Где применяются медные изделия
Медную руду человек обнаружил более 5 тысяч лет назад. Неспроста век, следовавший за каменным, назвали медным.
С тех древних пор металл использовали для многих целей. Следующий исторический этап назывался бронзовым веком потому, что в это время научились сплавлять медь с оловом, делать изделия из бронзы. Затем появились латуни, мельхиоры, другие медные сплавы.
Популярность меди объясняется совокупностью физических и химических свойств. В настоящее время медь применяют для изготовления трубопроводов, подающих воду, газу, теплоносители. Делают медные провода, радиотехнические изделия.
Достоинства медных труб заключаются в устойчивости к коррозионным изменениям и хорошей пластичности. Изделия из меди имеют гладкий поверхностный слой, остаются неизменными при длительном облучении УФ светом, обладают большой теплопроводностью, термостойкостью, механической надежностью, долговечностью.
Продукция из меди стоит дороже, но расходы окупаются возможностью длительной эксплуатации. В некоторых ситуациях возникает необходимость в пайке меди и ее сплавов.
При потенциальных высоких нагрузках на места соединения процесс проводят при высокой температуре. Во всех иных случаях для пайки медной трубы достаточно небольших значений температуры.
Какие методы пайки медных труб существуют
Различают несколько основных способов пайки меди:
- Горячий
- 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».
Горячая пайка медных труб имеет допуск на создание даже газопроводных коммуникаций.
Паянные горячим способом медные трубы можно использовать в следующих сферах:
- Водопровод (горячий, холодный)
- Отопление
- Газопровод
- Кондиционирование
- 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.
Особенности технологий
Флюсы для пайки меди необходимы не всегда. При проведении процесса с нагреванием до больших температурных значений соединить медные фрагменты можно без добавления флюсовой массы.
Большое значение для получения качественного соединения при реализации пайки без флюса имеет состав припоя.
Лучший вариант — сплавы на основе олова, серебра, позволяющие паять медь при высокой температуре, получать хороший результат.
При низкотемпературной пайке приходится применять припой и флюс. Умеренного нагревания не хватает для полноценной подготовки поверхности деталей к соединению.
Медь – металл непритязательный, позволяющий работать со многими составами:
- растворами;
- мелкоизмельченными порошками;
- гелеобразными массами.
Компоненты флюсов имеют разное предназначение. Борная или соляная кислота, хлорид цинка активно реагируют с оксидами, удаляя их. Канифоль, восковые составы, смолы обеспечивают хорошую адгезию, распределение припоя по всему рабочему участку.
В среде мастеров популярен флюс в виде пасты для пайки меди. Его можно легко нанести только в то место, которое будет подвергаться пайке. Он не растекается по всей детали, легко удаляется по окончании работы.
Что потребуется для пайки медных труб
При установке трубопроводных коммуникаций из меди мастеру будет сложно обойтись без следующего инвентаря:
- Газовая горелка – речь идет о компактных баллончиках с насадкой-резаком. Горелка должна обеспечивать тонкое направленное пламя длиной 50-100 (мм). Разумеется, можно обойтись и полоноразмерным газовым резаком, если он есть в наличии. Но резак достаточно опасно использовать на территории жилищных объектов.
Для работы с медными трубами существует специальный паяльник. Но специализированный нагреватель сможет себе позволить лишь специалист по установке медных коммуникаций, который занимается этим делом на коммерческой основе.
- Труборез – приспособление для порезки труб. Главным преимуществом трубореза перед ножовкой или болгаркой является возможность получения аккуратной кромки. При этом срез получается цилиндрической формы, без появления конуса и овала.
Конечно, при обработке труборезом тонкостенных коммуникаций срез может получаться не цилиндрическим, а овальным. Чтобы предотвратить деформацию торцевой части трубы, рекомендуется использовать специальные вставки. Этот же совет применим и к другим методам порезки труб.
Многие мастера при порезке медных труб отдают предпочтение ножовке по металлу. Помимо деформации торца в этом случае на стенках останутся заусенцы, которые впоследствии нужно будет аккуратно убирать.
Работа с медными трубами является деликатной. Даже мелкие заусенцы на торце коммуникаций могут стать препятствием для качественной пайки соединений.
- Наждак – перед нагревом труб и нанесением флюса контактные поверхности нужно зачистить от оксидной пленки. Если этого не сделать, то существенно снизится адгезия припоя.
Некоторые мастера используют вместо наждака щетку для зачистки металла. Для медных труб подходит лишь щетка с мягким металлическим ворсом. Такие щетки в народе называют «ведьмой».
- Расширитель труб – данный инструмент применим лишь к медным трубам с толщиной стенки не выше среднего. Благодаря расширителю появляется возможность увеличить диаметр торцевой части. В данном случае можно вставляются трубки одна в одну.
Для качественной пайки медных труб величина зазора между диаметрами торцевых частей соединения должна находиться в пределах 0,1-0,4 (мм). Это достаточно плотная посадка, которая при этом пропустит внутрь расплавленный припой.
Под действием флюса расплавленный припой становится неимоверно текучим.
Если не пользоваться расширителем и не увеличивать диаметр торца, то коммуникации придется соединять фитингом (штуфера, муфты, уголки, тройники и пр.). Негативным моментом использования фитинга является то, что пайку придется осуществлять с двух сторон для каждого соединения. Это лишняя трата сил и времени.
Дополнительно фитинги не растут на деревьях, их нужно покупать. Ударить по карману может приобретение медного фитинга. Если же работать с разнородными материалами, медь плюс нихром, есть вероятность, что в один прекрасный день какое-то из соединений даст течь.
Что еще нужно знать о том, как паять медные трубы.
Некоррозионная группа
Обычная светлоокрашенная канифоль относится к неактивным флюсам, легко удаляется этиловым спиртом любой степени очистки, техническим ацетоном.
Такой флюс пригоден для пайки меди и сплавов на ее основе. Его применяют при пайке проводов, радиодеталей.
В местах углублений, не очень удобных для нанесения чистого канифольного флюса, можно проводить обработку поверхности раствором канифоли в этиловом спирте.
Если предполагается эксплуатация медных изделий при больших нагрузках, нужно обеспечить соединение с повышенными прочностными характеристиками. Для этих целей пайку проводят со смесью канифоли с глицерином, растворенной в спирте.
Составы с умеренной коррозионной активностью
Слабой коррозионной активностью характеризуются флюсы из канифоли, спирта к которым добавлено какое-либо из следующих веществ:
- уксусная кислота,
- хлорид цинка,
- ортофосфорная кислота.
При пайке хорошо работает флюс для меди из раствора канифоли в спирте с добавкой хлоридов цинка и аммония. Эффективно применение смеси из глицерина, и раствора хлоридов цинка, аммония, натрия.
Качественное соединение при пайке обеспечивает флюс из раствора глицерина в воде, к которой добавлен солянокислый гидразин. С успехом можно применять смесь из спирта и раствора фосфорной кислоты.
Флюсы, содержащие канифоль, используют при температурах до 300 °С. Остальные составы можно нагревать до 350 °С.
Сильного кислого действия
Составы, содержащие или образующие кислоту, активно удаляют оксидный слой, обладают хорошими очищающими свойствами. Однако остатки флюса после пайки могут провоцировать порчу металла впоследствии. Поэтому рабочую зону по окончании процесса нужно хорошо промывать.
Для пайки меди и ее сплавов применяют растворы хлорида цинка в воде, хлоридов цинка и аммония в воде, хлоридов цинка в растворе соляной кислоты. Эффективно применение смеси хлоридов цинка, аммония, натрия.
Если в припоях содержится много свинца и цинка, то в качестве флюсов рекомендуют использовать раствор смеси хлоридов: калия, цинка, меди, натрия в растворе соляной кислоты.
Припои со свинцом не пригодны для пайки труб, поставляющих питьевую воду. Свинец обладает большой токсичностью, контакт с водой для питья не допускается санитарными нормами.
Для пайки тугоплавкими припоями
Пайку меди в определенных ситуациях проводят припоями, плавящимися при высоких температурах. В качестве флюса при этих процессах можно использовать только буру или смесь буры и борной кислоты.
Применяют также раствор буры и борной кислоты в воде с хлоридом цинка или смесь буры, борной кислоты и фторида кальция.
Припоями в такой пайке служат сплавы, содержащие медь. Для обеспечения качества соединения буру перед самостоятельным изготовлением флюсов нужно хорошо прокаливать. В готовых средствах все компоненты прошли предварительную обработку.
Разновидности
С учетом особенностей металла и вида проводимых работ используют разные флюсы для пайки медных труб. Мастера чаще всего применяют расходный материал в виде пасты.
Паста для пайки медных труб.
Во время применения пасты используется состав без комочков с однородной консистенцией. Для получения качественного соединения учитываются компоненты вещества.
Консистенция средств
Производители выпускают расходный материал, улучшающий пайку меди, в следующем состоянии:
- Пастообразном — востребованное и дорогое вещество. Рабочие качества флюс пасты не нужно улучшать. Материал готов к немедленному использованию. Он легко наносится на медную поверхность, что позволяет надежно герметизировать стык.
- Жидком — состав выпускается в бутылях. Средство используется одновременно с мягким припоем для обеспечения качественного стыка.
- Порошкообразном — сухое химическое вещество, которое затруднительно наносить на обрабатываемую область. Поэтому его применяют не так часто. Порошки для использования совместно с усиленными, тугоплавкими припоями.
Химический состав
Производятся кислотные и бескислотные флюсы. К первому виду относятся антикоррозийные вещества, которые не требуется удалять после создания соединения. Их основой являются растворители и фосфор. Антикоррозийные вещества очищают область обработки от окисей и способны вытеснять воду.
К кислотным составам также относятся ВТС средства. При их изготовлении применяется салициловая кислота, золотосодержащие компоненты, вазелин для технических нужд. Они позволяют получать аккуратные швы.
К бескислотным флюсам относится канифоль, отличающаяся небольшой химической активностью. По этой причине детали перед соединением всегда тщательно очищаются. Во время пайки применяется обычная (натуральная) канифоль или ее спиртовые растворы.
При работе с трубопроводами чаще всего используется канифоль, смешанная с натриевой солью. Такой состав отличается антикоррозионными свойствами.
Канифоль
Благодаря канифоли образуется защитная пленка, а натриевая соль замедляет процесс окисления. Канифоль является самым доступным и популярным расходным материалом для пайки.
К недостаткам использования канифоли относится вероятность обугливания места соединения, если будет допущен перегрев. Средство не позволяет получить эстетичный стык по сравнению с составом на основе салициловой кислоты.
Однако соединение будет отличаться хорошей надежностью и прочностью.
