтобы определить, как изменились свойства шва, надо замерить твердость в различных местах.
Наиболее критичная зона – зона сплавления и околошовная зона. Керамические флюсы имеют и свои недостатки: малая прочность, вследствие чего в процессе транспортировки или эксплуатации меняют свою грануляцию.
Часто применяют для сварки высоколегированных и специальных сталей, а также для наплавочных работ.
Используемые материалы
Флюсы для пайки алюминия
Паяльная станция — принцип работы и разновидности
Перед тем, как паять алюминий, с его поверхности необходимо удалить прочную и тугоплавкую оксидную пленку. Для этого перед началом паечных работ на нее наносят специальный состав – флюс, способствующий быстрому растворению окисла и предотвращению его образования на некоторое время.
В качестве флюса для данного вида работ применяют канифоль, порошковые, жидкие составы.
Канифоль
Такой не обладающий активностью флюс для алюминия используется крайне редко. Он не растворяет пленку оксида и не обеспечивает образование качественного паечного шва.
Канифоль
Порошковый флюс
Из порошковых флюсов для данного вида работ применяют буру, состав марки Ф-34А (активный флюс на основе хлоридов калия, лития и цинка, фторида натрия), паяльный жир.
Жидкий флюс
В качестве жидкого флюса для пайки алюминия применяют такие составы, как:
- Ф-61;
- Ф-64;
- Castolin Alutin 51 L.
Плюсы жидких составов, по сравнению с канифолью и порошкообразными веществами, заключаются в удобстве и равномерности их нанесения, более экономном расходе.
Припой для пайки алюминия
Припой для алюминия бывает следующих видов:
- Оловянно-свинцовый сплав – ПОС-40,ПОС-61 (содержат 41 и 61% олова, соответственно);
- Цинково-оловянный сплав – ЦОП-40 (содержание цинка – 40%);
- Алюминиевые сплавы – HTS 2000, Castolin 192FBK, 34А.
Отечественные припои
Из отечественных припоев для данного вида паечных работ подходят цинко-оловянные марки с содержанием цинка 40%, а также специальный алюминиевый припой марки 34А.
Сравнение припоев для пайки алюминия
Из всех используемых для такого вида работ марок припоев максимальную прочность и надежность шва обеспечивают зарубежные сплавы HTS 2000, Castolin 192FBK, а также отечественная марка 34 А.
Обычные оловянно-свинцовые сплавы, в отличие от специализированных, не обеспечивают надежную адгезию с рабочей поверхностью, сильно окисляются на воздухе, не обладают необходимой прочностью на разрыв.
На заметку. Для того чтобы припаять медь к алюминию, применяют как флюсы, так и припои тех же марок и видов, что для паечных работ на алюминиевых деталях.
Порошковая проволока
Порошковая проволока с флюсом применяется при сварке алюминиевых деталей. Для того, чтобы их спаять, она непригодна, так как имеет очень высокую температуру плавления.
Порошковая проволока для сварки
Для того чтобы шов был качественным и надежным, спаиваемые детали тщательно обезжиривают, очищают при помощи наждачной бумаги или щетки по металлу. При применении паяльника рабочие поверхности лудят.
Источники нагрева
В качестве источников нагрева для данного вида работ применяют паяльники и газовые горелки на пропане.
Паяльник для пайки алюминия
Для соединения деталей, заделки пробоин и трещин в заготовках из данного металла применяют паяльник с нихромовым нагревателем и широким медным жалом. Мощность у данного прибора должна быть не менее 80-100 Вт.
Горелки для пайки алюминия
Для данного процесса применяют небольшие газовые горелки на пропане со сменными баллонами.
Газовая горелка
Важно! Не рекомендуется применять для данного вида работ кислородно-ацетиленовые газовые горелки, так как они разогревают легкоплавкий металл до высокой температуры за короткое время, что может привести к его перегреву и расплавлению.
Кастолин
Импортный кастолин состоит только из алюминия и цинка. Он обладает хорошей текучестью, проникающей способностью, электропроводностью.
Некоторое неудобство доставляет невозможность применения данного припоя для деталей с содержанием магния в количестве более 1,5 % и изделий, которые в последующем планируется анодировать.
Компания Castolin поставляет в продажу линейку припоев с разнообразным сочетанием компонентов. Проконсультировавшись, можно подобрать средство для конкретных условий.
Технологические приемы пайки
Паяльный жир
Основными технологическими приемами, используемыми в данном процессе, являются следующие:
- Обезжиривание рабочей поверхности чистой ветошью, смоченной в растворителе, ацетоне;
- Первичная чистка металлической щеткой или грубой наждачной крупнозернистой бумагой;
- Нанесение флюса на очищенную рабочую поверхность;
- Прогревание металла горелкой;
- Расплавление припоя под струей пламени горелки с образованием шва;
- Остывание и затвердение шва;
- Удаление с образовавшегося шва окалины и рыхлого окисла при помощи металлической щетки или наждачной бумаги.
На заметку. Для контроля температуры нагрева рабочей поверхности на нее кладут кусочек припоя. Если он начнет плавиться и превращаться в небольшую капельку в виде шарика, то, значит, металл прогрелся, и необходимо незамедлительно начинать его паять.
Алюминиевые сплавы с добавками
Эффективен для пайки высокотемпературный припой, содержащий 66 % чистого алюминия, 28 % меди и 6 % кремния. Сделан он в России. Значительная концентрация базового металла, идентичного материалу рабочих деталей, увеличивает растворяемость, проникновение расплава.
Основа шва, включающая медь с алюминием, укрепляется присутствием кремния. Образующееся посредством алюминиевого припоя соединение не корродирует, имеет хорошие механические качества.
Добавка кремния повышает температуру плавления припоев. Так, состав из 87 % алюминия и 13 % кремния плавится при значениях температуры около 600 ℃. Этот вид импортной продукции поступает в продажу уже готовый к применению. Припой с флюсом стоит дороже. Повышенная цена окупается высоким качеством шва.
Отличный результат пайки дает американский композит из 9 компонентов. Прутки плавятся при температуре 347 ℃, увеличиваясь в объеме на 10 %. Образующийся шов отличается пластичностью, в 3 раза превосходящей показатели соединений из других сплавов.
Высокотемпературную пайку проводят при работе с массивными деталями из алюминия или изделиями из сплавов, плавящихся только при сильном нагревании. Нагрев обеспечивается газовыми горелками, работающими на чистых углеводородах или их смесях с кислородом. Можно пользоваться обычным паяльником.
Использование подручных средств
Из подручных средств, чтобы запаять алюминий, применяют такие, как:
- Ацетилсалициловая и лимонная кислоты – таблетку аспирина или пакетик лимонной кислоты растворяют в 150-200 г. воды и используют полученный раствор в качестве простейшего жидкого флюса;
- Масло для смазки швейных машинок – с помощью масляной пленки очищенный механически участок рабочей поверхности детали защищают от образования пленки оксида.
Масло И-20 для швейных машинок
Таким образом, разобравшись в том, как просто спаять алюминий в домашних условиях, можно не только заделывать пробоины в старых кастрюлях и ведрах, но и заниматься дома или в гараже полноценным бизнесом по ремонту автомобильных радиаторов, батарей отопления, двигателей.
Как удалить оксидную пленку
Пленку с поверхности металла удаляют несколькими способами, наиболее эффективными являются химический и механический. Оба метода для работы требуют безвоздушной среды, в которой нет кислорода.
Химический метод основан на осаждении на поверхности заготовки цинка или меди путем электролиза. На место, подготовленное к пайке, наносят медный купорос в виде концентрированного раствора. К чистому участку металла прикрепляют минусовую клемму аккумулятора или другого источника питания. Один конец медной проволоки подключают к плюсовой клемме, другой опускают в раствор на поверхности алюминия. В результате электролиза медь или цинк тонким слоем оседает на алюминии и крепко к нему прилипает. Теперь можно производить пайку алюминия оловом.
Для удаления оксида используют масляную пленку. Для этого способа лучше брать масло синтетическое или трансформаторное с малым содержанием воды. Другие виды масел нужно подержать при температуре +150…+200°С, вода испарится. При более высокой температуре содержимое начнет разбрызгиваться. Обезвоженное масло наносится на поверхность алюминиевой детали. Наждачной бумагой нужно под нанесенным слоем потереть алюминий для удаления оксида.
Наждачную шкурку заменяют скальпелем, зазубренным жалом паяльника или железной стружкой, полученной из натертого напильником гвоздя. Стружку насыпают на масло и жалом паяльника трут по поверхности, сдирая оксидный слой. Массивную деталь желательно подогреть горячей воздушной струей. Припой паяльником погружается в масляную капельку и растирается по месту пайки. Для лучшего прохождения процесса пайки добавляется канифоль или другой флюс.
Важные свойства припоев
Какой бы ни был тип и вид сплава, с каким бы материалом он ни использовался, в нем не должно содержаться тяжелых металлов или любых других токсичных веществ выше установленной нормы. Состав припоя максимально соответствует материалу деталей. А иначе не удастся получить надежного соединения. Будет наблюдаться излишняя хрупкость.
Любой припой, вне зависимости от вида и предназначения, должен быть термостабильным. Также припой для пайки должен обладать электростабильностью. Следует учитывать коэффициенты теплового расширения и теплопроводности. Они не должны существенно отличаться от тех значений, которые применяются к паяным изделиям.
Смачиваемость
Прежде всего, любой вид припоя должен иметь отличную смачиваемость. Без этой характеристики спаиваемые детали просто не смогут надежно контактировать друг с другом. Что такое смачиваемость? Это такое интересное явление, когда прочность связей между частицами твердого вещества и жидкости выше, чем у молекул жидкости. Если есть смачиваемость, тогда жидкость растечется по поверхности и попадет во все полости. Итак, если припой для пайки не смачивает, к примеру, медь, тогда его нельзя использовать с этим металлом. Для пайки ее не используют свинец в чистом виде. Его характеристики смачивания очень низкие и нельзя рассчитывать на высокое качество соединения.
Чем паять медь?
Как уже было замечено выше, с ней можно работать большинством составов. Можно использовать как низкотемпературные легкоплавкие, так и твердые припои. Еще применяют составы на основе олова со свинцом, олова, серебра, меди с серебром и цинком.
Если необходимо отремонтировать материнскую плату компьютера или починить телевизор на даче, подойдут любые легкоплавкие элементы. Если же необходимо запаять фитинги на трубах или же починить водопровод либо холодильник, тогда сгодится только твердый припой для пайки меди. Именно так можно получить качественный результат.
Нержавеющая сталь
Если необходимо соединить детали из нержавейки, то профессионалы рекомендуют использовать прутки из олова и свинца. Также хорошо подходят материалы с кадмием. Можно применить легкоплавкие сплавы на базе цинка. Однако не стоит их использовать вместе с углеродистыми или же низколегированными сталями. Лучший припой для пайки нержавейки – это состав на основе чистого олова. Кроме того, только олово допускается, если место пайки будет контактировать с продуктами питания.
Если работы будут проводиться в сухой либо же печной атмосфере, тогда следует применить серебро с марганцем, хромоникелевые припои или чистую медь (а еще лучше латунь). Когда паять приходится в коррозионных условиях, используют серебряные тиноли с небольшой частью никеля.
Твердые
Среди тугоплавких сплавов различают и широко применяют лишь две группы. В основном это медные или серебряные сплавы.
К первой группе можно отнести припои из меди и цинка. Они хорошо подходят для тех соединений, на которые будут воздействовать лишь статические нагрузки. Хрупкость этих сплавов не позволяет применить их в узлах, которые будут испытывать удары или любые вибрации.
К припоям из меди или составам на цинковой основе можно отнести ПМЦ-36 и ПМЦ-54. Первый – это идеальный припой для пайки латуни и любых других медных соединений. Второй годится для работы по медным деталями, бронзовым или же стальным.
Если необходимо соединить между собой две стальные детали, тогда можно воспользоваться чистой медью, латунью марок Л-62, Л-62, Л-68. Эти припои на основе латуни позволяют создать более прочные и пластичные соединения. Медные сплавы не имеют таких характеристик.
Самыми качественными считаются сплавы из серебра. В составе также может содержаться цинк и медь. ПСр-70 – припой для пайки меди, для работы с латунными или серебряными деталями. Этот элемент подходит в случае, если место соединения должно проводить электричество. ПСр-65 применяют в производстве ювелирной продукции, фитингов, водопроводных труб. ПСр-45 необходим для соединения тех деталей, которые работают в условиях вибрационных и ударных нагрузок.
