Как паять медные трубы, какой припой использовать?

Медь представляет собой металл, который обладает достаточно мягкой, податливой структурой. Поэтому, в отличие от той же стали, такой материал проще паять, нежели заниматься его сваркой. При большом желании, наличии необходимых инструментов и расходных средств справиться с подобной задачей способен даже новичок. Давайте же выясним, как правильно паять медные трубы.

Качества медных труб

Зачастую трубы, изготовленные из представленного материала, используются в домашнем хозяйстве при монтаже элементов отопительных и водопроводных систем. Медь представляет собой оптимальное решение для создания таких проводящих путей. Она имеет идеально гладкую поверхность, не подвергается коррозии, не забивается отложениями, а также имеет бактерицидные свойства. Выяснив, как паять медные трубы отопления правильно, можно обеспечить бесперебойную службу системы на протяжении нескольких десятилетий.

Инструменты и материалы

Прежде чем разобраться, как паять медные трубы, необходимо подготовить набор инструментов, которые могут понадобиться в ходе выполнения работ:

1. Труборез. Медь является довольно мягким материалом. Даже незначительное давление на такие трубы может вызывать деформации. По этой причине при их резке рекомендуется пользоваться специализированным инструментом.
2. Расширитель. Поскольку в ходе обустройства водопроводной либо отопительной системы применяются медные трубы идентичного типоразмера, при подготовке к пайке соединений придется воспользоваться инструментом для увеличения их диаметра.
3. Сниматель фаски. После разделения труб на нужные отрезки необходимо выполнить обработку их краев. Только так элементы будущей системы смогут заходить друг в друга.
4. Стальной ершик требуется для зачистки труб изнутри.
5. Металлическая щетка позволяет убрать загрязнения, всевозможные наслоения и окислы, которые могут затруднить выполнение качественной пайки соединений.
6. Газовая горелка используется для разогрева стыков. Должна содержать специальную насадку, которая позволяет производить регулировку пламени.
7. Припой имеет вид проволоки либо прутка, температура плавления которого ниже по сравнению с медью.
8. Флюс – химический состав, нанесение которого облегчает пайку соединений.

В настоящее время широкодоступны многочисленные разновидности припоев, которые способны обеспечить надежное соединение медных труб методом пайки. Чаще всего мастера прибегают к использованию низкотемпературных припоев. Последние дают возможность создавать соединения при сравнительно низком нагреве материала, что не вызывает деформацию меди. Однако подобные швы отличаются не самыми лучшими механическими качествами.

Что касается припоев, предназначенных для пайки при высочайших температурах, они позволяют создавать максимально прочные соединения. В то же время применять их рекомендуется лишь опытным мастерам, поскольку без соответствующих навыков длительное термическое воздействие на металл может привести к его прожигу.

Чем можно паять медные трубы между собой? При низкотемпературной пайке, которая распространена при обустройстве бытовых отопительных и водопроводных систем, чаще всего прибегают к использованию бессвинцовых припоев. Последние дают возможность создавать достаточно устойчивые к механическим нагрузкам соединения. Среди таких припоев стоит отметить сплавы олова с висмутом, сурьмой, селеном, серебром. Основную долю в их составе занимает олово – порядка 95 %. Остальная часть приходится на дополнительные компоненты.

Для выполнения низкотемпературной пайки вполне подходят дешевые припои на основе олова и свинца. Однако их не рекомендуется применять при обустройстве водопроводов, которые предназначены для подачи питьевой воды, поскольку свинец представляет собой токсичный материал.

Какой флюс лучше использовать для пайки медных труб?

В случае низкотемпературной пайки обычно применяются химические составы на основе хлорида цинка. Впрочем, пытаясь разобраться, как паять медные трубы, не стоит уделять чрезмерное внимание составу флюса. Для пайки меди достаточно приобрести любое средство, предназначенное для данных целей, например канифольно-вазелиновую пасту.

Как паять медные трубы без флюса? Выполнить прочные соединения без применения химических составов вполне реально. Однако здесь должна осуществляться высокотемпературная пайка с использованием наиболее качественных припоев на основе олова и серебра.

Процедура пайки

Как паять медные трубы? Работы выполняются в такой последовательности:

1. При помощи трубореза заготовки разделяются на отрезки необходимой длины.
2. Металлической щеткой и ершиком зачищаются внешние и внутренние поверхности, что будут подлежать пайке.
3. Специальным расширителем увеличивается диаметр окончаний отрезков, которые планируется надвигать на другие трубы.
4. На края будущих соединений равномерно наносится флюс.
5. Окончания труб вставляются друг в друга. Влажной губкой удаляются остатки флюса.
6. Прогревается соединение. Как только флюс изменит изначальный оттенок на серебристый, термическую обработку поверхностей необходимо прекратить.
7. К будущему стыку подносится припой. Последний должен начать растекаться без прогревания горелкой, от повышенной температуры меди.
8. Пайку прекращают, как только припой заполнит все пустоты в области шва.
9. После остывания соединения стык протирается влажным отрезком материи, что позволяет убрать остатки припоя и флюса.

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.

В заключение

Вот мы и разобрались, как паять медные трубы. При ответственном подходе к задаче и наличии необходимого инструмента справиться с такой работой способен каждый. Важно лишь предварительно потренироваться, не отклоняясь от технологии.

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)

Классификация медных изделий

Медные трубы в Европе в основном метрические, 6, 8, 10, 12, 15, 22, 28, 42 и 48 мм встречаются и больших диаметров, но могут быть и дюймовые:

дюймы	мм
1/4	6,35 x 0,8
3/8	9,52 x 0,8
1/2	12,7 x 0,8
5/8	15,9 x 0,8
3/4	19,1 x 0,8-0,9

Маркировка меди в российских марках: ставится буква «М» обозначающая медь. Далее идут цифры показывающие степень чистоты в % (00-высокочистая, 0-чистая, 1, 2, 3 — технически чистая). Последний элемент маркировки – буква обозначающая способ изготовления меди: (к – катодная, у – катодная переплавленная, б – бескислородная, р – раскисленная, ф -раскисленная фосфором).

Марка меди	М00	М0	М1	М2	М3
Чистота	99,99	99,95	99,90	99,70	99,50

Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одинаковом с медью марок М, М2 и М3, отличается от них тем, что они более полно раскислены и содержание кислорода в них снижено от 0,05 — 0,08 % до 0,01%. Поэтому в них дополнительно содержится от 0,002% до 0,012 % фосфора. Марка меди М1ф отличается от М1р еще большим количеством фосфора от 0.012% до 0,04%, для большего раскисления и соответственно полным отсутствием кислорода.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕДИ ПО ГОСТ 859 (%)

Марка меди	Cu+Ag (%)	Примеси, не более (%)
		Bi	Sb	As	Fe	Ni	Pb	Sn	S	Zn	O	P
М1ф	99,90	0,001	0,002	0,002	0,005	0,002	0,005	0,002	0,005	0,005	—	0,04
М1р	99,90	0,001	0,002	0,002	0,005	0,002	0,005	0,002	0,005	0,005	0,01	0,012
М1	99,90	0,001	0,002	0,002	0,005	0,002	0,005	0,002	0,004	0,004	0,05	—
М2	99,70	0,002	0,005	0,01	0,05	0,2	0,01	0,05	0,01	—	0,07	—
М3	99,50	0,003	0,05	0,01	0,05	0,02	0,05	0,05	0,01	—	0,08	—

Применение различных марок меди в сантехнических изделиях определяется ГОСТ 52318, а в Европе – EN 1057.
В строительных изделиях: ГОСТ 495-92, в Европе – EN 1172.
Обычно водопроводные трубы содержат 99,90 меди и великолепно подходит для целей самогоноварения.

Необходимый инструмент и материалы для пайки меди

1. Труборез

Используется для нарезания труб по длине, в продаже есть множество по виду разных труборезов, но принцип работы у всех одинаков.
Труба зажимается между роликами и лезвием и начинаем вращать вокруг трубы, подтягивая натяжной болт на 1/3 оборота, после каждого оборота трубореза. Через пять шесть оборотов труба будет разрезана.

2. Горелка газовая

Используется при низко температурной пайки меди (Низкотемпературная пайка — это пайка при температуре менее 450°С ) с оловянным припоем.
В продаже есть множество разных конструкций горелок, но не все они годятся для пайки. Внимательно прочитайте инструкцию от горелки, там обычно пишут для чего она предназначена, и не стоит брать ту горелку, где инструкция начинается со слов «разжигаться мангал»! Для вас, самое главное нужно выбрать горелку с узко направленным пламенем.

Такая горелка способна нагреть трубу за несколько секунд, а газового баллончика хватит на несколько сотен стыков.
В баллон горелки заправлена смесь пропана-бутана, притом, чем выше процентное соотношение бутана к пропану, тем температура пламени будет выше.

3. Металлическая шерсть

Применяется для механической зачистки меди.
Просто следует обжать конец трубы металлической шерстью и сделать несколько вращательных движений трубой.
Также следует зачистит и фитинг но уже из внутри

Для фитингов можно также использовать специальные ёршики, но ни в коем случае нельзя пользоваться напильником или грубой наждачной бумагой!

Теперь что нужно для самой пайки:

1. В первую очередь это припой (олово)

Припой продаётся в катушках и представляет собой оловянную проволоку диаметром 3мм.
В принципе всё что нужно при выборе, это найти надпись БЕЗ СВИНЦА, или по английски LEAD FREE.
Такой припой можно использовать в водопроводах ну и конечно в самогонных аппаратах. его состав S-Sn97Ag5 (L-SnAg5) (состав Sn 97% Ag 5%),

2. Флюс

Очень важная вещь при пайке!
Для качественного соединения металлов при пайке припой должен растечься под действием капиллярных сил и «смочить» основной металл. Хорошее смачивание происходит только на совершенно чистой, не окисленной поверхности. А сам шов получается прочным при защите пайки от кислорода воздуха. Поэтому для повышения адгезии припоя и получения качественной пайки поверхности соединения обязательно механически зачищаются и используют флюсы.

В принципе при выборе Флюса, не важно предназначены они для припоя с свинцом или без, они все взаимозаменяемы, зато флюсы для пайки например нержавейки абсолютно не годятся.
Можно использовать простой канифоль, правда могут быть проблемы с нанесением.

Пайка меди

Флюс тонким слоем следует нанести на механически зачищенную трубу

После чего одеть так же механически зачищенный фитинг

Греть при помощи газовой горелки, пока медь начнёт менять цвет под горелкой и можно вносить припой

Припой мгновенно расплавится и из-за капиллярного эффекта мгновенно проникнет в щель фитинга

Несколько специфических нюансов:

1. Как припаять кран

Весь узел состоит из крана, компрессионной гайки и компрессионной кольца.

Нанести немного флюса на внутреннию часть кольца.

Прогреть 10 секунд и быстрым движением прикоснутся припоем к месту пайки.

Когда остынет можно скручивать.

Ну и конечно, что нужно делать чтобы сделать холодильник для самогонного аппарата

В фитингах из внутри есть отпрессована каёмочка чтобы труба не пролезала на сквозь, нужно взять круглый грубый напильник, и срезать её, после чего фитинг можно продеть на трубу.

Дальше остаётся собрать узел.

Техника безопасности

• В первую очередь, нужно помнить что медь сильно проводит тепло, и не стоит паять деталь, короче 30см просто держа в руках, это может привести к ожогам!
• При пайке медь сильно нагревается, и приобретает очень неприятные свойства, наносить очень сильные ожоги, в доли секунды, при прикосновении!
  Например, многие могут взять в руки уголёк из костра, и перекидывать из руки в руку не нанося себе вреда, но с медью такой фокус не пройдёт, ожог гарантирован!
• Во время пайки, флюс может капнуть на оголённые части тела, немедленно следует смыть водой, иначе может быть химический ожог!
• Во время работы вы должны быть одеты не в синтетическую одежду, не забывайте вы работайте с огнём, горячим металлом, и флюсом содержащим кислоту!
  Синтетика как правило легко воспламеняется и плавится!
• Не суйте флюс в глаза, ноздри, рот, уши и половые органы!
• При пайке откройте окно, не стоит дышать большим количеством дыма от сгоревшего Флюса!

Пайка медных труб своими руками: технология, набор оборудования

Автор Фесенко Сергей, инженер На чтение 10 мин.

При установке систем водоснабжения и других инженерных коммуникаций из медных сегментов применяются разные методы соединения. Один из надежных пайка.

Этот вариант подразумевает применение припоя, представляющего собой расходный материал в виде термопластичного состава. Он плавится, когда на него воздействует высокая температура, создаваемая газовой горелкой. Благодаря этому свойству припой проникает в зазор между двумя соединяемыми деталями.

Выполняя пайку медных труб, можно создать надежные швы, выдерживающие существенное давление и даже механическое воздействие. Полученные соединения можно разобрать путем повторного нагрева.

Технология пайки медных труб

Медь легко поддается обработке. Ее не нужно очищать агрессивными средствами. Металл имеет хорошую адгезию с легкоплавкими сплавами. Поэтому подходящий припой не трудно подобрать.

Пайка медных труб водопровода

Соединение деталей из меди выполняется двумя способами. Независимо от варианта не нужно применять дорогие флюсы, так как не происходит бурная реакция с кислородом, когда металл начинает плавиться.

Высокотемпературная пайка

Соединение выполняется при температуре более 450°C и применении припоев из тугоплавких металлов, к которым относится медь и серебро. Метод позволяет получить твердые соединения.

При выполнении высокотемпературной пайки металл размягчается путем его отжига, а охлаждение созданного шва проводится естественным способом. Это позволяет максимально сохранить прочностные свойства меди.

При помощи твердой пайки соединяются изделия, диаметр которых 12-159 мм. Этот метод применяется для газопроводных сетей. Высокотемпературный способ позволяет соединить и водопроводные трубы, диаметр которых превышает 28 мм. Твердый метод также используется, если температура среды в трубопроводах больше 120°C. Высокотемпературный вариант пайки прекрасно подходит для создания отводов в сети отопления без разборки теплового контура.

Низкотемпературная пайка

Этот метод называется мягким соединением. Он осуществляется при температуре меньше 450°C. В процессе применяются припои из легкоплавких металлов, свинец и олово.

Низкотемпературный вариант соединения позволяет создавать швы шириной 7-50 мм. Такие соединения отличаются меньшей прочностью по сравнению со стыками, изготовленными с помощью высокотемпературного метода. Поэтому пайка мягким припоем не применяется для газовых коммуникаций.

При низкотемпературном методе не выполняется отжиг меди. Поэтому прочность металла не изменяется. Мягкая пайка используется при монтаже труб, у которых диаметр 6-108 мм. Этот метод также подходит для водопровода и систем отопления, если температура нагретой среды не превышает 130°C.

Набор для пайки медных труб

Процесс соединения сегментов начинается с подготовки набора специальных приспособлений и расходных материалов. Без такого комплекта невозможно выполнить качественную спайку деталей.

Оборудование для пайки медных труб

Припой и флюс

Обработанные и очищенные поверхности медных элементов сначала всегда покрываются флюсом. Вещество представляет собой агрессивное соединение, полученное химическим путем. Флюс позволяет избавиться от оксидов и жира на изделиях. Производители изготавливают вещество в жидком и газообразном состоянии.

Припой — это тоже расходный материал. Он выбирается в зависимости от варианта пайки. Многие производители изготавливают припой на основе олова. У расходного материала температура плавления ниже, чем у медных деталей.

Для выполнения работ подходят припои, в которые добавлена сурьма, висмут или медь. Лучшим вариантом является расходный материал с серебром. Однако он больше стоит. Поэтому используется расходник, у которого один из компонентов — это медь.

Горелка

Пайка выполняется газовой горелкой небольших или стандартных размеров. Инструмент создает узконаправленное пламя. В качестве горючего вещества, размещаемого в баллоне, вовремя низкотемпературной работы применяется смесь, состоящая из воздуха и пропана. Может также использоваться пропано-бутановое газообразное вещество, соединенное с воздушной средой. Объема смеси в одном баллоне хватает для выполнения примерно 300-400 стыков.

Во время высокотемпературной стыковке применяется горючая смесь, состоящая из пропана и кислорода или воздуха и ацетилена. Соединения также могут быть выполнены с помощью ацетилено-кислородного газообразного вещества.

Паяльник

Этот вид оборудования представляет собой электрическое приспособление. Инструмент позволяет соединить отдельные сегменты медных систем при использовании мягкого или твердого припоя. Электрический паяльник имеет прижимные клещи.

В устройстве также присутствуют съемные электрод Приспособление применяется на объектах, где нельзя использовать открытый огонь.

Сопутствующие материалы

При монтаже медных инженерных коммуникаций не обойтись без трубореза. Инструмент позволяет нарезать трубы требуемой длины. Рекомендуется применять в работе исключительно высококачественные приспособления. Именно они позволят не замять металл и осуществить ровный срез.

При монтаже водопровода, отопления, сетей газоснабжения и кондиционирования также применяется фаскосниматель. Инструмент позволяет удалять заусенцы с внутренней кромки среза. Это приспособление облегчает вставку одной детали в другой элемент.

Однако действовать можно исключительно при использовании труборасширителя,  если состыковываются сегменты одинакового диаметра.

При подготовке медных элементов также выполняется зачистка их внутренних поверхностей. В процессе используется металлическая щетка или ершик.

Как правильно паять медные трубы, пошаговая инструкция

Поэтапное проведение работ позволяет получить высококачественные соединения. При выполнении процесса не нужно спешить, необходимо выполнять все правила и рекомендации.

Подготовка соединения

На первом этапе подготавливаются необходимые детали требуемых размеров. Для резки применяется труборез, который должен располагаться к трубопроводу строго перпендикулярно. Сначала труба зажимается в скобе приспособления между лезвием и опорными роликами. 

Резак один или два раза поворачивается вокруг обрезаемого сегмента.

Затем проводится подтяжка винтового механизма. После этого процесс реза повторяется. Такие действия осуществляют, пока не произойдет окончательный раскрой трубы.

Для подготовки деталей требуемого размера также можно использовать ножовку с лезвием по металлу. Однако таким инструментом не всегда получается выполнить ровный срез. Тем более при применении ножовки образуется много металлических опилок. Поэтому приходится уделять большое внимание, чтобы они не попали в систему. Ведь опилки могут стать причиной поломки дорогого оборудования или затора в инженерной коммуникации.

Труборез позволяет получить ровный срез. Затем с торца трубы удаляются заусенцы. Внутренняя поверхность изделия чистится и обезжиривается. Такие же действия выполняются со вторым сегментом.

На следующем этапе используется труборасширитель или вальцовка. Он позволяет увеличить диаметр одного из сегментов, чтобы детали можно было соединить. Зазор между ними обязан составлять 0,02-0,4 мм. При меньших значениях припой не сможет просочиться в него, а при больших размерах – не возникнет капиллярный эффект.

Согласно нормам соединение должно иметь длину, которая равна диаметру трубы.

Нанесение флюса

Флюс наносится ровным слоем в минимальном количестве на наружную поверхность того изделия, которое вставляется в соединяемый сегмент.

Операция выполняется кистью. Она может входить в комплект реагента.

При ее отсутствии используется малярная кисть. Необходимо применять инструмент, который не оставляет волокон.

Пайка

Процесс начинается с соединения трубопроводных частей. Он выполняется после использования флюса.

На увлажненной поверхности не должно быть никаких посторонних включений.

Когда соединяется труба и фитинг, последний элемент вращается, пока не произойдет его полное надевание на трубопроводный сегмент. Такое действие также позволяет распределить флюс по всему соединяемому месту. Если из зазора между деталями выступит расходный материал, он убирается салфеткой или тряпочкой, так как представляет собой агрессивный состав химического происхождения.

Процесс пайки низкотемпературным способом начинается с включения горелки. Ее пламя направляется на соединяемое место и постоянно перемещается по стыку для его равномерного прогрева. После нагрева деталей припой прикладывается к зазору между ними. Расходник начнет расплавляться, если место соединения было достаточно разогрето. В этот момент горелку нужно удалить от стыка, потому что расходный материал заполнит зазор. Мягкий припой не требуется специально разогревать. Плавление расходного материала происходит под воздействием тепла от разогретых деталей.

Мягкая пайка медных труб

Соединения трубопроводных элементов выполняются при постоянном контроле нагрева меди. Металл нельзя перегревать! При несоблюдении этого правила происходит разрушение флюса. Поэтому с деталей не удаляются оксиды. В результате снижается качество швов.

Пайка твердым способом начинается с равномерного и быстрого прогрева соединяемых деталей. Он осуществляется с помощью пламени ярко-синего цвета умеренной интенсивности.

Припой прикладывается к стыку в момент нагрева элементов до температуры 750°C. Она достигает нужного значения, когда медь становится темно-вишневого цвета. Для лучшего плавления припоя он может быть дополнительно нагрет горелкой.

После остывания шва стык протирается тряпочкой для удаления остатков флюса. В противном случае вещество может стать причиной разрушения меди. Если на поверхности трубопровода образовался наплыв припоя, он удаляется с помощью наждачной бумаги.

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.

Основные ошибки 

Качественное соединение деталей из меди выполняется только при наличии опыта. Новички нередко допускают следующие ошибки:

• Соединяются элементы с поверхностными дефектами, нередко возникающими при раскрое. Пайку нельзя выполнять поверх изъянов, так как не удастся получить прочный шов.
• Полностью не удаляются все загрязнения с места, где выполняется стык. Подготовка соединяемого участка включает очистку и избавление от жира.
• Детали недостаточно нагреваются, поэтому припой плохо соединяется с трубопроводами элементами. Целостность созданного шва легко нарушается даже при незначительном воздействии.
• Создается соединение недостаточной ширины. Его величина должна быть 7-50 мм, если стыкуются трубы, у которых диаметр составляет 6-108 мм.
• Поверхности элементов не полностью покрываются флюсом. Это не позволяет удалить с деталей все окислы. Поэтому создается не качественный шов.
• Сегменты перегреваются при соединении. Происходит выгорание флюса и образование окалины.
• Шов проверяется раньше времени. Операцию необходимо выполнять только после его остывания, иначе произойдет деформация соединения, что отрицательно скажется на прочности стыка.

Мастера хорошо знают все возможные ошибки. Многие из специалистов даже столкнулись с ними на практике в начале своей карьеры. Чтобы уменьшить вероятность ошибочных действий, рекомендуется первую пайку медных труб выполнять под наблюдением профессионала.

Пайка медных труб своими руками видео

Долговечные и прочные швы можно получить только при правильном и последовательном выполнении всех этапов работы. Соблюдая рекомендации, качественные стыки удастся создать твердым и мягким припоем. Для лучшего понимания темы следует посмотреть видео.

 

 

Мне нравитсяНе нравится

Медные трубы: инструкция пайки медных соединений (мягким припоем)

Главная страница » Медные трубы: инструкция пайки медных соединений (мягким припоем)

Специалистами пайка определяется как группа процессов соединения, посредством которых достигается объединение материалов нагреванием до температуры пайки. При этом используется присадочный металл (припой), обладающий ликвидусом (состоянием плавления), не превышающим 450°C и солидусом (твёрдым состоянием) ниже основных металлов. На практике большая доля работы пайкой выполняется при температурах 175 — 315°C. Как выполняются соединения медных труб пайкой припоем? Ниже по тексту представлена инструкция на пайку медных труб, учитывающая все детали процесса.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Последовательность подготовки и проведения операций пайки

Для получения удовлетворительных, непрерывных соединений пайкой, необходимо соблюдать последовательность подготовки и проведения операций. Технологическая  последовательность основана на стандартной практике ASTM B 828 и выстраивается следующими функциями подготовки и операциями:

• измерение и резка,
• развертывание,
• очистка,
• применение флюса,
• сборка и поддержка,
• нагрев,
• применение припоя,
• охлаждение и чистка,
• тестирование.

Инструкция на производство пайки медных труб и фитингов

Методика пайки по инструкции позволяет получить герметичные паяные соединения между трубой и фитингами из меди и медного сплава, как в цеховых, так и в полевых условиях. Навыки и знания инструкции необходимы для получения качественно спаянного соединения. Поэтому рассмотрим технологическую инструкцию пайки, в первую очередь, мягким припоем.

Подготовительная часть: измерение медной трубы и резка

Необходимо точно измерить длину каждого сегмента медной трубы. Следует подчеркнуть: неточность измерений сопровождается риском снижения качества соединения. Если медная труба чрезмерно коротка, то есть не достигает дна чашки фитинга, такое соединение характеризуется неправильным. Напротив, когда отрезок медной трубы чрезмерно длинный, появляется риск деформации узла, что негативно влияет на срок службы паяного соединения.

ТРУБА МЕДЬ

Проведение замеров сегментов соединительного узла – процедура необходимая для точного формирования монтажного участка на основе медных труб и фитингов

Разрезать медную трубу на измеренную длину. Резку допускается выполнять различными способами, но с учётом получения обрезанного торца ровно под прямым углом. Трубу медную рекомендуется резать дисковым ножом. Также допустимо применять:

• ножовку,
• абразивный круг,
• стационарную или переносную ленточную пилу.

Следует принять меры по исключению возможных деформаций стенок в процессе резки медной трубы.

ТРУБОРЕЗ

Часто используемый механический ручной инструмент – труборез дисковый, при помощи которого удобно, быстро и просто делать ровный отрез по всей окружности медной трубы

Подготовительная часть: развёртывание области отреза

Требуется развернуть отрезанные торцы медной трубы до полного внутреннего диаметра, тем самым удалить микроскопические заусенцы, неизбежно образующиеся в процессе операции резки. Если шероховатую внутреннюю кромку не удалить путём развертывания, существует риск возникновения эрозионной коррозии по причине локальной турбулентности и увеличенной локальной скорости потока в трубе.

Правильно развернутая область медной трубы обеспечивает гладкую поверхность для хода агента во внутренней области. Также следует удалить заусенцы на наружной стороне отрезанной области медной трубы после операции резки, обеспечив тем самым надлежащее сочленение с чашей фитинга.

РАЗВЁРТКА

Развёртка внутренней области по торцевому отрезу медной трубы – другими словами, очистка внутренней стенки по линии отреза от заусенцев и выравнивание кромки по кругу

Инструменты, используемые для разворачивания трубных торцов, включают:

• полукруглые или круглые напильники,
• карманный складной нож,
• другой подходящий инструмент удаления заусенцев.

Если работы проводятся с мягкой (отожженной) медной трубой, необходимо соблюдать осторожность, так как есть риск деформирования конечной части медной трубы приложенными усиленными действиями. На случай непреднамеренной деформации мягкой медной трубы, округлость можно восстановить с помощью калибровочного инструмента — пробки и калибровочной муфты.

Подготовительная часть: очистка области пайки

Удаление оксидов и поверхностного загрязнения на концевых (в местах реза) частях медных труб и установочных фитингов имеет решающее значение для корректного распределения припоя в области соединения. Невыполнение очистки соответствующим образом приводит к снижению капиллярного эффекта и, в конечном итоге, снижает прочность спаянного узла.

Поэтому требуется лёгкая шлифовка (зачистка) концевой области медной трубы, как правило, посредством стандартной наждачной бумаги, нейлоновых абразивных прокладок, металлической щётки. Шлифовка производится на участке поверхности, немного превышающем глубину чашек установочных фитингов.

НАЖДАК

Зачистка трубной поверхности посредством классического обрабатывающего материала – наждачной бумаги. Для производства работы, как правило, применяется мелкозернистая «шкурка»

Капиллярное пространство между телом медной трубы и телом фитинга составляет приблизительно 0,1 мм. Припоем этот зазор заполняется благодаря капиллярному действию. Размер зазора является критическим параметром, определяющим эффективность заполнения зазора припоем и, как следствие, прочность соединения.

Медь — относительно мягкий металл. Очевидно, когда с конца трубки или фитинга снимается чрезмерное количество материала, слишком свободная посадка деталей способна привести к соединению низкого качества.

Допускается химическая очистка сочетаемых поверхностей, если концевые части медной трубы и фитинга тщательно промыть после такой операции. Как правило, производители химических средств очистки предоставляют инструкции на этот счёт.

ЁРШИК

Выполнение очистки внутренней поверхности фитинга – составляющего компонента соединения, формирующего рабочий узел сегмента системы

Не следует прикасаться к уже очищенным поверхностям медных деталей голыми руками или масляными перчатками. Жировые отложения кожи рук, а также любые смазочные масла, попадающие на зачищенные поверхности сочленяемых деталей, ухудшают процесс пайки.

Подготовительная часть: применение флюса под пайку

Процесс создания паяных соединений обязательно предполагает использование флюса. Благодаря обработке поверхностей флюсом, дополнительно растворяются и удаляются следы оксида с поверхностей, подлежащих соединению.

Нанесением флюса очищенные поверхности защищаются от окисления в момент нагревания горелкой. Флюс способствует лучшему смачиванию поверхностей металлическим припоем, поэтому однозначно рекомендуется инструкциями ASTM B 813.

ФЛЮС СЕРЕБРО

Наложение флюса на тело медной трубы в области сопряжения конечной части с чашей фитинга. Аналогичное действие проводят внутри фитинга. Используется рабочая кисточка и защитные перчатки

Наносить тонкий ровный слой флюса на поверхность медной трубы и фитинга рекомендуется специальной кистью. Эту процедуру желательно проводить немедленно после выполнения операции очистки, дабы исключить образования новых окислов (чистая медь окисляется очень быстро).

Флюс нельзя наносить пальцами. Химические вещества, присутствующие в составе флюса, способны вызвать негативные реакции при попадании в глаза, рот или на открытые раны.

Кроме того, чрезмерное количество флюса, остаток этого вещества после пайки, нередко способствует образованию коррозии, приводящей к перфорированию стенки медной трубы, фитинга или обеих частей соединения.

Подготовительная часть: сборка медного узла под пайку

Вставить концевую часть медной трубы внутрь чашки фитинга. Убедиться в плотном прилегании торца медной трубы к основанию чашки фитинга. Вращательным движением провернуть медную трубу на четверть-половину оборота, что обеспечит равномерное покрытие внутреннего сегмента флюсом.

Удалить излишки флюса с наружной поверхности медной трубы и фитинга с помощью технической ветоши. Зафиксировать медную трубу и фитинг в сборе, обеспечивая тем самым  равномерное капиллярное пространство по окружности соединения.

ТРУБА ФИТИНГ

Соединительный узел на основе комплектующих деталей трубы и фитинга собирается в единое целое. Медную трубу слегка проворачивают в чаше фитинга, излишки флюса снимают ветошью

Равномерность капиллярного пространства обеспечит качественное капиллярное течение расплавленного припоя. Следует помнить, чрезмерный зазор стыка приводит к растрескиванию припоя в условиях напряжения или вибрации. Сделанное соединение фактически готово к пайке. Процесс пайки рекомендуется провести, не откладывая на долгое время.

Исполнительная часть: нагрев узла медного соединения

При работе с открытым пламенем, высокими температурами и легковоспламеняющимися газами необходимо следовать инструкции ANSI / AWS Z49.1 и аналогичной. Нагрев собранного узла выполняют пламенем газовой горелки, направленным перпендикулярного по отношению к медной трубе.

Медная труба отводит начальное тепло на чашку фитинга, тепло равномерно распределяется по всей области соединительного узла. Степень предварительного нагрева зависит от размера собранного узла.

Предварительный нагрев узла выполняют равномерной проводкой пламени горелки по всей окружности медной трубы, с целью достижения надлежащей температуры для полной области соединения.

ГОРЕЛКА

Процедура предварительного нагрева соединяемых деталей узла имеет свои особенности. В частности, нагрев осуществляется от нижней части к верхней с упором именно на нижнюю область

Выполняя соединения горизонтального монтажа, следует избегать непосредственного предварительного нагрева верхней части узла. Такая техника поможет избежать пригорания флюса. Естественная тенденция повышения температуры обеспечит достаточный предварительный нагрев верхней части сборки. Затем пламя горелки перемещают на чашку фитинга.

Прикладывают пламя грелки попеременно к чашке фитинга и медной трубе на расстоянии, равном глубине чаши фитинга. Опять же, предварительно нагревая окружность узла, как описано выше с помощью горелки у основания установочной чашки, периодически контактируют прутком припоя с телом медной трубы. Нагрев продолжают до момента начала плавления припоя.

Недопустим перегрев соединения и направление пламени во внутреннюю лицевую область чашки фитинга. Перегревом сжигается флюс, резко снижается эффективность пайки, припой не затекает в зазор соединения должным образом.

Когда припой начинает плавиться в момент прикладывания к медной трубе, тепло горелки переводят в область основания «стакана» узла. Этот маневр усиливает капиллярное действие на втягивание расплавленного припоя по направлению к источнику тепла.

ПАЯЛЬНИК

Вариант пайки трубы и фитинга посредством инструмента с электрическим нагревом. Так называемая пайка электрическим сопротивлением характерна отсутствием открытого пламени

Нагрев под пайку медного соединения, как правило, организуется при помощи воздушно-топливной горелки. Инструменты подобного рода действуют на ацетилене или на сжиженном нефтяном газе (LP, LPG — Liquefied Petroleum Gas, MAP).

Также допустимо использовать инструменты под пайку электрическим сопротивлением. Контактная пайка сопротивлением на медных трубах работает на основе электродов и применяется в случае невозможности пайки открытым пламенем.

Исполнительная часть: инструкция на применение припоя

Пайка соединений в горизонтальном положении, предполагает начальную закладку припоя в точке несколько смещённой от центра нижнего сегмента соединения. Как только припой начнёт расплавляться при контакте с нагретыми поверхностями медной трубы и фитинга, следует направить пруток припоя непосредственно в щель зазора соединения.

ОЛОВЯННЫЙ

Периодически в процессе предварительного прогрева проверяют достижение границы рабочей температуры – начала плавления прутка припоя, и начинают пайку как только температура пайки достигнута

Пламя газовой горелки при этом удерживают у основания фитинга и немного впереди точки нанесения припоя. Такой техникой наложения припоя выполняют проход пайки от нижней части фитинга к верхней части с одной из двух сторон узла.

Далее возвращаются к начальной точке, и продолжают пайку на другой стороне узла аналогичной техникой наложения припоя. В процессе пайки медной трубы и фитинга допускается образование небольших шариков припоя за точкой нанесения. Эти образования указывают на заполнение припоем сегмента пайки – своеобразный сигнал перехода на следующий уровень.

Соединения в вертикальном положении медной трубы выполняют аналогичной последовательностью проходов, начиная с любого удобного места. Паяные соединения зависят от капиллярного действия, затягивающего расплавленный припой в узкий зазор между фитингом и медной трубой. Расплавленный металлический припой втягивается в соединение капиллярным действием независимо от направления потока припоя — восходящего, нисходящего, горизонтального.

Капиллярное действие наиболее эффективно, когда расстояние между соединяемыми поверхностями составляет 0,1 — 0,15 мм. Допускается некоторое ослабление посадки деталей узла, но слишком слабая посадка может вызвать затруднения пайки, особенно с фитингами большего размера. Для соединения медной трубки с контактным кольцом крана рекомендуется пользоваться инструкциями производителя. При подаче тепла кран переводят в частично открытое положение, и в первую очередь прогревают область медной трубы.

Коммерчески доступные теплоотводящие материалы рекомендуется инструкцией использовать для защиты чувствительных к температуре компонентов узла соединения. Количество припоя, потребляемого при адекватном заполнении капиллярного пространства между трубкой, коваными / литыми фитингами, определяется исходя из размеров узла. Есть технические таблицы расхода. Потребность флюса на пайку обычно составляет 50-55 г на килограмм припоя.

Заключительная часть: охлаждение, очистка, тестирование

После завершения процесса пайки завершённое соединение остужается естественным образом. Принудительное охлаждение водой недопустимо, так как способно привести к негативной нагрузке на спаянный узел.

Как только соединение остынет, удалить остатки флюса влажной ветошью. По возможности готовую систему рекомендуется промыть с целью исключения избыточного потока и удаления мусора.

Проверить завершённый узел на целостность соединения. Точно следовать инструкции на процедуру тестирования, в соответствии действующими нормами и регламентирующими нормативами.

Видео-практика пайки соединений меди

Визуально при помощи видеоролика ниже процедура пайки демонстрируется самым подробным образом. Этот урок поможет проще овладеть опытом выполнения работы:

---

При помощи информации: CDA

пайка холодильных трубок, пайка холодильников, пайка медных труб

Пайка труб медных осуществляется двумя методами:
Высокотемпературный — используется для трубопроводов с большой нагрузкой или при высоких температурах. Плавление припоя происходит при температуре 600-900 градусов.

Низкотемпературный, применяемый для трубопроводов с низкой нагрузкой, в холодильниках это швы  испарителя медь-алюминий, обратного трубопровода низкого давления.
В зависимости от используемого припоя, температура достигает 450 градусов для мягкого, и более 450 градусов для твердого

Согласно современным представлениям процесс образования паяных соединений протекает в две стадии: возникновение и развитие физического контакта и образование химической связи между атомами контактирующих поверхностей вследствие квантомеханического взаимодействия их электронных оболочек.

При пайке возникновение физического контакта и возбуждение химической связи между атомами на поверхностях достигается на стадии смачивания жидким припоем поверхности паяемого металла. Прочность соединения зависит от типа действующих на контактной поверхности межатомных сил. При слабом взаимодействии, например при физической адсорбции, смачивание приводит к получению относительно малопрочных соединений. Если твердый и жидкий металлы способны к химическому взаимодействию, то смачивание обеспечивает образование прочной связи.

Газопламенная пайка

Применяются горелки, работающие на ацетилене, пропане и бытовом газе, установки для механизированной газопламенной пайки.

Границы применения. Размеры: детали любой формы толщиной 1—10 мм.

Материал: углеродистые и низколегированные стали, серый чугун, медь, никель, медно-никелевые сплавы, алюминий, серебро, золото и др. металлы.

Область использования: мелкосерийное и массовое производство; изготовление трубопроводов, теплообменников холодильная техника,, деталей автомобилей, электротехнических и ювелирных изделий, устранение дефектов чугунного и алюминиевого литья.

Параметры пайки: температура пайки выбирается на 30—50 °С выше температуры применяемого припоя, избыточное давление пропана 100—400 кПа, ацетилена 60—80 кПа, бытового газа 30 кПа. Продолжительность пайки 0,5—3 мин.

Припои: оловянно-свинцовые, оловянно-цинковые, алюминиевые, медные, серебряные, золотые и др.

Флюсы: выбираются в зависимости от температуры пайки и припоя; при массовом производстве используют газообразные флюсы.

Техника пайки. Перед пайкой необходима предварительная подготовка поверхности деталей. Пайку выполняют с применением флюсов за исключением соединений из меди, паяных серебряно-медно-фосфористыми и медно-фосфористыми самофлюсующими припоями. При нагреве изделий горелками используют факел пламени на расстоянии ~ 10 мм от конца ядра. При пайке массивных деталей применяют многосопловые горелки, обеспечивающие мягкий и равномерный нагрев. Пайка медно-цинковыми припоями качественно получается при нагреве окислительным пламенем за счет уменьшения испарения цинка. При нагреве нержавеющих сталей рекомендуется нормальное пламя с целью исключения образования карбидов хрома, способствующих развитию межкристаллитной коррозии. При пайке разнородных и разнотолщинных материалов пламя направляют на деталь, имеющую большую теплопроводность и массу.

Дефекты паяных соединений

Качество паяных изделий определяется их прочностью, степенью работоспособности, надежностью, коррозионной стойкостью, способностью выполнять специальные функции (теплопроводность, электропроводность, коммутационные характеристики и т.п.). Обеспечение этих характеристик достигается оптимальными решениями в процессе производства паяного изделия. Дефекты, возникающие при изготовлении паяных изделий, можно разделить на дефекты заготовки и сборки, дефекты паяных соединений и паяных изделий.

К наиболее типичным дефектам паяных соединений относятся поры, раковины, шлаковые и флюсовые включения, непропаи, трещины. Эти дефекты классифицируют на две группы: связанные с заполнением расплавом припоя зазора между соединенными пайкой деталями и возникающие в процессе охлаждения изделия с температуры пайки. Дефекты первой группы связаны главным образом с особенностями заполнения капиллярных зазоров в процессе пайки. Дефекты второй группы обусловлены уменьшением растворимости газов в металлах при переходе их из жидкого состояния в твердое и усадочными явлениями. К ним также относится пористость кристаллизационного и диффузионного происхождения. Кроме пор к дефектам сплошности относятся трещины, которые могут возникать в металле шва, в зоне спаев или в паяемом металле. Большую группу дефектов составляют шлаковые и флюсовые включения.

Причиной образования непропаев, которые берут начало у границы раздела с паяемым металлом, может явиться неправильное конструирование паяного соединения (наличие «глухих», не имеющих выхода полостей), блокирование жидким припоем газа при наличии неравномерного нагрева или неравномерного зазора, местное отсутствие смачивания жидким припоем поверхности паяемого металла. Причиной появления блокированных остатков газа в швах может быть неравномерность движения фронта жидкости при затекании припоя в зазор. Фронт дробится на участки ускоренного и замедленного продвижения, в результате чего могут отсекаться малые объемы газа. Таким же образом может происходить захват флюса и шлаков в шве.

В процессе охлаждения соединения из-за уменьшения растворимости газов происходит их выделение и образование рассеянной газовой пористости. Опыт высокотемпературной пайки алюминиевых сплавов с предварительной дегазацией припоев и флюсов показывает, что пористость металла шва при этом резко уменьшается.

Другой весьма распространенной причиной образования рассеянной пористости является возникновение так называемой усадочной пористости. Это явление характерно для случая затвердевания сплава с широким интервалом кристаллизации. При малых зазорах усадочные междендритные пустоты, как правило, тянутся в виде цепочки в центральной части шва. При больших зазорах усадочные поры располагаются в шве более равномерно в междендритных пространствах.

Причиной образования пор в паяных швах может быть эффект сфероидизации.

В этом случае пористость в зоне шва возникает в результате нескомпенсированной диффузии атомов припоя и паяемого металла. Такого рода пористость возникает в системах припой — паяемый металл, у которых имеется заметное различие в коэффициентах диффузии.

Трещины в паяных швах могут возникать под действием напряжений и деформаций металла изделия в процессе охлаждения. Принято различать холодные и горячие трещины. Холодные трещины образуются при температурах до 200 °С. Горячими называются трещины, образующиеся при температуре выше 200 °С. Эти трещины обычно имеют кристаллизационное или полигонизационное происхождение. Если в процессе кристаллизации скорость охлаждения высока и возникающие напряжения велики, а деформационная способность металла шва мала, то появляются кристаллизационные трещины. Полигонизационные трещины возникают уже при температурах ниже температуры солидуса после затвердевания сплава по так называемым полигонизационным границам, образующимся при выстраивании дислокации в металле в ряды и образовании сетки дислокаций под действием внутренних напряжений. Холодные трещины возникают чаще всего в зоне спаев, особенно в случае образования прослойки хрупких интерметаллидов. Трещины в паяемом металле могут появиться и в результате воздействия жидких припоев, вызывающих адсорбционное понижение прочности.

Неметаллические включения типа флюсовых или шлаковых возникают при недостаточно тщательной подготовке поверхности изделия к пайке или при нарушении ее режима. При слишком длительном нагреве под пайку флюс реагирует с паяемым металлом с образованием твердых остатков, которые плохо вытесняются из зазора припоем. Шлаковые включения могут образоваться также из-за взаимодействия припоев и флюсов с кислородом воздуха или пламенем горелки.

Правильное конструирование паяного соединения (отсутствие замкнутых полостей, равномерность зазора), точность сборки под пайку, дозированное количество припоя и флюсующих сред, равномерность нагрева — условия бездефектности паяного соединения. 

ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ АЛЮМИНИЯ
Жидкоплавкий припой в виде прутков на основе цинк – алюминий с низкой рабочей температурой, высокой прочностью и относительным удлинением. Хорошие смачивающие свойства. Для мягкой пайки чистого алюминия и алюминиевых сплавов с макс. 3% легирующего компонента
СВАРОЧНЫЙ ПОСТ
Переносной газосварочный пост — переносное устройство, состоящее из платформы, баллона с кислородом,  баллона с  MAРР- газом, газопламенной горелки, газовые рукава,регулятор давления баллонный кислородный одноступенчатый (редуктор).

---

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10

Сантехника: TechCorner — Объяснение пайки и пайки

На протяжении многих лет двумя наиболее распространенными методами соединения медных трубок и фитингов были пайка и пайка. Эти проверенные временем методы во многом схожи, но есть также несколько отличий, которые их отличают. В этой статье объясняются сходства и подчеркиваются различия между двумя процессами соединения, чтобы помочь определить, какой метод соединения наиболее желателен.

Обзор

Наиболее распространенный метод соединения медных трубок — это использование фитингов из меди или медного сплава, в которые вставляются секции трубки и закрепляются с помощью присадочного металла с использованием процесса пайки или пайки. Этот тип соединения известен как капиллярное соединение или соединение внахлест, поскольку гнездо фитинга перекрывает конец трубки, и между трубкой и фитингом образуется пространство. Это пространство называется капиллярным. Поверхности фитинга и трубки, которые перекрываются для образования соединения, известны как стыковые поверхности.Затем трубка и фитинг прочно соединяются с помощью присадочного металла, который плавится в капиллярном пространстве и прилипает к этим поверхностям.

Рисунок 1. Соединение внахлест — трубчатые детали

Присадочный металл представляет собой металлический сплав, температура плавления которого ниже температуры плавления трубки или фитинга. Температура плавления медного (Cu) сплава UNS C12200 составляет 1 981 ° F / 1082 ° C. Таким образом, присадочные металлы для пайки и пайки труб и фитингов из меди и медных сплавов должны иметь температуру плавления ниже этой температуры.

Основное различие между пайкой и пайкой — это температура, необходимая для плавления присадочного металла. Американское сварочное общество (AWS) определяет эту температуру как 842ºF / 450ºC, но часто округляется до 840ºF. Если присадочный металл плавится ниже 840 ° F, выполняется пайка. Выше этой температуры идет пайка.

Припой для присадочного металла

Основным элементом, используемым в припоях, является олово (Sn), потому что олово имеет сродство с медью и хочет прилипать к трубке и фитингу из медного сплава.Однако использование чистого олова (Sn) приведет к очень слабому соединению, и, как и с любым чистым металлом, будет очень трудно работать. Поэтому в сплав с оловом добавляют другие элементы, чтобы обеспечить прочность и облегчить использование присадочного металла. До 1986 года наиболее распространенным присадочным металлом, используемым для соединения труб и фитингов из медного сплава, был припой 50/50, который на 50% состоял из олова (Sn) и на 50% из свинца (Pb). В соответствии с национальными требованиями, изложенными в Законе о безопасной питьевой воде, свинцовые припои были запрещены для использования в системах питьевой воды.После запрета на использование припоя 50/50 (Sn / Pb) было разработано много новых и более прочных бессвинцовых сплавов, которые сегодня широко используются во всех областях пайки. Они состоят из сплавов, которые по-прежнему состоят в основном из олова с добавлением различных комбинаций других элементов, таких как никель, висмут, сурьма, серебро и даже медь.

Присадочные металлы: припои

Паяные соединения обычно используются для достижения более высокой прочности соединения или сопротивления усталости. Для этого необходимо использовать более прочные присадочные металлы, чем те, которые в основном состоят из олова.Однако эта повышенная прочность обычно достигается за счет присадочных металлов, изготовленных из материалов, плавящихся при более высоких температурах. Температура пайки большинства припоев, используемых для соединения систем медных трубопроводов (сплавы BCuP и BAg, см. Ниже), составляет примерно от 1150 ° F / 621 ° C до 1550 ° F / 843 ° C.

Наиболее часто используемые типы присадочного металла для пайки, используемые для соединения медных труб и фитингов, делятся на две отдельные категории:

• BCuP Alloy (произносится как b-чашка) — где B означает пайку, Cu — химический символ меди, а P — химический символ фосфора.Следовательно, припой BCuP — это в первую очередь медно-фосфорный припой, который может содержать от 0% до 30% серебра (Ag).
• BAg Alloy (произносится как мешок) — где B означает пайка, а Ag — химический символ серебра. В то время как в сплавах BAg присутствуют и другие элементы, помимо серебра, большинство сплавов BAg могут содержать от 24% до 93% серебра.

Совместные требования и сильные стороны

Независимо от того, является ли используемый процесс соединения пайкой или пайкой, есть определенные основные шаги, которые необходимо соблюдать для стабильного получения прочных соединений.Эти основные шаги описаны в стандарте по установке (ASTM B828). Этот стандарт и его процедуры касаются подготовки концов, очистки и правильного применения нагрева и присадочного металла. Более подробно они описаны в Справочнике CDA по медным трубам.

Независимо от того, используется ли процесс соединения пайки или пайки, трубка должна быть полностью вставлена ​​в фитинг до задней части чашки фитинга.

Рисунок 2. Деталь Трубное соединение

Глубина нахлеста или глубина раструба в фитинге внахлест или капиллярном соединении указана в производственных стандартах ASME / ANSI B16.18 и B16.22 для фитингов под давлением. Это важный параметр, потому что в идеале присадочный металл должен быть расплавлен в капиллярном пространстве, чтобы он полностью стекал к задней части чашки фитинга и полностью перекрывал (заполнял) пространство между трубкой и фитингом. Хотя требуется 100% -ное проникновение и заполнение фитинга капиллярного пространства, 70% -ное заполнение паяного шва (или не более 30% пустот) считается удовлетворительным для получения соединений, которые могут выдерживать максимальные рекомендуемые давления для паяных медных трубок и фитингов. системы.

Основное различие между паяными и паяными соединениями заключается в количестве стыков внахлест или заполнении, необходимом для развития полной прочности соединения. В случае паяного соединения все еще настоятельно рекомендуется полностью вставить трубку в заднюю часть чашки фитинга; однако полное заполнение этого места соединения по всей длине не является необходимым для достижения полной прочности соединения. Согласно Американскому сварочному обществу (AWS), предполагается, что припой проникает в капиллярное пространство, по крайней мере, в три раза больше толщины самого тонкого соединяемого компонента, которым обычно является труба.Это известно в отрасли как правило AWS 3-T.

Из-за повышенной прочности припоев, даже такое небольшое проникновение наполнителя приведет к получению правильно изготовленного паяного соединения, более прочного, чем сама труба или фитинг. Однако, в отличие от паяного соединения, где колпачок или галтель обеспечивает минимальную дополнительную прочность, паяное соединение должно быть выполнено таким образом, чтобы между трубкой и фитингом на торце фитинга был обеспечен хорошо развитый галтель или «колпачок» из присадочного металла. .Эта галтель, или крышка, как ее часто называют в торговле, позволяет распределять напряжения, возникающие внутри соединения (в результате теплового расширения, давления или других циклических реакций, таких как вибрация или термическая усталость), по поверхности галтели. В паяном соединении, изготовленном без хорошо развитой вогнутой галтели, все напряжения будут сосредоточены в острой точке контакта между трубкой, припоем (присадочным металлом) и фитингом, что может привести к развитию трещины под напряжением в трубке. в таком случае.Создание галтели при изготовлении паяного соединения значительно снижает эту возможность.

Рисунок 3. Объяснение правила AWS 3-T

Помимо прочности присадочного металла в соединении, при выборе использования паяных или паяных соединений необходимо также учитывать общую прочность соединения или узла (трубы, фитинга и соединения) после операции соединения. Как уже говорилось, по определению температура, определяющая разницу между пайкой и пайкой меди, составляет приблизительно 840 ° F / 449 ° C.Эта температура намного важнее, чем просто произвольный порог определения. Это важно, потому что 700 ° F / 371 ° C — это температура, при которой медь начинает отжиг, или переход от твердого состояния (жесткий) к состоянию после отжига (мягкий). С этим изменением характера происходит внутренняя потеря прочности — медь с твердым отпуском прочнее, чем медь с отожженным отпуском. Общий объем происходящего отжига и, следовательно, потеря прочности определяется температурой и временем, в течение которого материал находится при этой температуре.Чем выше температура, тем меньше времени требуется для перехода от жесткого к мягкому.

Поскольку температура пайки должна превышать температуру плавления припоев, от 1150 ° F / 621 ° C до 1550 ° F / 843 ° C, процесс создания паяного соединения вызывает отжиг или размягчение основных металлов, что приводит к снижение общей прочности сборки. Хотя паяное соединение явно прочнее, чем паяное соединение, номинальное внутреннее рабочее давление, то есть допустимое рабочее давление системы в режиме 24/7, ниже для отожженной трубы (см. Справочник по медным трубам, таблицы с 3a по 3e).

Следовательно, это необходимо учитывать при принятии решения о пайке или пайке. Хотя паяные соединения прочнее и в целом более устойчивы к усталости (вибрация, тепловое движение и т. Д.), Рабочее давление в системе должно соответствовать допустимым пределам для отожженной трубы.

Дополнительные ссылки

1. Американское общество сварки: Руководство по пайке — 3-е издание
2. Американское общество сварки: Справочник по пайке — 4-е издание
3. AWS A5.8 / AWS A5.8M: Технические условия на присадочные металлы для пайки и сварки припоем
4. ASTM B32-04: Стандартные спецификации для металлического припоя

.

Пайка медных трубок

Этот инструмент модифицирует медные фитинги, создавая неглубокий отпечаток в стенке фитинга, уменьшая глубину раструба до 3/8 дюйма. Его следует использовать только для соединений, которые будут паяться.

Прочность трубных соединений

Стыковые соединения между медными трубками могут быть такими же прочными, как и сама медь, если присадочный металл достаточно прочен. Это связано с тем, что вся нагрузка должна переноситься через контактную поверхность двух небольших поверхностей на концах каждой детали (см. Рисунок 1 ).Стыковые соединения обычно не используются для соединения медных труб, потому что поддерживать соосность во время пайки сложно.

Муфтовые соединения, с другой стороны, самоустанавливаются во время сборки и пайки. В раструбном соединении присадочный металл не должен быть таким прочным, как медь, потому что площадь контакта между трубкой и муфтой может быть увеличена (см. Рисунок 2 ).

Когда площадь соединения велика, напряжение в припое невелико, поэтому присадочный металл может быть намного слабее основного металла.Поэтому, когда вы используете коммерческие медные трубные фитинги с глубокими чашками, вы можете использовать мягкий припой с пределом прочности на разрыв около 5000 фунтов на квадратный дюйм (PSI), например, для соединения более прочных медных трубок с пределом прочности на разрыв около 30000 фунтов на квадратный дюйм.

Рисунок 1 Стыковые соединения между медными трубками могут быть такими же прочными, как и сама медь, если присадочный металл достаточно прочен, чтобы выдерживать нагрузку через контактную площадку двух небольших поверхностей на концах каждый кусок.

Конструкция муфтового соединения

Трубное соединение должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать такие нагрузки, как давление, собственный вес и тепловое расширение. Если вы выберете комбинацию присадочного металла и глубины раструба, которая сделает соединение более прочным, чем труба, сама труба станет ограничивающим фактором в конструкции.

Прочность паяного соединения горелки с муфтой зависит от:

Рисунок 2 В муфте присадочный металл не должен быть таким прочным, как медь, поскольку площадь контакта между трубкой и розеткой можно сделать большие.

• Длина перекрытия (обычно глубина раструба).
• Прочность присадочного металла.
• Прочность суставов.

Используя эти переменные, вы можете оценить требуемую глубину внедрения по следующей формуле:

X = TW / 0.8L

Где:

X = требуемое перекрытие

T = предел прочности основного металла на растяжение

L = прочность на сдвиг металлического припоя или припоя

W = толщина более тонкого элемента

0.8 = коэффициент прочности (или безопасности)

При пайке соединения медь-медь предел прочности меди на растяжение составляет около 30 000 фунтов на квадратный дюйм, а предел прочности на сдвиг припоя — около 5000 фунтов на квадратный дюйм. Для трубы толщиной 0,065 дюйма перекрытие должно составлять 0,48 дюйма, или 8,7 раза1 толщины трубы.

Рис. 3 На этой диаграмме показаны зависимости прочности соединения и напряжения сдвига до длины перекрытия для паяных и паяных соединений.

При пайке соединения меди с медью с использованием любой из обычно используемых классификаций AWS для припоя, например BCuP или BAg, прочность на сдвиг припоя составляет около 25 000 фунтов на квадратный дюйм.Для трубы толщиной 0,065 дюйма перекрытие должно составлять 0,100 дюйма, или 1,5 толщины трубы.

Соотношение между толщиной трубы и длиной внахлест для паяных и паяных соединений показано на рис. 3 .

Пайка внахлест

Чтобы проверить, работает ли теория на практике, сотрудники автора выпаяли и выполнили испытания на растяжение на 1 1/2 дюйма. медная труба с толщиной стенки 0,045 дюйма. Испытываемые соединения представляли собой стыковое соединение и раструб с перекрытием в один, два и три раза больше толщины трубы.Все образцы, в том числе стыковое соединение, вышли из строя в основном металле.

Не новость, что для паяных соединений требуется лишь небольшое перекрытие. В ходе циклической серии испытаний в конце 1950-х годов 10 лабораторий спаяли более 1200 образцов для испытаний на растяжение. Лаборатории выполнили эти испытания на следующих объектах с различными перекрытиями:

• 410 нержавеющая сталь в печи с пайкой BNi – 1
• Низкоуглеродистая сталь с пайкой в ​​печи с медью
• Медная горелка с пайкой с BAg – 1
• Горелка с мягкой сталью– спаянный с помощью BAg – 1

Результаты этих испытаний показали, что для получения полноценного соединения не требуется большого перекрытия.Во всех случаях предел прочности основного металла на растяжение был достигнут, когда перекрытие было в два раза больше толщины элементов (2t). Отчет был опубликован под названием American Welding Society (AWS) C3.1–63.

Обратная сторона нахлеста

Глубина врезки влияет на два важных аспекта пайки: прочность соединения и простота его пайки. Хотя с точки зрения прочности кажется, что большее перекрытие лучше, перекрытие, превышающее толщину более чем в два раза более тонкого элемента (2t), не делает соединение более прочным.

Фактически, увеличение перекрытия намного больше, чем 2t, только усложняет вам выполнение прочного соединения по следующим причинам.

Во-первых, припой должен равномерно течь в небольшой зазор между деталями по всей длине и окружности соединения. Одним из препятствий является то, что чем длиннее перекрытие, тем дальше должен течь припой и тем больше у него возможностей улавливать газ, который вызывает пустоты в стыке. Достаточная подача флюса и достаточно сильный равномерный нагрев соединения способствуют поступлению припоя в соединение, но по мере увеличения перекрытия и увеличения диаметра это становится труднее.

Рис. 4 На этой диаграмме показан общий состав припоя на основе меди и характеристики плавления.

Во-вторых, припой начинает плавиться при более низкой температуре, чем температура, при которой припой становится полностью жидким. Эта температура называется температурой солидуса. Немного выше этой температуры припой представляет собой смесь твердого вещества и жидкости. Он густой и слякотный, как замороженный напиток.В этом состоянии металл не может легко попасть в плотно прилегающий стык. Представьте, что вы быстро потягиваете замороженный напиток через небольшую трубочку — это сложно!

При дальнейшем нагревании присадочный металл становится более жидким, пока не достигнет температуры ликвидуса. При этой температуре присадочный металл полностью жидкий и легко проникает в крошечные промежутки между деталями. Или, как в нашем примере, замороженный напиток теперь плавится и легко течет через небольшую соломинку. Температуры солидуса и ликвидуса для некоторых распространенных присадочных металлов показаны на рис. 4 .

Чтобы еще больше усложнить ситуацию, во время пайки небольшое количество основного металла меди растворяется в присадочном металле, а небольшое количество легирующих элементов из присадочного металла диффундирует в основной металл меди. Когда это происходит, изменяется химический состав присадочного металла. Это увеличивает температуру ликвидуса, а присадочный металл становится толстым и влажным, даже если он горячий. Опять же, толстый, слякотный присадочный металл нелегко проникает в шов.

К счастью, этот процесс диффузии-растворения является медленным по сравнению со временем, которое требуется припоям, чтобы попасть в правильно нагретое соединение.Однако, если соединение недостаточно нагрето до того, как будет введен припой, припой сначала станет слякотью и станет толще при повторном нагреве соединения. Чем дольше соединение находится при температуре пайки, тем больше состав припоя становится похожим на саму медь. Это объясняет, почему бывает трудно переплавить соединение после пайки.

Но диффузия не так уж плоха. Например, компрессоры с реактивными двигателями используются при температурах выше температуры плавления припоя, который удерживает их вместе.В этом случае детали выдерживаются в печи при температуре диффузии так долго, что припой полностью растворяется в основном металле, и соединение практически отсутствует, позволяя двигателю оставаться вместе в эксплуатации.

Использование фитингов под пайку при пайке

Если чрезмерное перекрытие делает излишне трудным получение прочного паяного соединения, почему промышленность использует фитинги под пайку, которые имеют такое большое перекрытие?

Рис. 5 В этой таблице показана глубина гнезда для паяных и паяных фитингов и экономия при использовании 3/8 дюйма.–Глубокая розетка.

Ответ прост: юристы. Обычные медные и латунные фитинги предназначены для пайки, а не для пайки. Обычно они обеспечивают перекрытие 10 или более, что необходимо для обеспечения достаточной прочности, если соединение выполнено припоем (см. , рис. 5, ).

Поскольку производители фитингов практически не контролируют, где их фитинги будут использоваться или как они будут соединяться, наименее рискованный шаг для них — это то, к чему прибегают юристы, — это сделать все фитинги пригодными для пайки.

Фитинги для пайки можно паять, но глубина чашки может усложнить вашу жизнь. Доступны фитинги с короткими чашками, предназначенные для пайки, и их легче паять, чем фитинги, предназначенные для пайки, но они, как правило, являются изделиями специального заказа с ограниченным распространением. Подрядчики, которые поставляют вам эту арматуру, сталкиваются с теми же рисками ответственности, что и ее производители.

Квалификация процедур и паяльных машин

Когда вы квалифицируете Спецификацию процедуры пайки (BPS) в соответствии с разделом IX ASME, во время аттестации должно использоваться минимальное перекрытие, которое будет использоваться в производстве.Другими словами, если перекрытие, используемое на испытательном купоне, составляло 1/4 дюйма, минимальное перекрытие, которое должно использоваться при производстве, составляет 1/4 дюйма. Вы также должны быть уверены, что производственное перекрытие как минимум вдвое превышает толщину соединяемая более тонкая часть (2t). Это обеспечивает достаточную прочность стыков для производственных стыков.

Когда вы квалифицируете сварщика с резаком, он или она ограничиваются перекрытием, которое использовалось в тестовом купоне, плюс 25 процентов. Другими словами, если перекрытие тестовых купонов составляло 1/2 дюйма.максимальное допустимое перекрытие составляет 5/8 дюйма. У вас нет минимального перекрытия, потому что, если вы можете правильно припаять глубокую муфту, вы также можете припаять более мелкую муфту.

Облегчение жизни при пайке

Поскольку для достижения полной прочности паяного соединения требуется лишь небольшое перекрытие (2t), вам не нужна полная глубина фитинга паяного соединения. Большая глубина лунки только усугубляет ваши страдания, когда вы делаете сустав. Что еще хуже, чем больше диаметр трубки, тем глубже раструб и тем сложнее сделать соединение.

Можно сделать несколько вещей, особенно с более крупными фитингами, чтобы облегчить вашу жизнь.

• Купить фитинги для пайки. Их нет в продаже.
• Обрезать излишки в механическом цехе. Это работает, но стоит дорого.
• Обрежьте лишнюю чашку в поле. Это слишком дорого и, вероятно, приведет к деформации фурнитуры.
• Вставьте трубу в трубу с небольшим перекрытием. Хотя это работает, это сложно контролировать, потому что трубка может свободно входить и выходить из гнезда во время сборки.
• Деформируйте фитинг ближе к концу, используя инструмент, подобный показанному на вводной фотографии. Этот инструмент ограничивает глубину введения до 3/8 дюйма и обеспечивает надежный упор трубки, поэтому вы можете легко поддерживать нужную глубину введения.

Вальтер Дж. Сперко, P.E., инженер-консультант, специализирующийся на технологиях сварки и пайки и обладающий опытом в области трубопроводов. С ним можно связаться по адресу: Sperko Engineering Services Inc., 4803 Archwood Drive, Greensboro, NC 27406–9795, 336–674–0600, факс 336–674–0202, sperko @ asme.org, www.sperkoengineering.com.

Примечание

1. Поскольку припой ползет при температуре окружающей среды, фитинги для паяных соединений фактически рассчитаны на единичное напряжение 235 фунтов на квадратный дюйм и ограничены максимальным давлением при различных температурах в соответствии с ASME B16.22. В результате глубина гнезда для пайки составляет 10 т или более.

Американское сварочное общество, 550 N.W. LeJeune Road, Майами, Флорида 33126, 800–443–9353, www.aws.org.

ASME International, Three Park Ave., New York, NY 10016, 800–843–2763, www.asme.org.

Фил Гуррьерри из компании Integrated Mechanical Services, Плимут, Пенсильвания, и Майк Лэнг, представитель United Association Local 501, Аврора, штат Иллинойс, помогли подготовить образцы для испытаний для информации в этой статье.

.