0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как производится пайка алюминия?

Пайка металлов

Точечная и контактная сварка, пайка алюминия, флюс, припой

  • Материалы
  • Конфиденциальность
  • О сайте

Google

Разделы сайта

Газопламенная пайка алюминия

Алюминий интенсивно окисляются в процессе весьма стойкого окисла Аl2O3 его сплавы интенсивно окисляются в процессе нагревания с образованием затрудняющего ведение пайки.

Другой особенностью алюминия является низкая температура плавления его сплавов, вследствие чего изделие легко перегревается. Кроме того, при температуре пайки цвет алюминиевых сплавов не изменяется, что затрудняет установить, достаточно ли нагрето паяемое изделие.

Нагрев в процессе пайки оказывает значительное влияние на структуру алюминиевых сплавов. Особенно чувствителен к нагреву дуралюмин, причем чем медленнее нагревается сплав, тем заметнее происходит его разупрочнение. Газопламенная пайка, осуществляемая при довольно длительном нагревании изделия с охватом большого участка, почти не применяется для соединения деталей из дуралюмина.

Трудно паять также сплавы АК-4, В-95 и литейные сплавы, имеющие более низкую температуру плавления. Только сам алюминий, а также сплавы авиаль и АМц дают в настоящее время высококачественный шов при газопламенной пайке. Пайка алюминия и его сплавов возможна только при условии тщательной очистки поверхности соединяемых деталей.

Процесс пайки с припоем и флюсом 34А происходит при 540-550гр. Пайка припоями В62 и В63 производится при пониженных температурах. Нагрев для пайки алюминиевых сплавов производится пламенем бензино-воздушной горелки или паяльной лампой. Ацетилено-кислородное пламя, имеющее высокую температуру (3100гр.), увеличивает опасность расплавления и пережога материала.

Кроме того, ацетилено-кислородное пламя интенсивно реагирует с флюсом 34А, поэтому для пайки алюминия применять его не следует. Даже пламя бензино-воздушной горелки или паяльной лампы при длительном воздействии снижает активность флюса, применяемого для пайки алюминиевых сплавов, поэтому время соприкосновения пламени с флюсом должно быть минимальное. Вследствие этого при пайке алюминия припоем 34А флюс 34А наносится не преждевременно, а в процессе пайки при температуре 450гр. Это сокращает время реагирования пламени с флюсом.

Для определения начала процесса у паяемого места необходимо провести черту лучинкой или обратным концом спички. При температуре 450гр. след лучинки или спички обугливается и дает черную линию. После того как деталь нагрета достаточно, пламенем нагревают конец прутка припоя до оплавления, погружают в сухой порошкообразный флюс и переносят к месту пайки.

Вода и этиловый спирт также реагируют с флюсом, снижая его качество, поэтому изготовлять из него пасту не следует. Флюс, перенесенный в шов, расплавляется раньше припоя и, растекаясь по соединяемым поверхностям, растворяет на них окисную пленку. При дальнейшем нагревании расплавляется припой, который затекает в зазоры шва, и происходит пайка.

При пайке алюминия или его сплавов нужно иметь в виду, что остатки флюса вызывают коррозию шва. Поэтому не позднее чем через час остатки флюса должны быть тщательно удалены промывкой, как указано выше.

Одной из особенностей алюминия является высокий коэффициент его теплового расширения, вследствие чего он при пайке получает значительное коробление. Для уменьшения коробления алюминиевых изделий следует вести равномерно предварительный их нагрев. Мелкие детали обычно нагреваются газовым пламенем. При пайке крупных деталей припоем 34А целесообразно нагреть их в электрической печи до температуры 450гр., а затем приступить к пайке.

При отсутствии печей применяют равномерный подогрев деталей двумя или несколькими горелками.

Пайка алюминия

В настоящее время в электробытовой технике стали широко использовать алюминий и его сплавы, как, например, алюминиевые электрические провода в трансформаторах — стабилизаторах напряжения и т. п. Поскольку алюминий и его сплавы, соприкасаясь с воздухом, быстро окисляются, обычные методы пайки не дают удовлетворительных результатов. Ниже описываются различные способы пайки алюминия оловянно-свинцовыми припоями ПОС-61, ПОС-50, ПОС-90.

1. Для спаивания двух алюминиевых проводов их предварительно залуживают. Для этого конец провода покрывают канифолью, кладут на шлифовальную шкурку (со средним зерном) и горячим залуженным паяльником прижимают к шлифовальной шкурке, при этом паяльник от провода не отнимают и на залуживаемый конец все время добавляют канифоль. Провод залуживается хорошо, но все операции приходится повторять много раз. Затем пайка идет обычным порядком.

Лучшие результаты получаются, если вместо канифоли применять минеральное масло для швейных машин или щелочное масло (для чистки оружия после стрельбы).

2. При пайке листового алюминия или его сплавов на шов наносят горячим паяльником канифоль с мелкими железными опилками. Паяльник залуживается, и им начинают протирать место шва, добавляя все время припой. Опилки своими острыми гранями снимают с поверхности окись, и олово прочно пристает к алюминию. Паяют хорошо нагретым паяльником. Для пайки тонкого алюминия достаточна мощность паяльника 50 Вт, для алюминия толщиной 1 мм и более желательна мощность 90 Вт, если толщина более 2 мм — место пайки необходимо прогреть паяльником и только после этого наносить флюс и производить пайку. Здесь также с успехом можно применять в качестве флюса минеральное масло.

3. Оригинальный способ пайки алюминиевых проводов и алюминиевой поверхности. Перед пайкой алюминиевую поверхность (провод или пластинку) предварительно омедняют, используя простейшую установку для гальванического покрытия.

Место пайки зачищают шлифовальной шкуркой и аккуратно наносят на него несколько капель насыщенного раствора медного купороса. Далее к алюминиевой детали (провод или пластина) подключают отрицательный полюс источника постоянного тока (выпрямитель, батарейка от карманного фонаря или аккумулятор), а к положительному полюсу присоединяют кусок медного провода 1-1,2 мм (без изоляции), находящегося в «устройстве», выполненном на базе зубной щетки. Медный провод находится в щетине зубной щетки так, чтобы провод не касался поверхности алюминия во время трения щетины (омеднения) поверхности детали. Через некоторое время на поверхности алюминиевой детали оседает слой красной меди, который после промывки и сушки лудят обычным способом (паяльником).

Примечание. В промышленности и ремонтной практике для пайки монтажных элементов из алюминия и его сплавов, а также соединения их с медью и другими металлами применяют припои марок П150А, П250А и ПЗООА. Пайку производят обычным паяльником, жало которого прогрето до температуры 350° С, с применением флюса, представляющего собой смесь олеиновой кислоты и йодида лития.

Сварка алюминия – процесс, требующий профессионального подхода

Соединять алюминиевые конструкции можно с помощью пайки или сварки отдельных деталей из алюминия.

Пайка алюминия

Пайка алюминия – довольно кропотливый процесс. Она проводится в небольших объёмах. Для пайки используется оловянно-свинцовый припой (ПОС50, ПОС61, ПОС90), который содержит более 50% олова. Оптимальное соотношение – 80% олова и 20% свинца. В качестве флюса лучше всего использовать щелочное минеральное масло, которое применяется для чистки оружия. Допустимо использование минерального масла для швейных машин и точных приборов. После нанесения флюса с помощью скребка удаляется оксидная плёнка. Для пайки алюминия толщиной менее 1 мм необходим паяльник мощностью 50 Вт, более 1 мм – 90 Вт. Алюминий толщиной более 2 мм прогревается паяльником в месте пайки, прежде чем на него наносится флюс.

Для пайки алюминия может использоваться припой П250А, который содержит 80% олова и 20% цинка. Однако паяльные швы при данном методе пайки более подвержены коррозии, чем при пайке свинцово-оловянными припоями.

Сварка алюминия аргоном

Химические особенности алюминия таковы, что при нагреве металла и соприкосновении с кислородом воздуха на поверхности материала мгновенно образуется оксидная плёнка. Она обладает высокой температурой плавления (2050 0С), не расплавляется при сварке и покрывает металл плотной оболочкой. Адсорбируя газы и водяные пары, плёнка способствует растворению газов в металле и образованию в нём пустот. Отдельные части плёнки, попадая в соединительные швы, делают их непрочными и снижают работоспособность соединений. Становится невозможным обрабатывать алюминий с помощью обычной электродуговой сварки.

Чтобы разрушить и удалить оксидную плёнку и защитить металл от повторного окисления, используются сварочные флюсы для растворения и смывания диспергированной окисной пленки.

Чтобы предотвратить взаимодействие с кислородом, при сварке конструкций из алюминия применяется инертный защитный газ, чаще всего аргон чистотой не менее 99,9% (ГОСТ 10157—73, сорта: высший, первый и второй) или смеси аргона с гелием. Инертный газ не позволяет возникнуть оксидной плёнке на поверхности детали. Поэтому соединение алюминия называется аргонной сваркой, аргонно-дуговым соединением или сваркой аргоном. Её преимуществом является высокая устойчивость горения дуги, что даёт возможность соединять тонкие листы алюминия.

Наша компания имеет все необходимые условия и компоненты для проведения качественной сварки алюминия:

  • аргон;
  • нужные расходные материалы;
  • качественное современное оборудование;
  • специалистов высокой квалификации.

Сварку алюминия мы производим на основе передовых современных технологий, позволяющих добиться максимального эффекта сварочных работ. При их проведении мы учитываем то, что качественное соединение конструкций из алюминия можно произвести только при одном условии. А именно – если соединительная проволока по своему химическому составу будет точно соответствовать металлу алюминиевой конструкции, которая подлежит восстановлению.

Сварку алюминия проводят с применением тугоплавких вольфрамовых электродов. Через керамическое сопло, которым окружён электрод, к месту сварки под высоким давлением нагнетается аргон. Этот инертный газ создаёт в месте соединения среду с очень низким содержанием кислорода, предотвращая образование оксидной плёнки, поскольку он на 38% тяжелее воздуха. Сварочная ванна изолируется от контакта с атмосферой. За счёт этого создаются условия для удерживания электрической дуги между свариваемой деталью и концом тугоплавкого электрода. При этом происходит плавка детали и присадочного прутка. В зависимости от вида соединяемого металла в качестве присадки используется присадочная проволока различного состава. Сварка алюминия может выполняться на постоянном (DC) и переменном (АС) токе.

Аргонная сварка – наиболее приемлемый метод ремонта при механическом повреждении алюминиевых элементов, которые используются во всех областях современной техники. Стоимость сварочных работ значительно ниже, чем замена всего узла или даже его детали.

Аргонно-дуговая сварка широко применяется при ремонте различных агрегатов автомобиля:

  • блока двигателя;
  • кондиционерных трубок;
  • радиатора;
  • поддона картера;
  • силуминовых кронштейнов и т. д.
У Вас возникли вопросы? Хотите получить консультацию нашего специалиста?
Мы с радостью ответим на все Ваши вопросы, звоните нам по телефону 8 (499) 391-45-36
или пишите нам на адрес электронной почты info@itr-montazh.ru
Приезжайте к нам по адресу г. Москва, Варшавское шоссе, дом 125

Сварочная проволока

При аргонно-дуговой сварке используется алюминиевый соединительный пруток ER 5356 (аналог СВ-АМг5). Он подходит для соединения металлоконструкций из алюминиево-магниевых сплавов, содержащих более 3% магния (AlMg3, AlMg4, AlMg5, AlMg6). Также для этого типа соединения хороша алюминиевая сварочная проволока OK Autrod 4043 (ОК Autrod 18.04). Сварочные работы можно проводить на переменном токе AC, применяя в качестве защитного газа аргон.

Соединительная проволока ER 4043 (аналог изделий, маркированных как СВ-АК5) закупается для аргонно-дуговой TIG и полуавтоматической сварки металлоконструкций из алюминиево-кремниевых и алюминиево-магниевых сплавов типа АД35, АД33, АД31. Сварку производят на переменном токе AC, используя аргон. Для этого типа работ можно использовать также алюминиевую соединительную проволоку OK Autrod 4043 (ОК Autrod 18.04) с пределом текучести 55 МПа, пределом прочности 165 МПа и удлинением 18%.

Для сварки чистого алюминия, а также пластичных алюминиевых сплавов применяется соединительная проволока OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01). Она стойка к химическому и атмосферному воздействию, обладает хорошими сварочными характеристиками.

Для получения высококачественного шва используют алюминиевую сварочную проволоку, стойкую к неблагоприятным воздействиям среды, – OK Autrod 1450 (OK Autrod 18.11). За счёт незначительной добавки титана достигается мелкозернистость шва. Проволока применяется для сварки чистого алюминия и его сплавов в пищевой промышленности и авиастроении.

В пивоваренной и молочной промышленности для сварки алюминиево-магниевых сплавов, содержащих до 5% магния, и алюминиево-марганцевых сплавов подходит сварочная проволока OK Autrod 5183 (OK Autrod 18.16). Она также применяется в судостроении для соединения деталей, которые подвергаются воздействию морской воды.

Для обеспечения высокой прочности сварного соединения при обработке алюминиево-магниевых сплавов, содержащих до 6% магния (AlMg4,5Mn, AlMg5Cr, а также AlMg5Mn) используется алюминиевая соединительная проволока OK Autrod 18.22 в композиции AlMg6Mn Zr. Она применяется в судостроении для сварки высокопрочных конструкций.

Ценовая политика нашей компании отличается демократичностью, поскольку мы работаем напрямую с производителями. Наши постоянные клиенты пользуются гибкой системой скидок. Мы выполняем все работы и поставки в сроки, предусмотренные договором.

Как паять алюминий в домашний условиях: припой для пайки, способы, особенности

Процедура пайки алюминиевых элементов в домашних условиях является весьма проблематичным процессом, который облегчается использованием специальных материалов. Работа осложняется моментальным появлением на месте зачистки тонкой оксидной пленки, мешающей спайке. Дополнительную трудность создает сам материал, имеющий низкий температурный порог плавления (+660 °С). Применяя припой для пайки алюминия, особые сильнодействующие флюсы и соблюдая технологию, можно самостоятельно паять практически любые предметы из алюминия.

Особенности и принципы пайки

Низкая температурная величина плавки металла затрудняет технологический процесс спаивания, а также ремонта изделий своими руками. Детали очень быстро теряют при нагреве прочность, а конструкции снижают устойчивость при достижении температурой 300 градусов. Легкоплавкие припои, состоящие из висмута, кадмия, индия, олова тяжело вступают в контакт с алюминием и не обеспечивают достаточную прочность. Отличная растворимость наблюдается у металла в сочетании с цинком, что придает спаянным местам высокую надежность.

Перед началом спаивания элементы из алюминия хорошо зачищаются от окислов, грязи. Для этого можно применять механическое воздействие при помощи щеток или же использовать специальные флюсы из сильнодействующего состава. Перед самой процедурой следует обязательно залудить обрабатываемые участки. Оловянное покрытие защитит деталь от возникновения окислов. Чтобы надежно припаять алюминиевые изделия необходимо правильно подобрать нагревательный инструмент, учитывая объем обрабатываемого металла. Помимо этого, надежность соединения зависит от того, какой выбран сплав, а также флюс для пайки алюминия.

Методы пайки

Спаивание алюминиевых изделий производится паяльником электрического типа, паяльной лампой или же газовой горелкой. Существую три способа спаивания разнообразных предметов из алюминия:

  • с канифолью;
  • с применением припоев;
  • электрохимический метод.

С канифолью

Этот вариант пайки алюминиевых предметов, проводов, кабелей применяется для деталей небольшого размера. Для этого зачищенный участок электропровода покрывается канифолью и помещается на кусочек шлифовальной шкурки, имеющей среднюю зернистость. Сверху провод прижимается залуженным жалом нагретого паяльника. Это действие проводится несколько раз, после чего выполняется сама процедура спаивания электропроводов. Можно применять канифольный раствор в диэтиловом эфире.

Читать еще:  Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения

В таком случае конец паяльника не отнимается от залуживаемого конца, а сверху добавляется канифоль. Для соединения скруткой тонких алюминиевых проводов подойдет электропаяльник с мощностью порядка 50 Вт. При толщине алюминия около 1 мм необходим паяльник 100 Вт, а детали более 2 мм требуют предварительного прогрева места соединения.

С применением припоев

Данный метод наиболее распространен и применяется в электротехнике, при ремонте автомобильных деталей, а также прочих изделий. Перед тем как паять алюминий, проводится предварительное покрытие запаиваемого места сплавом и последующее соединение облуженных элементов. Детали, предварительно залуженные, соединяются между собой, а также с прочими сплавами и металлами.

Паяние элементов можно проводить с помощью легкосплавных припоев, имеющих в составе олово, цинк, а также кадмий. Помимо этого, активно используются тугоплавкие материалы на основе алюминия. Почему применяются легкосплавные составы? Потому что они позволяют спаять алюминиевое изделие при температуре до 400 градусов. Это не производит качественных изменений свойств металла и сохраняет его прочность. Составы с кадмием и оловом не создают достаточную надежность контакта, подвержены коррозионным воздействиям. Этих недостатков лишены тугоплавкие материалы с цинком, медью, а также кремнием на основе алюминия.

Электрохимический метод

Эта процедура требует наличия установки для выполнения гальванического покрытия. С ее помощью проводится омеднение поверхности изделия или провода. При ее отсутствии используется самостоятельная обработка детали. Для этого, на зачищенное шлифовальной шкуркой место, наносится несколько капель насыщенного раствора медного купороса. После этого к обрабатываемому изделию подключается отрицательный полюс независимого источника электропитания.

Им может послужить батарейка, аккумулятор или же любой электрический выпрямитель. К положительному выводу подсоединяется очищенный медный провод диаметром порядка 1 мм, расположенный в изолированной подставке. В процессе электролиза на деталь будет постепенно оседать медь, после чего проводится лужение участка, сушка при помощи электропаяльника. После этого можно легко запаять залуженное место.

Припои, материалы, флюсы

Пайка алюминия оловом выполняется при условии применения высокоактивных флюсов, а также хорошей зачистки участков деталей. Такие оловянные соединения требуют дополнительного покрытия специальными составами, так как имеют невысокую прочность и слабую защиту от коррозионных процессов.

Чем паять алюминиевые элементы? Качественные паяные соединения получаются при использовании припоев с кремнием, алюминием, цинком, а также медью. Эти материалы выпускаются как отечественными, так и многими зарубежными фирмами-производителями. Отечественные марки прутков представлены наиболее использующимися припоями ЦОП40, которые по гост имеют в составе 60 % олова и 40 % цинка, а также 34А (алюминий – 66 %, кремний – 6 %, медь – 28 %). Используемый цинк придает высокую прочность месту контакта и обеспечивает хорошую коррозионную устойчивость. К импортным низкотемпературным сплавам с отличными характеристиками относится HTS-2000, который обеспечивает максимальное удобство в применении.

Эти сплавы применяются для работы с крупногабаритными деталями (радиаторы, трубы) с высоким теплоотводом при помощи грелки или же предметов из алюминиевых сплавов, имеющих довольно высокотемпературное плавление. Начинающие ремонтники могут ознакомиться с процессом спаивания, просмотрев обучающее видео. Это поможет избежать многих неприятных нюансов в процессе работы.

Помимо припоев, алюминиевая пайка требует применения специальных флюсов, имеющих в составе фторборат аммония, цинка, а также триэтаноламин и прочие элементы. К наиболее популярным относится отечественный Ф64, имеющий повышенную химическую активность. Его можно применять даже без предварительной зачистки изделий от оксидной пленки. Кроме него, используется 34А, содержащий хлориды лития, калия и цинка, а также фторид натрия.

Подготовка изделий

Надежность, а также отменное качество соединений обеспечивается не только использованием правильной технологии, но и от подготовительных работ. К ним относится обработка запаиваемых поверхностей. Она необходима для удаления загрязнений и тонкой оксидной пленки.

Механическую обработку выполняют с помощью шлифовальной шкурки, металлической щетки, проволочной нержавеющей сетки или шлифовальной машинки. Помимо этого, используются для очистки разнообразные кислотные растворы.

Обезжиривание поверхности выполняется с использованием растворителей, а также бензина или же ацетона. На зачищенном алюминиевом участке оксидная пленка появляется практически сразу, однако ее толщина значительно ниже первоначальной, что облегчает паяльный процесс.

Нагревательные инструменты

Чем паять алюминий в домашних условиях? Для припаивания алюминиевых изделий небольшого размера дома применяются электропаяльники. Они являются универсальным инструментом, вполне удобным для припаивания проводов, ремонта маленьких трубок и прочих элементов. Для них требуется минимум рабочего пространства, а также наличие электросети. Ремонт крупногабаритных изделий и сварка выполняется газовой горелкой, которая использует аргон, бутан, пропан. Для пайки алюминиевых предметов в домашних условиях можно применять стандартную паяльную лампу.

При использовании газовых горелок необходимо постоянно следить за их пламенем, которое характеризует сбалансированную подачу кислорода и газов. При правильной газовой смеси огненный язычок имеет ярко-синий цвет. Неяркий оттенок, а также небольшое пламя свидетельствуют о переизбытке кислорода.

Технологический процесс

Технология пайки алюминиевых предметов похожа на процесс соединения деталей их прочих металлических материалов. Первым делом проводится зачистка и обезжиривание мест будущей спайки. Затем соединяемые элементы устанавливаются в рабочее положение для удобства обработки. На подготовленный участок наносится флюс, и, изначально холодное, изделие начинает нагреваться при помощи электропаяльника или же горелки. При повышении температуры начинает плавиться пруток припоя, которым требуется постоянно касаться поверхности элементов, контролируя нагревательный процесс. Пайка алюминиевых элементов в домашних условиях электрическим паяльником выполняется в комнате с хорошим проветриванием, так как при работе выделяются опасные соединения.

Использование безфлюсового припоя требует соблюдения некоторых нюансов. Чтобы оксидная пленка не мешала попаданию сплава на детали, концом прутка выполняются царапающие движения по участку спаивания элементов. Этим нарушается оксидная целостность и припой входит в контакт с обрабатываемым металлом.

Разрушение оксидного слоя при пайке можно выполнять и другим методом. Для этого обрабатываемый участок процарапывается металлической щеткой или же прутком из стали нержавеющего типа.

Для обеспечения максимальной прочности алюминиевых деталей в спаиваемом месте, обрабатываемые участки подвергаются предварительному лужению. Соблюдение технологии пайки элементов из алюминия гарантирует отличное качество соединения, а также его защиту от коррозии.

Рекомендуем также к прочтению:

ТОП (нов) / Пайка алюминия

ПАЙКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и высокую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению.

Обладая большим сродством к кислороду, алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной плёнкой оксида алюминия Al2O3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность окисной плёнки и защитное действие её сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др.

Трудности пайки алюминиевых сплавов связаны прежде всего с физико-химическими свойствами алюминия и высокой стойкостью его оксида. Пайка алюминия имеет следующие особенности­­­­:

поверхность алюминия всегда покрыта тугоплавким (Тпл=2045С), химически и термически стойким оксидом, который препятствует контакту расплавленного жидкого припоя с поверхностью алюминия;

алюминий имеет сравнительно низкий отрицательный электродный потенциал, что снижает коррозионную стойкость паяного соединения при воздействии окружающей среды;

склонность алюминия и его сплавов к нежелательным металлургическим взаимодействиям при повышенных температурах (оплавление границ зерен, значительная химическая эрозия в расплавах припоев, образование хрупких интерметаллидов и т.д.);

алюминий обладает высокой теплоемкостью – теплоемкость алюминия в интервале температур 0-300С составляет 0,953 кДж/кгС, т. е. в 2,5 раза выше теплоемкости меди в этом интервале температур, поэтому при пайке изделий из алюминия требуются достаточно мощные источники теплоты для нагрева изделий, что приводит к образованию широкой зоны разогрева и значительным деформациям паяемых изделий;

алюминий и его сплавы имеют большой относительный коэффициент линейного расширения, который в интервале температур 20-400С равен 26,510 -6 С -1 (для железа 13,910 -6 С -1 ), это вызывает значительную деформации изделия при нагреве под пайку и накладывает дополнительные трудности при получении точных размеров, так как оснастку для пайки алюминиевых сплавов обычно выполняют из коррозионно-стойких аустенитных сталей или нихромовых сплавов, коэффициент линейного расширения которых существенно отличается от коэффициента линейного расширения алюминиевых сплавов;

флюсы, применяемые при пайке алюминия и его сплавов, в большинстве своем вызывают активную коррозию паяемых материалов, поэтому остатки их должны быть тщательно удалены после пайки;

многие припои, обеспечивающие высокую механическую прочность паяных соединений из алюминиевых сплавов и коррозионную стойкость, являются сплавами на основе алюминия, поэтому в отличие от пайки большинства других металлов разность между температурой пайки и температурой, при которой паяемый металл может разрушаться под действием собственного веса, сравнительно мала. Так, пайку эвтектическим силумином ведут при температуре 610С, а температура начала плавления наиболее широко применяемых для пайки сплавов АМц и АМг составляет 640С и 630С соответственно, это накладывает жесткие требования к соблюдению температурного режима при пайке и технологическому процессу.

Основная трудность при пайке алюминия связана с наличием на его поверхности тонкой, самовосстанавливающейся пленки из тугоплавкого и химически инертного оксида, которая препятствует контакту расплавленного припоя с поверхностью паяемого металла.

Алюминий имеет высокое сродство к кислороду. Протекающая поверхностная реакция окисления фактически прекращается через 1 час, в результате образуется пленка окисла толщиной 2,5-5,0 нм, а в присутствии влаги она может составлять до 10 нм. Дальнейшее окисление алюминия тормозится, так как образовавшаяся пленка надежно изолирует металл от кислорода.

Температура плавления α-Al2O3 составляет 2045°С, температура кипения равна 2980°С. Давление паров α-Al2O3 при температуре его плавления равно 45,5∙10 Па; давление диссоциации α-Al2O3 при температуре 2000°С – 1.33∙10 -3 Па, т. е. оксид Al2O3 практически не восстанавливается в используемых для этой цели газообразных средах и не испаряется при пайке.

Наличие окисной пленки на поверхности алюминия и его сплавов препятствует взаимодействию с ней расплавленного припоя и приводит к возникновению непропаев, окисных и газовых включений, что мешает получению качественных паяных соединений.

Другим затруднением при пайке алюминия и его сплавов является отрицательный электродный потенциал алюминия по отношению к большинству других металлов, что ограничивает выбор состава припоя для обеспечения коррозионной стойкости паяной конструкции.

Для повышения коррозионной стойкости в состав припоев вводят Zn. По мнению Дж.Д. Дауда положительное влияние Zn обусловлено улучшением соотношения потенциалов паяемого металла и шва. Однако при этом важную роль играют процессы пассивирования, т.е. образования оксидной пленки на контактирующих поверхностях металлов, тормозящие развитие коррозии.

Следующей трудностью при пайке алюминия является его склонность к нежелательным металлургическим взаимодействиям при повышенных температурах (оплавление границ зерен, значительная химическая эрозия в расплавах припоев, образование хрупких интерметаллидов и т. д.), поскольку с большинством легкоплавких элементов, составляющих основу легкоплавких припоев (Sn, Pb, Cd, Bi, In, Li, Na), он образует монотектические диаграммы состояния, с весьма слабой взаимной растворимостью компонентов (кроме цинка, образующего с алюминием эвтектику при температуре 382°С и широкую область твердых растворов со стороны алюминия и олова). Поэтому низкотемпературная пайка алюминия и его сплавов применяется весьма ограниченно.

Все перечисленные выше особенности обуславливают жесткие ограничения на выбор технологии пайки (выбор состава и способа введения припоя в паяемые зазоры, способы нагрева и активации паяемых поверхностей).

Постоянно присутствующая на поверхности алюминия и его сплавов прочная пленка оксида алюминия должна быть удалена непосредственно перед пайкой. Кроме того, на поверхностях соединяемых алюминиевых деталей, подлежащих пайке, всегда имеются частицы и вещества, оставшиеся после обработки давлением или резанием (стружка, технологические жидкости), а также пыль и грязь, осевшие при транспортировке и хранении.

Подготовка поверхностей соединяемых деталей имеет важное значение, поскольку от этого зависит результат всего процесса пайки.

Очистка должна быть проведена непосредственно перед сборкой и пайкой, поскольку на поверхности алюминия мгновенно образуется пленка его оксида в виде слоя толщиной -3 –10 -4 Па) при одновременном приложении определенного усилия осадки в месте контакта. Обеспечение минимального зазора и приложение сжимающего усилия в месте контакта паяемых деталей является необходимым условием для качественного формирования паяного соединения при вакуумной пайке. Современная технология предусматривает использование высокого вакуума с остаточным давлением 10 -2 – 10 -3 Па и введение паров магния в рабочий объем камеры.

Положительное влияние магния на паяемость алюминия была обнаружена К. Дж. Миллером в начале 60-х годов. Существует два мнения по поводу действия магния:

– роль магния сводится главным образом к очистке вакуумированного пространства печи (2MgO + O2 = 2MgO и Mg + H2O = MgO + H2) и частичному восстановлению алюминия из окисной пленки (Al2O3 + 3Mg = 3MgO + 2Al);

– известно, что в системе Al-Si-Mg образуются две эвтектики: богатая кремнием с температурой плавления 550°С и богатая магнием с температурой плавления 450°С. Возможность ведения процесса пайки алюминия силумином в парах магния при 560°С доказывает наличие при этом контактного твердо-газового плавления.

Магний наиболее часто вводят в зону пайки в компактных заготовок, или путем использования плакированных алюминиевых листов, содержащих 0,2-2,0% Mg.

При бесфлюсовой вакуумной пайке алюминия повышается коррозионная стойкость изделий, снижается себестоимость производства и расширяются возможности изготовления паяных конструкций сложной формы, имеющих замкнутые каналы, которые довольно трудно очистить при флюсовой пайке.

Повысить производительность вакуумной пайки можно применением многокамерных проходных печей непрерывного действия. Такие печи могут иметь от трех до семи камер: для подсушивания изделия, создания вакуума, предварительного нагрева, пайки, напуска инертного газа и охлаждения.

Кроме этого повысить производительность процесса можно путем перехода на более низкий вакуум. Величина остаточного давления при вакуумной пайке характеризует количество остаточного кислорода и влаги. Поэтому при увеличении остаточного давления для сохранения низких значений парциальных давлений кислорода (Ро2) и воды (Рн2о) необходимо использовать геттеры, активно поглощающие О2 и H2O при температуре пайки. Применение только паров магния в условиях форвакуума не дает положительного эффекта из-за окисления источников паров, вследствие чего процесс испарения нарушается и может прекратиться. В качестве неиспаряющегося геттера могут применяться титан или цирконий. Например, разработана технология пайки высокоактивных металлов, при которой пайка ведется в специальном вспомогательном контейнере с затвором, уплотняемым неиспаряющимся геттером – измельченной титановой губкой, которая при температурах 500-550°С начинает активно поглощать в основном кислород, частично азот и другие газы, снижая парциальное давление О2 и H2O и создавая внутри контейнера безокислительную атмосферу, обеспечивающую качественную пайку Al-сплавов и Ti-сплавов при Рост ≈0,1-10 Па.

Читать еще:  Нержавеющие стальные трубы – их классификации и сферы применения

Пайка алюминия

Алюминий – довольно специфический материал, требующий специальных методов обработки. Если возникла необходимость соединить между собой детали из этого металла, использование технологий, хорошо зарекомендовавших себя при работе с медью или латунью неоправданно. И всё же, паять алюминий можно! Главное, правильно выбрать материалы и инструменты.

Точная информация

Сначала следует, если есть такая возможность, точно определиться, из какого сплава изготовлены соединяемые детали. Ведь в чистом виде алюминий используется в электронике и технике крайне редко. От того, с какими химическими элементами и в каком количестве он смешан, будет зависеть многое.

  • Критическая температура плавления. Некоторые добавки существенно увеличивают этот предел, который для чистого металла составляет 658 – 660 градусов Цельсия.
  • Механические свойства. В зависимости от своего состава, некоторые сплавы становятся более пластичными, иные демонстрируют возросшую прочность.
  • Взаимодействие с другими химическими элементами.

Заранее зная, с каким материалом предстоит работать, мастер сильно упрощает свою задачу.

Зачем нужен флюс

Основным препятствием при пайке алюминия является его оксидная плёнка. Утверждение о том, что её можно удалить механическим путём, несостоятельно, поскольку новая плёнка появляется практически мгновенно. Именно поэтому выполнение работы без использования активных флюсов, за редким исключением, невозможно. Задача этих флюсов – разрушение барьера Al2O3, чтобы металл мог беспрепятственно соединиться с материалами, входящими в состав припоя.

При желании можно изготовить флюс для пайки алюминия своими руками. Но дело это – довольно сложное, а потому проще приобрести уже готовый состав. Тем более что промышленность выпускает их в достаточном количестве. Среди флюсов встречаются и широко распространённые, и узкоспециализированные. В аннотации к ним добросовестные производители указывают назначение и особенности предлагаемого товара. Среди наиболее часто встречающихся можно перечислить:

  • Ф-64. Он способен разрушать прочную оксидную плёнку значительной толщины, а потому хорошо подходит для пайки даже деталей большой массы. При этом он подходит для работы не только с алюминием, но и с оцинкованным железом, медью, бериллиевой бронзой и т. п.
  • Ф-34А. Такой состав успешно используется с тугоплавкими припоями, содержащими значительное количество химических добавок.
  • Ф-61. Его можно рекомендовать для низкотемпературной пайки или лужения изделий из алюминиевых сплавов.
  • Castolin Alutin 51 L.Этот состав лучше всего оправдывает себя при использовании припоев того же производителя.

Окончательный выбор марки флюса зависит от многих факторов. Прежде чем принимать решение о непригодности состава, стоит убедиться в том, что соблюдены все важные технологические требования.

Выбор припоя

После того как оксидная плёнка разрушена, вступает в дело припой. Как и в случае с флюсом, его составу следует уделить самое тщательное внимание. Работающие при разной температуре, эти материалы должны выполнять основную задачу – соединяться с обрабатываемыми металлами. Применение низкотемпературных составов себя не оправдывает, поскольку они могут разрушаться при нагреве в процессе эксплуатации. Наибольшее распространение получили смеси со средней и высокой температурой плавления. Но окончательный выбор будет зависеть от многих факторов.

Неплохо зарекомендовали отечественные припои ЦОП-40, содержащий олово и цинк в процентном соотношении 60 на 40, и 34А, применение которого оправданно при использовании газопламенного нагрева. Тем не менее, при определённых условиях, конкуренцию им вполне способны составить припои Германиевый-1 и Германиевый-2, В-62, П550А, П575А и другие. Многие из них изготавливаются в смеси с флюсами, что упрощает их использование. Но существуют и безфлюсовые припои, такие как содержащий алюминий и цинк Подготовка к работе

Прежде чем приступать к пайке, зону соединения придётся тщательно очистить, удалив с металла краску, если таковая имеется, и обычные загрязнения. Полностью избавиться от оксидной плёнки не удастся, но зато можно сделать её как можно тоньше, обработав детали металлической щёткой или специальной насадкой. В отдельных случаях можно использовать абразивные круги, наждачную бумагу или простой напильник. После этого обрабатываемую поверхность придётся хорошенько обезжирить. Лучше всего для этого подойдёт чистый спирт.

Если речь идёт о пайке алюминиевых проводов или деталей электросхем, достаточно будет вооружиться паяльником. Но с увеличением массы деталей этого будет уже недостаточно. Обладающий высокой теплопроводностью металл будет быстро остывать, не позволяя создать качественное соединение. Улучшить ситуацию позволит постоянный нагрев зоны, где производиться пайка. Для этого можно использовать газовую горелку или даже паяльную лампу. Тут важно соблюсти два важных условия.

  • Пламя горелки и паяльной лампы должно быть тщательно отрегулировано. В противном случае образующиеся частицы копоти загрязнят металл и не позволять выполнить работу качественно.
  • Коридор между критическим значением плавления алюминия и температурой плавления припоя узок. Тем не менее, его придётся выдерживать. Это умение приходит с опытом. До того как начинать работать с ответственными деталями, стоит потренироваться на чём-нибудь попроще.

Прежде, чем приступать к тренировкам, а тем более работе, рекомендуется посмотреть, как выполняется пайка алюминия на видео.

Пайка

Когда пламя горелки хорошо отрегулировано, а детали прогреты до оптимальной температуры, можно приступать к следующему этапу работ – собственно пайке.

  • Прежде всего, следует нанести на поверхность деталей флюс. Проще всего это сделать кисточкой. Многие производители включают её в конструкцию флаконов с составом. Если нет, придётся приобрести её отдельно. Поскольку флюсы обладают высокой химической активностью, необходимо следить, чтобы они не попадали на посторонние предметы, а тем более на кожу, глаза или слизистую оболочку.
  • Вооружившись паяльником, распределить по месту соединения припой. Хороший результат дают паяльники, жало которых имеет специальные зазубрины, разрушающие оксидную плёнку непосредственно в момент нанесения припоя. Однако использование подобного инструмента требует дополнительных навыков.
  • Когда работа закончена и детали остыли, следует самым тщательным образом удалить остатки флюса. В противном случае они будут способствовать возникновению очага коррозии. Рекомендуется последовательная промывка изделия в воде различной температуры, затем – обработка слабым раствором каустической соды и снова промывка в воде.

Только когда все эти условия соблюдены, изделие готово к эксплуатации.

Подход к технологии выполнения работ может быть различен. Как правило, это связано с размерами соединяемых деталей. Если они относительно малы, то вполне может быть произведена пайка алюминия паяльником. Но когда размеры возрастают, более оправданной становится пайка алюминия газовой горелкой, разогревающей достаточное по размеру металлическое жало. Здесь уж, как говорится, дело техники.

Область применения

В различных источниках встречаются утверждения, что пайка алюминия получила широкое распространение в самых разных областях техники и производства. Особенно рекомендуют её при выполнении ремонта повреждённых автомобильных деталей, таких как лопнувшие блоки цилиндров и головки блоков, пробитые поддоны картеров или потёкшие радиаторы. Спору нет, изготовленные из лёгкого металла, эти элементы действительно можно восстановить с помощью пайки. Но насколько её применение оправдано?

Предел прочности

Детали, подверженные высоким механическим или температурным нагрузкам, не прослужат долго, как бы хорошо они ни были они спаяны. Ведь прочностные характеристики припоев всё же ниже, чем у алюминия и его сплавов. Следует понимать, что качественное сварное соединение всё же предпочтительнее. Использовать технологию пайки имеет смысл в тех случаях, когда сварочное оборудование по каким-то причинам недоступно или хуже подходит для выполнения задачи. Как вариант – для пайки автомобильных радиаторов и алюминиевых трубок.

Нежелательный контакт

С большой осторожностью следует подходить к пайке или лужению ёмкостей, вступающих в контакт с пищевыми продуктами. Ведь в состав припоев и флюсов могут входить откровенно ядовитые химические добавки, избавиться от которых не помогут дополнительные промывки и обработка. Решить проблему удастся, если подходить к выбору материалов с особой тщательностью.

Подходящий выбор

По-настоящему высокую эффективность технология демонстрирует при изготовлении электрических и электронных приборов. Доля деталей из алюминия в их конструкции велика, а использование электросварки часто недопустимо. Ведь размер изделий бывает крайне мал, а скачки напряжения способны вывести из строя чувствительные электронные компоненты.

Одно из основных достоинств пайки алюминием – отсутствие в необходимости приобретения сложного и дорогостоящего оборудования. Благодаря этой особенности пайка алюминия в домашних условиях становится хорошей альтернативой технологически более сложным способам создания соединительных швов. Но окончательно определиться с выбором удастся, лишь чётко очертив круг задач и взвесив все за и против.

Пайка алюминия: методы, особенности, рекомендации

Так же, как и остальные виды пайки, пайка алюминия, позволяет соединять компоненты, состоящие из паяемых сплавов и припоя. Точка плавления припоя ниже точки плавления паяемого материала. Материал припоя помещается между изделиями, подлежащих пайке, в виде пластины или валика. Обрабатываемые изделия и припой нагревают. Как правило, припой расплавляется при температурах 580-62СГС. Расплавленный материал припоя растекается и заполняет пространство между паяемыми изделиями. Затем температуру в рабочем пространстве понижают, и припой, охладившись и затвердев, образует шов между двумя обрабатываемыми изделиями.

При осуществлении пайки изделий из алюминия специалисты сталкиваются с рядом проблем, без решения которых очень трудно обеспечить желаемый результат. Рассмотрим факторы, мешающие обеспечить высокое качество пайки.

Алюминий является материалом с высокой способностью к окислению. На поверхности изделий образуется слой оксида алюминия (А120 ). Данное химическое соединение появляется за счет контакта материала детали, алюминия, с газовой смесью, содержащей кислород, например, с воздухом. Отличительная особенность оксида алюминия — высокая твердость. Расплавленный материал припоя, контактируя со слоем оксида, не вступает в контакт с материалом обрабатываемого изделия. Процесс пайки изделий происходит не в полной мере, что ведет к образованию брака. Поэтому очень важно устранить данный слой перед проведением пайки и предотвратить его формирование перед завершением плавки и повторным затвердением присадочного материала. Удаление слоя оксида производят, используя коррозийно-активный флюс, кислоту или магний. Подготовку поверхности можно провести и с помощью механического воздействия, например, методом пескоструйной очистки.

При производстве пайки изделий из алюминия необходимо очень точно регулировать и отслеживать температуру нагрева. Ведь интервал температур плавления основного и присадочного металла очень невелик. Специалисту необходимо точно подобрать температуру процесса и гарантировать равномерное распределение тепла по деталям садки.

Температура перехода алюминиевых сплавов из жидкого в твердое состояние определяет, могут ли они подвергаться пайке. Эта температура должна быть выше минимальной температуры пайки припоя.

Таким образом, температура солидуса материала обрабатываемого изделия должна быть выше 600°С. Поэтому многие сплавы алюминия с температурой солидуса около 570СС не могут подвергаться операции пайки. Также необходимо учитывать содержание магния в сплаве, подвергаемом пайке. Если содержание магния в сплаве более 2%, образующийся на поверхности детали оксид становится слишком твердым, и потому пайку данного изделия производить крайне не рекомендуется.

К материалам, которые рекомендуется обрабатывать, относят следующие сппавы алюминия:

•Алюминий технический с содержанием AI > 99% (марки типа АО, А5, А6, А8, А85, А995, А999 и им подобные). Механические свойства данных сплавов могут быть невозвратно ухудшены при осуществлении пайки

•Силумин, сплавы Al-Mn, Al-Mg, Al-Si-Mg (марки типа АЛ4, АЛ9, АК9, АК8М, АК12, АМ4,5, АМ5, АМгЮ и им подобные)

•Дюралюминий, сплавы Al-Cu, Al-Zn-Mg (марки типа АЛ11, АЛЗ, АЛ5, АЛ6, Д16, Д18, АДЗЗ, АД31Е, АД35 и им подобные)

При осуществлении пайки силумина или дюралюминия рекомендуется обеспечить высокую скорость охлаждения по завершении процесса с последующим натуральным или искусственным старением.

Высокое содержание магния в сппавах понижает температуру плавления, но уменьшает склонность сплава к пайке. Данные марки наиболее часто используются в вакуумной пайке без флюса.

На данный момент в промышленности используется около 4000 марок припоев. Их основными отличиями друг от друга являются температуры плавления и интервал температур ликвидус-солидус. При выборе припоя для пайки алюминия и его сплавов руководствуются близостью к эвтектике алюминий-кремний (табл. 1). Это позволяет понять точку плавления материала припоя.

Табл. 1. Соотношение влияния кремния в материале припоя на точку солидус-ликвидус

Содержание Si, %Солидус-ликвидус, °С
7,5575 — 615°С
10575 — 590°С
12575 — 585°С

Альтернативой данному методу пайки служит метод пайки изделий в среде защитного газа с использованием флюса, основным назначением которого является подготовка поверхностей обрабатываемых изделий.

Процесс пайки данным методом осуществятся по следующему принципу:
-На контактную поверхность изделия, которая будет паяться, наносят тонким слоем флюс — фторалюминат калия
-Между обработанными флюсом поверхностями помещают припой
-Изделия нагревают в среде защитного газа до температуры 565- 572°С, флюс расплавляется и вступает во взаимодействие с поверхностью обрабатываемой детали. По отношению к материалу припоя флюс абсолютно нейтрален. Происходит подготовка поверхности изделия с материалом припоя, и при достижении необходимой температуры происходит пайка изделий

Данный метод является более прогрессивным, чем описанный выше, но имеет ряд особенностей, без соблюдения которых невозможно обеспечить требуемое качество пайки:
•Обязательна тщательная подготовка поверхности обрабатываемых изделий. Необходимо удалить слой оксида алюминия. В противном случае, оксид вступит в реакцию с флюсом, что приведет, в конечном итоге, к получению низкого качества пайки
•В рабочем пространстве оборудования во время проведения пайки необходимо обеспечить полное отсутствие воздуха или соединений кислорода. Иначе,произойдет коррозия материала обрабатываемого изделия и самого припоя
•В качестве защитного газа необходимо использовать только азот. Газ должен быть сухим и иметь чистоту содержания основного элемента не менее 99,99% от объема

Следующим методом пайки явпяется пайка изделий в условиях вакуума. Например, с использованием вакуумной печи серии ВА производства французской фирмы Fours Industriels B.M.I, (рис. 1).

При осуществлении технологического процесса пайки на данном оборудовании также используется флюс.

Технология пайки состоит из четырех последовательных фаз:
I фаза: подготовка поверхности обра­батываемых изделий флюсом, размеще­ние припоя и сборка изделия; достижение необходимого уровня вакуума и нагрев изделия до температуры 400°С. На данном этапе процесса необходимо обеспечить высокую степень точности и необходимую скорость нагрева. За счет этого происхо­дит частичное разрушение слоя оксида алюминия. Это происходит потому, что оксид алюминия и сплав алюминия имеют несколько разную степень термического расширения
2 фаза: при достижении температуры 560°С материал изделия, припоя и флюса остаются в твердом состоянии
3 фаза: флюс, нагретый до темпера­туры 565°С начинает плавиться и вступать во взаимодействие с материалом обра­батываемого изделия. Соединения оксида алюминия крошатся при вступлении в реак­цию с материалом флюса
4 фаза: припой в диапазоне темпера­тур 577^-600°С расплавляется и вступает в реакцию с материалом обрабатываемых изделий. По завершению выдержки про­изводится охлаждение обработанных дета­лей и их выгрузка

Читать еще:  Ремонт пластиковых труб

Представленное Вашему вниманию оборудование для обработки изделий в условиях вакуума отвечает самым высо­ким технологическим требованиям и по­зволяет вести четкий учет параметров процесса, точно регулировать темпера­туру нагрева. Обработка в условиях ваку­ума обеспечивает чистоту обработанной поверхности обработанного изделия.

Мы рассмотрели три метода пайки изделий, изготовленных из алюминия. Суммируем недостатки и преимущества каждого из методов.
1. Метод пайки алюминия в условиях окислительной атмосферы: — необходимость проведения дополни­тельной подготовки поверхности обраба­тываемых изделий; — присутствие в рабочем пространстве воздуха создает условия для восстановле­ния слоя оксида за счет контакта газовой смеси с материалом обрабатываемого из­делия. Из-за этого очень трудно обеспе­чить достойный уровень качества пайки; — негативным фактором является также процентное соотношение содержания кремния и магния как во флюсе, так и в припое — они вступают в реакцию и обра­зуют соединения с кислородом. Отсут­ствие кремния повышает стойкость окси­да алюминия и препятствует улучшению качества пайки. Магний предотвращает образование оксида алюминия. При его отсутствии ничего не мешает образова­нию слоя и его увеличению; — низкая степень повторяемости резуль­татов пайки
2. Метод пайки алюминия в условиях защитной атмосферы: — по сравнению с методом пайки в сре­де окислительной атмосферы — сокраще­ние степени воздействия кислорода на ма­териал изделий, флюса и припоя; — не требуется подготовка поверхности обрабатываемых изделий; — необходима дополнительная терми­ческая обработка; — необходимость и сложность обеспе­чения высокой скорости охлаждения обра­батываемых изделий; — средняя степень повторяемости резуль­татов пайки; — невозможность использования конвек­тивного нагрева за счет наличия в рабочем пространстве печи остаточного кислорода
3. Метод пайки алюминия в условиях вакуума: — полное отсутствие воздействия кисло­рода на материал изделия, флюса и припоя; — не требуется подготовка поверхности обрабатываемых изделий; — «использование метода конвективного нагрева; — высокая точность нагрева изделий; — сохранение и использование кремния и магния в полной мере; — высокая степень повторяемости резуль­татов пайки; — полная готовность изделия. Таким образом, пайка в вакууме явля­ется самым передовым, обеспечивая высо­кое качество обрабатываемых изделий

Источник: «Индустрия» №3/2014

Пайка алюминиевых проводов

Алюминий обладает положительными физическими и механическими свойствами, благодаря чему считается весьма популярным материалом в создании различных деталей в промышленных сферах. Так же металл является относительно легким, имеет большую прочность, а еще имеет хорошую проводимость, поэтому из него можно изготовлять провода для разных электрических установок.

Спаивание проводов из алюминия считается тонкой ювелирной работой, поскольку большинство проводов изготавливаются из тонкого металла, из-за чего усложняется процесс пайки, свойства алюминия не позволяют осуществить качественного соединения без применения необходимых дополнительных инструментов. Практически все движения необходимо осуществлять быстро и аккуратно, что бы ни перепалить текущие провода. Схожесть в процессе спаивания и сваривания алюминия в том, что появляются затруднения с образованием оксидной пленки и другими различными появлениями. Но поскольку производится частая эксплуатация, приходится встречаться с такими негативными эффектами, в промышленных сферах, и в домашних условиях.

При спаивании алюминия в большинстве случаем приходиться работать с тонкими проводами, поэтому большие требования к стойкости предстоящего соединения отсутствуют, поскольку провода не будут подвергаться большим механическим нагрузкам. Благодаря этому, становится легче процесс подбора припоя для спаивания алюминия. Основным нюансом является принцип сохранения большой проводимости электричества, что бы избежать перегревания контактов из-за высокого сопротивления.


Спаивание проводов из алюминия

В работе спаивания проводов из алюминия присутствуют затруднения из-за некоторых нюансов, в связи с которыми сложно добиться необходимого по качеству соединения. Подобные осложнения вызываются свойствами металла и особенностями работы.
Главной проблемой является образование оксидной пленки, находящейся на поверхности алюминия при взаимодействии с воздушной атмосферой, причем появляется практически мгновенно. Такая пленка из оксида может быть удалена, если металл будет нагрет до 2000 градусов по Цельсию, в то время как плавление самого алюминия происходит в три раза быстрее, не считая уже температуру расплавления припоя, поэтому пленка из оксида не позволяет осуществить надежное соединение, обволакивая металл припоя. При спаивании алюминия сложно понять, насколько прогрет металл для пайки, поскольку он не изменяет своего цвета при температурном воздействии. В связи с этим, когда осуществляется процесс спаивания проводов, можно допустить брак в самом проводе.

Однако даже если учесть все эти осложнения с низким спаиванием алюминия, мастера все равно осуществляют подобные процессы, используя разные вещества и приспособления, которые помогают устранить образовавшуюся проблему.
Алюминий слабо совмещается с различными другими сплавами, поэтому при спаивании двух разных проводов, свойства соединения станут еще хуже. Спаивание алюминиевых проводов друг с другом по ГОСТ 21930-76. Таблица режимов пайки

Диаметр провода, мм

Расход материала, граммы

Продолжительность пайки, сек


Сложности при спаивании проводов из алюминия

Несмотря на то, что имеются такие затруднения как пленка из оксида и воздействия необходимой температуры на материал, еще есть небольшие сложности. Спаивание одножильных проводов из алюминия необходимо производить всего за несколько секунд, что бы избежать повреждения провода. Когда алюминий подвергается температурным воздействиям, то его структура меняется, из-за чего прочность и гибкость теряются. Абсолютно любые процедуры при спаивании алюминия, независимо от того какой вид применяется, должны осуществляться после прохождения всех необходимых подготовительных работ, в которые входит зачистка, лужения и обработка флюсом. Именно благодаря подобным приспособлениям можно избежать некачественного соединения из-за образования различных негативных веществ, таких как пленка из оксида.

В подобном процессе спаивание необходимо правильно осуществлять выбор параметров регулировки, поскольку предстоит сталкиваться с тонкими материалами, где необходим аккуратный подход. Но в домашних условиях, подобный процесс соединения тонких заготовок происходит без всяких проблем, и не присутствует явное отсутствие качества.

Методы спаивания алюминиевых проводов

В домашних условиях, спаивание проводов из алюминия может происходить разными способами. Главным и более популярным, является спаивание с помощью паяльника, поскольку это считается самым удобным и популярным приспособлением, который у многих имеется в наличии.

Необходимо лишь выбрать соответственный паяльник с необходимой мощностью, для расплавления припоя и изготовить соединение. Подобный метод считается гораздо удобнее и проще в подготовке, в отличие от остальных методов, однако необходимо наличие источника электричества. В отличие от горелки, паяльник считается методом гораздо грубее, поскольку осуществить соединение тонких материалов, практически невозможно. Так же можно осуществлять процесс спаивания с помощью горелки, которая может быть газовой или бензиновой. Процесс спаивания происходит по более деликатным процедурам, поскольку есть возможность в регулировке температуры и газа, что способствует хорошему прогреванию не только провода или припоя, но и необходимой области, которая располагается рядом с ними.

Подготовительные работы к такому способу являются на много длительными, потому что горелку необходимо заправлять, выбирать необходимый правильный режим и так далее. Еще подобный вариант считается не безопасным, поскольку в работе с ним используется взрывоопасный расходный материал, который рекомендуется ставить на необходимое расстояние от места подобных процедур, однако при завершении процесса не требуется ждать, пока приспособление остынет, как это происходит с использованием паяльника.

Подготовительные процедуры к спаиванию

Особого значения не имеет то, когда проходит спаивание проводов из алюминия с медными или с подобными ему проводами, необходимо произвести подготовительные работы, поскольку от этого зависит качественное соединение в завершении процесса. В начале, требуется произвести необходимую зачистку поверхности металла, благодаря чему будет удалена пленка из оксида.

Для работы с проводами отлично подходит мелкая наждачная бумага, или какой ни будь похожий вариант. Затем необходимо произвести лужение конца провода предстоящего к спаиванию, а еще залудить конец паяльника, если такое приспособление будет использоваться для работы. Существуют небольшие затруднения в применении нескольких видов флюса, для его замены может неплохо послужить стружка из металла.

Пошаговая инструкция

1. В начале, требуется подготовить все требуемые приспособления и расходные материалы, а так же убрать со стола все ненужные предметы для более удобной работы;
2. Провести подготовительные работы, подготовив металл к пайке, произведя очищение, лужение, обработку флюсом и другие необходимые процедуры, для дальнейшего качественного соединения материалов;
3. Затем требуется выставить правильные параметры и регулировку режимов на технике, для максимально качественного результата, и отсутствию различных браков в материале;
4. В самом процессе следует осуществлять спаивание, точными и быстрыми движениями, поднеся малую часть припоя к проводам, и нанеся его на их концы, соединив материалы в одно целое;
5. В окончании необходимо дать время остыть металлу, и произвести осмотр на прочность соединения.

Меры осторожности

Подобные работы необходимо осуществлять только с помощью исправных приспособлений. Когда применяется флюс, рекомендуется обеспечить необходимое проветривание в помещении, потому что большинство из них являются токсичными для дыхательной системы.

У паяльника в наличие должна быть специальная металлическая подставка, в которую его необходимо помещать во время вашего недолгого отсутствия, а так же ставить в места, где нет в наличии легковоспламеняющихся предметов. Подобные меры осторожности необходимо применять и в использовании горелки, однако тут присутствует емкость с расходным материалом, которую рекомендуется оставлять на расстоянии не менее 5 метров от места данных работ, что бы избежать возможного взрыва.

Особенности пайки алюминия

Операции пайки алюминия получили большое распространение в изготовлении изделий для радио- и электротехнической промышленности, в авиации и других отраслях. Получение соединений таким способом отличают особая устойчивость оксидной пленки, большая теплоемкость и низкая температура солидуса большинства сплавов алюминия. Соединяясь с кислородом, алюминий дает стойкие оксиды, создающие на поверхностях деталей из него особую пленку повышенной прочности. Для ее разрушения применяются специальные припои для пайки алюминия, сильного действия флюсы и особая механическая обработка.

Большинство традиционных для припоев химических элементов имеют плохую взаимную растворимость с алюминием. А требуемую прочность соединениям способен обеспечить лишь цинк, хорошо взаиморастворимый с алюминием. Не самый удачный выбор – пайка алюминия оловом. Не считая слабой растворимости алюминия, полученные с помощью оловянно-свинцового припоя швы еще придется покрывать лакокрасочными материалами для улучшения их невысокой стойкости к коррозии.

Также серьезно стоит отнестись, выбирая флюс для пайки алюминия. Далеко не каждый из них способен поддерживать активность к данному металлу. Например, в высокотемпературной пайке алюминия флюсами служат составы, вмещающие соли хлоридов различных металлов с добавкой их фторидов.

Технология пайки алюминия

Пайка проводится при помощи газопламенного, печного, индукционного и контактного нагревания, либо погружением в расплав флюса. Применяемые для пайки алюминия газовые горелки могут быть газовоздушными либо бензовоздушными. Не подходящим для этого будет применение ацетилено-кислородного пламени, способного негативно влиять на активность флюса, а, следовательно, и паяемость алюминия.

В ходе подготовительных к предстоящей пайке работ алюминий обезжиривают и механически зачищают зону соединения. Последнее необходимо для удаления пленки из оксидов. Обезжирить металл можно бензином, ацетоном либо другим подходящим растворителем. Для зачистки поверхностей применяют абразивные круги, наждачную бумагу, специальные сетки или щетки из нержавейки. Технологией пайки алюминия допускается также удаление оксидной пленки способом травления химическими кислотами. Но этот вариант более трудоемкий и потому используется гораздо реже, чем механическая зачистка.

Весь процесс пайки аналогичен пайке стальных или медных изделий. По завершении очистки алюминиевые детали конструкции устанавливают в требуемое положение. Затем место соединения покрывают флюсом и доводят температуру до необходимой для расплавления припоя. Пайку производят, прикасаясь к стыку деталей концом электродного стержня.

При пайке без флюса припоем характерна одна особенность. Для нее необходимо сначала разрушить оксиды пленку. Это делают, царапая расплав специальным стержнем или острым краем припойного прутка. Полученное нарушение цельности пленочной поверхности облегчает проникновение частиц припоя. Также возможно разрушение оксидов пленки путем растирания ее стальной щеткой. Элементы конструкции, соединенные растертыми сторонами друг к другу, необходимо нагреть до нужной температуры. Таким образом достигается особая надежность паяного соединения.

С использованием паяльника пайка алюминия бывает также эффективна. При этом оксидную пленку удаляют как металлической щеткой, так и шабером либо абразивными частицами. Еще способствуют удалению оксидов заключенные в расплаве припоя твердо-жидкие кристаллы. Абразивный паяльник, используемый при лужении алюминия, имеет рабочую деталь стержневидной формы, состоящую из частиц абразива с припоем.

Процедура пайки проводится с плотным прилеганием луженых поверхностей при нагревании до температуры плавления припоя. Иногда требуется дополнительная подпитка припоем зоны шва. Лужение ультразвуком проводится особым ультразвуковым паяльником в специальной ванне. Отличием этого метода является усиленная эрозия металла основы, из-за чего не рекомендуется его использование для тонкостенных деталей.

Ряд технологий позволяют вести пайку алюминия с медью, сталью, никелем и их сплавами. Такие работы с неоднородными материалами осложнены трудностью выбора газов и флюсов, способствующих удалению оксидов. Возможная хрупкость соединений этих металлов предупреждается нанесением специальных защитных покрытий на детали перед пайкой. Так, никелевое покрытие, нанесенное на алюминий химическим методом, позволяет прочно соединить его с медью. А нанесение на медные поверхности цинковых или серебряных покрытий позволяет осуществить их контактно-реактивную пайку с алюминиевыми деталями. На качество паяных конструкций из алюминия еще влияют выбранные методы подготовки деталей и состав среды из газа.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×