Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Книги з будівництва та ремонту

Майстрові на всі руки


Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Пайка

 

 

Технологія пайки набагато простіше, ніж зазвичай вважається. Вивчивши уважно наступні рекомендації і провівши потім пробні пайки, можна переконатися, що це в багатьох випадках практична і дешева техніка з'єднання.

Пайка - це така техніка, при якій тверді металеві деталі дуже міцно, непорушно і герметично з'єднують один з одним з допомогою розплавленого металу. Цей метод був відкритий єгиптянами 5 тис. років тому. Всі без винятку згадані в цій книзі метали можна паяти.

Паяння та зварювання дуже тісно пов'язані між собою (25). В відміну від зварювання, в результаті якої краї металевих деталей розплавляються і при охолодженні утворюють дуже щільне з'єднання, при пайку з'єднуються металеві деталі тільки нагріваються, але залишаються твердими. В якості сполучного засобу (припою) використовують металеві сплави, які плавляться при нагріванні і, сплавляючись з нагрітими поверхнями, з'єднують деталі. Щоб оберегти зачищення поверхні з'єднуваних деталей від окислення, використовують паяльний флюс.

При пайку температура нижче температури плавлення припою плавлення з'єднуваних дателей, в той час як при зварюванні ці температури дуже близькі. Якісно виконане паянням з'єднання іноді витримує навіть більш високі механічні навантаження, ніж основний матеріал. Певні види спаяних сполук можна навіть згинати і перекручувати. Спаяні і зварні з'єднання, як і клейові з'єднання, є нероз'ємними.

Зараз метал в будівництві та побуті значною мірою витіснений синтетичними матеріалами (трубопроводи, легкі будівельні конструкції, ємності, посуд тощо). Тому до пайку звертаються вже не так часто, як раніше. Вона, однак, не втратила свого значення як техніка сполуки металів, насамперед у випадках ремонту металевих предметів.

Основні поняття

Для пайки найбільш важливо визначити необхідний припій і паяльний флюс. При пайку місце спайки слід нагріти до такого стану, щоб почав плавитися припій, а не метал з'єднуваних деталей. Припій - це сплав, який при нагріванні спочатку розм'якшується, і лише при подальшому підвищення температури стає рідким. Інтервал між цими температурами називають зоною плавлення припою. Робоча температура - це така температура, при якій відбувається сплавлення рідкого припою з нагрітими металевими деталями. Цей процес може починатися при температурі припою, що перевершує температуру його плавлення.

Час пайки - це проміжок часу від початку нагрівання місця спайки до затвердіння припою. У цей проміжок часу відбувається і власне процес пайки. На час пайки впливає якість паяльного флюсу, який наносять на місце спайки перед нагріванням, але в цілому процедура займає 4-5 хвилин. Паяльний інструмент повинен виділяти достатньо тепла, щоб 2 хв нагрівання було достатньо для розплавлення припою і його схоплювання з металом. В іншому випадку можливий неприпустимий перегрів флюсу і деталі.

Розрізняють м'яку, тверду і високотемпературну пайку. Остання не використовується в роботах по дому. Техніка паяння твердим і м'яким припоєм однакова, різниця тільки в тому, що при м'якій пайку робоча температура не перевищує 450°С, а при твердій пайку температура вище 450°. (При високотемпературній пайці температура досягає 600-900°С.) З'єднання твердої пайкою володіють більшою міцністю, тугоплавкостью, а при використання мідного припою - і ковкістю. З'єднання м'яких пайкою зазвичай пружні і гнучкі.

Паяльні прилади

Вони служать для нагрівання місць спайки і для расплавливания припою.

Паяльники призначають

тільки для м'якої пайки, пре

редусім для спайки металли

чних аркушів (26). Паяль

нік складається з мідної головки,

яка віддає тепло, необ

димое для нагріву місця

спайки і для розплавлення

припою. Для великих виробів,

таких, як листи покрівлі, викорис

товують важкий мідний наконе

підсвічник вагою до 500 г у формі

молотка, для дрібних деталей,

наприклад электровыключате

лей, застосовують мідні нако

нечники у вигляді зігнутої

викрутки (27). Мідний

наконечник віддає тепло сої

диняемым металевим

частинам, припою і повітрю,

тому до нього необхідно

постійно підводити тепло.

Його нагрівають або у відкритому

полум'я при горінні пропану

або бутану, бензину або керо-

сіна, або за допомогою електропідігріву. Виготовляють электропаяльные прилади різної потужності від 25 до 500 Вт в залежності від цілі застосування.

 


Перш ніж починати роботу новим, щойно купленим паяльником, необхідно мідний наконечник звільнити від окису і покрити оловом. Наконечник нагрівають і труть його про шматок нашатирного каменю і потім на мідному наконечнику розплавляють трохи м'якого припою. Як тільки кінчик паяльника нагріється до потрібної температури і почне диміти, їм беруть олово і рівномірно його розподіляють, поки воно не заблищить на кінчику паяльника. На одному такому луженом кінчику залишається досить багато припою для подальших паяльних робіт. Якщо мідний наконечник дуже гарячий, то в результаті сильного пароутворення олов'яний припій окислюється до сіро-чорної золи, внаслідок чого наконечник втрачає здатність утримувати олово. Крім того, при цьому відбувається розчинення міді кінчика паяльника в олов'яній припої.

На звичайному мідному наконечнику при паянии поступово утворюється шар окалини, який порушує теплопровідність, а в электропаяльниках це може призвести до перегріву нагрівального елемента. Шар окалини видаляють з холодного наконечника напилком і заново лудят наконечник.

У продажу є наконечники підвищеної якості, стійкі до утворення окалини, на противагу простим наконечниках. Наприклад, паяльний наконечник фірми Ersadur-Dauer, який достатньо лише протерти ганчіркою для підготовки до паянию, так що потреба в напилку не виникає.

Щоб гарячий паяльник не пропалив поверхню столу, використовують в якості підставки выгибаемую з дроту опору.

Паяльні пістолети. Ці електричні паяльні прилади служать для м'якої пайки і використовуються тільки для дрібних паяльних робіт. Вони відрізняються тим, що вже через кілька секунд після включення готові до роботі. Існують паяльні пістолети з взаємозамінними наконечниками і локальним освітленням (підсвічуванням) місця паяння, що працюють від вбудованих акумуляторних батарей, які можуть багаторазово заряджатися. І нарешті, є ряд паяльних пістолетів, призначених для інших робіт, наприклад для розрізання стиропору і зварювання термопласту.

Паяльна лампа паяльна пальник. Ці паяльні прилади працюють з відкритим полум'ям (28). Паяльна пальник служить для твердої пайки, а паяльною лампою можна працювати тільки з низкоплавким твердим припоєм. Обидва типу приладів придатні, звичайно, і для м'якої пайки, а також для оплавлення фарби, згинання і редагування різних деталей.

Паяльну лампу заправляють бензином, спиртом або гасом; паяльна пальник працює на рідкому газі (пропан або бутан), що надходить із балонів масою 5-10 кг або з зарядних пристроїв, що містять від 100 до 200 р газу. Збираючись паяти або вести зварювання, слід перевірити, чи не взято замість паяльної пальника або зварного апарату автогенний зварювальний прилад, який також застосовують для твердої пайки.

Для роботи з відкритим вогнем потрібно вогнетривка підкладка. До недавнього часу для цієї мети використовували азбестову пластину, однак виявлена токсичність цього матеріалу звела нанівець його використання. В якості альтернативи пропонуються плитки з штучного каменю, шамоту, твердої деревини або цегли. Металеві пластини в як підкладки не рекомендуються, так як вони швидко виводять тепло з вироби. При паянии з відкритим вогнем утворюються шкідливі для здоров'я пари. Тому паяльні роботи слід проводити в добре провітрюваному приміщенні.

Флюси

Безпосередньо після того, як з'єднуються металеві частини деталей грунтовно зачистять до блиску, на місце спайки наносять відповідний флюс. Флюс перешкоджає окисленню зачищеного металу, на якому при нагріванні понад 100°С оксид утворюється в частки секунди і є причиною того, що припій не з'єднується з металом і не утворює з ним сплав. Крім того, флюс перешкоджає окисленню припою і зменшує його поверхневий натяг. Завдяки цьому припій добре розтікається і заповнює щілини шириною до міліметра. Певною мірою розчиняє флюс навіть оксиди, його також можна застосовувати як розчинник іржі. Твердий припій, а також у невеликому обсязі м'який припій постачають в торгівлю у вигляді спицеобразных стрижнів (29). Ці стрижні одночасно містять флюс у вигляді оболонки зовні навколо припою або всередині його. При м'якому паянии у багатьох випадках флюс відокремлюють від припою. Флюс для м'якої пайки буває саблевидным, пастоподібним, рідким і у вигляді порошку. Цей флюс після очищення і перед нагріванням наносять пензликом на місце пайки таким чином, щоб вся зачищена поверхня металу була рівномірно покрита.

Флюси проявляють свої властивості тільки в розплавленому стан: з одного боку, вони повинні бути настільки в'язкими, щоб могли триматися на вертикальній поверхні, а з іншого - досить рідкими, щоб розплавлений припій міг витісняти флюс з зазору між деталями. Крім того, кожен флюс проявляє свою дію тільки в певному інтервалі температури. Якщо ця температура перевищена, то флюс згоряє. Звідси випливає, що робоча температура застосовуваного припою повинна знаходитися в температурній зоні дії флюсу.

Флюси не повинні стикатися з шкірою. Тому слід насамперед захищати від цього агресивного речовини органи дихання, очі і слизову оболонку.

Залишки флюсу після паяння, як правило, видаляють з деталі. Ретельне очищення досягають стандартним протравливающим засобом, яке нагрівають до 40°С. Для сталі - це 10%-ний розчин соляної кислоти, а для міді застосовують 10%-ний розчин сірчаної кислоти. Інший метод очищення полягає в тому, що розпечену деталь охолоджують в холодній воді або охолоджений деталь очищають в гарячій воді.

Універсального флюсу не існує. Тому необхідно розбиратися в позначеннях, щоб вибрати правильний флюс або в крайньому випадку скористатися порадою фахівця. Різні флюси розподіляються по групам у відповідності з DIN 8511. Серед них є флюси для м'яких пайки важких металів з позначенням групи від F-SW11 до F-SW32 (F - флюс, S - важкий метал, W - м'яка пайка). Нагары флюсів F-SW31 і F-SW32 піддаються корозії. Флюси від F-LW1 до F-LW3 призначені для паяння м'яким припоєм легких металів (L), насамперед для алюмінію; при температурі понад 300°З ці флюси згоряють. Флюс для паяння твердим припоєм (Н) важких металів входить у групу F-SH1 - F-SH4, для пайки легких металів - у групу F-LH1 (залишки флюсу змивають розведеною азотної кислотою або гарячою водою) і F-LH2 (флюс можна залишити на деталі, але місце спайки повинно бути захищене від вологи).

В залежності від фірми-виробника флюси постачають під. різними торговими марками.

Припій

Припій виготовляють у вигляді стержнів, дроту, пасти і порошку (29), а припойных сплавів розрізняють набагато більше, ніж флюсів. Вибір припою залежить від температури плавлення з'єднувальних металевих деталей. Робоча температура припою повинна бути як можна нижче точки плавлення металевих деталей, призначених для з'єднання, щоб із-за деякого перевищення оптимальної робочої температури металеві деталі не могли розплавитися. У такому випадку вибір припою залежить від того, якими властивостями мають місця спайки, наприклад, стійкі до механічних навантажень, холодо-або жаростійкі. І нарешті, вибір припою залежить від методу пайки: м'яким або твердим припоєм, проводиться пайка по зазору і т. п.

Стандарт DIN 1707 включає 51 м'який припій. Особливо широке і важливе застосування знаходять припої L-SN SB5 і L-SN AG5, а також олов'яні сплави з 5%-ною часткою сурми або срібла з робочою температурою від 230 до 240°С, застосовувані для паяння комунікаційних мідних труб з гарячою або холодною водою, для обігрівальних пристроїв і харчової промисловості. Олов'яний стандартний припій має позначення «40», «50» і «60», які вказують процентний вміст олова в цих м'яких припоях. Відповідно температура їх плавлення становить 235, 210 і 190°С, знижуючи із зростанням частки олова.

У групі твердих припоїв розрізняють дуже низкоплавкие припої на алюмінієвій основі, серед яких відзначимо особливо зручний для пайки по зазору алюмінієвих сплавів всіх видів - це L-AL SL12. Крім того, низкоплавкими твердими припоями є припої, що містять не менш 20% срібла. Так, наприклад, припій L-AG 2P з відносно високим діапазоном температури плавлення (від 650 до 810 °С) застосовують для пайки міді і всіляких мідних сплавів у всіх галузях, де використовують мідь. З групи твердих припоїв, що містять не менше 20% срібла, слід особливо згадати припій L-AG 40CD - низкоплавкий твердий припой (595-630°С), що відноситься до різновиди твердих припоїв, службовців для пайки по зазору сталі, міді і латуні. Припої на основі міді мають температуру плавлення близько 900°С і використовуються при пайці сталі, ковкого чавуну, міді і мідних сплавів - це, наприклад, L-Cu Zn 40, L-Cu Zn 39 Sn і так званий ній-зильбор L-Cu Ni 10 Zn 42.

Важливо також знати, що мідні, срібні і м'які припої виявляють оптимальну міцність тільки при ширині зазору від 0,05 до 0,1 мм, той час як алюмінієві припої придатні для зазорів шириною від 0,2 до 0,4 мм.

Вищезазначені припої (як і флюси) різні фірми-виробники поставляють в торгівлю під різними назвами, але так як на них є також маркування по DIN, то фахівці без труднощів можуть скласти ясну картину можливості застосування цих матеріалів. В разі спеціалізованих робіт може знадобитись порада кваліфікованого фахівця.

Техніка паяння

Пайка по зазору і стику. Якщо інтервал між сполучуваними деталями менше 0,5 мм, то його називають зазором. Якщо інтервал перевершує 0,5 мм або деталі складаються так, що утворюється сполука у формі V або X (30), то мова йде про стику.

При пайку по зазору рідкий припой завдяки капілярному ефекту спрямовується в зазор. При пайку по стику розплавлений припій під дією сили тяжіння заповнює стики.

Пайка по стику дуже нагадує ліву зварювання. Вона знаходить застосування при з'єднанні оцинкованих сталевих труб, тому що при такому методі оцинкована зовнішня поверхня труб нагрівається не занадто сильно, що перешкоджає згорянню цинку і втрати захисту від корозії. На місце спайки наносять товстий шар флюсу, і сталь нагрівають у стику до кольору стиглої вишні. Полум'я повинне бути спрямоване не на трубу, а тільки на стрижень припою (L-Cu Zn 39 Sn). Більшість паяних з'єднань виконують методом пайки по зазору, яка в подальшому описується в деталях.

Положення деталей при пайку. Поверхні деталей, призначених для пайки, повинні бути досить великими, щоб забезпечити необхідну міцність. Для деталей з тонкими стінками слід вибрати спеціальну форму - внапуск, складку, відбортовку або відгинання країв, щоб вийшов досить широкий паяльний шов (31). З'єднання внахлест або відгин збільшує потужність стінки в 3-16 раз. Обтискними кліщами (32) можна дуже швидко зробити відгин. Як правильно спаяти дріт, показано на мал.31.

Дуже важливо, щоб зазор між з'єднаннями деталями не перевищував оптимального відстані, обраного для припою, і краю зазору були по можливості паралельними. Це забезпечується точністю виготовлення окремих деталей.

Очищення поверхонь, призначених для пайки. Місця для пайки повинні бути повністю і ретельно очищені від всіх чужорідних частинок, то є від бруду, іржі, мастила, масла, лаків і т. п., так як тільки зачищений до блиску метал сприймає припій. Очистку проводять механічно: наждаком, шабрением або шліфуванням, або ж хімічно - тетрахлористым вуглецем. Поверхні повинні бути гладкими, без подряпин і вм'ятин.

Нанесення флюсу. На очищену холодну поверхню рівномірним шаром за допомогою щітки наносять флюс. Якщо використовують припій, містить флюс, то додатково флюс не наносять.

Лудіння. Якщо потрібно спаяти металеві листи, особливо внахлест, то місця з'єднання на окремих деталях перед стикуванням і пайкою рекомендується піддати лужению, так як припій дуже добре лягає на луджений поверхню. Місця пайки після очищення змазують паяльної пастою, а спайку нахиляють і нагрівають. На верхньому кінці спайки розплавляють крапельку паяльного олова і проводять паяльником по всій поверхні деталі. Поки паяльна паста з шипінням випаровується, олово тонким шаром покриває місце спайки (33). Для цинкових листів попереднє лудіння не потрібно.

Фіксування деталей. Деталі повинні бути встановлені в зручний для пайки положення і зафіксовані за допомогою затискного інструменту. Якщо деталі затиснуті у лещата, то останні необхідно захистити від сильного нагрівання. Якщо місце спайки знаходиться дуже близько до тискам, то дерев'яним бруском слід ізолювати губки лещат від деталі. В якості надійних фіксуючих засобів поряд з струбцинами застосовують зварювальні кліщі (34).

Нагрівання місця спайки. Місце спайки рівномірно нагрівають паяльником спочатку слабким, а потім сильним полум'ям протягом 3 хв до робочої температури, при якій правильно підібраний припій починає плавитися. Не слід перевищувати робочу температуру для сталі, міді та латуні. Її можна дізнатися за кольором розжареного металу: для сталі - це темнокрасный колір, для міді і латуні - светлокрасный. Після досягнення робочої температури спочатку плавиться флюс, а потім припій.

Пайка. Коли весь флюс розплавиться, попередньо нагріте припій наносять на зазор. При зіткненні з деталлю, доведеної до робочої температури, припій плавиться і проникає в зазор. Припій не повинен розплавлятися на відкритому вогні. Надалі паяльний прилад використовують тільки для підтримки робочої температури.

Якщо два місця пайки знаходяться близько один від одного, то вже спаяні місце слід охолодити мокрою ганчіркою, так як може виникнути небезпека, що при пайку другого місця перша пайка може розійтися.

Охолодження деталі.

Затискачі слід послабляти тільки в тому випадку, коли охолоне припій. Деталь можна охолоджувати на повітрі або зануренням у холодну воду, проте останній метод може призвести до небажаної гартування деталей (для сталі і міді).

Видалення залишків флюсу. Залишки флюсу необхідно ретельно видалити, так як вони можуть викликати корозію металу. Види та флюсів способи їх видалення описані вище.

Видалення припою. Зайвий припій за межами паяльного шва видаляють за допомогою напилка або шабера. Слід дуже обережно поводитися з лужеными, оцинкованими і освинцованными листами, щоб не пошкодити зовнішній шар цинку, олова або свинцю внаслідок чого металеві листи втрачають корро-зиеустойчивость.

Забороняється непрофесіоналам паяти будь-які види ємностей для горючих рідин або газів.

Пайка мідних труб. Мідну трубу можна попередньо відбортованого, тоді перед пайкою труби можна увіткнути один в одного. Для домашнього майстра інтерес представляє пайка фітингом, так як в цьому випадку не потрібні інструменти і роботи з отбортовке. Однак фітинг дорого коштує.

Очищені від бруду і ві паяні з'єднання. З'єднуються деталі не слід щільно стискати, бо інакше буде відсутній зазор для пайки. Якщо зазор ширше, ніж потрібно, то з'єднання також не буде мати максимально можливу міцністю.

При зварюванні краї деталей, що з'єднуються розплавляють і при додавання розплавленого металу (зварювального флюсу) з'єднують один з одним. Зварювання - це одне з міцних з'єднань. Ці сполуки, як і паяні з'єднання, мастила кінці труб покривають флюсом і насаджують на них фітінг. Між фітингом і трубою залишають лише невеликий зазор. Труби та фітинг нагрівають до необхідної температури за допомогою електронагрівача (наприклад, фірми Georg Fierier) або полум'я, припій утримують на зазорі. При досягненні робочої темпера - СВсЮКЗ тури припій плавиться і проникає в зазор. Особливим перевагою володіє паяльний прилад для мідних труб з оболонкою з синтетичного ізо-

ляционного матеріалу, який добре охороняє від полум'я. Цю штучну оболонку розрізають, оголюють місце спайки і після закінчення роботи знову ізолюють.

Пайка свинцю. Насправді це не пайка, а зварювання, так як з'єднуються деталі з свинцю плавляться одночасно з припоєм, тому в деяких випадках не застосовують припій, а деталі просто сплавляють один з одним внапуск.

Помилки при паянии

Найпоширенішими помилками є дуже слабка або дуже сильне нагрівання місць спайки і невыдерживание правильної робочої температури. Тут необхідні тренування і досвід. Якщо нагрівання недостатня, то не відбудеться сплавлення припою і деталі, а виникне так звана клеюча спайка, при якій припій знаходиться тільки на поверхні деталі і при найменшій навантаженні з'єднання руйнується. Якщо робоча температура перевищена, то флюс згоряє і на деталі негайно ж утворюються оксид і окалина, що робить неможливим надійну пайку.

 

 «Майстрові на всі руки» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також:

 

  Домашньому майстрові Благоустрій квартири Будинок своїми руками Будівництво будинки Корисні поради Довідник домашнього майстра Покрівлі. Покрівельні роботи Кам'яні роботи Столярно-теслярські роботи Ремонт садибного будинку Будівництво та обладнання індивідуального будинки Енциклопедія побуту Наш дім