Припой для нержавеющей стали

Флюс для пайки нержавейки твердыми припоями

Иногда пайка нержавеющей стали предпочтительнее сварки. Пайку применяют для тонкостенных изделий, на которые нет сильной нагрузки, и в тех случаях, когда не хотят получить коробление от нагрева.

При этом надо учитывать, что некоторые виды нержавейки требуют к себе определенного подхода с учетом их состава и технологии изготовления. К примеру, наклепанные нержавеющие сплавы при высокой температуре растрескиваются, поэтому их пайку проводят без нагрузок, предварительно проведя отжиг металла. Есть и другие тонкости.

Особенности сплавов

Нержавейку не паяют с алюминиевыми и магниевыми сплавами. С другими металлами процесс проходит отлично, при этом само место соединение отличается повышенной прочностью.

Некоторые сплавы нержавейки, особенно это касается тех, в состав которых входит больше 25% никеля, при температуре +500-700 ℃ начинают выделять карбиды. Эти химические соединения снижают коррозионную стойкость металла.

И чем длительнее процесс пайки при таком температурном режиме, тем интенсивнее карбиды выделяются. Поэтому время пайки надо сокращать. Пайку в домашних условиях проводят паяльником или газовой горелкой, причем паяльник применяют чаще.

Выбор припоя

Существует два фактора, влияющие на выбор припоя для нержавейки:

• условия, при которых производится процесс соединения;
• состав нержавейки.

Если приходится работать в обычных условиях (в любом помещении), то пайку лучше проводить серебряным припоем, в который входит небольшое количество никеля.

При печном проведении спаиваемого процесса, то есть, при полном отсутствии влажности, используются медные, серебряно-марганцовые или хромоникелевые припои.

Надо отметить, что твердые припои на основе серебра – лучший вариант для пайки деталей из нержавейки.

Ведь серебро так же не поддается коррозии, имеет такой же светлый цвет, как и нержавеющая сталь. Но необходимо отметить, что в чистом виде серебро в припоях не используют.

В сплав добавляют цинк или медь. Чем больше в процентном соотношении серебра, тем выше качество сплава. Правда, такой материал придется использовать при более высоких температурах. Оловянные припои используют редко, когда не требуется высокой прочности.

Таблица 1. Состав и свойства серебряных припоев

Как правильно паять в домашних условиях

Чтобы правильно припаять между собой две заготовки из нержавейки, надо грамотно подготовиться к процессу. Для этого в качестве флюса лучше использовать ортофосфорную кислоту или хлорид цинка, который обычно называют паяльной кислотой. Паяльник нужен мощностью 100 Вт. Что касается припоя, то в домашних условиях проще паять нержавейку оловом.

Первый этап процесса – очистка кромок двух деталей из нержавейки. Для этого используется наждачная бумага или напильник с мелкими насечками. Затем надо провести облуживание подготовленных кромок.

Для этого соединяемые плоскости обрабатывают флюсом, затем паяльником разогревают припой, который наносят на концы двух заготовок. Припой должен остаться на жале паяльника, а уже от него должен быть перенесен на плоскости, которые предстоит залудить.

Как только облуживание произошло, можно переходить к пайке с внесением в зону соединения флюса и припоя. По окончанию процесс кислота смывается водой.

Соединение с другими металлами

К соединению двух разных металлов, к примеру, к пайке меди с нержавейкой, надо подходить с позиции изучения их свойств. Металлы имеют разные температуры плавления, поэтому процесс пайки считается одним из сложных.

Соединение меди и нержавейки в домашних условиях включает обработку заготовок, лужение кромок и непосредственно сам процесс пайки.

При этом необходимо отметить, что паять медь и нержавейку можно паяльником или горелкой. Первый инструмент является маломощным, поэтому с твердыми припоями он работать не может.

Паяльник также не используют для пайки больших площадей соприкосновения из-за длительности процесса. К тому же флюс будет окисляться еще до того, как успеет полностью прогреться.

Горелка – наилучший вариант. С ее помощью можно паять не только нержавейку с медью, но и с латунью.

Кстати, при выборе припоя надо обратить внимание именно на прутки из латуни. Это в первую очередь самый распространенный материал для пайки нержавеющей стали, его можно использовать даже в соединении без флюса

Низколегированной

Низколегированная углеродистая сталь относится к сплавам железа, наиболее легко подвергаемым процессу пайки.

Это объясняется тем, что на поверхности сталей данного типа образуется сравнительно непрочная плёнка окислов, легко устраняемая применением обычных флюсов.

Процесс пайки чёрных металлов может проходить при относительно низкой температуре, не превышающей 450 ℃ в случае применения мягких и легкоплавких свинцово-оловянных припоев.

Для получения паяного соединения, обладающего большей твёрдостью и механической прочностью, следует применять более твёрдые тугоплавкие припои, например на основе меди. Такая пайка осуществляется при температуре до 750 ℃.

Можно ли спаять нержавеющую сталь с помощью меди?

Для начала нужно сказать, что данный процесс имеет повышенный уровень сложности выполнения. Но, несмотря на это, спаять нержавеющую сталь с помощью меди возможно. Чаще всего соединения подвергаются детали из одного металла, то есть если соединять детали только из нержавейки или только из меди качества шва будет высоко. Но рано или поздно возникнет ситуации, когда нужно спаять эти два материала между собой и в этом случае приходится уступать качеству итогового результата.

Для выполнения данной манипуляции были созданы специальные припои, с их помощью удается создать соединения достаточно высокой прочности и ее вполне хватает для того, чтобы использовать вещь в стандартном режиме. Если при пайке какого-либо другого материала отсутствует обязательная необходимость использования флюса, то здесь требуется полное проведения подготовительных процедур, вплоть до лужения.

Как и любой другой способ пайки, данный имеет свои преимущества и недостатки. Для начала стоит рассмотреть плюсы применения:

• с помощью этого метода пайки моно решить достаточно сложные технологические задачи;
• альтернативы этому способу, которая бы позволяла соединить медь с нержавеющей сталью на таком же уровне, просто нет;
• непосредственно сам процесс пайки не занимает много времени, для его выполнение не требуется наличие инструментов узкой специализации, вполне достаточно будет обычной горелки;
• современные технологии позволяют создавать припои, которые достаточно хорошо справляются с соединением разнородных металлов;
• спаять нержавеющую сталь с медью можно как в промышленных масштабах, так и в бытовых условиях.

Минусы:

• качество итогового результата находится на достаточно низком уровне относительно других методов пайки;
• возникают определенные сложности при подборке нужного вида припоя;
• используемый флюс очень быстро подвергается процессу окисления, поэтому начинать паять нужно  сразу же, не затягивая действие температурной обработки;
• в большинстве случаев для пайки используется «легкий» припой, что значительно повышает сложность процедуры из-за того, что появляется необходимость в четкой настройке используемого температурного режима.

Особенности процесса

Нержавеющая сталь — это сплав железа с углеродом, содержащий специальные легирующие компоненты для повышения коррозионной стойкости материала. Обычно в качестве добавок выступают такие металлы, как молибден, никель, хром. Многокомпонентность состава и создает основные сложности в работе с ним.

Пайка нержавейки — процесс, при котором соединение металла производится путем наплавления на его поверхность присадок. Чаще всего используется обычный оловянный или твердый серебряный припой, безопасный даже для посуды. Сплавы нержавеющей стали довольно хорошо поддаются соединению с другими металлами, кроме тех, что содержат алюминий и магний.

Несмотря на то что нержавейка считается сложным в работе материалом, она высоко ценится за свои превосходные антикоррозионные свойства. Посуда для приготовления пищи, медицинские приборы, предметы интерьера — все это широко применяется в быту. Пайка как способ ремонта в домашних условиях в этом случае применяется довольно часто, осуществляется с использованием паяльника или газовой горелки. В промышленности эти процессы протекают в условиях защищенной газовой атмосферы с использованием чистой, беспримесной меди.

К особенностям бытовой пайки можно отнести тщательную механическую обработку. Иногда применяются специальные приемы для исключения нагрузок на область соединения деталей в процессе работы. В некоторых случаях для упрочнения, особенно при работе с наклепанными сталями, производят предварительный отжиг газовой горелкой.

Недостатки пайки нержавейки твердыми припоями

• Если сравнивать с использованием других припоев, то процесс получается более трудоемким;
• Твердые сплавы нередко оказываются более дорогостоящими, как и себестоимость пайки, за счет того, что используется больше ресурсов;
• Далеко не каждый инструмент может дать ту температуру, которая требуется для этого процесса, поэтому, в домашних условиях он оказывается трудноосуществимым.

Подготовка оборудования и материалов

Перед тем как паять нержавейку твердым припоем, следует заняться подготовкой. Для проведения пайки нужно подобрать правильную горелку, которая бы смогла выдать требуемую температуру и обладала достаточной шириной пламени, чтобы равномерно обрабатывать поверхность.

Следует сделать так, чтобы под рукой всегда находился флюс и припой, чтобы вовремя сделать все нужные процедуры. Перед работой нужно подготовить все под заданный режим работы и проверить работоспособность инструментов.

Отличия высокотемпературной пайки от низкотемпературной

При высокотемпературном спаивании используется нагрев при помощи горелки, тогда как в ином случае применяется электрический нагрев.

Также различается температура плавления самого припоя. В первом случае она намного более высокая, что также влияет и на качество соединения, так как оно становится значительно выше. Низкотемпературная пайка, впоследствии, выдерживает меньшие температурные режимы воздействия. Высокотемпературная может вызывать структурные изменения в металле, если температура его плавления близка к той, которая используется при обработке. Для них также используется оборудование различной мощности.

Выбор твердого припоя

Медно-цинковый припой представлен в серии ПМЦ с различным содержанием меди. Его часто используют вместе с дополнительным легированием, чтобы снизить сильную отдачу при вибрации.

Медно-фосфорный представлен в серии ПМФ с различным содержанием фосфора, в зависимости от цифры модели. У него хорошая устойчивость к коррозии и высокая текучесть. Иногда его могут использовать для замены серебряного припоя.

Медно-циноквые обладают высокими технологическими свойствам. При добавлении олова температура плавления снижается, так что он относится к универсальным припоям.

Для каждой процедуры выбор материала может отличаться, что зависит от свойств деталей.»

Выбор флюса

Пайка нержавеющей стали твердыми припоями требует тщательного подбора флюса. Одним из лучших вариантов для данного металла состоит на 70% из буры, на 20% из борной кислоты и на 10% из фтористого кальция.

Технология пайки нержавейки твердым припоем

1. Зачистить механическим способом стыковые части деталей.
2. Зафиксировать заготовки в неподвижном положении.
3. Зону, где будет происходить спайка, нужно промазать флюсом.
4. Горелка зажигается и устанавливается на нужный режим.
5. Постепенно прогревается зона спайки, пока не изменится цвет металла.
6. К детали подается припой, который может быть сразу покрыт флюсом.
7. Осуществляется постепенное запаивание поверхности, передвигая расходный материал вдоль линии спайки.

Пламя горелки не должно содержать в себе слишком много кислорода, так как он окисляет поверхность заготовок и делает соединение менее надежным.»

Контроль качества шва

Существует несколько способов проверить, насколько хорошо все спаялось. Для этого используют такие методы как:

• Параметрический;
• Трансформаторный;
• Люминесцентный;
• Цветной;
• Оптический;
• Визуальный.

Меры безопасности

Даже когда происходит пайка пищевой нержавейки твердыми припоями в домашних условиях, то следует придерживаться правил безопасности. Во-первых, для пищевой нержавейки припой не должен содержать цинк или свинец. Также не стоит забывать о высоких температурах, с которыми идет работа и брать все незащищенными руками раньше времени остывания. Баллон с газом должен находиться на достаточном расстоянии от открытого огня горелки.

Почему пайка может не получиться?

Основными причинами неудач являются:

• Недостаточно хорошая зачистка перед самим процессом;
• Плохой разогрев заготовки, так что припой не смог нормально сцепиться с металлом;
• Был неправильно подобран припой для такого соединения;
• Было использовано недостаточное количество флюса, так что материал не начал плавиться, как того требовала технология;
• После спайки, когда все еще не остыло, было механическое воздействие со сдвигом детали.

Пайка

Поджигаем горелку пьезокурком. Прогреваем место пайки, причём не ограничиваясь местом у самого стыка, захватываем пошире, на расстояние 2-3 поперечника. Для массивных деталей потребуется больше тепла, чтобы металл не остывал в процессе паяния. Иначе не получится качественного соединения. Можно использовать двух- и даже трёх-сопловые газовые горелки. Или двумя горелками одновременно прогревать с двух сторон.

Важно не останавливать пламя горелки на одном месте, чтобы металл не перегрелся в одной точке, и его не повело и чтобы он не расплавился. Прогрев надо выполнять, равномерно медленно двигая сопло по всей поверхности сопряжения

Металл приобретает малиновый оттенок, а затем становится красным. Подносим пруток серебряного припоя к стыку.

Факел пламени нужно направлять не прямо на пруток, а немного опережать точку приложения прутка. Благодаря высокой температуре нагретых деталей припой плавиться и по прогретой нержавейке хорошо проникает в стык. Когда таким образом обработано всё соединение, пайка завершена. Даём изделию остыть. Зачищаем напильником и наждачкой, промываем водой с ветошью или губкой.

Готовое соединение выдерживает высокие механические нагрузки и давление. Хотя окончательная проверка произойдёт в работе, как правило, качество пайки уже можно наблюдать визуально. Дело сделано!

Особенности паяния

Так как в промышленности реализуются разные проекты, то в процессе пайки могут участвовать разные металлы. Поэтому технологии пайки могут отличаться, а некоторых случаях ее применение крайне затруднено.

Сталь

Сразу надо оговориться, что стальные заготовки можно паять только припоями на основе олова. Цинкосодержащие материалы для этой операции не подходят за счет низкого смачивания. Вот технологическая карта проводимых этапов.

Кромки заготовок из металла очищают от грязи. Затем обрабатывают их наждачной бумагой или железной щеткой, удаляя тем самым оксидную пленку.

Проводится процесс обезжиривания с помощью любого растворителя. Заготовки стыкуются с зазором 2-3 мм. Производится нагрев паяльной лампой или другим нагревательным инструментом.

В зону нагрева добавляется флюс, а затем и припой

Обратите внимание, что последний должен нагреваться больше не от пламени огня, а от разогретых кромок заготовок. После окончания процесса с участка стыка удаляются остатки флюса и припоя

Чугун

Соединять пайкой можно только серый чугун или ковкий, белый паять нельзя. Правила основаны на решении двух проблем. Первая – плохая смачиваемость металла за счет большого в нем содержания графита.

Решается проблема просто. Надо перед пайкой обработать поверхности соединения борной кислотой. Вторая проблема – в процессе нагрева в металле происходят изменения его структуры, поэтому пайку чугуна рекомендуют проводить при температуре не выше +750 ℃.

Титан

Пайка титана одна из самых сложных. На поверхности этого металла расположен альфированный слой, который насыщен атмосферными газами. Его и придется удалить или с помощью травления, или пескоструйкой. И даже после этого на поверхности останется оксидная пленка.

Чтобы соединение стало качественным, пайку проводят или в вакууме, или аргоном, или специальными флюсами. Последний вариант не гарантирует высокое качество конечного результата. При этом необходимо строго соблюдать температурный режим, который варьируется для данного металла в диапазоне 800-900 ℃.

Что касается припоев, то здесь используют или серебряные, или алюминиевые. Оловянные и свинцовые припои применяют редко, потому что с самим титаном они соединяются плохо. Хотя если нанести оловянный слой или свинцовый на поверхность титановой заготовки, то можно гарантировать неплохое качество пайки.

Нихром

Пайка нихрома – самый простой процесс, потому что сам сплав (а это симбиоз хрома и никеля) является жаростойким и пластичным.

Температура его плавления в зависимости от добавок варьируется в пределах 1100-1400 ℃. То есть, для пайки можно использовать даже тугоплавкий припойный материал.

Пайка деталей из нихрома проводится при низкотемпературном режиме. Соединение сплава со сталью требует наличия высокотемпературного паяния. Многие мастера дома делают припои своими руками, смешивая вазелин (100 г), глицерин (5 г) и хлористый порошковый цинк (7 г).

Область применения пайки дает возможность соединять между собой детали из разных цветных металлов. Конечно, к выбору методов пайки надо подходить с позиции соответствия и технологии соединения, и правильного выбора расходных материалов.

Но, как показывает практика, в основе процесса лежит тип самих соединяемых заготовок, то есть, насколько высока их температура плавления.

Отталкиваясь от этого, и выбирается сам вид паяной операции. Ведь температура плавления припоя должна быть ниже, чем у металла соединяемых деталей. И нарушать этот закон нельзя ни в коем случае. Нарушили – получили некачественное соединение или, вообще, не получили спайки.