Способы пайки труб и виды припоев

Суть процесса пайки заключается в скреплении элементов обустраиваемой конструкции с помощью добавления между ними расплавленного скрепляющего вещества — припоя. После остывания соединение получается неразборным, припой для пайки меди твёрдо фиксирует детали.

Температура, при которой плавится припой, должна быть ниже, чем соответствующий параметр скрепляемых элементов, причём капиллярный эффект позволяет достичь равномерного укладывания припоя по всей площади соприкосновения деталей.

Дополнительно для улучшения адгезии (поверхностного сцепления) элементов можно использовать флюсы и предварительно очищать поверхности.

Пайка медных трубок может осуществляться двумя способами:

1. При низкой температуре. Метод подходит для обустройства бытовых коммуникаций. Используется или твёрдый припой, разогретый свыше температуры 450°С, или мягкий — до 400°С.
2. При высокой температуре. Нужен для обустройства систем, подвергающихся большим нагрузкам. Температура применяемого припоя достигает 600-900°С.

Мягкие припои — это проволоки из легкоплавящихся металлов (олова, свинца, их сплавов; иногда добавляются серебро и другие элементы). Диаметр такой проволоки — 2-3 мм.

Твёрдые припои представляют собой стержни, характеризуются повышенной температурой плавления и способностью выдерживать высокое давление во время работы системы.

Инструменты и оборудование для пайки медных труб

Пайка представляет собой процесс получения неразъемного соединения посредством ввода в пространство между соединяемыми элементами расплавленного припоя.

Припой расплавляется от пламени газовой горелки и всегда обладает меньшей, чем у материала трубы, температурой плавления, что позволяет ему равномерно заполнять все полости и формировать ровный шов. Различают две разновидности пайки:

• Низкотемпературная. Припой плавится при разогреве до 400-450°С. Способ отлично подходит для монтажа бытовых трубопроводных систем.
• Высокотемпературная. Дает более прочное соединение. Температура плавления – 600-900°С. Чаще используется для строительства систем, работающих в условиях повышенных нагрузок.

Существует две разновидности припоя для газовых горелок: мягкий и твердый. Первый представляет собой гибкую тонкую проволоку (сечением 2-6 мм) из свинца, олова, иных металлических сплавов. Второй чаще выпускается в формате жестких коротких стержней. Добавки серебра и фосфора усиливают эксплуатационные качества получаемых соединений.

Так, оловянно-свинцовый припой (ПОС) считается самым легкоплавким (текучесть наступает уже при 180°С). Добавление серебра положительно влияет на пластичность шва, увеличивает текучесть и адгезию. Медно-фосфорный припой применяется не только для сочленения медных деталей, но и эффективно паяет медь с латунью и бронзой. Пайку меди со сталью рекомендуется производить тугоплавким припоем, в котором содержится не менее 35% серебра.

Помимо припоя, для качественной пайки медных изделий пригодятся такие инструменты:

• Газовая горелка (возможно, паяльник), предназначенные для работы с медью.
• Труборез. Позволяет получать строго перпендикулярный ровный срез.
• Фаскосниматель. Поможет удалить заусенцы, выровнять соединяемые края.
• Расширитель. Для подгонки изделий разного диаметра. Здесь важно помнить, что расширяемая труба должна быть отожженной.
• Рулетка, молоток.

Разновидности газовых горелок

В целом, несмотря на широкий выбор горелок, все они состоят из одного набора базовых элементов:

• приспособления для фиксации и удержания баллонов с газом;
• форсунки;
• головки прибора;
• регулятора поступления газа, позволяющего избежать перерасхода топлива или недостаточного нагревания рабочей поверхности;
• редуктора горелки.

Кроме того, в зависимости от фирмы-производителя и марки изделия, горелки могут обеспечиваться дополнительными элементами, такими как наконечники, переходники и другие.

По температуре разогревания рабочей среды горелки подразделяются на:

• бытовые изделия (достигается температура горения газа 1000-1500°С);
• промышленные газовые горелки (соответствующий параметр — 1500-2000°С).

В зависимости от того, какая газовая смесь используется во время работы прибора, горелки подразделяют на:

• пропановые — самые распространённые инструменты, бывают универсальными и специального предназначения; характеризуются возможностью поджига с использованием пьезоэлементов и экономии поступающего газа;
• использующие MAPP-газ — их отличительная особенность — повышенная энергия сжигания газа при сохранении мягкости пламени, препятствующем повреждению трубы;
• ацетилен-кислородные — могут быть оснащены одноразовым газовым баллоном или работать стационарно; используются при работах на магистралях.

Предлагаем ознакомиться Как сделать ионизатор воздуха в домашних условиях

Газовые горелки со стационарными и одноразовыми баллонами

Наиболее удобны для проведения работ горелки, оснащённые одноразовыми съёмными газовыми баллонами. В качестве топлива для таких горелок используются пропан, ацетилен и другие газовые смеси. Регуляция поступления газа на горение производится с помощью вращения расположенного на ручке горелки вентиля.

Достоинства горелок с одноразовыми баллонами:

• лёгкость переноски — горелку и баллон можно компактно уложить и перенести в любое место;
• простота использования — с инструментов удобно принимать необходимые для работы положения тела;
• отсутствие потребности в источнике электроэнергии;
• многозадачность — на одну рукоятку возможно крепить несколько разных сопел;
• возможность регулирования интенсивности пламени, следовательно, скорости нагревания элементов и припоя;
• безопасность работы — достигается за счёт использования обратных клапанов, в случае необходимости перекрывающих поступление газа;
• хороший результат пайки при соблюдении необходимых условий эксплуатации оборудования.

Недостаток таких устройств — необходимость замены баллона после каждого процесса пайки.Преимущество стационарных горелок — более высокая температура пламени, при которой возможно расплавить большинство металлов и сплавов и получить соединение высокого качества.

Как выбрать газовую горелку для пайки труб из меди

Чтобы не ошибиться с выбором, следует четко представлять, для каких целей приобретается газовая горелка. Для разовых работ по монтажу медного трубопровода в доме или квартире будет достаточно недорого аппарата с минимальным набором функций. Для профессионального применения стоит переплатить и отдать предпочтение мощным горелкам с широким функционалом от популярного производителя.

Как правило, выбор инструмента осуществляется по следующим критериям:

• Мощность горелки. Определяет возможность пайки толстостенных медных труб и изделий большого диаметра.
• Тип топлива. Пропан, бутан, ацетилен, МАРР-газ и т.п.
• Область использования. Горелка для пайки труб, не всегда подойдет для резки, и наоборот.
• Материал, с которым предстоит работать. Медь хорошо соединяется пайкой с другими металлами: бронзой, сталью, никелем.

Из конкретных моделей газовых горелок, представленных на современном рынке, можно выделить продукцию нескольких крупных производителей:

• Kemper. Итальянский бренд, выпускающий горелки, работающие на одноразовых газовых баллонах. В комплекте идут сменные насадки.
• Rems. Немецкий производитель, выпускающий горелки с турбонаддувом и самоподжигом. Устройства работают с несколькими типами горючих смесей и используются для мягкой, либо жесткой пайки труб сечением до 64 мм. Пламя разогревается до 2500°С.
• Virax. Горелки работают на пропане и оснащаются механизмом пьезоэлектрического поджига. Средняя стоимость – 4500 рублей.
• Донмет. Выпускает ручные горелки средней ценовой категории. Аппараты снабжаются комплектом насадок и работают на разных газовых смесях.
• Kovica. Китайский бюджетный бренд, выпускающий модели на одноразовых пропановых баллонах. Стоимость инструмента начинается от 1500 рублей.
• Castolin. Выпускает универсальный инструмент, способный работать с несколькими видами топлива. В модификацию горелок включаются фиксатор пламени, набор сопел, регулятор интенсивности горения.
• Также, неплохие качественные аппараты выпускаются под брендами Rothenberger, Аллгаз, Профи-Тулс.

Если газовой горелки под рукой не окажется, ее функции может взять на себя строительный фен. Устройство не так удобно в использовании, но способно разогреть струю воздуха до температур, достаточных для плавления мягкого припоя.

Критерии выбора

К выбору модели горелки следует подходить так же, как к выбору любого другого рабочего инструмента с учетом некоторых особенностей:

• она должна удобно лежать в руке,
• легко включаться, управляться и выключаться,
• иметь пьезоподжиг (это в характеристиках указывают обязательно) – по желанию,
• обеспечивать возможность регулировки пламени в процессе работы одной рукой,
• если горелка на баллон, иметь регулируемый угол наклона сопла.

Таким образом, главное при выборе не цена, а функциональность.

Инструмент следует выбирать в зависимости от предполагаемой сферы использования (коммерческого или в частном порядке), применения (пайки изделий, разрезания, прогревания, термической обработки, проведения работ на ветру), предпочитаемой фирмы (на рынке представлены изделия известных и не очень производителей из многих стран) и финансовых возможностей. Разумеется, чем больше цена, тем обычно выше качество горелки, но для частного пользования бывает достаточно и не очень дорогого инструмента.

Характеристики горелки, на которые надо обратить внимание при выборе:

Предлагаем ознакомиться Местная вытяжная вентиляция для пайки

• вид горелки — с инжектором или без него;
• мощность инструмента — чем больше, тем лучше;
• на каком топливе будет работать горелка — пропане, ацетилене и т.д.; некоторые горелки могут работать с несколькими видами газовых смесей, но они менее надёжны;
• назначение — для пайки, резки и т.п.;
• материалы, с которыми этой горелкой можно работать.

Правила пайки

Пайка медных трубок газовой горелкой — довольно опасная и ответственная процедура, требующая соблюдения некоторых правил:

1. Перед началом работы нужно очистить поверхности соединяемых элементов от смазки, грязи и других посторонних веществ. Использовать царапающие материалы для этого нельзя.
2. Чтобы воздух не проникал в шов, с целью улучшения плавкости припоя и поверхностного сцепления материалов на поверхность наносят высокотемпературные или низкотемпературные флюсы.
3. Нагревать элементы конструкции нужно равномерно, не допуская перегрева припоя и материала труб, ухудшающего соединение;
4. Между поверхностями соединяемых труб следует оставить зазор около 25-125 мкм;
5. По окончании пайки флюс во избежание коррозии нужно удалить.

На этапе подготовки важным моментом является обеспечение чистоты скрепляемых медных поверхностей. Применять для очистки абразивы не рекомендуется. Остатки грязи, смазочных материалов следует тщательно удалить, поскольку они будут препятствовать проникновению расплавленного припоя в полости.

Чтобы избежать попадания воздуха в шов, а также улучшить текучесть припоя и адгезию, используют специальные пасты или флюсы. Подходящий материал (есть разновидности для низко- и высокотемпературной пайки) тонким слоем равномерно наносится на место контакта.

Предварительный нагрев трубы равномерно производится по всей окружности, причем интенсивность пламени лучше уменьшить. Превышение температуры чревато снижением срока службы соединения.

Таким образом, последовательность действий выглядит следующим образом:

• Делается разметка, резка и зачистка медных изделий.
• Обработанный и расширенный (с учетом необходимых зазоров) под раструб стык собирается.
• На внутреннюю часть раструба и внешний участок второй трубы накладывается слой пасты (флюса).
• При помощи горелки место стыка прогревается. Контролировать температуру удобно по изменению оттенка флюса. Как только он начинает темнеть, пора вносить припой.
• Конец мягкой металлической проволоки подводится к месту стыка, при контакте с раскаленной трубой припой плавится и заполняет полости в раструбе.
• Труба постепенно проворачивается, пока шов не будет заполнен по окружности.

Для твердых сортов припоя, используемых при высокотемпературной сварке, технология несколько отличается. Сам припой нуждается в предварительном нагревании, чтобы обрести пластичность для наматывания вокруг трубы.

Если в области стыка остается ровный наплыв из застывшего припоя, это считается нормальным. Остатки пасты после окончания процесса необходимо убрать с поверхности трубы.

Хотя паяные соединения считаются неразборными, медный трубопровод при необходимости легко демонтировать. Достаточно таким же образом разогреть место стыка, припой расплавится, после чего трубы можно будет без труда разъединить.

Алгоритм пайки медных труб

При использовании мягкого припоя порядок действий следующий:

1. Подготавливают предварительно расширенную трубу и вторую, вставляемую в первую, стык в стык, дополнительно удостоверяясь в точности работы и наличии небольшого зазора между элементами.
2. На место соединения тонким слоем с помощью кисточки наносят флюс.
3. Горелкой равномерно прогревают элементы будущей конструкции до 300-400°С, ориентируясь на оттенок флюса: когда он меняет цвет на более тёмный, можно приступать к последней стадии и вносить припой.
4. Конец проволочного припоя заводят в зону стыка изделий, он плавится и продвигается по флюсу к месту образования шва. Для равномерности заполнения припоем зазора трубы во время работы с небольшой постоянной скорость поворачиваются вокруг собственной оси.
5. После окончания пайки готовому соединению дают остынуть, флюс удаляют с поверхности изделий.

Применение твёрдого припоя проводится в таком порядке:

1. Собирается, как и в первом случае, стык труб, после чего обрабатывается флюсом.
2. Соединяемый узел прогревается и устанавливается на жаропрочную поверхность.
3. На место крепления наносится подогреваемый грелкой припой. Его тоже нужно наносить равномерно, избегая перегревания конструкции.
4. Соединение поворачивается вокруг оси для равномерного заполнения припоем шва.
5. Спаянное соединение оставляется на месте до остывания, после чего остатки флюса удаляются.

Процесс пайки труб в целом несложен, его можно проводить как с участием специалистов, так и самостоятельно.