Применение высокотемпературных и низкотемпературных припоев

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

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

Что такое пайка и припой?

Припой – это сплав либо металл, который применяют для стыковки отдельных металлических деталей, чтобы обустроить единую систему. Технологию соединения двух частей в цельную конструкцию принято называть пайкой.

Поскольку припои задействуют во многих отраслях, их выпускают в виде разнообразных форм – это может быть проволока, прутки, фольга и т.д. Химический состав припоя для пайки медных труб напрямую зависит от температурного режима плавления, от вида используемых элементов, от их параметров и прочих нюансов.

Основой припоя бывают такие химические элементы:

У припоя температурный режим плавления должен быть более низким, чем у металлов, из которых произведены стыкуемые детали, слегка нагреваемые в процессе пайки и не поддающиеся деформации. Пайка считается более выгодным способом соединения по сравнению со сваркой.

Припои в соответствии с температурой плавления бывают нескольких видов:

1. Легкоплавкими – от 150 до 450 градусов.
2. Среднеплавкими – не выше 1100 градусов.
3. Высокоплавкими – до 1850 градусов.

Первый вид припоев задействуют для мягкой пайки, а второй и третий – для твердой.

Что нужно для пайки медных труб? При соединении изделий помимо припоя требуется флюс. Он необходим для защиты скрепляемых поверхностей от процесса окисления. Чтобы соединение получилось прочным, необходимо правильно выбрать и припой, и флюс. Целью использования припоев является получение надежного шва. Часто без него невозможно обойтись при стыковке труб разного назначения, включая медные изделия.

Медно-фосфорные и серебрянные припои

Медно-фосфорные припои

Трехкомпонентные медно-фосфорные припои с содержанием серебра до 15 % предназначены для высокотемпературной пайки в холодильной промышленности.

Особенности.

Медно-фосфорные припои имеют сравнительно небольшую температуру плавления, обладают хорошей текучестью при пайке меди и некоторых ее сплавов. Из-за присутствия в составе припоя фосфора не требуется применения флюса. Паяные швы отличаются значительной прочностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью.

Припои этого класса широко используются при монтаже холодильного оборудования для соединений, испытывающих незначительные вибрационные и ударные нагрузки, причем с увеличением содержания серебра пластичность увеличивается. При пайке элементов арматуры с нетермостойкими элементами ( ТРВ , вентили, смотровые стекла) требуется охлаждение последних для предотвращения недопустимого перегрева.

В процессе пайки для защиты от образования окалины рекомендуется продувка сухим азотом. Медно-фосфорные припои не применяются для пайки сталей из-за образования хрупкой пленки фосфитов по границе шва, что может привести к нарушению герметичности соединения.

Таблица 2. Основные характеристики медно-фосфорных припоев

Припой 102.

Трехкомпонентный медно-фосфорный припой с содержанием серебра 2 %.

Экономичен, имеет среднее растекание. Рекомендуется использовать при монтаже холодильных систем для пайки меди и ее сплавов в соединениях, не испытывающих больших вибрационных и ударных нагрузок.

Припой 105.

Трехкомпонентный медно-фосфорный припой с содержанием серебра 5 %.

Пластичен, обладает медленным растеканием, поэтому способен заполнять большие зазоры. Паяный шов выдерживает небольшие вибрационные и ударные нагрузки. Рекомендуется для пайки меди и ее сплавов в изделиях холодильной техники.

Припой 115.

Трехкомпонентный медно-фосфорный припой с содержанием серебра 15 %. Наиболее пластичен из-за высокого содержания серебра и пониженного содержания фосфора. Рекомендуется для пайки соединений меди и ее сплавов. Паяный шов выдерживает умеренные вибрационные и ударные нагрузки при термических циклах. Наиболее распространен при пайке холодильных установок.

Серебряные припои

Четырехкомпонентные припои с содержанием серебра до 55 % предназначены для высокотемпературной пайки в холодильной и пищевой промышленности.

Особенности.

Серебряные припои имеют низкую температуру плавления и хорошо смачивают соединяемые поверхности. Они прекрасно заполняют зазоры соединений и дают прочные вакуумно-плотные швы, обладающие высокой прочностью и пластичностью, способные выдерживать значительные вибрационные и ударные нагрузки в большом диапазоне рабочих температур.

Припои этого класса широко применяются при изготовлении и монтаже холодильного оборудования, особенно при пайке соединений, испытывающих значительные вибрационные нагрузки (например, припайке трубопроводов к компрессору).

Более низкая температура растекания по сравнению с медно-фосфорными припоями делает их предпочтительными для пайки арматуры ( ТРВ , смотровых стекол, вентилей). Кроме того, снижается вероятность образования окалины. Используются с флюсом » Superflux » или аналогичным флюсом.

В изделиях пищевой промышленности разрешается применять только безкадмиевые припои.

Таблица 3. Основные характеристики серебряных припоев

Припой 1530.

Четырехкомпонентный припой с содержанием серебра 30 %.

Экономичен. Имеет среднее растекание. Хорошо заполняет большие зазоры без перегрева соединения. Припой применяется во всех изделиях за исключением изделий пищевой промышленности из-за содержащегося в нем кадмия.

Внимание! Пайку производить в хорошо проветриваемом помещении с соблюдением всех мер предосторожности.

Припой 530 Sn.

Четырехкомпонентный припой с содержанием серебра 30 %.

Имеет более высокую температуру плавления, чем припой 1530 и обладает при этом средним растеканием. Хорошо формирует паяный шов в любом пространственном положении.

Припой 538 Sn.

Четырехкомпонентный припой с содержанием серебра 38 %.

Обладает быстрым растеканием, что позволяет получать вакуумноплотные швы при значительных монтажных зазорах.

Припой 540 Sn.

Четырехкомпонентный припой с содержанием серебра 40 %.

Имеет большой интервал плавления и обладает хорошим растеканием. Рекомендуется для пайки меди, стали в любых сочетаниях для соединений, испытывающих значительные вибрационные и ударные нагрузки.

Припой 545 Sn.

Четырехкомпонентный припой с содержанием серебра 45 %.

Обладает очень быстрым растеканием и имеет низкую температуру плавления, поэтому рекомендуется для пайки элементов автоматики, боящихся перегрева ( ТРВ , соленоиды, вентили).

Припой 555 Sn.

Четырехкомпонентный припой с содержанием серебра 55 %.

Ему свойственна самая высокая текучесть. Паяные швы обладают максимальной прочностью, коррозионной стойкостью, а также высокой пластичностью и способны выдерживать значительные вибрационные нагрузки в большом диапазоне температур. Рекомендуется для пайки арматуры, содержащей нетермостойкие элементы.

Для пайки применяются нагреватели (горелки), работающие на смеси газов: пропан–бутан–воздух, пропан–бутан–кислород, ацетилен–воздух, ацетилен–кислород (рис.2).

Читать также: Точение конуса на токарном станке

Рис. 2. Нагреватели для пайки труб: а — пропан–воздух; б — пропан–кислород; в — электрический

Используются также резистивные электрические нагреватели.

Правильный подбор нагревателя и правильная установка пламени позволяют избежать перегрева материала. Пламя горелки должно быть гладким, с четким голубым свечением ядра. В первой фазе нагрева расстояние между наконечником горелки и нагреваемой поверхностью должно быть равно длине конуса пламени. Горелку держат в таком положении до достижения температуры трубы около 650 °С (красный цвет). Затем увеличивают расстояние от наконечника горелки до места пайки примерно в два раза.

Для уменьшения потерь тепла, особенно при использовании пропановой горелки, применяют отражатели (рис. 3, б).

Рис. 3. Разогрев трубы перед пайкой: а — пропан-кислородная горелка; б — пропановая горелка

При пайке необходимо создать внутри трубы среду нейтрального газа, что исключит образование окалины внутри трубы. При работе холодильной машины окись меди, флюс, остатки припоя могут забить капиллярные трубки и четырехходовой клапан. Чаще всего в качестве инертного газа используют сухой азот.

Рис. 4. Пайка медных труб в среде инертного газа: 1 — редуктор с регулятором расхода газа; 2 — уплотнение резиновым шлангом; 3 — место пайки

При помощи резинового шланга соединяют фреоновую магистраль и баллон с азотом. Между трубопроводом и азотным баллоном устанавливают ротаметр или регулятор расхода газа (табл. 4).

Таблица 4 Технические характеристики регуляторов расхода газа

Редуктор азотного баллона устанавливают на минимально возможное давление азота (не более 0,2 бара). Ротаметром устанавливают скорость газа в трубе до 5 м/мин (расход 0,05 м3/ч). По окончании пайки необходимо пропускать азот по трубе до ее охлаждения (до температуры 35–45 °С).

Если при пайке используется флюс, припой нагревают и наносят флюс на разогретый конец прутка припоя путем погружения его во флюс. Медно-фосфорным припоем пайка производится без флюса.

При пайке близко расположенных соединений необходимо соблюдать определенную последовательность пайки, чтобы не расплавить предыдущий шов. На рис. 5 показана последовательность пайки тройника в зависимости от его положения в пространстве. При пайке элементов различной толщины прогрев начинают с более толстой детали. Стык трубопровода прогревают, вводят в зону пайки пруток припоя и производят пайку. После охлаждения паяного трубопровода до температуры окружающей среды закрывают подачу азота в трубопровод и протирают зону шва влажной ветошью. При необходимости прочищают металлической щеткой. Поверхность паяного шва должна быть гладкой, без наплывов припоя и усадочных раковин.

Рис. 5. Последовательность пайки тройника

Пайка электрическим резистивным нагревателем (рис. 2, в) осуществляется путем пропускания электрического тока через место спая. Место спая зажимается угольными электродами и при прохождении электрического тока на структуре уголь–медь–уголь падает большое напряжение, благодаря чему медь разогревается.

Преимуществом этого метода является возможность плавного увеличения тока, а, следовательно, и температуры. Однако увеличивать ток нужно очень медленно, иначе можно прожечь трубу.

Особенности физико-химических процессов

При проведении пайки припой сначала нагревается и смягчается, а затем приобретает жидкое состояние. Данный температурный промежуток называют зоной плавления. Скрепляемые части при пайке нагревают, но до жидкой консистенции не доводят. Стадия сплавления жидкого припоя наступает, когда степень его нагрева превышает температуру плавления, называемую рабочей.

Припой, находясь в расплавленном состоянии, смачивает соединяемый металл и растекается, благодаря чему ликвидируются щели между стыкуемыми участками труб.

Период, в течение которого нагревается место соединения, а потом припой кристаллизируется, приобретая твердое состояние, как правило, равно 4 -5 минут. При этом паяльник должен выделять столько тепла, чтобы в течение двух минут нагрева жидкий припой успевал вступить в реакцию со стыкуемыми поверхностями. Только при соблюдении данных условий флюс и детали не успеют перегреться.

При выполнении пайки припой и соединяемые участки вступают во взаимодействие. Нужно отметить, что природа возникающих при пайке процессов досконально не изучена. На стыкуемых поверхностях происходят диффузные, растворно-диффузные и разные химические процессы, связанные с взаимодействием, возникающим между жидким припоем и медными изделиями. После заполнения всех щелей образуется сверхпрочное соединение элементов.

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

По причине того, что медь слабо подвержена коррозийным процессам, она легко поддается пайке. С нею в процессе стыковки лучше всего контактируют олово, серебро, другие сплавы и металлы.

Для соединения медных изделий задействуют капиллярную пайку. Она основана на способности жидкости за счет адгезии перемещаться по узким каналам, в том числе и против направления действия силы тяжести. Благодаря явлению капиллярности, припой способен равномерно заполнить зазоры вне зависимости от того, каким образом располагаются трубы.

Процесс пайки при этом может происходить с использованием легко-, средне – и высокоплавких припоев. За счет первого вида выполняют низкотемпературную пайку, а двух других – высокотемпературную. В основе выбора припоя лежат условия, в которых будет эксплуатироваться готовый трубопровод.

К легкоплавкому виду, еще называемому мягким припоем для пайки медных труб, принадлежит олово и сплавы с ним: оловянно-медные, оловянно – серебряные, оловянно-медно-серебряные. К такому же типу принадлежат припои, главным компонентом в которых является свинец, но они токсичны и по этой причине их нельзя использовать при прокладке трубопроводов для подачи питьевой воды.

На основе серебра

Очень хорошие свойства имеют высокотемпературные припойные средства на основе серебра. Они подходят практически для всех металлических изделий. Единственный недостаток – цена благородного металла лимитирует возможности частого применения.

Существуют сплавы (ПСр-15) с невысокой концентрацией серебра. Они стоят меньше, чем концентрированные композиции, могут применяться чаще.

Составы (ПСр-45) с содержанием серебра – 45 %, меди – 30 %, цинка – 25 % обладают очень хорошими свойствами: вязкостью, текучестью, ковкостью, стойкостью к окислению и механическим воздействиям. Эти сплавы применяются по необходимости, при наличии финансовой возможности.

Варьируя соотношение указанных компонентов, можно изменять максимальные температурные значения, которые выдержит будущий шов. Еще лучшие качества демонстрирует высокотемпературная композиция с содержанием серебра 65 %, но стоит она очень дорого.

Как выбрать припой

Невзирая на то, что мягкие припои считаются недостаточно прочными, при применении капиллярной сварки можно получить качественную сантехническую конструкцию. Легкоплавкие припои используют для стыковки медной трубной продукции диаметром 6 –180 миллиметров. Им отдают предпочтение потому, что они работают при невысоких температурах. Дело в том, что медь при высоких показателях температуры способна потерять прочность.

Все припои, принадлежащие к средне- и высокоплавкому виду, относятся к твердому типу. Для высокотемпературной пайки изделий из меди применяют припои на основе меди, серебра и других металлов. Благодаря их использованию, получается шов, отличающийся прочностью и устойчивостью к действию повышенного давления и высоких температур.

Среди них наиболее востребованы:

• медно-фосфорные;
• медно-серебряно-фосфорные;
• серебряные.

В последнем случае требуется не только припой, но и флюс паста для пайки медных труб.

Какие свойства имеет медно-фосфорный припой, где он применяется.

Основой медно-фосфорного припоя является медь, к которой в качестве добавки присоединяется фосфор. Такой припой прекрасно соединяет детали из меди, не требуя при этом очень высокой температуры нагрева изделия, так как плавится при температуре 700–850 градусов. Точная температура плавления зависит от конкретной формулы припоя. Например, соединение, в состав которого входит медь и фосфор в соотношении 91% : 9%, плавится при температуре 800 градусов. А если в состав припоя помимо меди и фосфора включено еще олово и небольшое содержание цинка (соотношение 89,5 (медь) : 6 (фосфор) : 4 (олово) : 0,5 (цинк) %), то плавление начинается при температуре 690 градусов С.

Наиболее распространенные марки медно-фосфорного припоя – ПМФ-7, ПМФ-9 и ПМФОЦр-6-4-0,03. В маркировке соединения цифра, следующая за аббревиатурой, указывающей на состав, обозначает процентное содержание фосфора. В припой марки ПМФОЦр входит также олово и цирконий, что и отмечено в его названии буквами О и Цр, а также цифрами, которые указывают на количество данных добавок (4 и 0,03%).

Основными характеристиками соединений для пайки данного типа, кроме не слишком большой температуры плавления, являются:

• значительная жидкотекучесть;
• хорошая устойчивость к коррозии;
• невосприимчивость к воздействию агрессивных сред.

В результате применения такого припоя получаются достаточно прочные швы. Правда, они имеют один недостаток: их эластичность значительно уменьшается при низкой температуре воздуха.

Применяют медно-фосфорные припои для соединения деталей из чистой меди или ее сплавов: бронзы, мельхиора или латуни. Также их можно использовать и в ситуации, когда необходимо припаять друг к другу части изделия, одна из которых состоит из меди, а вторая из стали (обычной или нержавеющей).

Обратите внимание! Паять с помощью данных составов стальные или чугунные заготовки не следует, так как фосфор при контакте с железом образует фосфиты. Из-за этого паяльный шов становится хрупким и не способным выдерживать механические воздействия. Такое соединение просто разрушится при ударе или изгибании изделия, также не перенесет оно и вибрационных воздействий. Единственный способ избежать этого – покрыть стальное или чугунное изделие перед пайкой слоем меди.

Читать также: Vbus что это такое на распиновке

Еще одна сфера применения медно-фосфорного состава для пайки – это ремонт ювелирных изделий. Обычно для этих целей применяют серебряные припои. Но и соединение марки ПМФ способно справиться с такой задачей не хуже, а стоить такой ремонт будет дешевле.

Плюсы и минусы разных видов припоев

Важное преимущество, которым обладают твердые припои, напрямую связано с прочностью получаемых швов и их устойчивостью к высоким температурам. При помощи высокотемпературной пайки выполняют стыковку труб из меди, имеющих диаметр от 6 до 159 миллиметров. При прокладке водоснабжающих магистралей сечение трубной продукции, соединяемой таким типом пайки, не может быть менее 28 миллиметров.

Как показывает практика, из мягких припоев для стыковки медных труб наибольшей популярностью пользуется оловянно- медный, а среди твердых – часто задействуют медно-фосфорные. У разных фирм технология их изготовления и процентный состав компонентов отличается.

Перед тем, как приступить к созданию медного трубопровода, следует убедиться в отсутствии на поверхности каких-либо дефектов, которые довольно часто можно обнаружить при нарезке труб. Надежность швов во многом зависит от чистоты изделий, которые используют в рабочем процессе. Для продукции диаметром 6-108 миллиметров ширина места соединения может быть 7-50 миллиметров.

Читать также: Решетки для коптильни своими руками

Применение медных труб позволяет устроить эффективную и долговечную систему отопления или водоснабжения. Наиболее простым и распространенным способом соединения таких изделий является технология пайки. Она предполагает наличие припоя – термопластичного вещества, обеспечивающего герметизацию стыка путем плавления и затекания под действием высокой температуры. После остывания он твердеет и фиксирует соединение.

Пайка труб из меди осуществляется разными видами припоя

Как использовать припой

Чтобы шов после пайки получился прочным и герметичным, необходимо:

1. тщательно подготовить трубы перед выполнением пайки. Для этого концы труб очищаются от окислов и иных видов загрязнений металлической щеткой, а заусенцы, образовавшиеся после нарезки труб, удаляются при помощи специального устройства – фаскоснимателя;

Подготовка медной трубы к пайке

1. расширить конец одной трубы на несколько миллиметров, чтобы трубы легко стыковались между собой. Если пайка производится при помощи фитингов (специальных элементов, предназначенных для сборки трубопровода различной конфигурации), то увеличивается диаметр фитинга, а не трубы;

Увеличение диаметра трубы

1. обработать места пайки труб флюсом;

Обработка трубы флюсом перед пайкой

1. подготовить газовую горелку (оборудование, предназначенное для пайки труб, изготовленных из меди) и немного нагреть спаиваемые участки;
2. аккуратно по всему периметру трубы нанести припой, который в процессе разогрева будет постепенно переходить из твердого состояния в жидкое, тем самым заполняя все пустое пространство;

Читать также: В каком положении должен стоять циркуляционный насос

Пайка при помощи припоя

1. дать припою полностью остынуть в неподвижном состоянии. Для полного остывания в зависимости от вида припоя требуется в среднем 3 -5 минут.

Процесс пайки труб из меди при помощи припоя представлен на видео.

При выборе припоя и флюса необходимо учитывать все основные характеристики веществ, то есть если для пайки используется высокотемпературный припой, то и флюс так же должен быть предназначен для высокотемпературной пайки. Правильно подобранные и соответствующие друг другу материалы способствуют получению не только герметичного шва, но и максимально долговечного соединения.

Медь является таким материалом, который лучше спаять, в особенности это касается тонких труб, используемых для отопления или проведения газа, а также в других видах деятельности. Именно поэтому стоит сделать правильный выбор в пользу подходящего припоя. Медь прекрасно спаивается, в особенности при использовании материала в чистом виде. Металл сохраняет свою структуру и свойства.

Подготовка медных труб

Данные изделия отличаются прочностью, долговечностью, выдерживают высокие значения давления и температуры, а также не боятся ультрафиолетового излучения.

Для спаивания труб из меди понадобятся труборез, расширитель, молоток, рулетка и фаскосниматель. Выбор трубореза определяется диаметром используемых изделий. Он позволяет получить ровный срез, который перпендикулярный к оси трубы. Фаскосниматели применяются для снятия грата и фаски с краев изделий. Снятие заусенцев с внешних и внутренних краев труб облегчает их всовывание друг в друга. Фаскосниматели бывают в круглом корпусе (с ограничением диаметра трубы в 3,6 см) либо в виде карандаша.

Если соединение медных труб не предполагает использование фитингов, то используется труборасширитель.

Важно! Расширяемое медное изделие должно быть или мягким или отожженным.

В помещении проведения пайки медной трубы не должно находиться легковоспламеняющихся и горючих веществ. Также необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и проветривание.

Для качественного соединения важен ровный срез, поэтому трубу нужно обрезать специальным приспособлением — труборезом

Спаивание труб из меди

Припои, предназначенные для спаивания медных труб, прекрасно справляются с медью в чистом виде, а также с другими дополнительными сплавами. С помощью флюса можно быстро и без проблем удалить окисление, поэтому процесс значительно упрощается. Другие металлы образуют оксиды, которые флюсы растворить практически не в состоянии, поэтому стоит позаботиться о решении данной проблемы. При спаивании медных труб необходимо использовать вариант с нахлестом, чтобы конструкция была максимально прочной, а срок эксплуатации стал долгим. Чтобы соединение стало качественным и прочным, необходимо делать нахлест не меньше 5 мм. Швы здесь делаются любой толщины, причем от этого не зависит качество соединений. Во время спаивания остаются мелкие зазоры, чтобы припой одинаково втянулся в отверстие и стал герметичным.

Виды припоев для медных труб

1. 1S является припоем мягкого типа. В его состав входит серебро. Он прекрасно подойдет не только для медных труб, но и для заготовок из бронзы и латуни, которые часто используются для водоснабжения. В данном припое отсутствует флюс, поэтому его необходимо приобретать дополнительно.
2. Припой Rosol 3 относится к материалам мягкого типа, при его использовании необходимо приобретать флюс. Плавится он при температуре 240 градусов по Цельсию. Именно поэтому он замечательно подходит для спаивания тонких изделий. После спаивания замечательно держится при низких и высоких температурах.
3. Припой Rolot 94 является твердым. Этот материал самого высокого качества применяется для работы с медными изделиями, красной бронзы и латуни. Обычно его используют для спаивания труб капиллярным методом. Температура плавки его достигает 730 градусов по Цельсию, поэтому не рекомендуется его применять для работы с изделиями с тонкими стенками.
4. Припой Rolot 2 является ненормированным припоем твердого типа. В нем имеется некоторое содержание серебра, поэтому материал прекрасно подходит для спаивания изделий стандартного типа.

Читать также: Можно ли в компрессор заливать моторное масло

Необходимо отдельно отметить припои для спаивания меди пищевого типа. Они должны быть полностью безвредными для здоровья человека. Такие припои также имеют несколько типов:

• Оловянно-медный припой включает в себя цинк и серебро. Такой припой используется для спаивания труб из меди при высоких температурах, который способен обеспечить пластичное и высококачественное соединение, которое устойчиво к коррозиям и имеет долгий срок эксплуатации;
• Серебряно-медный припой является низкотемпературным материалом, расплавляется очень быстро и образует прочное соединение, устойчивое к коррозиям;
• Медно-фосфорный припой является высокотемпературным материалом, при его применении нет необходимости приобретать дополнительный флюс. Шов получается эластичным и качественным;
• Медно-серебряный припой является высокотемпературным. Швы получаются очень прочными и пластичными. При его применении необходимо приобретение дополнительного флюса. Стоимость его довольно высокая, поэтому подходит не каждому.

Материалы, необходимые для работы

Пайку медных труб можно выполнять самостоятельно. Для работы потребуются:

• припой;
• стальная щетка;
• флюс;
• кисть;
• паяльник или газовая горелка.

Припой имеет вид проволоки с температурой плавления меньшей, чем у меди. Это позволяет выполнять соединение изделий нагреванием. С помощью стальной щетки при подготовительных работах очищаются внутренняя поверхность фитинга и внешняя часть трубы.

Припой бывает высокотемпературный, представляющий собой тонкую проволоку из меди с добавлением до 6% фосфора и имеющий температуру плавления 600-800 °С, и низкотемпературный – из олова, плавящегося при 300-400 °С.

Жидкий флюс наносится на муфту и трубу до сборки соединительного узла, твердый – расплавляется в зоне пайки. Флюс в виде пасты представляет собой загустевшую смесь, которая может быть нанесена как до, так и после процесса стыковки. Флюс очищает от окислов поверхность трубы, защищает место пайки от кислорода, способствует растекание припоя и улучшает сцепления соединяемых деталей.

Для разогрева металла и припоя необходима газовая горелка

Различают газовые горелки со стационарным баллоном или одноразовым. Существует отдельный вид горелок – ацетилен-кислородные, которые отличаются своей конструкцией. Выбор мощности аппарата для пайки осуществляется по температуре плавления припоя. Профессиональными инструментами проводится пайка медных труб твердым припоем, полупрофессиональными – твердым и мягким припоем.

Какие инструменты понадобятся

Чтобы качественно соединить магистраль, необходимо сразу подготовить следующие инструменты:

• Труборез. Без него не удастся ровно нарезать элементы магистрали. При помощи трубореза можно сделать идеальный рез.

• Фаскосниматель. Этот инструмент необходим для закругления и зачистки края отрезанной трубы, чтобы осуществить качественную стыковку деталей.
• Труборасширитель. Если в процессе работы планируется использование муфт и фитингов, то благодаря этому инструменту можно будет быстро расширить часть трубы до нужного размера.
• Ерши и щетки. После пайки, трубы нужно обязательно очистить от образований окиси.
• Отражатель. Он крепится на сопле горелки для того, чтобы направить пламя на определенную область. Если не установить отражатель, то есть риск повредить окружающие предметы.
• Газовая горелка. С ее помощью осуществляется нагрев медно-фосфорного припоя.

О последнем рабочем инструменте стоит рассказать чуть подробнее.

Особенности припоев и флюсов

Существует большое количество твердых и мягких припоев, которые могут обеспечить качественную пайку медных труб. Низкотемпературные припои дают шов с несколько худшими механическими параметрами, но позволяют выполнять работы при температуре, которая не оказывает сильного влияния на прочность металла труб. Около 95-97% таких припоев составляет олово, остальная часть – прочие элементы.

Наиболее хорошие технологические свойства у соединений, содержащих серебро. Существуют трехкомпонентные припои, в состав которых входят олово, серебро, медь. Флюсы, применяемые для низкотемпературной пайки, зачастую содержат хлорид цинка.

Достаточная прочность соединения при пайке мягким припоем достигается большой площадью контакта элементов. Для газопроводов используется только высокотемпературная пайка, обеспечивающая наилучшую прочность и надежность.

Низкотемпературный припой состоит из олова и имеет вид проволоки

Допустимое давление в трубопроводах при использовании разных типов пайки приведено в таблице.

Таблица 1

Тип пайки

Для высокотемпературной пайки обычно используются медно-фосфорные припои. Они выпускаются в виде прутков.

Обратите внимание! Медно-фосфорный припой нельзя использовать при пайке чугуна, стали, а также цветных металлов, в состав которых входит более 10% никеля.

Рекомендуется применение флюса и припоя одного производителя как для низкотемпературной, так и высокотемпературной пайки.

Пайка меди

В отличие от стали, медь в большинстве случаев целесообразнее паять, чем варить. Особенно, если дело касается тонкостенных медных труб, используемых для различных систем — водопроводных, отопительных, холодильных, газовых. Эта целесообразность обусловлена целым рядом особенностей. Во-первых, медь и ее сплавы гораздо проще паять, чем сваривать. Справиться с пайкой меди при определенном старании может даже новичок, в то время как сварить ее без основательной подготовки вряд ли получится. Пайка не изменяет структуру металла, не требует дорогостоящего оборудования, как того требует сварка. Ну и, наконец, паяные соединения при соблюдении технологии и применении подходящих материалов получаются достаточно прочными и термостойкими, чтобы выдержать предназначенную им механическую и тепловую нагрузку. Чаще всего, в домашних условиях, возникает необходимость пайки медных труб, при монтаже водопроводов или отопительных систем. Медь является хорошим материалом для водопроводных труб. Она не поддается коррозии, имеет гладкую поверхность, обеспечивающую хороший ток воды, не зарастает отложениями, не только не содержит вредных веществ, но даже обладает бактерицидными свойствами. Медный водопровод способен прослужить очень долго, 50 лет и более.

Пайка медных труб

Немного теории

Господствующее мнение о хорошей паяемости меди и ее сплавов верно лишь в том случае, когда речь идет о самой меди и ее сплавах с цинком, оловом, свинцом, фосфором, сурьмой, железом, никелем, марганцем. Эти металлы в самом деле имеют окислы, относительно легко удаляемые флюсами. Но медные сплавы, легированные хромом, алюминием, кремнием, титаном и некоторыми другими элементами, имеют на своей поверхности трудно растворимые флюсами оксиды. По счастью, чаще приходится иметь дело не с ними, а с технически чистой медью или теми ее сплавами, которые образуют легкоудаляемые оксиды. Так что утверждение о том, что пайка меди не доставляет особых хлопот, в большинстве случаев можно считать верным.
При пайке вообще и медных трубок в частности, используются обычно нахлесточные типы соединений. Они позволяют обеспечить достаточную прочность конструкции даже в том случае, если используются обладающие относительно малой прочностью мягкие припои. Считается, что для обеспечения удовлетворительной прочности паяного соединения, нахлест должен быть не менее 5 мм. На практике применяются обычно гораздо более высокие значения, что и обеспечивает хороший запас прочности.

Взаимное перекрытие элементов в трубопроводе обеспечивается за счет использования фитингов или операций расширения и отбортовки труб. Части труб и фитингов вставляются друг в друга. При этом между соединяемыми элементами обеспечивается как раз такой зазор (0,1-0,2 мм), который необходим для действия капиллярных сил, являющихся необходимым условием для большинства видов пайки. Под их действием расплавленный припой самопроизвольно втягивается в зазор, равномерно распределятся по всей поверхности контакта и плотно герметизирует соединение. Капиллярные силы позволяют подавать припой снизу.

Пайка медных труб

Медные трубы

Химический состав металла, идущего на производство медных труб, регламентируется в России ГОСТом 859-2001. Согласно ему во всех марках меди содержание Cu (+Ag) составляет более 99%. Допустимы небольшие примеси железа, олова, свинца, сурьмы и прочих элементов.
Медные трубы бывают отожженными (мягкими) и неотожженными (твердыми). Первые получаются в результате отжига — нагрева до 600-700°C с постепенным охлаждением. Эта операция возвращает меди ее природную пластичность, потерянную при механической обработке (штамповке или прокатке) во время изготовления.

Отожженная труба имеет некоторые технологические преимущества перед неотожженной. Проигрывая ей в прочности, она намного превосходит ее в пластичности. Значение ее удлинения при разрыве может достигать 40-60%. Это означает, что отожженную трубу при необходимости можно гнуть, не опасаясь разрыва. Соблюдая при этом, конечно, определенные соотношения между диаметром трубы и радиусом гибки (R=3d-8d, в зависимости от способа гибки). Медные отожженные трубы могут избавить от разрыва водопровода при его случайном замораживании — благодаря пластической деформации металла, не позволяющей трубе разорваться. Тот, кто хоть раз сталкивался с заменой стальных «замороженных» труб, способен в полной мере оценить это достоинство.

Отожженные трубы поставляются в бухтах по 50 и 25 м, неотожженные — в виде мерных кусков (штанг) длиной 3 и 5 м.

Неотожженные и отожженные медные трубы

Способы соединения труб

Самый удобный способ соединения медных труб — с помощью фитингов, которых выпускается множество. При всем обилии видов этих деталей, основных форм, используемых чаще всего, всего три: тройники (обеспечивают ответвления от трубы), углы (изменяют направление трубопровода на 90°) и муфты (соединяют две трубы).
Медные фитинги под пайку

При желании можно обойтись вообще без фитингов или, во всяком случае, их минимальным количеством. Правда, для этого нужно иметь специальный недешевый инструмент, позволяющий выполнять с трубами определенные операции, — а именно, гибку, расширение и отбортовку. Используя гибку, можно обойтись без фитингов-углов. Расширение (увеличение диаметра конца трубы) позволяет обойтись при пайке труб без муфт. Применяя отбортовку, можно отказаться от приобретения тройников (или углов, если обрезать трубу и установить на ее конец заглушку). Необходимо только иметь в виду, что при использовании отбортовки отводная труба должна быть меньшего диаметра, чем магистральная.

Чтобы выполнять все эти операции с трубами, необходимо иметь ручные или электрические приспособления: трубогиб, отбортовщик и расширитель.

При использовании трубогибов

радиус изгиба должен быть не менее чем 3,5d (d — диаметр трубы) при диаметре до 15 мм, и 4d при диаметре 18 мм. При использовании
сгибающей пружины
— не менее чем 6d.

Ручной трубогиб

Пружины для гибки медных труб

Фирменные трубогибы стоят недешево, поэтому возможно будет полезна информация про самодельные трубогибы.

Чрезмерно малый радиус может привести к разрыву или сплющиванию трубы. Отожженные трубы можно гнуть с меньшим радиусом, но крутой сгиб (менее 3d), с точки зрения потока, неблагоприятен. Отожженные трубы можно также осторожно гнуть руками. В этом случаи, во избежание сплющивания, радиус изгиба должен быть не менее чем 8d.

Плохо выполненные сгибы, при которых труба сплющилась и поперечное сечение потеряло круглую форму или внутренняя поверхность сгиба собралась гармошкой, вызывают турбулентные потоки в сгибе трубы, что приводит к эрозийно-коррозийным повреждениям.

Неотожженную (твердую) трубу, до диаметра 18 мм, можно сгибать в холодном состоянии трубогибом. Трубы большего диаметра перед сгибанием следует смягчать при температуре 500-600°С.

Работа расширителя (экспандера)

основана на раздвигании в радиальном направлении сегментов кулачкового механизма, вставленного внутрь трубы. Расширяемая медная труба должна быть отожженной (мягкой). Благодаря системе рычагов, при нажатии на рукоятки инструмента создается необходимое усилие, требующееся для пластической деформации металла. Все очень просто — вставил кулачковый наконечник в трубу, сжал рукоятки и получил раструб, в который можно вставлять трубу такого же диаметра. Из отрезка трубы можно сделать муфту, расширив оба конца заготовки. При необходимости конец неотожженной (твердой) трубы можно отжечь самостоятельно.

Экспандер для расширения труб

Операция отбортовки

несколько сложнее операции расширения. Она состоит из двух этапов: сверления отверстия специальным калибровочным сверлом и непосредственно самой отбортовки. После того как отверстие будет просверлено, необходимо вставить в него оправку с раздвижными, смазанными консистентной смазкой усиками, и закрепить на ней наружную часть устройства, служащую упором при вытяжке. После чего к наружной части подсоединяется электроинструмент. Вращение шпинделя вытягивает оправку из отверстия. При этом раздвинутыми усиками осуществляется отбортовка — загиб наружу кромки просверленного отверстия.

Отбортовка труб

Отбортовка труб

Отбортовка труб

Теперь в трубу можно вставлять отвод, представляющий собой отрезок трубы меньшего диаметра. Чтобы он не выступал изнутри слишком сильно и не препятствовал движению воды, на его стенках с помощью специального инструмента формируют два выступа. Последние упираются в раструб, обеспечивая погружение отвода в отверстие на строго определенную глубину.

Отбортовка труб

Описанный способ отбортовки предполагает использование электроинструмента, но есть и ручные модели.

Ручной отбортовщик

Припои и флюсы

Медь и ее сплавы можно паять как низкотемпературной, так и высокотемпературной пайкой. Существует достаточное количества мягких и твердых припоев, обеспечивающих хорошее качество пайки труб.
Использование низкотемпературных припоев позволяет выполнять пайку при температуре, которая мало влияет на прочность меди, но они дают шов с худшими механическими характеристиками. Припои для высокотемпературной пайки дают большую прочность шва и допускают высокую температуру эксплуатации системы, но при этом происходит отжиг меди и требуется больший навык, так как легко пережечь металл.

Низкотемпературная пайка наиболее востребована в водоснабжении и отоплении. Есть много низкотемпературных бессвинцовых припоев, обеспечивающих достаточно хорошее качество медной пайки. Это сплавы олова с сурьмой, медью, серебром, висмутом, селеном. Основную часть (до 95-97%) в них составляет олово, остальную — прочие элементы. Наилучшими технологическими свойствами обладают серебросодержащие припои, например, S-Sn97Ag3, содержащий 97% олова и 3% серебра. Несколько худшими, но достаточно хорошими качествами обладают медьсодержащие припои, в частности S-Sn97Cu3 (97% олова и 3% меди). Есть трехкомпонентные припои, содержащие олово, серебро и медь (например, состав с 95,5% олова, 3,8% серебра и 0,7% меди). Наиболее универсальным и широко используемым является оловянно-медный припой. Недостатком оловянно-серебряных сплавов является более высокая стоимость по сравнению с оловянно-медными сплавами.

Припой S-Sn97Ag3 содержащий 97% олова и 3% серебра

Припой S-Sn97Cu3 содержащий 97% олова и 3% меди

Эти составы припоев дают хорошее качество шва и отвечают всем требования по прочности, долговечности и надежности водопроводов и систем отопления. Припои других составов практически не используются.

Вообще-то для низкотемпературной пайки меди подходят и свинцово-оловянные припои, но если паяется трубопровод для питьевой воды, от них необходимо отказаться из-за вредности свинца.

В качестве флюсов для низкотемпературной пайки применяются в основном составы, содержащие хлорид цинка. Однако вряд ли стоит при покупке флюса уделять особое внимание его составу. Для пайки меди существует множество эффективных флюсов, нужно просто приобрести любой состав, предназначенный для этого. Например, F-SW 21 или канифольно-вазелиновую пасту, состоящую из канифоли, хлористого цинка и технического вазелина. Форма в виде пасты — самая удобная для нанесения на детали.

Флюс F-SW 21

С учетом большой площади контакта элементов трубопровода, низкотемпературные припои обеспечивают достаточную прочность соединений. Прибегать к высокотемпературным припоям имеет смысл лишь в тех случаях, когда в этом есть особая необходимость. Например, если предполагается эксплуатация паяного трубопровода при высоких (выше 110°C) температурах — в отопительных системах с использованием пара высокого давления или иных случаях. Для пайки газопроводов из медных труб применяется только высокотемпературная пайка, как соединение с наибольшей прочностью и надежностью, низкотемпературная пайка в газоснабжении не используется.

Нижеследующая таблица содержит значения допустимых давлений в трубопроводах из медных труб диаметром 6-28 мм, паянных низкотемпературными (мягкими) и высокотемпературными (твердыми) припоями.

* — для медных труб диаметром 6-28 мм.
Для высокотемпературной пайки меди наибольшее распространение получил медно-фосфорный припой состава Cu-94%, P-6% (L-CuP6 и подобные ему — ПМФ 7, ПМФ 9 и др.). Введение 6%-ой добавки фосфора очень резко снижает температуру плавления меди (до 710-750°С), что позволяет использовать этот состав как припой.

Медно-фосфорный припой L-CuP6 содержащий 94% меди и 6% фосфора

Медно-фосфорные припои в случае пайки меди с медью не требуют обязательного применения флюсов. Еще один плюс этого припоя — коэффициенты термического расширения припоя и меди паяемых деталей практически идентичны. Большое распространения получил также самофлюсующийся припой состава: 92% Cu, 6% P, 2% Ag (медно-фосфорный с серебром — L-Ag2P). Все твердые припои выпускают в виде твердых прутков.

В связи с хрупкостью соединения, возникающей из-за химической реакции фосфора с некоторыми металлами, нельзя применять медно-фосфорные припои для пайки цветных металлов с содержанием никеля выше 10%. Эти припои не рекомендуется также использовать для пайки алюминиевой бронзы. Нельзя их использовать и при пайке стали, чугуна.

При соединении медно-фосфорными припоями элементов из разных сплавов меди: медь с бронзой или медь с латунью или бронза с латунью — всегда необходимо применение флюса для высокотемпературной пайки.

Флюс для пайки твердыми припоями

Для низкотемпературной и высокотемпературной паек предпочтительным является использование согласованных припоя и флюса для конкретного вида пайки одного производителя.

Пайка медных труб

Процесс пайки медных труб заключается в последовательном выполнении следующих операций: резки трубы, снятии фасок, зачистки соединяемых частей от окислов, промазки их флюсом, сборки соединения, его нагреве и нанесении припоя.
Резка

. Удобнее всего резать трубы труборезом. Выпускается множество видов этого инструмента, но все они имеют схожую конструкцию и состоят из корпуса, опорных роликов, режущего ножа в виде диска, и винта, поджимающего нож к трубе. Основное различие моделей состоит в форме корпуса, от которой зависит необходимая сила вращения при резке. Чем длиннее рычаг, за который поворачивается труборез, тем легче резать. Для резки труб, находящихся близко от ограждающих конструкций, применяют компактные труборезы с минимальным размером. Они требуют большего усилия, чем труборезы обычных размеров.

Резка медной трубы труборезом

Последовательность резки такова. Труборез устанавливается на трубе таким образом, чтобы кромка режущего ролика совпадала с линией реза. Зажимается винт, поджимающий ролик к трубе, и поворотом инструмента вокруг оси трубы осуществляется резка. После каждых 1-2 оборотов нужно вращением винта поджимать ролик к трубе.

Трубу можно отрезать и обычной пилой по металлу или электролобзиком. Нужно только постараться сделать рез перпендикулярным оси. Для этого лучше купить или сделать шаблон — стусло.

Применение труборезов дает ровную кромку трубы, но может привести к небольшому уменьшению диаметра трубы, задиры при этом образуются только внутри трубы. Применение ножовки позволяет избежать деформации трубы, но дает много заусенцев.

Снятие фасок

. После резки необходимо снять внутреннюю и наружную фаски. Труборез немного загибает кромку трубы внутрь, если этот загиб не убрать, он будет создавать турбулентность и сопротивление потоку воды или газа. Наружная фаска снимается для облегчения сборки. Существуют специальные серпообразные ножи для снятия фаски. Иногда они встраиваются в труборезы, иногда представляют собой отдельный инструмент. Выпускаются также фаскосъемные инструменты в виде втулок (одной стороной снимают внутреннюю фаску, другой — наружную). В крайнем случае, можно воспользоваться монтажным или любым другим ножом.

Гратосниматель

Фаскосниматель

Зачистка

. После снятия фаски нужно очистить сопрягаемые части деталей от окислов. Наружные поверхности зачищаются мелкой абразивной шкуркой (с зерном подряда P600), проволочной сеткой из нержавеющей стали или специальным инструментом с отверстием, обрамленным проволочной щеткой. Для внутренних поверхностей используются ершики, шкурка или сетка, навернутая на какой-нибудь штырь или, в крайнем случае, собственный палец. Поверхность зачищается до блеска. Если использовалась абразивная шкурка, после очистки нужно удалить с деталей остатки абразива. Наличие посторонних веществ на поверхности снижает качество любой, в том числе и медной пайки.

Механическая очистка медной трубы от оксидов

Механическая очистка медной трубы от оксидов

Обработка флюсом

. Промазку флюсом нужно производить сразу же после зачистки, поскольку уже через несколько минут очищенная поверхность будет вновь покрыта окислами, препятствующими смачиванию припоем. Пастообразный флюс наносится кистью на наружную поверхность деталей, вставляемых внутрь других. Наносить нужно количество, достаточное для полного покрытия сопрягаемых поверхностей, но без излишка.

Нанесение флюса

Когда флюс нанесен, рекомендуется сразу же соединять детали — это позволит исключить попадание посторонних частиц на обработанную флюсом поверхность.

Сборка

. При сборке нужно немного провернуть детали друг относительно друга, чтобы флюс хорошо распределился по поверхности и убедиться, что труба достигла упора. Затем следует убрать сухой хлопчатобумажной тканью излишки флюса и закрепить детали в нужном положении или уложить их на огнестойкие материалы, на которых можно осуществлять нагрев без риска пожара.

Сборка деталей и удаление излишков флюса

При монтаже медного трубопровода, с применением газовой горелки, следует использовать огнезащитный экран.

Огнезащитный экран

Нагрев и пайка

. Прежде чем приступать к нагреву труб, имеющих резиновые или пластмассовые компоненты, последние нужно удалить во избежание их повреждения при нагреве. У припаиваемых кранов следует выкрутить вентиль, чтобы не повредились прокладки. Если выполняется пайка медных труб в уже смонтированном трубопроводе, нужно открыть клапана запорных устройств, чтобы в трубе при нагреве не создавалось повышенного давления.

Температура пайки труб мягкими припоями составляет 250-300°C, твердыми — 700-900°C. Чаще всего для нагрева используют газовые горелки. Для низкотемпературной пайки труб удобны строительные фены, имеющие температуру выходящего воздуха при полной мощности до 650°C. Их можно оснастить специальными насадками на сопла, обеспечивающими прогрев трубы с разных сторон.

Пайка медных труб строительным феном

Если используется газовая горелка, то пламя должно быть нормальным — без избытка или недостатка кислорода. В сбалансированной газовой смеси пламя только нагревает металл и иного воздействия не оказывает. В случае сбалансированной газовой смеси пламя горелки обладает ярко-синим цветом и небольшой величиной. Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла. Признаком этого явления служит черный окисный налет на металле. Факел пламени горелки, насыщенный кислородом бледно-голубого цвета и маленький.

Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя взад-вперед с разных сторон трубы, при этом время от времени касаются припоем щели соединения. Нужная температура достигается тогда, когда припой начинает плавиться при прикосновении к трубе. Не нужно создавать избыточного нагрева. Обычно с практикой достаточность нагрева определяется по цвету поверхности металла и появлению дыма флюса. Некоторые флюсы при достаточном для пайки нагреве выделяют сигнально дым или меняют цвет. Производитель обычно указывает такие особенности своего флюса.

Пайка медной трубы

Не следует забывать о необходимости перемещения пламени, чтобы не перегреть какой-то отдельный участок соединения.

При пайке разветвленных соединений, например тройника, следует соблюдать очередность заполнения зазоров припоем — с нижнего к верхнему. В этом случае восходящее тепло не мешает остыванию и кристаллизации припоя.

Необходимое количество проволочного припоя диаметром 2,5-3 мм на один стык составляет примерно участок, длина которого равна диаметру паяемой трубы. Чтобы контролировать расход припоя, нужно отмерить на проволоке необходимую длину на один стык и согнуть его буквой «Г».

Отметка необходимого количества припоя

После прогрева соединения до температуры пайки, пламя горелки нужно отодвинуть от стыка (но не от соединения) и расплавить необходимое количество припоя в стык. При этом не следует забывать про перемещение пламени по соединению.

Пайка медной трубы

Пайка медной трубы

Припой должен плавиться не от пламени горелки, а от теплоты прогретого соединения.

Не нужно стараться распределять припой по всему периметру стыка. Под действием капиллярных сил припой сам втягивается в зазор и распределяется по сопрягаемым поверхностям. Нужно лишь постараться ввести именно то его количество, которое требуется, без недостатка и излишка. Этот процесс протекает хорошо, если поверхность металла чистая, выдержан оптимальный зазор между металлическими поверхностями, соединение достаточно прогрето (расплавленный припой течет по направлению к источнику теплоты).

Если равномерно разогревать все соединение, то припой плавится под воздействием его теплоты и равномерно поступает в зазор.

Для улучшения пайки, предварительно прогревают пруток припоя пламенем горелки.

Важным моментом пайки является быстрое выполнение этой операции. Цикл нагрева должен быть коротким, и следует избегать перегрева.

В отношении дозирования припоя и вообще всего процесса пайки очень удобны фитинги с готовым припоем. Однако они не получили распространения на нашем рынке. Они имеют сформованный валик, в который помещено необходимое количество припоя. Технология пайки труб такими фитингами более проста в сравнении с обычной. Нет необходимости подавать припой в стык и контролировать его расход. Нужно просто собрать конструкцию и прогреть соединение горелкой. Припой, находящийся в валике, расплавляется и заполняет все зазоры. Его количество точно соответствует тому, которое требуется для данного соединения.

Фитинг с припоем

Охлаждать соединение нужно естественным путем, предоставив трубе охладиться самой, без воды или иного способа быстрого охлаждения. Во время естественного охлаждения соединения, при кристаллизации припоя, элементы соединения должны быть абсолютно неподвижны.

По истечении короткого времени после окончания пайки нужно удалить остатки флюса влажной тканью.

Удаление остатков флюса

В сантехнике, после монтажа трубопровода проводят обязательную технологическую промывку системы, для удаления остатков флюса и иных загрязнений попавших внутрь труб. Кроме этого иногда используется полная зачистка и шлифовка всей трубопроводной системы в эстетических целях или как элемент дизайна помещения.

В заключение совет, который к пайке прямого отношения не имеет. Как и все материалы, медные трубы расширяются при нагревании. 1м трубопровода при нагреве на 60°C удлиняется на 1мм. Чтобы во время эксплуатации в трубах не возникало напряжения, нужно позаботиться о компенсации теплового расширения. Обычно это делается с помощью устройства С- и Г-образных компенсаторов и подвижных способов крепления труб, позволяющих им свободно смещаться относительно кронштейнов, в которых они закреплены.

Контроль качества пайки

Для контроля качества пайки можно воспользоваться способами, которые используются при контроле качества сварки. Самые простые — это способы контроля на проницаемость, описанные здесь.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
Литература

Пайка мягким припоем

Низкотемпературная пайка применяется при установке водопроводных и отопительных сетей с температурой теплоносителя до 130 °С и диаметром труб до 10 см.

Пайка при низкой температуре подходит для монтажа водопроводов

Технология соединения медных изделий мягким припоем предполагает предварительную зачистку поверхностей, нанесение кисточкой флюс-пасты и вставку элементов друг в друга. Далее, место соединения раскаляется газовой горелкой до 200-250 градусов. Припой наносится на край соединения.

Во время пайки важно помнить, что температура пламени горелки может достигать 1 тыс. градусов, поэтому для разогрева элементов достаточно 15-20 секунд. Для равномерности нагрева пламя необходимо постоянно перемещать. Контроль степени прогрева выполняется по цвету флюса. После его потемнения необходимо брать припой.

После введения мягкого припоя в зону пайки при соприкосновении с нагретой медной трубой оловянная проволока начинает таять и скользить по флюсу в шов. Постепенно разогретая масса заполняет пространство между раструбом и трубой.

Пайка твердым припоем

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

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

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

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

Этапы пайки такие:

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

Преимуществами технологии пайки медных труб твердым припоем является:

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

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

Читать также: Самодельный стружкоотсос для столярки

Трубы, соединенные твердым припоем, используются в отопительных системах

Полезная информация о меди

Мягкий сплав металла начали применять еще в древние века для чеканки монет. Сегодня этот материал стал чуть менее популярным, однако системы отопления и водоповода, изготовленные из медных труб, по-прежнему являются самыми прочными надежными и долговечными.

Монтаж таких магистралей осуществляется при помощи пайки. В процессе работы металлические элементы соединяют с припоем – специально подобранным материалом, температура плавления которого должна быть меньше, чему у обрабатываемой детали.

Сам процесс пайки несложный. Главное — правильно выбрать соединительный материал. В нашем случае это медно-фосфорный припой. Также стоит определиться с методом пайки. Их существует несколько.

Основные ошибки при пайке своими руками

Перед тем, как паять медные трубы необходимо убедиться в отсутствии дефектов на их поверхности, которые часто появляются при нарезке изделий. Надежность шва во многом зависит от чистоты материалов, используемых в работе. Для труб диаметром 6-108 мм ширина полученного соединения может составлять 7-50 мм.

Важно! При недостаточном прогреве медной трубы либо припоя оловянная или медная проволока последнего не прилипнет на флюс и не размягчится. Это приведет к протечке в месте стыка.

Иногда при нанесении флюса некоторые участки трубы пропускаются, что влечет за собой некачественное сцепление припоя с изделием. К похожему результату приводит перегрев трубы, при котором флюс сгорает.

Во время пайки важно выполнять требования техники безопасности, поскольку работы связаны с применением открытого пламени и химически активных веществ. Перед тем, как паять медные трубы, необходимо позаботиться о средствах индивидуальной защиты: рукавицах, очках и т. д.

Правильно организованные и выполненные работы по соединению медных труб обеспечит долгий срок службы трубопровода.

Медные трубы – это детали для глобальных или локальных коммуникационных систем, транспортирующих газ, воду, продукты нефтепереработки, охлаждающие жидкости и прочие важные ресурсы. Для объединения отдельных фрагментов в единую сеть используется припой для пайки меди. Подбирают его в зависимости от условий, в которых проходит эксплуатация системы.

Правильно оформленное соединение обеспечивает герметичность всего комплекса и предотвращает утечку подающегося состава в окружающую среду. А их неправильное соединение в будущем может вылиться в массу проблем.

Давайте попробуем разобраться в видах припоя и в том, какому из них лучше отдать предпочтение в конкретной ситуации.

Что такое припой?

Припой – это чистый металл или термопластичный сплав из нескольких компонентов. Предназначается для соединения медных деталей в общую целостную сеть.

Технология стыковки двух фрагментов, проведенная по такому принципу, называется пайкой.

Среди основных достоинств методики стоит выделить:

• соединение без деформации;
• сохранение первоначальной формы обрабатываемых деталей;
• отсутствие всякого внутреннего напряжения;
• отличная прочность и высокий уровень герметичности созданного шва;
• устойчивость скрепленной области к разным температурным режимам, включая интенсивное прогревание;
• простое разъединение шовных участков в случае возникновения потребности изменить формат системы.

Проводят пайку специальным оборудованием – паяльником, газовой горелкой или паяльной лампой. Непосредственно перед работой зону тщательно зачищают от поверхностных дефектов и технических масел, и только потом приступают работе.

Процесс соединения трубных фрагментов осуществляется легко и быстро, но требует обязательного соблюдения правил элементарной безопасности. Во избежание проблем и получения травм, на руки нужно надеть плотные рабочие перчатки, лицо и глаза закрыть специальными очками или маской, а одежду защитить плотным фартуком. Это убережет мастера от потенциально возможных несчастных случаев.

Классификация припоев для медных труб

Припои для качественной и надежной пайки медных труб изготовляются из разных компонентов. Друг от друга изделия отличаются по форме и химическому составу.

Тип и параметры соединительных элементов определяются областью последующей эксплуатации трубной системы из медных деталей.

Различия по температуре плавления

По уровню температурной обработки припои разделяются на три типа:

• низкотемпературные;
• среднетемпературные;
• высокотемпературные.

Низкотемпературные варианты плавятся в диапазоне от 150 до 450 °C. Не меняют изначальные физические параметры деталей. В области соединения создают аккуратный, но не слишком прочный шов. Предназначаются для применения в отопительных и водопроводных сетях, не подвергающихся серьезным нагрузкам.

Обеспечивают герметичность и целостность труб диаметром до 10 см, установленных в коммуникационных системах, транспортирующих теплоноситель температурой до 130 °С.

Среднетемпературные и высокотемпературные материалы размягчаются при показателях в диапазоне от 450 до 1100/1850 °C. Гарантируют максимально прочное, крепкое соединение, не чувствительное к внешнему воздействию.

Область, соединенная среднетемпературным или высокотемпературным припоем, проявляет устойчивость к механическим повреждениям и спокойно переносит активные термонагрузки.

Разделение по химическому составу

По химическому составу современные, практичные припои распределяются на мягкие легкоплавкие и твердые тугоплавкие.

В первую категорию входят следующие позиции:

• свинцовые – содержат только свинец в чистом виде и расплавляются при температуре от 180 до 230 °C;
• оловянные – состоят из олова и плавятся при 220 °C, создают прочный и пластичный шов;
• свинцово-оловянные – могут содержать от 15 до 90% олова. Температура расплавления таких элементов составляет 183-280 °C;
• оловянно-медные – на 97% состоят из высококачественного олова и на 3% из меди. Относятся к самым популярным и продаются по разумной цене. Образуют прочное соединение с хорошей устойчивостью к коррозии;
• медные с серебром – на 95% состоят из меди и на 5% из серебра. Отличаются высокими прочностными характеристиками и обеспечивают надежное сцепление между фрагментами.

Применяются мягкие легкоплавкие компоненты для объединения в единый комплекс труб диаметром от 6 до 108 мм. В стыковой области образуют аккуратный шов шириной от 7 до 50 мм.

Свинец считается вредным для здоровья человека элементом. Использование свинцовосодержащих припоев категорически запрещается в сетях, подающих воду в многоквартирные или частные дома, на предприятия или в общественные учреждения. На другие типы коммуникаций этот запрет не распространяется.

Для высокотемпературной обработки подходят твердые тугоплавкие материалы:

• медь в сочетании с серебром и цинком – содержит меди 30%, серебра — 44% и цинка — 26%. Область сцепления отличается хорошей прочностью, сохраняет пластичность, эффективно противостоит коррозии и демонстрирует повышенную теплопроводность;
• медь с фосфором – сплав из 94% меди и 6% фосфора. В процессе пайки не нуждается в применении флюса. Делает крепкое и надежное соединение, но частично теряет эластичность при низких температурах окружающей среды;
• серебро – во время пайки требует обязательного использования флюса. Создает крепкий, надежный шов с хорошей пластичностью и высокой коррозийной устойчивостью. Стоит значительно дороже аналогов из простых металлов и широкого распространения не имеет. Применяется там, где есть экономическая целесообразность и предъявляются повышенные требования к качеству трубного соединения.

При помощи тугоплавких припоев монтируют комплексы из труб диаметром от 12 до 159 мм, включая газовые коммуникационные сети, отопительные трассы и водопроводные магистрали диаметром от 28 мм.

Читать также: Бензопила хускварна 142 заводится и глохнет

Использование классических медно-фосфорных или любых других элементов допускается при создании соединений внахлест. Такой вариант сцепления обеспечивает максимальную прочность конструкции и увеличивает период работы трубопровода.

Мягкие припои для удобства пользования обычно изготовляются в форме катушек. Твердые элементы поставляются в виде проволок разной длины.

Разновидности припоев для меди

Для обработки труб из этого материала подойдут следующие материалы:

• 102. В этом трехкомпонентном припое из меди и фосфора содержится не более 2% серебра. Благодаря пониженной пластичности состав медленно растекается. Подходит для пайки элементов, не испытывающих сильных ударных или вибрационных нагрузок.
• 105. Припой медно-фосфорный с серебром (5%) тоже довольно медленно растекается, но отличается более высокой пластичностью. Полученный с его помощью шов сможет выдержать незначительные нагрузки от вибраций.
• 115. Еще один трехкомпонентный припой, в котором помимо меди и фосфора содержится 15-процентное серебро. Это довольно пластичный материал, с помощью которого можно создавать швы на магистралях, испытывающих довольно сильные нагрузки.

Выбрав все необходимые компоненты, остается приступить к работе.

Флюс – особенности и назначение

Флюс – это специфический технический материал для пайки медных труб. Оберегает поверхность деталей от окисления и шлаков. Препятствует контакту спаянного шва с кислородом. Повышает общее качество соединения и придает ему хорошую прочность и оптимальную пластичность.

Флюсы для пайки медных труб выпускаются в разных консистенциях.

Среди самых востребованных и популярных:

Вещество в форме пасты для пайки медных труб стоит дороже остальных материалов, но полностью оправдывает свою высокую цену. Подходит для использования сразу после покупки и не требует от мастера что-то добавлять в состав для улучшения рабочих качеств.

Паста приобретается для проведения ответственной пайки, требующей максимально четкой и качественной герметизации стыковых областей. Вещество легко ложится на медную поверхность, отлично прилипает к ней и хорошо распределяется по зоне обработки во время нагревания.

Готовый шов аккуратно смотрится и обеспечивает целостность сцепления всех фрагментов системы. Остатки вещества легко удаляются по окончании работы.

Порошковые средства продаются за меньшую цену и хорошо хранятся в специальных емкостях. Максимальную эффективность демонстрируют совместно с усиленными, тугоплавкими припоями. Считаются менее удобными из-за проблематичности равномерного нанесения на область обработки.

Жидкие вещества продаются в закрытых бутылях. Нормально контактируют с мягкими припоями и легко ложатся на медную поверхность, обеспечивая высокую прочность сцепляющего шва. Для обеспечения качественного соединения жидкий флюс и припой всегда используют одновременно, а не по отдельности.

Независимо от консистенции, флюс нужно наносить сразу после зачистки медного фрагмента. Если этот момент проигнорировать, металлическая поверхность опять покроется окислами и равномерно обработать ее не получится.

После обработки флюсом спаивать детали следует немедленно. Это исключит шанс проникновения посторонних частиц на рабочую поверхность.

В процессе соединения деталей нужно проявлять внимание и осторожность. Попадание флюса на кожу провоцирует не только термический, но и химический ожог.

Если это все-таки случилось, нужно немедленно прекратить пайку и смыть вещество с кожи большим количеством мыльной воды.

Требования к качеству флюсов

К флюсам для индивидуального и промышленного использования предъявляются некоторые требования.

Вещество обязательно должно отвечать следующим критериям:

• меньшие, чем у припоя показатели плотности структуры и вязкости (для корректного замещения);
• способность к равномерному распределению по рабочей поверхности;
• растворение оксидной пленки;
• предупреждение повторного окисления медных элементов;
• устойчивость к агрессивным высоким температурам;
• возможность проводить пайку как на горизонтальных, так и на вертикальных участках коммуникационной системы;
• создание аккуратного, эстетичного шва.

При применении флюсов хорошего качества, пыль и грязь, образовавшиеся в результате пайки, убираются легко и быстро, не оставляя на трубном элементе никаких следов портящих внешний вид. Соединение получается надежным и в течение многих лет сохраняет структурную целостность.

Популярные разновидности материала

На рынке флюсы для пайки медных труб представлены в самом широком ассортименте.

Наибольшей популярностью пользуются следующие вещества:

• с высокой антикоррозийной способностью;
• с благородными материалами в составе;
• на основе канифоли.

Антикоррозийный флюс состоит из нескольких сложных элементов, растворителей и фосфора. В процессе разогрева они растворяются в жидкости, вступают в реакцию и образуют органические компоненты.

Предохраняют шовную область от окисления и преждевременной коррозии. Способствуют оттоку излишков влаги из зоны спаивания.

Во втором виде флюсов главным действующим компонентом выступает салициловая кислота. В процессе использования она растворяется в составе из этанола, золотосодержащих веществ и промышленного вазелина.

Создает безупречно ровный, аккуратный и эстетичный соединительный шов, не требующий дополнительной сложной обработки. Не портит материал трубы, прилегающей к зоне обработки

Классический активный флюс содержит канифоль и некоторое количество натриевой соли. Вещество имеет выраженные защитные характеристики и эффективно оберегает трубопровод от проявлений коррозии. Канифоль покрывает шов тонкой и прочной защитной пленкой, а натриевая соль угнетает окислительные процессы.

Продается такой флюс за разумные деньги и обеспечивает прочное, надежное соединение. Однако, готовый шов остается сильно заметным и сразу бросается в глаза на внешних частях медного трубопровода.

Независимо от типа и базового состава, наносить флюс нужно максимально равномерно, не допуская даже миллиметрового пропуска. Если на какой-либо части металла этого покрытия не будет, труба со временем начнет ржаветь и ее потребуется менять.

Как правильно выбрать припой?

Верно подобранный припой поможет без особых усилий организовать коммуникационную систему любой сложности. Если речь идет о работе в домашних условиях, стоит воспользоваться материалом, расплавляющимся при низких температурах.

Применение высокотемпературных твердоплавких элементов в быту проблематично, так как требует разогрева рабочего сплава до 600-900 градусов. Добиться этого без специального оборудования достаточно сложно.

Использование металлов и их производных, плавящихся при высоких температурах, связано с некоторым риском. В процессе обработки они могут повредить или даже прожечь медную трубу с тонкой стенкой.

Чтобы этого не случилось, есть смысл взять прочный, но низкоплавкий мягкий припой, а твердый вариант оставить для толстостенных медных коммуникаций.

Для соединения медных труб в газовых сетях стоит выбирать серебросодержащие припои. Они обеспечивают максимальную прочность шва, нейтральность к вибрациям и высокую устойчивость к внешнему и внутреннему воздействию.

Заплатить за серебро придется немного дороже, но безопасность, надежность и долговечность системы со временем окупят все финансовые затраты.

Возможности паяного соединения

В системах поставки газа, воды, теплоносителей часто устанавливают трубы с тонкими стенками. Такие трубопроводы легче паять, чем сваривать.

Правда, процесс идет относительно легко при работе с чистой медью или ее сплавами, содержащими цинк, олово, свинец, другие химические элементы стойкие к окислению. Даже в случае образования оксидов, они легко удаляются.

Если в составе сплавов есть титан, алюминий, кремний, хром, то образующийся в результате окисления продукты удалить сложно. В большинстве случаев для производства труб применяются сплавы первого типа.

Читать также: Площадь поверхности уголка 50х50х5

Медные трубы можно соединять и ремонтировать пайкой посредством твердых или мягких припоев. Каждый способ имеет свои особенности. Пайка меди твердым припоем проводятся при большой температуре. В этом случае применяют горелку.

Хорошо выполнить пайку, не пережигая металл, сможет человек с опытом подобной работы.