Пайка алюминия
Пайка алюминия – технологический процесс, используемый при ремонте двигателей внутреннего сгорания, соединении алюминиевых проводов методом скрутки, заделке трещин и отверстий в кастрюлях, выварках, тазиках из этого металла и его сплавов. В отличие от аналогичного процесса для деталей из меди или ее сплавов, такие паечные работы требуют более тщательного подхода к выбору флюса, припоя, инструмента (паяльника или газовой горелки).
Особенности процесса
Основными особенностями данного вида паечных работ являются:
- Применение специальных флюсов и припоев;
- Тщательная подготовка спаиваемых поверхностей: очистка, обезжиривание, лужение.
- Применение мощных паяльников и газовых горелок, способных разогревать рабочие поверхности до определенной температуры.
Также в процессе паечных работ на деталях из этого металла постоянно производится контроль температуры нагрева рабочих поверхностей. Делается это для того, чтобы не перегреть легкоплавкий металл, – при нагреве до температуры свыше +250-300 градусов по Цельсию сделанная из него металлоконструкция начинает терять свою прочность, деформироваться.
Почему алюминий плохо паяется
Данная проблема обусловлена образованием на поверхности металла прочной оксидной пленки, препятствующей адгезии к ней припоя. Для того чтобы разрушить эту пленку, используют специальные флюсы, тщательно очищают ее при помощи различных абразивных материалов: крупнозернистой наждачной бумаги, щетки по металлу.
Используемые материалы
Флюсы для пайки алюминия
Перед тем, как паять алюминий, с его поверхности необходимо удалить прочную и тугоплавкую оксидную пленку. Для этого перед началом паечных работ на нее наносят специальный состав – флюс, способствующий быстрому растворению окисла и предотвращению его образования на некоторое время.
В качестве флюса для данного вида работ применяют канифоль, порошковые, жидкие составы.
Канифоль
Такой не обладающий активностью флюс для алюминия используется крайне редко. Он не растворяет пленку оксида и не обеспечивает образование качественного паечного шва.
Порошковый флюс
Из порошковых флюсов для данного вида работ применяют буру, состав марки Ф-34А (активный флюс на основе хлоридов калия, лития и цинка, фторида натрия), паяльный жир.
Жидкий флюс
В качестве жидкого флюса для пайки алюминия применяют такие составы, как:
- Ф-61;
- Ф-64;
- Castolin Alutin 51 L.
Плюсы жидких составов, по сравнению с канифолью и порошкообразными веществами, заключаются в удобстве и равномерности их нанесения, более экономном расходе.
Припой для пайки алюминия
Припой для алюминия бывает следующих видов:
- Оловянно-свинцовый сплав – ПОС-40,ПОС-61 (содержат 41 и 61% олова, соответственно);
- Цинково-оловянный сплав – ЦОП-40 (содержание цинка – 40%);
- Алюминиевые сплавы – HTS 2000, Castolin 192FBK, 34А.
Отечественные припои
Из отечественных припоев для данного вида паечных работ подходят цинко-оловянные марки с содержанием цинка 40%, а также специальный алюминиевый припой марки 34А.
Сравнение припоев для пайки алюминия
Из всех используемых для такого вида работ марок припоев максимальную прочность и надежность шва обеспечивают зарубежные сплавы HTS 2000, Castolin 192FBK, а также отечественная марка 34 А.
Обычные оловянно-свинцовые сплавы, в отличие от специализированных, не обеспечивают надежную адгезию с рабочей поверхностью, сильно окисляются на воздухе, не обладают необходимой прочностью на разрыв.
На заметку. Для того чтобы припаять медь к алюминию, применяют как флюсы, так и припои тех же марок и видов, что для паечных работ на алюминиевых деталях.
Порошковая проволока
Порошковая проволока с флюсом применяется при сварке алюминиевых деталей. Для того, чтобы их спаять, она непригодна, так как имеет очень высокую температуру плавления.
Для того чтобы шов был качественным и надежным, спаиваемые детали тщательно обезжиривают, очищают при помощи наждачной бумаги или щетки по металлу. При применении паяльника рабочие поверхности лудят.
Источники нагрева
В качестве источников нагрева для данного вида работ применяют паяльники и газовые горелки на пропане.
Паяльник для пайки алюминия
Для соединения деталей, заделки пробоин и трещин в заготовках из данного металла применяют паяльник с нихромовым нагревателем и широким медным жалом. Мощность у данного прибора должна быть не менее 80-100 Вт.
Горелки для пайки алюминия
Для данного процесса применяют небольшие газовые горелки на пропане со сменными баллонами.
Важно! Не рекомендуется применять для данного вида работ кислородно-ацетиленовые газовые горелки, так как они разогревают легкоплавкий металл до высокой температуры за короткое время, что может привести к его перегреву и расплавлению.
Технологические приемы пайки
Основными технологическими приемами, используемыми в данном процессе, являются следующие:
- Обезжиривание рабочей поверхности чистой ветошью, смоченной в растворителе, ацетоне;
- Первичная чистка металлической щеткой или грубой наждачной крупнозернистой бумагой;
- Нанесение флюса на очищенную рабочую поверхность;
- Прогревание металла горелкой;
- Расплавление припоя под струей пламени горелки с образованием шва;
- Остывание и затвердение шва;
- Удаление с образовавшегося шва окалины и рыхлого окисла при помощи металлической щетки или наждачной бумаги.
На заметку. Для контроля температуры нагрева рабочей поверхности на нее кладут кусочек припоя. Если он начнет плавиться и превращаться в небольшую капельку в виде шарика, то, значит, металл прогрелся, и необходимо незамедлительно начинать его паять.
Сфера применения процесса
Подобный вид работ используют в ремонте двигателей автомобилей, устранении течей алюминиевой посуды, радиаторов отопления, кондиционеров и отопителей, трубок системы циркуляции антифриза в холодильных установках, бытовых холодильниках.
Что лучше: сварка или пайка алюминия
Пайка алюминиевых деталей лучше сварки, так как она требует менее дорогостоящего и энергоемкого оборудования (не нужны газовый баллон с аргоном, сварочный аппарат, дорогая сварочная маска), данный процесс занимает столько же времени, что и качественная сварка, прочность паечного шва ничем не уступает сварочному соединению.
Использование подручных средств
Из подручных средств, чтобы запаять алюминий, применяют такие, как:
- Ацетилсалициловая и лимонная кислоты – таблетку аспирина или пакетик лимонной кислоты растворяют в 150-200 г. воды и используют полученный раствор в качестве простейшего жидкого флюса;
- Масло для смазки швейных машинок – с помощью масляной пленки очищенный механически участок рабочей поверхности детали защищают от образования пленки оксида.
Таким образом, разобравшись в том, как просто спаять алюминий в домашних условиях, можно не только заделывать пробоины в старых кастрюлях и ведрах, но и заниматься дома или в гараже полноценным бизнесом по ремонту автомобильных радиаторов, батарей отопления, двигателей.
Видео
Пайка алюминия
Промышленное производство алюминия, по историческим меркам, началось относительно недавно. Но за это время этот материал прочно вошел в нашу жизнь. Его основные параметры – высокая электро- и теплопроводность, малый вес, стойкость к воздействию коррозии привели к тому, что этот металл стал основным материалом, применяемым в авиационной и космической промышленности. Кроме этого, без алюминия невозможно представить улицы наших городов, из него выполняют светопрозрачные конструкции (двери, окна, витражи), рекламные конструкции и многое другое.
При его обработке допустимо использовать практически все виды обработки – точение, штамповка, литье, сварку и пайку. Последние способы применяют для получения неразъемных соединений из алюминиевых заготовок.
Общие принципы пайки алюминия в домашних условиях
Многие искренне полагают, что пайка алюминия в домашних условиях – это довольно сложный процесс. Но на самом деле все не так и плохо. Если использовать соответствующие припои и флюсы, то особых сложностей не должно возникнуть. В том случае если домашний мастеровой будет паять алюминиевые детали с использованием материалов, предназначенных для меди или стали, то результат, скорее, будет отрицательный.
Инструменты для пайки
Особенности процесса
Сложности пайки алюминия обусловлены в первую очередь тем, что на его поверхности существует оксидная пленка, которая в отличии от основного металла имеет более высокую температуру плавления и высокой стойкостью к воздействию различных химических веществ. Именно это пленка и создает серьезные препятствия при использовании традиционных припоев и флюсов и например, если паять алюминий оловом, то гарантировать качественный результат сложно. Для устранения этой пленки применяют или механическое воздействие, или флюсы, которые содержат сильнодействующие химические вещества.
Сам основной металл, в данном случае алюминий обладает низкой температурой плавления, порядка 660 °C. Такая разница между температурой плавления оксидной пленки и основным металлом тоже приводит к осложнениям в пайке.
Это свойство алюминия в результате приводит к тому, разогретый алюминий становиться менее прочным. Так, алюминиевые конструкции начинают терять устойчивость уже при температуре 250-300 °C. Кроме этого в составе алюминиевых сплавов могут входить материалы, начинающие плавиться при температуре в 500-650 °C.
Схема пайки алюминия
В состав большого количества припоев входят – олово, кадмий и другие компоненты. Алюминий с трудом входит в контакт с этими материалами и это в свою очередь приводит к тому, что швы, получаемые с использованием этих припоев, отличаются низкой надежностью и прочностью. Между тем, хорошей растворимостью друг в друге обладают цинк и алюминий. Использование цинка в составе припоев позволяет придавать шву высокие прочностные параметры.
Использование трансформаторного масла
Как уже отмечалось выше, основное препятствие при выполнении пайки – это наличие оксидной пленки. Перед тем как паять алюминий ее необходимо устранить. Для ее удаления используют разные методы, начиная от использования абразивного инструмента и заканчивая специальными флюсами. Кроме этого, существуют и «народные» способы. Один из них связан с применением трансформаторного масла.
Для удаления оксидной пленки применяют следующий состав – в абразивный порошок добавляют трансформаторное масло. При постоянном перемешивании, в результате должна получиться пастообразная масса. Ее необходимо нанести на заранее очищенное место пайки. После этого жало паяльника необходимо тщательно пролудить и натирают подготовленные места до появления олова. После этого места пайки необходимо промыть и можно продолжать работу.
Какой припой применяется для пайки алюминия
Большинство припоев содержат в своем составе вещества, не растворяющиеся в алюминии. Именно поэтому для создания неразъемных соединений деталей из алюминия применяют так называемые тугоплавкие припои, изготовленных на основе алюминия, кадмия, цинка и некоторых других веществ.
Для пайки алюминия применяют и легкоплавкие припои.
Их использование позволяет выполнять работы при низких температурах. Это позволяет создавать соединения, избегая при этом изменений свойств алюминия. Но надо сразу отметить то, что использование таких материалов не может обеспечить в должной степени коррозионной стойкости и прочности стыка.
Припой для пайки
Оптимальный результат пайки можно получить при использовании состава, который содержит алюминий, медь, цинк. Работы с такими припоями необходимо выполнять паяльником, жало которого разогрето до 350 °C. При выполнении соединения деталей нужно использовать флюс, который состоит из смеси олеиновой кислоты и йодида лития.
Состав для соединения деталей из алюминия может приготовить в домашних условиях, а можно просто приобрести его в магазине.
Один из серийно выпускаемых припоев по алюминию — HTS -2000. Выполнять пайку этим припоем можно без применения флюса. Отличительная черта этого состава заключается в том, что он может проникать через оксидную пленку и может создавать прочные соединения молекул. Срок эксплуатации соединений изготовленных с применением этого сплава составляет 10 лет.
Как правильно паять с помощью горелки
Необходимость в пайке алюминия и его сплавов может возникнуть как в производственных, так и бытовых условиях. Это процесс может быть использован при выполнении ремонта деталей, но иногда приходится сталкиваться с более масштабными работами.
Обработка алюминия сопряжена с рядом сложностей и поэтому традиционные материалы технологии пайки не всегда гарантируют получение надлежащего результата.
Один из часто применяемых способов получения неразъемных соединений напрямую связан с использованием газовой горелки.
Работа с алюминием подразумевает то, что оксидная пленка, которая находится на поверхности детали, препятствует соединению деталей.
Пайка с помощью горелки существенно отличается от работы с паяльником и по праву считается более практичным. Работая с горелкой, мастер может выполнять настройку температуры. И это предоставляет дополнительные возможности для обработки поверхности заготовок. При этом не играет особой роль толщина материала. Иногда при работе с горелкой применяют флюсы и дополнительные средства обработки поверхности.
Пайка алюминия при помощи газовой горелки
Пайка алюминия газовой горелкой в домашней мастерской позволяет выполнить предварительное прогревание заготовок и расходных материалов.
Бесспорно, для получения соединения высокого качества необходим опыт работы. Дело в том, что алюминий обладает низкой температурой плавления, соответственно расходные материалы, применяемые при совершении пайки, обладают хорошей текучестью. Если мастер совершит ошибку, то высока вероятность того, что припой просто растечется по заготовке, так и не попав в шов.
Какой флюс использовать
Флюс для пайки алюминия надо подбирать, руководствуясь набором факторов. Существует так называемый бинарный флюс основу, которого составляет ортофосфорная кислота. Флюсы этого класса не нуждаются в дополнительной промывке. С помощью этого материала можно паять и другие металлы.
Разновидности флюсов для пайки алюминия
Преимущества
Пайка – это один и способов получения неразъемных соединений металлов. Но в отличии от других методов он, до последнего времени отличался невысокой производительностью, малой прочностью на стыке. Это и ряд других причин послужило тому, что она не получила широкого, промышленного применения.
С развитием технологий стали доступны способы соединения деталей с помощью электронного луча, ультразвуковых волн. Появление специальных припоев и флюсов позволило значительно поднять качество паяного соединения.
Современные технологии пайки позволяют использовать готовые изделия без дальнейшей обработки на механическом оборудовании. Пайка вошла число основных технологических процессов в машиностроении, авиационной и космических отраслях и конечно электронике.
Пайка имеет ряд несомненных достоинств в сравнении со сваркой. Процесс соединения деталей этим способом проходит при существенно меньшем расходе теплоты. Другими словами, при проведении этого процесса не происходит каких-либо серьезных изменений в структуре металла. Его физико – химические параметры остаются практически без изменений. После пайки могут возникать такие явления как остаточная деформация, ее размеры несравнимы с теми, которые остаются после выполнения, например, сварки в облаке защитных газов.
Именно поэтому использование пайки гарантирует более точное соблюдение размеров указанных в технической документации на изделие. Использование этого метода позволяет соединять разнородные металлы. Ко всему прочему можно сказать и то, что эти процессы довольно легко можно автоматизировать.
Недостатки
Говоря о пайке алюминиевых деталей надо всегда помнить о том, что для работы с ним необходимо использовать специальные припои и флюсы, которые в состояние обеспечить требования к качеству получаемых соединений.
Малейшее нарушение технологии или использование неподходящих материалов приведет к тому, что полученный шов не будет отвечать требованиям по качеству.
Пайка алюминия обычным оловом
Как паять алюминий обычным оловом и канифолью
Если нет под рукой аргонодуговой сварки или специальных электродов, но паять алюминий нужно, то, можно обойтись и одним оловом. Изделия из алюминия являются самыми доступными и распространёнными, поэтому их часто приходится ремонтировать своими руками.
И хотя алюминий легко обрабатывается, паять его непросто. Основная проблема, возникающая при пайке алюминия, это оксидная плёнка на его поверхности. Разогретый алюминий быстро остывает, что мгновенно приводит к образованию окисей.
Поэтому в большинстве случаев для пайки алюминиевых изделий используют активные ртутные флюсы и сменные жала для паяльников. Однако если постараться, то можно запаять алюминий и обычным оловом, при помощи газовой горелки, канифоли и паяльника.
Подготовка алюминия перед пайкой
Для пайки алюминиевых изделий нужна высокая температура, намного выше, чем при пайке медных. Поэтому лучшим вариантом здесь будет использование газовой горелки или достаточно мощного паяльника, не менее чем на 100 Вт. Особенно актуальным данный совет оказывается при пайке объёмных алюминиевых изделий.
Также понадобится олово и канифоль. Если есть, то лучше всего будет использовать самодельный флюс из канифоли на основе спирта. Перед пайкой алюминия соединяемые детали нужно правильно подготовить. Для этого места пайки хорошенько натираются кирпичом или песчаником.
Делается это с той целью, чтобы камень снял оксидную плёнку с поверхности алюминия. При этом пыль, которая образуется в момент зачистки убирать не нужно. Она остается на поверхности алюминия для последующего лужения канифолью.
Пайка алюминия обычным оловом и канифолью
После того, как поверхности алюминиевых изделий обработаны камнем, на них наносится тонкий слой разогретой канифоли. Можно использовать уже готовую жидкую канифоль, а можно растопить сосновую при помощи паяльника или газовой горелки.
Далее процесс пайки алюминия мало чем отличается от пайки меди или других, цветных металлов. Для этого берётся паяльник, и разогретое олово наносится на место спаивания деталей. Можно разогревать олово горелкой, а затем втирать его жалом паяльника в алюминий.
Даже жидкое олово в виду особенностей алюминия не будет растекаться на поверхности детали. Поэтому берём паяльник и тщательно втираем олово в место соединения. При этом, как было сказано выше, из-за присутствия пыли на поверхности алюминия, разрушается оксидная плёнка.
После пайки даём деталям остыть, и проверяем соединение на прочность. И, как показывает практика, спаянное соединение алюминиевых изделий, таким образом, оказывается намного прочнее, чем из меди.
Всё это объясняется тем, что температура плавления меди намного выше, чем у алюминия. Также алюминий имеет большую способность диффузии с другими металлами.
Это наиболее простой и доступный способ соединить две детали из алюминия или «залатать» дыру. Он не требует каких-либо специальных средств и сварки. Вполне возможно, что способ окажется вполне пригодным для пайки деталей и из других цветных металлов.
Как паять алюминий оловом своими руками
Пайка соединений проводов с припоем считается самым надежным методом соединения проводов и жил кабелей. Хорошо, если нужно паять только медные провода, которые легко облуживаются припоем. Не зря в электронике все вывода элементов медные, луженые.
Пайка алюминия в домашних условиях
После того как цельные провода и многожильные жилы кабелей облудят, их довольно легко соединять пайкой. А как паять алюминий оловом, если припой отторгается окисью алюминия. Как известно алюминий покрыт тонким слоем окиси, которая мгновенно образуется на алюминии при контакте с кислородом. Чтобы припой хорошо держался на алюминиевом проводе нужно снять окись алюминия, а затем лудить.
Для этой цели в качестве флюса существуют: паяльная кислота, специальные флюсы для алюминия, смесь канифоли с ацетоном. Все эти плюсы разрушают или затрудняют образование пленки окиси на алюминии. После применения данного типа флюса процесс лужение алюминия упрощается.
Необходимые инструменты для пайки алюминия оловом являются: электрический паяльник, острый нож, плоскогубцы для скрутки проводов, мелкий напильник для подготовки жала паяльника. Из материалов потребуется: припой ПОС 61 или ПОС 50, флюс для пайки алюминия Ф-64 или аналогичный, губка.
Пайка алюминия оловом и флюсом Ф 64
Флюс Ф 64 предназначен для пайки алюминия. Методика пайки не сложна. В первую очередь нужно снять изоляцию с проводов на 5 см. Изоляция снимается острым ножом под углом к проводу, чтобы не надрезать его. Надрезанный алюминий легко обламывается.
Инструменты и материалы для пайки алюминиевого провода
Далее нужно хорошо зачистить провод мелкой наждачной бумагой или острым ножом. Зачистив провод, его смачивают кисточкой с плюсом и острым ножом продолжают зачищать провод, но уже под флюсом. Таким образом снимают пленку окиси алюминиевого провода, не давая вновь окисляться на воздухе. Далее разогретым паяльником с припоем начинают лужение провода с его конца.
Если начать облуживать провод около изоляции, тогда можно ее подпалить. В этом случае потеряются изоляционные свойства провода. Провод облуживают паяльником, движениями вперед-назад, одновременно снимается окисная пленка с алюминия. Облудить провод ровно сразу не получится. Поэтому на не облуженные участки провода снова наносят флюс и горячим паяльником с припоем и движениями вперед-назад снимают участки оставшейся окисной пленки и обслуживают.
Таким образом покрывают припоем алюминиевый провод полностью. После лужения алюминиевый провод окунают в раствор соды (5 ст. л. на 200 гр. воды) и зубной щеткой смывают остатки флюса. В состав флюса входят активные кислоты, которые не только разъедают пленку, но и сам провод. Поэтому остатки флюса нужно смыть. Смыть его полностью не получится, так как он частично остаётся под припоем и въедается в провод.
Но хоть частично его нужно смывать. Медный провод не обслуживают флюсом Ф 64, лучше использовать раствор канифоли и спирта (50% на 50%). Кисточкой наносят жидкую канифоль на медный провод (предварительно зачистив его) и горячим паяльником обслуживают провод, начиная с конца. Жало паяльника должно быть ровным и чистым. Раковины на конце жала паяльника убирают мелким напильником.
А остатки сгоревшего припоя (шлака) вытирают губкой или тряпкой. Как только алюминиевый и медный провода облуженны, их скручивают пассатижами, кисточкой наносят жидкую канифоль и спаивают соединение, начиная также с конца. Если соединить алюминий без лужения припоем, то это соединение может нарушиться со временем. Соединение алюминия с медью представляет собой гальваническую пару, и при прохождении через него тока нагревает и разрушает соединение.
Таблица температурных режимов марок припоя
В результате место скрутки сильно нагревается и обугливается, что повышает пожароопасность. Оловянный припой нейтрален к алюминию, поэтому алюминиевые провода перед соединением с медью нужно лудить. Для пайки алюминиевых проводов хорошо подходят припой ПОС 61 и ПОС 50 с низкой температурой плавления 190 — 210С.
Пайка алюминия с медью оловом и канифолью
Пайка электрических проводов с помощью паяльной кислоты запрещена в ПУЭ. Это связано с тем, что эта кислота полностью не сгорает при пайке. В результате место соединения проводов со временем разъедается кислотой, образуются окиси, которые нагреваются при прохождении тока и могут вызвать возгорание изоляции. К таким кислотно содержащим флюсам относятся специальные флюсы для пайки алюминия, в том числе и Ф 64.
Так как же паять алюминий с медью, чтобы соединение было качественным и долговечным. По сложности метод лужения алюминия оловом и канифолью даже легче, чем лужение алюминия флюсом Ф 64. Но качество и надежность при лужении в канифоли будет высоким. При лужении алюминия в канифоли нужно сделать или подобрать низкую ванночку для жидкой канифоли (канифоль 60% и спирт 40%).
Флюсы для пайки алюминия
Заполняют ванночку жидкой канифолью так, чтобы провод утопал в ней с изоляцией на 5-10 мм. Очищенный от изоляции провод кладут в канифоль и острым ножом (удобно скальпелем) снимают плёнку окиси с алюминиевого провода, не вынимая его из ванночки. То есть под канифолью защищают провод по всей его длине со всех сторон. Под канифолью пленка на очищенных местах алюминиевого провода не образуется, так как нет соприкосновении с кислородом.
Теперь берут разогретой паяльник с припоем мощностью не менее 60 Вт и опустив его на оголенный и очищенный от окиси провод, у самой поверхности канифоли, понемногу прокручивают и вытаскивают уже облуженные участки провода. Суть метода заключается в том, чтобы провод облуживался у самой поверхности жидкой канифоли. Чтобы зачищенные участки провода от окиси не могли соприкасаться с воздухом.
Паяльник может быть временами погружен на 2-3 мм в канифоль. Немного облудив провод поднимите паяльник, чтобы он вновь нагрелся. Да в начале, будет много дыма, поэтому лучше учиться паять на улице или в помещении с хорошей вентиляцией. После нескольких попыток у вас выработается своя техника лужения и появится небольшой опыт.
Вы определитесь с положением паяльника, скорость лужения провода увеличится, то есть появится навык, и уменьшится количество дыма. Зато провод будет облужен идеально. Далее, как обычно, скручивают провода и так же паяют их небольшим количеством припоя.
Остатки канифоли на пропаянной скрутке проводов смывают кисточкой со спиртом. Недостаток такого метода — это невозможность пайки в труднодоступных местах. Для таких случаев, лучше использовать другие методы безопасных соединений алюминия с медью.
