Какие газы нужны для пайки твёрдым припоем и как правильно работать

Пайка твёрдым припоем — это не «слабая» альтернатива сварке. В трубопроводах под давлением, в холодильных системах, в медицинском оборудовании и авиации она даёт соединение с прочностью, сравнимой со сварным швом. Разница с мягкой пайкой принципиальная: температура выше 450 °C и другой уровень нагрузок. Разница со сваркой — основной металл не плавится.

Твёрдая пайка (высокотемпературная) — соединение металлов припоем с температурой плавления выше 450 °C. Сам соединяемый металл не расплавляется — плавится только припой. Он затекает в зазор между деталями за счёт капиллярных сил.

Это ключевой момент — капиллярное затекание. Зазор между деталями должен быть точным: 0,05–0,15 мм для большинства припоев. Слишком узко — припой не затечёт. Слишком широко — прочность низкая, припоя уходит много. Именно поэтому пайку ещё называют капиллярной.

Прочность соединения при правильном зазоре — выше прочности самого припоя. Металл в зоне шва не нагревается выше 900–1100 °C, структура не меняется. Это критично для закалённых деталей, которые нельзя отпустить сваркой.

Медные трубопроводы — водопровод, отопление, кондиционирование. Соединения медь-медь, медь-латунь, медь-бронза.

Стальные детали с твёрдосплавными пластинами — фрезы, свёрла, резцы. Твёрдый сплав (ВК, ТК) не варят, а паяют серебряными или медно-цинковыми припоями.

Теплообменники из меди, нержавейки, алюминия — в HVAC, холодильной технике, медицинском оборудовании.

Авиационные и автомобильные детали — там, где нельзя создать зону термического влияния сварки.

Пропан + кислород — высокая температура пламени, быстрый нагрев. Применяется при пайке стальных деталей с твёрдосплавными пластинами и при больших сечениях трубопроводов.

Пропан-воздушное пламя — для медных труб небольшого диаметра. Температура пламени ниже, чем с кислородом, но для меди достаточно. Дешевле, проще в работе, не нужен кислородный баллон.

Ацетилен + кислород — самая высокая температура. Применяется для быстрого нагрева крупных деталей или тугоплавких припоев. Требует опытного специалиста: легко перегреть.

При пайке в печи детали нагревают в инертной или восстановительной атмосфере — без воздуха. Иначе поверхность окислится и припой не смочит металл.

Азот — инертная атмосфера в печи. Предотвращает окисление при температурах 800–1100 °C. Стандарт для пайки нержавейки и стали.

Аргон — для более требовательных применений: пайка титана, ниобия, других реактивных металлов.

Водородно-азотные смеси (эндогаз) — восстановительная атмосфера. Не только защищает, но и восстанавливает уже образовавшиеся оксиды. Применяется в высококачественной пайке электронных компонентов.

Для снабжения печей азотом при высоком потреблении используют рампы для азота или газовые моноблоки. Как организовать стабильную подачу — в статье «Стабильная подача газа».

Серебряные (ПСр 40, ПСр 72) — универсальные, высокая прочность, хорошая смачиваемость. Дорогие. Применяются при пайке инструментов, медицинского оборудования, ювелирных изделий.

Медно-фосфористые (МФ, L-CuP) — для пайки меди и медных сплавов без флюса. Фосфор обеспечивает самофлюсование на меди. На стали и чугуне без флюса не работают.

Медно-цинковые (ПМЦ) — для стали, чугуна, меди. Требуют флюс. Дешевле серебряных.

Флюс растворяет оксидную плёнку на поверхности металла и обеспечивает смачивание припоем. Без флюса на большинстве металлов припой «скатывается» — не растекается по поверхности.

Исключение: медно-фосфористые припои на меди — фосфор сам выступает флюсом. И пайка в защитной или восстановительной атмосфере в печи — окисления нет, флюс не нужен.

Остатки флюса после пайки удаляют горячей водой. Активные флюсы вызывают коррозию, если их не смыть.

Зачистить трубу и фитинг до блеска. Нанести флюс на трубу тонким слоем. Вставить трубу в фитинг. Нагреть горелкой до рабочей температуры — медь темнеет, флюс начинает кипеть и пузыриться. Прикоснуться припоем к зазору с противоположной от пламени стороны — капиллярный эффект сам затянет расплав в зазор. Убрать пламя, дать остыть естественно. Смыть флюс.

Рампы и баллонные системы для снабжения постов пайки пропаном — в каталоге КубСпецТех.