Как паять сталь оловом

Как паять стальные детали

Нередко возникает надобность скрепить стальные детали без сверлений, и без сварки. Выручит пайка стали. Но как это сделать правильно, ведь здесь имеются особенные нюансы. Несколько рекомендаций от специалистов.

Какая сталь паяется хорошо

Отдельные марки стали хорошо поддаются пайке, другие паяются с большим трудом, ни с каким припоем соединяться не желают, ни под каким флюсом. Как правило, мягкие стали «для гвоздей» легко паяются. На бытовом уровне это можно объяснить и тем, что материал усеян микроскопическими кратерами и неровностями. Но также имеются электротехнические марки, особо твердые и упругие, и применяемые для валов, точной механики. Здесь уже как повезет…

Вопрос в том, что определить марку на глазок домашнему мастеру невозможно. Узнать насколько хорошо паяется данная деталь из стали, или близкого к ней сплава, можно только экспериментальным путем.

Как выполняется соединение оловом – порядок действий

Все зависит от того, насколько удачно можно залудить данную деталь, насколько прочным окажется контакт оловянного припоя со сталью. Чтобы контакт оказался удовлетворительными, если это возможно вообще, нужно выполнить следующее:

зачистку стали, химическую зачистка под припоем;

разогрев детали до температуры плавления припоя, нахождение припоя на детали под флюсом некоторое время в текучем состоянии.

Зачистка стали выполняется сперва механически, — наждачной бумагой, убираются слои ржавчины и загрязнений. Затем в качестве флюса применяется состав, который хорошо реагирует с окислами железа.

Наиболее безобидной в применении, но эффективной в данном случае, оказывается ортофосфорная кислота, которую легко приобрести в автомагазине, как «очистку ржавчины».

Требуемая мощность разогревающих устройств полностью зависит от массы деталей.

Процесс пайки двух стальных деталей

Если нужно спаять два больших гвоздя, то мощности одного паяльника 100 Вт будет маловато. Для разогрева зажатого в тисках большого гвоздя, или подобной по массе детали из стали, нужно воспользоваться строительным феном. Или газовой горелкой.

Также понадобится вата на палочке, для подачи флюса в зону разогрева, и паяльник от 50 Вт.

Зачищенная наждачкой сталь разогревается горелкой.

На горячую деталь наносится ортофосфорная кислота и тут же подается паяльником расплавленный оловянный припой.

Как правило, у стальных деталей, которые поддаются пайке, возникает весьма прочная связь с оловом, т.е. происходи покрытие металла, — залуживание.

Это же повторяется с другой деталью. Затем разогреваются две детали, находящиеся вместе, и в зону контакта подается дополнительный припой паяльником.

Насколько прочна пайка стали, можно ли сделать прочнее

Прочность такого соединение будет обуславливаться многими факторами:

прочностью связи припоя с металлом,

направлением нагрузки по отношению к спаянным плоскостям.

Но в любом случае прочность пайки оловом не идет ни в какое сравнение с тем, что привыкли понимать под прочностью характерной для стали или «сварка металла».

Упрочить можно применив другой припой, — специальные прочные составы и более тугоплавкие с включением серебра, цинка, меди и др.

Другое направление увеличения прочности – покрытие припоем не только плоскости, но и боковин детали, — охват детали припоем. Тогда сопротивление на отрыв при разнонаправленных нагрузках будет больше.

Особопрочная пайка, особые припои

Чтобы применить составы дающие прочное соединение со сталью, с собственной температурой плавления порядка 800 — 900 град, нужно использовать графитовый тигель.

Работу должны вести только специалисты по плавке металлов. Необходимо знать основы плавления металлов, порядок обращение с расплавами и технику безопасности. В общем, пайка стали сверхпрочными припоями выполняется на специализированных предприятиях.

Возможный состав припоя:

• 55% цинка, 45% меди, немного кремния для увеличения текучести.

Состав расплавляется под слоем угля в графитовом тигеле.
Стальные детали, подлежащие пайке, разогреваются газовой горелкой.
В качестве флюса используется ортофосфорная кислота.
Расплав подается на детали. Как правило, залуживание и пайка производятся за один разогрев и деталей и припоя.
Но подобная пайка стали по сложности превосходит простую сварку….

Но в быту, где нужно «залатать», «прикрепить», «состыковать» две стальные детали, нужно пользоваться припоями с низкой температурой плавления, типа свинцово-оловянных.

Пайка железа с помощью оловянного припоя

Процесс пайки – это химическое соединение двух металлов с помощью припоя. Причем кристаллическая структура металла не изменяется. То есть, соединяемые части остаются при своих технических характеристиках.

Само соединение получается достаточно надежным, но многое будет зависеть от вида припоя и технологии пайки. К тому же необходимо отметить, что не все металлы могут быть соединены этим процессом. Основные же металлы, особенно стальные (железо), между собой могут быть спаяны.

Три технологии

Существует три технологии пайки железа оловом:

1. паяльником. Для этого придется использовать мягкие припои с большим содержанием свинца;
2. паяльной лампой. Здесь потребуются твердые припои с большим содержанием олова;
3. электрическая пайка железа.

Первый способ применяют в том случае, если железо не будет в процессе эксплуатации подвергаться большим нагрузкам. Второй – это лужение железа оловом, когда оловянный припой наносится на поверхность металлического изделия и растирается по всей его плоскости тонким слоем.

В этой технологии обязательно применяется флюс для пайки. Третий вариант используется в производственных масштабах, для чего применяется специальное оборудование.

Пайка листов жести

Пайка жести (тонкого листового железа) является часто встречаемым процессом в изготовлении металлической тары. Но нередко и в домашних условиях приходится скреплять листы железа между собой, собирая герметичные конструкции. Поэтому перед тем как припаять один лист к другому, необходимо подготовить все нужное.

Для процесса пайки железа с помощью олова понадобится припой с небольшой концентрацией олова, к примеру, ПОС-40, флюс, паяльник и шило.

Флюс в процессе пайки железа выполняет функции растворителя и окислителя одновременно. То есть, сразу происходит смачивание металла и защита от окислительных процессов. В качестве флюсов используют канифоль и соляную кислоту или хлористый цинк и борную кислоту.

Что касается паяльника, то для проведения качественной пайки оловом лучше выбрать электрический инструмент мощностью более 40 Вт. Старый паяльный инструмент, который нагревается от пламени огня, сегодня практически не используют даже в домашних условиях.

Последовательность действий

Вот основные этапы данного процесса:

• зачистка соединяемых листов;
• нанесение флюса;
• разогрев паяльника и лужение;
• пайка оловом;
• очистка стыка бензином.

Очистку проводят механическим способом наждачной бумагой. Если загрязнения большие, то придется провести обработку растворителем. Если не удается очистить и таким методом, тогда проводят травление серной кислотой.

Два куска листового железа подносят друг к другу на расстояние 0,3 мм. Их края обрабатывают пастообразным флюсом при помощи кисточки. Жало паяльника очищается наждачкой, и сам инструмент включается в электрическую сеть через розетку. Чтобы проверить, хорошо ли он нагрелся, надо помести его жало в нашатырную смесь, которая должна закипеть.

Теперь проводится этап лужения железа. То есть, с помощью припоя из олова или его сплава обрабатываются края двух листов жести, чтобы покрыть их оловянным слоем, который будет выполнять защитные функции от коррозии металла.

Все готово, остается только запаять два конца листов. Жало паяльника подносится к месту стыка вместе с припоем из олова, и они оба продвигаются плавно по границе соединения.

При этом жало необходимо прижимать не острым концом, а плоской гранью, за счет чего будет прогреваться одновременно и соединяемые детали, что скажется на высоком качестве проведенной пайки железа.

Особенности работы с оцинкованными изделиями

Пайка оцинковки оловом по чисто технологическому процессу от предыдущей ничем не отличается. Но есть в технологии свои тонкие нюансы, которые сказываются на качестве конечного результата.

Нельзя паять оцинковку припоями, в состав которых входит большое количество сурьмы. Это вещество при контакте с цинковым покрытием создает непрочный шов.

В качестве флюса лучше использовать борную кислоту и хлористый цинк. Если сами изделия уже были залужены оловом в процессе производства, тогда в качестве флюса можно применять канифоль.

Когда производится соединение оцинкованного железа (листового) и проволоки, то последнюю надо согнуть под прямым углом, чтобы увеличить площадь контакта двух изделий.

В остальном процесс проводится точно также. Кстати, неважно, проволока была изготовлена из оцинковки или обычной стали.

Есть еще несколько важных позиций, которые надо учитывать в процессе пайки оцинкованных изделий. Если для пайки железа используются припойные стержни на основе олова и свинца, то для них лучше добавлять флюс на основе хлористого цинка и хлористого аммония. Соотношение 5:1 соответственно.

Припой на основе олова и кадмия требует едкого натра в качестве флюсовой добавки.

Если между собой соединяются оцинкованные изделия из железа, в состав защитного слоя которых входит более 2% алюминия, то применяется припой на основе олова и цинка. А в качестве флюса используют соляную кислоту и вазелин (стеарин).

В независимости от того, какие детали или узлы соединяются пайкой, необходимо после окончания процесса и остывания шва промыть место стыка водой, чтобы удалить остатки флюса.

Техника безопасности

Пайка железа оловом – процесс небезопасный. Поэтому надо строго соблюдать меры предосторожности. На руки надеваются защитные перчатки, под паяльник обязательно устанавливается подставка, чтобы разогретое жало не касалось стола и подручных материалов. И сама процедура должна проводиться аккуратно.

При кажущейся простоте паячной операции, на самом деле это серьезная процедура. И относиться к ней надо с большим вниманием. Что-то упустили, неправильно даже приложили, и можно считать, что качество стыка резко упало. Поэтому важно к каждому этапу подходить ответственно, особенно это касается очистки двух стыкуемых изделий из железа.

Как правильно паять металл

Многие могут спаивать провода и радиодетали, но не каждый паял металл. В этой статье я максимально коротко и с примерами изложу принцип пайки металла.

Введение

Начнём с общих представлений о пайке. Пайка это физико — химический процесс получения соединения в результате взаимодействия припоя и спаиваемого металла. Она имеет сходство со сваркой плавлением, но всё же между ними имеются различия. При сварке в месте шва свариваемые детали плавятся, а при пайке паяемый материал не плавится. Так же в отличие от сварки пайка осуществляется при температурах ниже плавления спаиваемого металла. Формирование шва при пайке происходит путём заполнения припоем зазора между соединяемыми деталями, т.е. процесс происходит за счёт смачивания и капиллярного эффекта.

Встаёт вопрос, зачем же пользоваться пайкой, если сварка лучше скрепляет детали. На это есть свои плюсы:

• Пайка более доступна, чем сварка.
• При пайке соединения получается разъёмными.
• Сварке не поддаются маленькие детали.

Пайка — достаточно прочное соединение, если соблюдать технологию.

Оборудование

Для спаивания металла необходимо следующее основное оборудование:

♦ Паяльник. Мощность зависит от размера спаиваемых деталей. Для пайки небольших деталей (жесть, проволока, болтики) сойдёт паяльник ватт на 60, для более крупных — 100 ватт и выше. Я использую 2 паяльника — на 65 и 100 w, для домашних условий это вполне достаточно.

На том, как залудить паяльник я подробно останавливаться не буду, в интернете есть отдельные статьи про это. Скажу лишь основное:

— При первом включении паяльника ему нужно дать обгореть — выставить включённым его на улицу и подождать когда перестанет вонять и дымиться.

— Далее необходимо напильником зачистить жало до блеска, опустить кончик жала в канифоль, потом расплавить им олово.

— Олово должно равномерно покрыть жало. При нагреве жало будет выгорать, его нужно будет затачивать и заново лудить.

♦ Паяльная кислота и припой. Деревянная палочка используется для нанесения кислоты.

♦ Вспомогательные приспособления. К ним относятся напильник и наждак, необходимые для зачистки паяльника и деталей.

Так же паяльнику нужна подставка. Самое простое что можно использовать в качестве подставки — любой металлический предмет, с которого паяльник не будет скатываться.

Для удержания спаиваемых деталей используются различные инструменты, например тиски и плоскогубцы. Так же детали можно закрепить гвоздиками на доске.

Основы пайки

Давайте теперь разберемся, какие металлы легко поддаются пайке:

Остальные металлы паяют при помощи специальных флюсов и другой технологии. В данной статье эта тема затрагиваться не будет.

С металлами разобрались, теперь приступаем к изучению процесса пайки:

• Зачищаем то место, где будет располагаться шов. Для этого я использую мини шлиф машинку.
• Обезжириваем место спайки, используя ацетон, бензин и т.д.
• Наносим на шов деревянной палочкой паяльную кислоту. Делаем это как можно ровнее, т.к. в дальнейшем ровно по этому место растечётся припой.
• С заранее залуженного паяльника удаляем окислы (если они имеются) и прикасаемся им к палочке припоя. Припой должен лечь на жало ровной каплей. Если этого не происходит, значит паяльник плохо залужен.
• Прикасаемся жалом к месту спайки. Нельзя ожидать, что при первом же прикосновении паяльника произойдет спайка. Для этого необходимо прогревать спаиваемые поверхности до температуры плавления припоя. Тепло от паяльника передается на спаиваемое место не сразу. Жесть, проволоки и другие тонкие части прогреваются довольно быстро, но не моментально. На прогрев толстых материалов нужно сравнительно много времени.
• Для спайки тонких частей надо довольно медленно вести паяльником, передвигая его дальше, когда припой растечется и зальет шов. При спайке толстых предметов приходится относительно долго держать паяльник на одном месте и ждать, пока прогреются спаиваемые поверхности и припой растечется по шву.
• Проведя паяльником на некоторое расстояние, двигают его немного назад, затем снова вперед и опять назад, до тех пор, пока припой не разольется ровной и чистой дорожкой. По мере израсходования припоя, его набирают с палочки. Набирать много припоя не следует, особенно, если спаиваемые поверхности ровно и плотно соединены; избыток припоя приведет к образованию натеков.
• По окончании пайки необходимо смыть остатки кислоты водой. Если кислота плохо смывается, используйте мыло. Не смытая кислота приведёт к окислению металла.

Лучше всего обучаться пайке на белой жести. Её не нужно зачищать, но необходимо обезжиривать. При наличии жира кислота не смачивает поверхность жести. Ниже рассмотрены примеры спаивания проволок и жести. Для обучения можно повторить всё это.

Спаивание жести / листового металла

Далее в добавок к фотографиям будут идти схематические изображения. Вот условные обозначения:

Соединение «Впритык»

Соединение «Внахлёст»

Соединение «В замок»

Качество: Очень прочно

Спаивание проволоки

Соединение «Впритык»

Соединение «Внахлёст»

Соединение «С усилением»

Качество: Очень прочно

Для усиления на левом соединении используется намотанная виток к витку медная проволока, на правом — стержень и резьба обёрнуты полоской жести:

Спаивание проволоки и листового металла

Соединение «Впритык»

Соединение «Внахлёст»

Соединение «Насквозь»

Качество: Очень прочно

Заключение

Пайка — несомненно нужная вещь, использование которой решает многие проблемы с соединением деталей. Напоследок в качестве примера представлю несколько работ, в которых она использовалась:

Как выполнить пайку нержавейки в домашних условиях?

Пайка нержавейки – достаточно сложная процедура. К ней прибегают для соединения тонкостенных деталей, когда нет возможности выполнить сварку по технологии TIG. Это позволяет избежать чрезмерного температурного воздействия на рабочую поверхность.

Особенности сплавов

Пайку нержавеющей стали относят к квалифицированным работам. Это связано с тем, что для выбора оптимального режима пайки необходимо точно определить тип материала. Например, наклепанные сорта нержавейки спаивают без нагрузки, во избежание образования дефектов на поверхности, вследствие температурного воздействия.

Алюминий и магний слабо взаимодействуют с рассматриваемым сплавом, поэтому при подборе материала следует обращать внимание на состав изделия. С прочими сортами металлов нержавейка образует высокопрочное соединение.

Высоколегированные составы с высоким содержанием хрома плохо переносят воздействие высокой температуры. При нагреве свыше 500 Сº активизируется процесс образования карбида хрома, негативно влияющий на параметры металла.

Выбор припоя

Правильный припой для пайки нержавейки – залог качества соединения. На выбор подходящего материала оказывают влияние следующие факторы:

• состав металла;
• условия проведения работ.

В стандартных условиях пайку выполняют серебряным припоем – он обладает отличными антикоррозионными свойствами, а никель в его составе повышает прочность соединения. Визуально, соединение не будет отличаться от основной поверхности. Мастера считают серебряные составы лучшим материалом для пайки нержавейки. При этом использовать серебро без добавок запрещено. Для повышения качества соединения к нему добавляют медь или цинк.

Выбор флюса

Для работы с нержавейкой подходит не всякий флюс, поскольку процесс протекает под действием высоких температур. Опытные мастера рекомендуют использовать буру. Ее вносят в зону контакта и нагревают до полного расплавления, после чего подают припой.

При отсутствии буры, в качестве флюса рекомендуют использовать ортофосфорную кислоту. Более активные составы будут негативно воздействовать на слой припоя.

Как сделать флюс своими руками?

Опытные мастера предпочитают готовить флюс своими руками. Существует несколько рецептов. Наиболее употребительным считается смесь, в состав которой входят:

• бура – 7 частей;
• борная кислота – 2 части;
• фтористый кальций – 1 часть.

Смесь готовят на водной основе.

Для работы с мелкими деталями достаточно смешать борную кислоту и буру, в соотношении 1:1.

Особенности пайки оловом

Припои на основе оловянно-свинцовых смесей отличаются высоким качеством соединения при доступной цене. Это является основной причиной популярности пайки нержавейки оловом в домашних условиях. Метод лучше всего зарекомендовал себя при заделке небольших трещин или соединении мелких деталей. Изделия, подверженные в процессе эксплуатации температурным нагрузкам, рекомендуют паять с использованием серебряных составов. Примером являются трубки дистиллятора, которые эксплуатируются при высокой температуре под давлением.

Использование олова в качестве присадочного материала при пайке нержавейки, не получило широкого распространения в промышленности, ввиду низкого температурного порога соединения.

Преимущества

Использование легкоплавких припоев обладает следующими преимуществами:

• легкая процедура пайки небольших деталей;
• подготовительные процедуры не отнимают много времени;
• низкая стоимость расходных материалов;
• можно использовать как бытовой электрический паяльник, так и газовую горелку.

Недостатки

Метод имеет следующие недостатки:

• низкий показатель прочности соединения;
• низкая температура плавления олова снижает сферу применения запаянных деталей;
• грамотное применение расплавленного олова требует от мастера определенных профессиональных навыков.

Режимы

Оловянно-свинцовые припои применяют при следующих параметрах:

• максимальная температура горелки составляет 240 Сº;
• минимальная мощность паяльного устройства – 40 Вт;
• интервал воздействия на поверхность – не более 10 секунд;
• толщина припоя, независимо от формы изготовления, не должна превышать 4 мм.

Как правильно работать в домашних условиях?

Пайка нержавейки считается достаточно сложным процессом, поэтому к выполнению работ дома следует подойти с особым вниманием. Для большинства припоев, за исключением оловянных, необходим паяльник мощностью не менее 100 Вт.

Не следует забывать про подготовку поверхности под пайку. Данная процедура начинается с механической обработки плоскости и заканчивая ее лужением.

Использование активных флюсов требует особого внимания – после завершения работ необходимо промыть соединение проточной водой.

Соединение с другими металлами

При спайке разнородных составов, например, пайке нержавейки с медью или бронзой, необходимо внимательно изучить свойства соединяемых металлов. Основная проблема заключается в подборе температурных параметров, поскольку заготовки обладают различными условиями плавления.

Независимо от типа металла, необходимо тщательно очистить контактную зону.

В качестве рабочего инструмента можно использовать паяльник или горелку.

В случае отсутствия серебряного припоя можно использовать составы на основе латуни. Это снизит качественные характеристики соединения, зато позволит сэкономить на расходных материалах, поскольку латунь дешевле серебра.

Пищевые припои

Требования к пайке посуды, которая используется для приготовления пищи, не отличается от общих правил проведения работ. Правильный припой для нержавейки – основное требование. Например, для ремонта посуды нельзя использовать припои группы ПОС, поскольку свинец негативно влияет здоровье человека.

Основные ошибки

Малейшая оплошность может привести к существенному снижению качества соединения. Следующие советы снизят вероятность ошибки:

1. При проведении домашних работ оптимальная мощность паяльника составляет 100 Вт. Использование более мощного прибора приведет к перегреву расходных материалов, а мене мощного – к неполному прогреву металла.
2. Используйте паяльник с необгораемым стержнем.
3. Пищевую посуду лучше паять чистым оловом, поскольку свинец обладает токсичными свойствами.
4. В качестве флюса опытные мастера рекомендуют использовать активные составы. Лучше всего зарекомендовала себя ортофосфорная кислота.

Заключение

Пайка нержавейки относится к сложным процедурам, ввиду разнообразия легирующих сплавов. Для мелких деталей, не подверженных температурному воздействию, лучше всего подойдут припои группы ПОС.