Пайка алюминия твердым припоем
Для пайки алюминия и алюминиевых сплавов твердыми припоями в зависимости от источника тепла применяют следующими способы:
- ручная пайка горелкой;
- пайка погружением во флюс;
- печная пайка (вакуумная, в защитной атмосфере)
Известны также более сложные и дорогие способы пайки алюминия твердыми припоями, которые имеют ограниченное применение [2]:
- пайка TIG;
- пайка MIG;
- плазменная пайка;
- лазерная пайка;
- индукционная пайка;
- электрическая пайка сопротивления.
Пайка алюминия горелкой
Ручная пайка
Пайку горелкой (рисунок 1) обычно применяют для ремонтных работ, малых объемов производства, а также вместо сварки. Пайку выполняют такой же горелкой, которую применяют для сварки. Однако при пайке применяют другие насадки для горелки и защитные линзы для глаз. Очень важна хорошая подготовка поверхности стыка перед пайкой. Зазоры между поверхностями в соединении обычно выдерживают от 0,1 до 0,65 мм.
Рисунок 1 – Пайка твердым припоем с помощью горелки
Алюминий при температурах пайки твердыми припоями становиться мягче. Изделие, которое подвергается пайке, под действием собственного веса и давления газа горелки может провиснуть. Особенно это относится к длинным горизонтальным деталям. Чтобы избежать этого такие изделия каким-либо образом поддерживают снизу.
Температура пайки
О температуре пайки обычно судят:
- по флюсу – становится прозрачным при температурах пайки;
- по поверхности алюминия – начинает светиться серебристым цветом;
- по твердому припою – размягчается и начинает плавиться;
- с помощью специальных карандашей – карандашный след меняет свой цвет при достижении температуре пайки.
Пайка погружением во флюс
Технология
Пайка алюминия погружением широко и успешно применяется многие годы, особенно при изготовлении сложных конструкций. Этот метод позволяет быстрый и однородный нагрев и, кроме того, обеспечивает очень узкие размерные допуски.
Детали перед пайкой подвергают очистке, собирают и плотно соединяют друг с другом вместе с установленным в месте соединения припоем. Всю эту конструкцию подогревают в печи примерно до 540 ºС, а затем погружают в расплавленный флюс на 1-2 минуты (рисунки 2 и 3). Предварительный нагрев позволяет избежать падения температуры флюса в ванне.
Рисунок 2 – Пайка погружением во флюс
Рисунок 3 – Производственный процесс пайки погружением [2]
При пайке погружением температуру расплавленного флюса можно контролировать с точностью ±3 ºС. Это значительно лучше точности, которая может быть достигнута на любом другом нагревательном оборудовании. Это позволяет применять припои с температурой ликвидус, которая только на 5-6 ºС ниже температуры солидус основного металла. Метод пайки погружением в расплавленный флюс лучше всех подходит для соединения деталей с различными толщинами стенок и размеров. С другой стороны, этот метод требует большого расхода флюсов.
Недостатки
Одним из недостатков этого метода является то, что требуется трудоемкая операция очистки изделия после пайки для удаления остатков флюса.
Это накладывает также определенные ограничения на конструкцию изделия, чтобы избежать возможных воздушных пробок.
Другим недостатком метода пайки погружением является то, что он создает значительные проблемы для окружающей среды, При пайке этим методом выделяют пары, которые обладают сильной коррозионной активностью, а также большое количество сточных вод. Поэтому этот метод находит все меньшее применение.
Пайка алюминия в печи
Способ пайки твердыми припоями в печи является вторым по популярности после пайки погружением во флюс. Детали перед пайкой подвергают очистке также как и для других методов пайки. Поверхности под пайку обрабатывают флюсом, устанавливают припой, детали собирают и крепко фиксируют по отношению друг к другу. Часто соединяемые детали конструируют таким образом, что бы они сами фиксировали друг друга.
Рисунок 4 – Пайка в печи
Для пайки алюминия твердыми припоями применяют два типа печей: с загрузкой партий изделий и непрерывного типа.
Температуру печи контролируют в пределах ±3 ºС. Тепловая мощность печей должна быть достаточно большой, чтобы обеспечивать быстрый нагрев до температуры пайки. Это нужно для того, чтобы свести к минимуму диффузию кремния в основной металл. После пайки изделие подвергают охлаждению или, при необходимости, закалке.
Листы для пайки
Для изготовления автомобильных теплообменников применяют алюминиевые листы с облицовкой их сплава алюминий-кремний. Эти листы могут быть различных типов в зависимости от особенностей применения (рисунок 5). Принцип технологии печной пайки показан на рисунке 6.
Рисунок 5 – Различные типы алюмириевых листов для пайки [3]
Рисунок 6 – Принцип печной пайки с применением листов для пайки [3]
Источники:
- TALAT Lecture 4601, European Aluminium Association, 1994.
- EEA Aluminium Automotive Manual – Joining – Brazing, EEA, 2015
- https://www.uacj.co.jp/english/products/sheeting/
Какой флюс лучше для пайки алюминия
При упоминании такого процесса, как пайка алюминия, многих мастеров бросает в холодный пот.
Этот материал настолько коварный, что так и норовит напакостить бедному пользователю. Однако практика показывает, что большая часть проблем связана с банальным незнанием особенностей алюминия и применением присадок для других металлов. В результате обычная пайка превращается в сущий ад.
Сегодня мы расскажем про все тонкости работы с этим металлом, чтобы развеять ваши страхи.
Почему алюминий плохо паяется
Металл, а также его сплавы, категорически не переносят пайку. Любые попытки нанести припой в зону соединения заканчиваются провалом – он просто не пристанет. В сравнении с медью и другими материалами, алюминий можно смело назвать самым худшим.
Причина кроется в таком явлении, как оксидная пленка. Алюминий достаточно активно и быстро реагирует с находящимся в воздухе кислородом. Даже после зачистки места пайки, поверхность быстро покрывается новым слоем оксида.
Пленка является собственной защитой алюминия. Она выдерживает большие температуры без разложения.
Оксид отличается химической стойкостью, именно этим объясняется инертность алюминия к окружающей среде. Металл попросту не чувствителен к флюсам, которые используется при классической пайке цветных материалов.
Кроме того, в состав классического припоя входят олово, кадмий и другие элементы. Алюминий крайне неохотно контактирует с этими металлами, отказываясь образовывать соединение.
Сам металл обладает относительно низкой температурой плавления – около 660 градусов. Оксидная пленка наоборот, показывает высокие показатели стойкости к нагреву. Такая разница температур вызывает дополнительные осложнения в процессе спаивания.
Используем правильные компоненты
Чтобы пайка дала качественный, прочный шов, необходимо использовать припой с добавлением цинка. Этот элемент отличается хорошей растворимостью с алюминием и позволяет паять высокопрочные соединения.
Второй важный момент – удаление оксидной пленки. Сделать это можно путем механической обработки поверхности, но данный способ трудозатратный и непродолжительный.
Более эффективными являются флюсы для алюминия. Их преимущества:
- быстрое действие;
- полное удаление оксида в зоне работы паяльником;
- способствуют более прочному соединению.
Для алюминия подходят только активные составы с достаточной реакционной способностью!
Основными компонентами таких растворов являются муравьиная, уксусная, олеиновая кислоты. Показатель их реакционной способности возрастает с нагревом. Таким образом, оксид полностью разрушается под флюсом, оставляя чистое место.
Выбор оптимального флюса
Для алюминиевых деталей подходят следующие составы:
- Ф59 – предназначен для относительно небольших температур, подходит для сплавов с медью и сталью;
- Ф61 – кроме алюминия подходит для других цветных металлов при температуре паяльника до 320 градусов;
- Ф64 – активный флюс для алюминия и сплавов (дюраль, силумин).
На практике также применяются и другие, импортные составы, однако их действие схожее с описанными.
Стоит отметить, что каждый флюс для Al имеет активные компоненты в своем составе: хлориды, кислоты и другие компоненты, небезопасные при контакте с человеком. Чтобы уберечь себя от последствий воздействия агрессивной среды, в процессе работы важно соблюдать правила безопасности.
Не стоит волноваться – при соблюдении правил пайка алюминия не вызовет трудностей.
Также рекомендуем прочитать:
Алюминиевые пороги: необходимость или привилегии?
Применение медного профиля в промышленности
Выбираем алюминий с умом: подходы к выбору.
Как паять алюминий паяльником
16 января 2023 г. 16 января 2023 г. | 9:41
Паять алюминий не так легко и просто, как паять медь или другие металлы. Это связано с тем, что алюминий имеет высокое сродство к кислороду, что затрудняет формирование хорошего паяного соединения.
Типы припоев для алюминия
При выборе припоя для алюминия всегда следует выбирать припой с кислотным флюсом, не содержащий цинка. Кислота в сердечнике поможет очистить поверхность металла перед началом пайки. Также важно избегать цинкосодержащего припоя, потому что при нагревании цинк вступает в реакцию с алюминием, образуя сплав, который не принимает припой. Для достижения наилучших результатов рассмотрите возможность использования низкотемпературного серебряносодержащего припоя для вашего проекта.
Подготовка перед пайкой
Крайне важно подготовить поверхности перед паянием алюминия. Очистите обе поверхности стальной ватой или наждачной бумагой, пока на них не останется грязи и мусора. Вы также должны убедиться, что нет заусенцев, так как они могут вызвать слабые места в вашем соединении после завершения пайки. После того, как поверхности подготовлены и очищены, обильно нанесите пастообразный флюс только с одной стороны — это помогает предотвратить окисление при нагревании процесса и способствует растеканию припоя при нанесении.
Процесс нагрева
Когда начинается процесс нагрева, держите утюг при температуре около 500°F (260°C). Слишком сильный нагрев может повредить флюсовое покрытие на соединениях, поэтому будьте осторожны, чтобы не перегреть их при нанесении утюга. Как только начнется процесс нагрева, нанесите немного дополнительного флюса — это поможет гарантировать, что все открытые поверхности останутся чистыми, пока вы работаете с ними. Как только все достаточно нагреется, добавьте еще немного флюса-пасты, затем прикоснитесь кончиком утюга непосредственно к области соединения, оказывая давление, чтобы помочь равномерно распределить расплавленный припой по обоим соединяемым кускам металла. Как только будет добавлено достаточное количество расплавленного припоя, удалите железный наконечник из области соединения и дайте ему время остыть, прежде чем обращаться с ним или каким-либо другим образом манипулировать им. Наконец, внимательно осмотрите свою работу на предмет любых признаков окисления или других дефектов, прежде чем продолжать делать то, что нужно сделать дальше!
Заключение:
Пайка алюминия с помощью паяльника требует особого внимания и подготовки по сравнению с другими металлами, такими как медь или латунь, из-за его сродства к кислороду, что делает формирование прочных соединений более сложным, чем обычно.
Выбрав подходящий тип припоя с кислотным флюсом без содержания цинка и выполнив соответствующие этапы подготовки перед процессом нагрева (который включает в себя тщательную очистку обеих поверхностей и обильное нанесение пастообразного флюса), вы можете успешно соединить два куска алюминия вместе, используя всего лишь паяльник! Любители, любители и мастера по металлу могут извлечь большую пользу из изучения того, как правильно использовать эту технику в своих проектах!
Палак Кариа
Увлеченный эксперт в области металлургии и блогер. Обладая более чем 5-летним опытом работы в этой области, Палак привносит свои знания и понимание в свое письмо. Обсуждая последние тенденции в металлургической промышленности или делясь советами, она стремится помочь другим добиться успеха в металлургической промышленности.
Как паять алюминиевые трубки
17 января 2023 г. 17 января 2023 г. | 16:31
Пайка алюминиевых трубок — отличный способ соединить два куска металла без каких-либо зазоров или утечек.
Это один из самых надежных и экономичных методов соединения металлов, и его относительно легко сделать. Давайте углубимся в то, как вы можете паять алюминиевые трубки и как это важно.
Зачем паять алюминиевые трубки?
Пайка алюминиевых трубок — эффективный способ прочного соединения двух металлических частей. Это предотвращает утечки, создает плавное соединение между двумя частями труб и делает весь процесс более эффективным. Кроме того, пайка алюминиевых труб намного быстрее, чем другие методы, такие как сварка или пайка. Вы можете закончить свой проект за меньшее время и с меньшим количеством материалов.
Как паять алюминиевые трубки?
Прежде чем приступить к пайке алюминиевых трубок, необходимо выполнить несколько важных шагов. Во-первых, убедитесь, что ваше рабочее место чистое и на нем нет пыли или мусора, которые могут помешать процессу пайки. После того, как ваше рабочее место будет очищено, соберите все необходимые материалы, включая припой, флюсовую пасту, горелку, защитные очки и проволочную щетку.
После того, как вы закончите свой проект с использованием паяных алюминиевых трубок, помните о правильном уходе за вновь созданным соединением! Поддержание сустава в чистоте и сухости необходимо для обеспечения его долговечности, поскольку накопление грязи может привести к коррозии, что со временем ослабит целостность вашего сустава.