Как паять медные трубы, правильно используя холодный и горячий припой

Флюс

Для большинства вида припоев необходима предварительная обработка труб специальным составом, который носит название флюс.

Флюс выпускается:

в жидком виде;

Составы для пайки в жидком виде

в виде пасты.

Состав для пайки в виде пасты

Приоритетней и удобней использовать флюс, изготовленный в виде пасты, так как более твердый состав способствует равномерному нанесению и не растекается по поверхности трубы.

Флюс позволяет:

• произвести дополнительную очистку труб от окислов;
• более равномерно распределить припой в процессе пайки;
• защитить место соединения от коррозии и образования окислов.

Какие методы пайки медных труб существуют

Различают несколько основных способов пайки меди:

1. Горячий
2. Холодный (капиллярный метод)

Горячая пайка отличается от холодной не толь ко температурой, а еще и типами припоя и флюса. Отличаться будет и технология подготовки медных соединений.

Горячая пайка медных труб

Горячий способ пайки подразумевает использование нагрева свыше 450 С. В данном случае припоем будет выступать тугоплавкий материал. Обычно это сплав меди (BCuP) или серебра (BAg). Конечно, для бытовых нужд вполне подойдет медный припой. Он недорого стоит и обеспечивает приличные прочностные характеристики соединений.

Метод горячей пайки применим к трубам диаметром от 12 до 150 (мм). Ключевым преимуществом горячего метода является получение шовного соединения повышенной твердости. Горячий метод еще называют «твердой пайкой».

Паянные горячим способом медные трубы можно использовать в следующих сферах:

1. Водопровод (горячий, холодный)
2. Отопление
3. Газопровод
4. Кондиционирование
5. Холодильные и морозильные камеры

Разумеется, у горячей пайки имеются и некоторые недостатки. Основным из них является появление эффекта отжига меди. При нагреве свыше 450 С структура меди становится более мягкой. То есть при использовании горячего метода пайки снижается прочность труб в месте пайки.

При пайке меди горячим методом обычно используют трубы со стенками потолще, чтобы отжиг был не так заметен.

Холодная или капиллярная пайка медных труб

Холодный метод пайки предусматривает нагрев коммуникаций до 450 С. При такой температуре можно использовать лишь припои начального класса: олово или свинец. По этой причине на высокие прочностные характеристики шовных соединений можно не рассчитывать.

Низкотемпературная (холодная) пайка применима для медных труб толщиной от 6 до 100 (мм). Ключевое преимущество холодного способа заключается в том, что при нагреве меди до температуры менее 450 С не происходит отжига. Это значит, что медные трубы останутся после пайки такими же жесткими и прочными, как и были изначально.

Холодный способ хорошо себя зарекомендовал при пайке медных труб с тонкой стенкой. Кстати, для бытовых нужд применяется в основном тонкостенный прокат.

Да, шовные соединения после капиллярной (холодной) пайки испытывают недостаток прочностных характеристик. Данный метод пайки медных труб не используется при создании газопроводных коммуникаций.

Дополнительно холодную пайку не используют и в том случае, когда коммуникации предназначены для транспортировки или циркуляции жидкости с температурой свыше 130 С.

Но несмотря на имеющиеся недостатки холодный метод пайки активно используется при установке труб в жилищных, административных и даже коммерческих объектах. Низкотемпературная пайка имеет допуск на использование в тех местах, где есть риск воспламенения находящихся рядом предметов.

Чем паять трубы из меди.

Технология спаивания медных труб

После тщательной подготовки приступают к выполнению комплекса основных работ. Очередность операций по спаиванию труб из меди выглядит следующим образом:

Правильное расположение горелки при пайке медных труб своими руками

1. С помощью горелки прогревают соединяемый конец трубы до момента кипения флюса. Для равномерного разогревания стыка пламя горелки перемещают в разные стороны от места стыка.
2. После достаточного разогрева к месту стыка трубы с фитингом прикасаются припоем.
3. Под действием капиллярных сил припой заполняет пространство стыка. Работы считаются завершенными, когда состав полностью заполнить стыковой зазор.

Сущность паяльной технологии

Пайкой называют соединение металлических деталей с помощью припоя, являющегося более легкоплавким металлом, который, будучи расплавленным, смачивает соединяемые поверхности.

Таким образом, процесс паяния связан с нагреванием и протекает при температуре, превышающей точку плавления припоя, но не достигающей температуры плавления соединяемого металла.

В процессе пайки соединяемые детали основного металла не изменяют форму, поскольку сами не подвергаются плавлению.

Прочность создаваемого соединения определяется механическими свойствами, которыми обладает припой для пайки. Когда стальные детали припаивают друг к другу, соединение всегда уступает по прочности основному материалу.

Главным препятствием для создания паяных соединений является окисел, образующийся на поверхности любого металла. Слой окисла не позволяет расплавленному припою равномерно смочить поверхность детали, поэтому металл должен предварительно зачищаться.

Для защиты поверхностей от окисления в процессе спаивания, применяются специальные вещества – флюсы. Для соединения разных материалов используются различные флюсы. Например, для того, чтобы спаять нержавейку, применяют буру. Флюсами для стали могут служить канифоль, паяльная кислота.

Основным процессом, сопровождающим создание паяного соединения, является нагрев заготовок. В зависимости от массы спаиваемых деталей и вида применяемого припоя, нагрев может осуществляться следующими способами:

• паяльником;
• газовой горелкой;
• высокочастотным индуктором;
• в специальных печах.

Припои, флюсы, паста

Медь как материал, включая ее сплавы, доступна для пайки при низких и высоких температурах. В итоге получается качественное соединение вне зависимости от того, какого вида припой был использован: мягкий или твердый.

Низкотемпературные сплавы обеспечивают стыковку медных труб, когда не затрагивается структура металла. Однако образующееся соединение отличается швом, который обладает низкими механическими характеристиками. В то время как высокотемпературные припои – это безупречная прочность шва, что позволяет эксплуатировать соединенные с его помощью трубы при высоких температурах. Этот вид пайки приводит к отжигу меди, потому необходимо обладать соответствующим опытом, чтобы не допустить пережога металла.

Низкотемпературная пайка медных труб преимущественно находит свое применение при организации систем отопления и водоснабжения. Для этих целей используются низкотемпературные припои, не имеющие в своем составе свинца, которые гарантируют высокое качество работы. К таким металлам относятся сплавы олова с медью, сурьмой, селеном, серебром и висмутом. При этом их состав в основном формируется за счет олова, а содержание других элементов – это лишь около 5% от общей массы.

Лучшими технологическими характеристиками обладают припои, содержащие серебро, например, S-Sn97Ag3 (олово 97%, серебро 3%). Чуть хуже обстоят дела со сплавами, имеющими в своем составе медь, которые также обеспечивают высокое качество соединения. Например, таким припоем является S-Sn97Cu3 (олово 97%, медь 3%). В то же время существуют универсальные сплавы, характеризуемые как оловянно-медные, но они отличаются высокой стоимостью.

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

Приведенные в качестве примера припои позволяют получить отличный шов, обеспечивающий возможность длительной эксплуатации того или иного трубопровода. На практике другие сплавы не находят своего применения, так как заявленные характеристики упомянутых выше составов высоки, что в сочетании с относительно невысокой стоимостью делает их недосягаемыми для ближайших конкурентов.

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

Процесс низкотемпературной пайки осуществляется с применением флюсов, в составе которых имеется хлорид цинка. Выбор того или иного химического вещества не актуален, так как практически все предлагаемые смеси этого вида полностью отвечают существующим требованиям. Например, можно выбрать канифольно-вазелиновую пасту, созданную на основе канифоли, вазелина технического назначения и хлористого цинка. Флюсы такой консистенции отличаются максимальным удобством применения.

Низкотемпературные припои создают условия для образования довольно прочных соединений, поэтому их использование оправданно лишь в тех случаях, когда возникает необходимость сборки отопительных систем, температурный режим эксплуатации которых превышает 110 °C. В той же мере это относится и к организации газопроводов на основе труб из меди.

Нижеприведенная таблица содержит в себе информацию относительно допустимых значений давления в трубопроводах, создаваемых за счет использования медных цилиндрических изделий диаметром от 6 до 28 мм.

В основном высокотемпературная пайка меди производится с использованием припоя L-CuP6, содержащего в себе 94% упомянутого металла и 6% фосфора. Последнее вещество, добавленное в состав сплава, обеспечивает снижение температуры плавления меди, что, собственно, и позволяет применять данную смесь как припой. Но также немалой популярностью пользуется самофлюсующийся сплав L-Ag2P (медь 92%, фосфор 6%, серебро 2%). Специальные составы, содержащие в себе медь и фосфор, позволяют осуществлять пайку металла красно-желтого цвета без флюсов.

Медно-фосфорные припои образуют довольно хрупкие соединения, поэтому их нельзя применять в работе с чугуном, сталью, алюминиевой бронзой и цветными металлами, содержащими более 10% никеля. Если предполагается соединение посредством этих припоев изделий из меди и медных сплавов (бронзы, латуни), необходимо обязательно применять высокотемпературную смесь, обладающую химическим действием.

Вне зависимости от вида пайки желательно использовать согласованные припои и флюс, ориентированные на конкретный тип соединения и выпускаемые одним производителем.

Паста для пайки меди – это то же самое, что и флюс, только в виде загустевшей смеси, которую можно наносить на трубу как до стыковки, так и после нее. Свойства вещества аналогичны характеристикам флюсов. Паста улучшает адгезию припоя, а также препятствует проникновению воздуха в стыковочный шов.

Способы паяния деталей из меди

Пайка считается оптимальным методом соединения медных деталей. В процессе работы расплавленный припой заполняет небольшой зазор между элементами, образуя при этом надежное соединение.

Наиболее распространены два способа получения таких соединений. Это высокотемпературная и низкотемпературная капиллярная пайка. Разберем, чем же они отличаются друг от друга.

Особенности высокотемпературных соединений

В этом случае процесс соединения элементов из меди проходит при температуре превышающей +450 градусов. В качестве припоя выбираются составы, основу которых составляют достаточно тугоплавкие металлы: серебро или медь.

Они дают прочный шов, устойчивый к механическим повреждениям и воздействиям высоких температур. Такое соединение называется твердым.

В процессе высокотемпературной капиллярной пайки температура превышает 450С, для образования соединения используется тугоплавкий припой BAg или BCuP

Особенность так называемой твердой пайки заключается в отжиге металла, это приводит к его размягчению. Поэтому, чтобы потери прочностных характеристик меди были минимальными, следует проводить охлаждение готового шва только естественным путем, без использования искусственного обдува или опускания детали в холодную воду.

Твердое соединение используется для труб диаметром от 12 до 159 мм. Высокотемпературная пайка используется для соединения газовых труб.

В сантехнике она используется в процессе сборки водопроводов для монолитной состыковки деталей, диаметр которых превышает 28 мм. Кроме того, такое соединение используется в случаях, когда температура жидкости, циркулирующей в трубах, может превышать +120 градусов.

Высокотемпературная пайка применяется и для сборки отопительных систем. Ее достоинством считается возможность обустройства отвода от ранее смонтированной системы без ее предварительного демонтажа.

Низкотемпературная пайка в деталях

Мягкой или низкотемпературной пайкой называется соединение медных деталей, в ходе которого используется температура ниже +450С. В качестве припоя в этом случае подбираются мягкие легкоплавкие металлы, например, олово или свинец.

Ширина шва, образованного такой пайкой, может колебаться от 7 до 50 мм. Получившееся соединение называют мягким. Оно менее прочное, чем твердое, однако имеет ряд значимых преимуществ.

В процессе низкотемпературной пайки образуется так называемое мягкое соединение. Оно менее прочное, чем твердое, поэтому не может использоваться при соединении газовых труб

Основное отличие заключается в том, что в процессе пайки отжига металла не происходит. Соответственно, его прочность остается прежней.

Кроме того, температура в процессе низкотемпературной пайки не такая высокая, как при проведении высокотемпературной. Поэтому она считается более безопасной. Так называемые мягкие соединения используются для сборки труб небольшого диаметра: от 6 и до 108 мм.

В сантехнике низкотемпературные соединения медных труб используются для монтажа водопроводных магистралей и отопительных сетей, но при условии, что температура циркулирующей в них жидкости будет меньше +130 градусов. Для газовых трубопроводов использование соединений такого типа строго запрещено.

Иные варианты пайки: работа с медными трубами и различными металлами

Пайка медных труб требует некоторого опыта подобной работы. Поэтому, если домашний мастер впервые берётся за подобную работу, стоит предварительно потренироваться, чтобы не переделывать несколько раз уже готовую магистраль водоснабжения или отопления. Пайку медных трубок можно производить как твёрдым припоем (при помощи газовой горелки), так и мягкими сплавами. Во втором случае для медных труб уместно использовать молоточный паяльник большой мощности.

ФОТО: m-chel.ruАккуратная и качественная пайка – залог долговечности соединения

Нюансы пайки медных труб: как всё сделать правильно

В качестве флюса для пайки медных труб лучше всего использовать канифоль. Она наносится ровным слоем на внешние поверхности трубы, после чего на неё насаживается фитинг. С обратной его стороны насаживается вторая часть магистрали. Далее фитинг разогревается при помощи газовой горелки и по швам «укладывается» припой. Под воздействием высокой температуры он плавится, заполняя шов и создавая качественное герметичное соединение.

ФОТО: poliasmet.ruИногда приходится обходиться без фитингов

Пайка медных труб своими руками не слишком сложна, однако эта работа требует внимательности и аккуратности. Конечно, на словах не всё можно объяснить доходчиво, поэтому предлагаем вниманию Уважаемого читателя видео, как паять медь газовой горелкой, из которого всё станет более понятно.

Watch this video on YouTube

Разобравшись с вопросом, как спаять медные трубки в домашних условиях, можно переходить к следующей проблеме, а именно к пайке неидентичных металлов (медь с алюминием, железом или нержавеющей сталью).

Как спаять медный провод с алюминиевым

Пайка алюминия с медью – довольно сложный процесс. Нужно отметить, что для алюминия вряд ли подойдёт тот же припой, что и для меди, как и наоборот. Намного проще совместить эти металлы, используя стальную муфту. Хотя на сегодняшний день производитель и предлагает специальные припои и флюсы для подобных целей, стоимость их значительна, что приводит к нерентабельности подобных работ.

ФОТО: kak-eto-sdelat.infoСпаивать медь и алюминий достаточно сложно

Вся проблема заключается в конфликтности меди и алюминия. У них разная тугоплавкость, плотность. К тому же алюминий при взаимодействии с медью начинает сильно окисляться. Особенно этот процесс ускоряется при прохождении через соединение электрического тока. Поэтому при необходимости соединения медного и алюминиевого провода лучше всего использовать самозажимные клеммники «WAGO», внутри которых находится контактная паста «Алю Плюс». Именно она снимает окисел с алюминия, предотвращает его последующее появление и способствует нормальному контакту с медными жилами.

Разобравшись, как спаять медь с алюминием, можно переходить к более твёрдым металлам.

ФОТО: mastergrad.comИногда без подобного соединения не обойтись

Как спаять медь и нержавеющую сталь

При пайке меди с нержавеющей сталью большую роль играет даже не сам материал припоя, а используемый инструмент, хотя и от расходников многое зависит. Наиболее приемлемые материалы в данном случае это:

• медно-фосфорный припой;
• оловянно-серебрянный (Castolin 157);
• радиотехнический.

Некоторые мастера утверждают, что при правильном подходе к работе, подойдёт даже самый обычный припой на основе олова и свинца. Главное – это обязательное использование флюса (бура, паяльная кислота), основательный прогрев и лишь после этого пайка (нанесение припоя).

ФОТО: cusi3.ruСложная пайка меди и нержавеющей стали

Подобные соединения встречаются редко, а потому специализированные припои для подобных целей имеют довольно высокую стоимость.

Пайка меди с железом – возможно ли это

Подобный вариант возможен, но при соблюдении некоторых условий. К примеру, в качестве нагревателя простая пропановая горелка уже не подойдёт. Необходимо использовать пропан с кислородом. В качестве флюса нужно использовать буру, а вот припоем выступит латунь. Только в этом случае можно надеяться на нормальный результат. Купить припой для пайки меди с железом или нержавейкой несложно. Главное – это понять, будут ли оправданны излишние затраты.

ФОТО: svarkavol.ruСпайка медной и железной трубки также возможна

А сейчас предлагаем посмотреть на то, насколько аккуратно домашние мастера могут выполнять работу по спайке труб магистралей различного назначения.

1 из 5

ФОТО: market.sakh.com
ФОТО: market.sakh.com
ФОТО: solarschool.dk
ФОТО: laketravisplumber.com
ФОТО: reicheltplumbing.com

Технология пайки медных труб

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

Пайка медных труб водопровода

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

Высокотемпературная пайка

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

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

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

Низкотемпературная пайка

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

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

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

Серебряные припои

Серебро – этот благородный металл, в чистом виде обладает хорошей пластичностью. Температура плавления довольно высока (962 °С). Это делает нецелесообразным применение чистого серебра в качестве сырья для стыковки деталей нецелесообразно.

Но если в серебро внести некоторые вещества, таких, как – железо, висмут и пр., то такую композицию можно использовать для создания неразъемных стыков.

Серебряные материалы хорошо плавятся того, когда его объем уменьшается. Это снижение приводит к снижению затрат на энергию и время на выполнение сборки заготовок из меди.

Серебряный припой для пайки меди, Ag 20%

Серебряные материалы хорошо обволакивают соединяемые детали, и это способствует получению швов необходимого качества. Швы, полученные с применением этих средств не подвержены окислению, и хорошо переносят различного рода механические и вибрационные нагрузки.

Сплав, содержащий этот благородный материал, применяют для работы со многими сплавами меди. Все эти сплавы различаются по соотношению компонентов, наличию легирующих добавок.

Содержание серебра

Состав всех применяемых для стыковки деталей серебряных сплавов регламентирует ГОСТ. Маркировка этих материалов начинается с буквенного сочетания ПСр. А ним следуют числа, которые показывают процентный объем серебра в сплаве.

Практическое применение серебряных припоев

Сплавы, которые содержать большое количество серебра, (50-72%) обладают низким удельным сопротивлением. Их применяют для создания стыков с большой электрической проводимостью.

Средства для соединения деталей, содержащие этот благородный металл в небольших количествах 40-62%, применяют для создания швов, которые не будут подвергаться сильному нагреву.

Припои для меди с низким содержанием серебра (10-15%) нашли свое применение в машиностроительной отрасли.

Различия по уровню термической обработки

Припои для пайки медных труб различаются по температуре плавления на низко-, средне- и высокотемпературные расходные материалы.

Мягкий припой для медных труб

Компоненты, которые плавятся при низкой температуре, не способны изменить начальные параметры медных элементов, потому что их нагревают только до 150-450 °C. Низкотемпературные припои позволяют создать аккуратное и не очень прочное соединение.

Используется такой расходный материал при монтаже водопровода и систем отопления, на которые не действуют большие нагрузки. С помощью низкотемпературных соединяются трубопроводы диаметром 100 мм, если по ним перемещается вода, нагретая не выше 130 °C.

Расходные материалы, плавящиеся при средней и высокой температуре, позволяют надежно соединить медные детали. Они начинают размягчаться при 450 °C. Верхним порогом температуры плавления является 1110 и 1850 °C в зависимости от вида расходника.

С их помощью создаются прочные швы, устойчивые к повреждениям механического характера и переносящие влияние высоких температур. Поэтому они применяются во время монтажа систем с газом, частных и централизованных сетей отопления.

Пайка черных металлов

Качество скрепления стальных изделий зависит от нескольких факторов:

• марки стали;
• пористости заготовок;
• уровня очищенности стыковочного шва.

В качестве припоя выбирают оловянные или латунные сплавы. Их используют в зависимости от поставленной задачи. Более простой способ — использование олова. С ним проще работать, однако, конечный шов не будет обладать высоким уровнем прочности.

Припои на основе латуни намного прочнее, но для работы с ними потребуется особое оборудование.

Рабочий процесс на подготовительном этапе практически не различается. В обоих случаях детали зачищают от грязи и ржавчины. Фиксируют при помощи струбцин или тисков. В качестве флюса используют обычную ортофосфорную кислоту. После этого наступает этап самой пайки.

Пайка стали оловом

При пайке оловом подбирают паяльник мощностью от 100 Вт. Для получения качественного шва обе детали предварительно залуживают, после чего в готовый шов подают оловянный припой и завершают пайку.

Пайка стали латунью

Латунь плавится при температуре свыше 900 ˚С, поэтому для работы с таким припоем потребуется газовая горелка

Важно нагревать оба элемента равномерно. В противном случае латунь быстро расплавится

Она будет хорошо прилипать только на краях стальных заготовок (что может вызвать хрупкость и разрушение под напряжением), что поспособствует образованию трещин в конечном изделии.

Твердые

Среди тугоплавких сплавов различают и широко применяют лишь две группы. В основном это медные или серебряные сплавы.

К первой группе можно отнести припои из меди и цинка. Они хорошо подходят для тех соединений, на которые будут воздействовать лишь статические нагрузки. Хрупкость этих сплавов не позволяет применить их в узлах, которые будут испытывать удары или любые вибрации.

К припоям из меди или составам на цинковой основе можно отнести ПМЦ-36 и ПМЦ-54. Первый – это идеальный припой для пайки латуни и любых других медных соединений. Второй годится для работы по медным деталями, бронзовым или же стальным.

Если необходимо соединить между собой две стальные детали, тогда можно воспользоваться чистой медью, латунью марок Л-62, Л-62, Л-68. Эти припои на основе латуни позволяют создать более прочные и пластичные соединения. Медные сплавы не имеют таких характеристик.

Самыми качественными считаются сплавы из серебра. В составе также может содержаться цинк и медь. ПСр-70 – припой для пайки меди, для работы с латунными или серебряными деталями. Этот элемент подходит в случае, если место соединения должно проводить электричество. ПСр-65 применяют в производстве ювелирной продукции, фитингов, водопроводных труб. ПСр-45 необходим для соединения тех деталей, которые работают в условиях вибрационных и ударных нагрузок.