ПАЙКА КАК СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ИМЕЕТ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ДОСТОИНСТВА:
❐ она позволяет соединять металлы в любом сочетании;
❐ соединение возможно при любой начальной температуре паяемого металла;
❐ возможно соединение металлов с неметаллами;
❐ большинство паяных соединения можно распаять;
❐ более точно выдерживаются форма и размеры изделия, так как основной металл не расплавляется;
❐ позволяет получать соединения без значительных внутренних напряжений и без коробления;
❐ большая прочность и высокая производительность при капиллярной пайке.
Твердая (высокотемпературная) пайка проходит при температурах 670–750 °C. Для пайки применяется только газопламенный метод нагрева. Используются смеси: пропан-кислород, ацетилен-воздух. Допустимо ацетилен-кислород.
Основой капиллярной пайки является так называемый капиллярный эффект, его суть заключается в том, что при небольшом расстоянии между стенками двух смачиваемых поверхностей жидкость за счет явления адгезии поднимется вверх по капилляру, преодолевая при этом силу тяжести. Этот эффект дает возможность припою равномерно распространяться по всей поверхности вне зависимости от положения трубы (можно, например, подавать припой снизу).
Процесс взаимодействия молекул или атомов жидкости и твердого тела на границе раздела двух сред приводит к эффекту смачивания поверхности. Смачивание — это явление, при котором силы притяжения между молекулами расплавленного припоя и молекулами основных металлов выше, чем внутренние силы притяжения между молекулами припоя (жидкость «прилипает» к поверхности).
В тонких сосудах (капилляры) или щелях совместное действие сил поверхностного натяжения и эффекта смачивания выражено сильнее и жидкость может подниматься вверх, преодолевая силу тяжести. Чем тоньше капилляр, тем сильнее выражен данный эффект.
Для получения эффекта капиллярности в медных трубопроводах, соединяемых пайкой, используют «телескопические» соединения. При вставлении трубы в фитинг между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром фитинга остается зазор, не превышающий 0,4 мм. Этого достаточно для возникновения капиллярного эффекта при пайке.
Данный эффект позволяет припою равномерно распространяться по всей поверхности монтажного зазора соединения независимо от положения трубы (можно, например, подавать припой снизу). При величине зазора не более 0,4 мм капиллярный эффект создает пропай шириной от 50 до 100 % диаметра трубы, что достаточно для создания сверхпрочного соединения.
Использование капиллярного эффекта дает возможность очень быстро (фактически мгновенно) заполнить монтажный зазор припоем. При хорошо подготовленных поверхностях к пайке, это гарантирует 100 % пропай соединения и не зависит от ответственности и тщательности монтажника.
В зависимости от применяемого припоя температура нагрева будет различна. К низкотемпературным (до 450 °C) припоям относятся сравнительно легкоплавкие и обладающие низкой прочностью металлы (олово, свинец и сплавы на их основе). Поэтому дать паяный шов большой прочности они не могут.
Но при капиллярной пайке ширина спаивания (от 7 до 50 мм, в зависимости от диаметра трубы) достаточная, чтобы для сантехнических трубопроводов обеспечить избыточную прочность. Для улучшения качества пайки и повышения коэффициента адгезии используются специальные флюсы, а поверхности под пайку предварительно зачищаются. Все медные трубы диаметром от 6 до 108 мм можно соединять капиллярной низкотемпературной пайкой. Температура теплоносителя при этом должна быть не выше 130 °C. Для пайки очень важно, чтобы припой имел самую низкую точку плавления и соответствовал требованиям, которые к нему предъявляются. Это обусловлено тем, что при высоких температурах медь теряет твердость (отжиг). Именно по этой причине предпочтение отдается низкотемпературной, а не высокотемпературной пайке.
Флюсы.
Флюсы — это активные химические вещества, применяемые для улучшения растекания жидкого припоя по паяемой поверхности, для очистки поверхности основного металла от окислов и иных загрязнений (соляная кислота, хлористый цинк, борная кислота, бура) и для образования защитного покрытия и недопущения окисления при пайке (канифоль, воск, смола). Естественно, при этом учитываются виды соединяемых металлов и припоев.
Для качественного соединения металлов при пайке припой должен растечься под действием капиллярных сил и «смочить» основной металл. Прочным шов получается при защите пайки от кислорода воздуха. Хорошее смачивание происходит только на совершенно чистой, не окисленной поверхности. Поэтому для получения качественной пайки обычно выбирают многокомпонентные флюсы с многосторонним действием.
В зависимости от температурного интервала активности различают низкотемпературные (до 450 °C) флюсы (растворы канифоли в спирте или растворителях, гидразин, древесные смолы, вазелин и др.) и высокотемпературные (более 450 °C) флюсы (бура и ее смесь с борной кислотой, смеси хлористых и фтористых солей натрия, калия, лития).
При пайке с учетом предварительной механической очистки можно использовать минимальное количество флюса, который активно взаимодействует с металлом. После пайки тщательно счищают его остатки. После монтажа трубопровода проводят технологическую промывку, для окончательного удаления остатков. Если после пайки остатки флюса не удалять, то это со временем может вызвать коррозию в соединении.
Высокотемпературная пайка применяется для труб диаметром от 6 до 159 мм или имеющим большую длину, а также в случаях, когда температура теплоносителя составляет более 130 °C. В водоснабжении высокотемпературная пайка применяется для труб диаметром больше 28 мм. Однако во всех случаях следует избегать чрезмерного нагревания. Высокотемпературная пайка на малых диаметрах требует высокой квалификации и опыта, так как очень легко пережечь или обрезать трубу.
Для высокотемпературной пайки применяются припои на основе меди и серебра и ряда других металлов. Они дают большую прочность паяному шву и высокую допустимую температуру для теплоносителя. При использовании припоя на основе меди и фосфора или меди с фосфором и серебром при спаивании медных деталей флюс не применяется.
При спаивании между собой элементов из разных сплавов меди — медь с бронзой или медь с латунью или бронза с латунью — всегда необходимо применение флюса. Также обязательно применение флюса при использовании припоя с большим количеством серебра (более 5 %). Высокотемпературную пайку с помощью горелки должен выполнять квалифицированный и опытный специалист.
Это способ соединения медных труб дает самый прочный шов по механическим и температурным параметрам, позволяет делать отводы на уже установленной системе, без ее демонтажа. Это основной метод соединения в солярных системах и распределительных газопроводах.
