Пайка алюминия со сталью

Технологический процесс пайки металлов

Известны бесфлюсовые способы низкотемпературной пайки. Бесфлюсовую пайку алюминия можно осуществить в газовых средах без применения защитных покрытий контактно-реактивным методом.

В качестве припоя применяют кремний, медь или серебро, которые наносят на алюминий гальваническим путем, термовакуумным напылением или плакировкой. Высокое качество паяного соединения получают при пайке в вакууме 10- 5 мм рт. ст. и толщине покрытия 10-12 мкм.

Пайку алюминия припоями типа силумина осуществляют в специальных газовых средах. В качестве последних используют смеси аргона с парами магния. Такая атмосфера способна при температуре 550-580°С восстанавливать окись алюминия и обеспечивать смачивание паяемой поверхности припоями типа силумин.

При пайке алюминиевых сплавов в атмосфере паров магния последний переходит из газовой фазы в расплав. Предел прочности соединений сплава АМг6, выполненных этим способом, составляет 35,2-35,8 кгс/мм 2 , а для сплава АМц 11,5-12,5 кгс/мм 2 . Коррозионная стойкость получаемых соединений намного выше соединений, чем при флюсовой пайке.

Пайку в защитной атмосфере можно осуществить при использовании самофлюсующих припоев (например, 3-15% Si, 0,4-10% Mg, Al — остальное).

Другой припой состава 7,5-13,0% Si, 0,3% Си, 0,1 % Mg, 4,5% Р, 0,1-30,0% металлов из группы Ni и Со, 0,2% Zn, 0,5% Mn, А1 — остальное. Пайку этими припоями следует производить в среде аргона, гелия или в вакууме.

Бесфлюсовую пайку алюминия припоями типа 34А, силумин ПСр 5АКЦ можно производить по предварительно луженной поверхности припоем П200А. Лужение производят абразивным способом, толщина слоя должна составлять 0,03-0,05 мм на сторону.

Нагрев под пайку рекомендуется производить в печи, в потоке аргона или на воздухе индукционным способом.

Известны способы низкотемпературной пайки без применения флюсов, такие как абразивная пайка или пайка трением. При этом способе пайки окисную пленку с поверхности алюминия можно удалить шабером, металлическими щетками, частицами абразива (асбест, металлические порошки, первичные кристаллы сплавов-припоев, в твердо-жидком состоянии и т. п.), находящимися в расплаве припоя.

Применяют также абразивные паяльники для лужения алюминия, у которых рабочая часть паяльника представляет собой стержень из частиц припоя и абразива.

Собственно операция пайки осуществляется уже после абразивного лужения путем обеспечения плотного контакта по луженым поверхностям при температуре полного расплавления припоя. Возможна подпитка шва припоем.

Ультразвуковое лужение можно производить с помощью ультразвуковых паяльников и в ультразвуковых ваннах.

В связи с тем, что при ультразвуковом лужении отмечается сильная эрозия основного металла, лужению этим способом нельзя подвергать детали с толщиной стенок менее 0,5 мм.

Имеется также способ абразивно-кавитационного лужения. При этом способе лужения твердые частицы, находящиеся в жидком припое, в ультразвуковом поле оказывают дополнительное абразивное воздействие на металл.

При пайке алюминия припоями-пастами на основе галлия в качестве наполнителя паст служат алюминий и сплав алюминия с магнием. Температура пайки 200-225°С, время выдержки 4-6 ч. Предел прочности соединений составляет 3-5 кгс/мм 2 .

При пайке по полуде чистым галлием с последующей термообработкой предел прочности соединения составляет 2,8-3,8 кгс/мм 2 . Паяные швы выдерживают ударные, вибрационные и термоциклические нагрузки, обеспечивают вакуумную плотность не ниже 10 -2 мм рт. ст. и имеют удовлетворительную коррозионную стойкость.

Применяют также пайку цинковыми припоями по серебряному покрытию, нанесенному на поверхность алюминия предпочтительно термовакуумным напылением с последующей термообработкой.

Разработан ряд технологических процессов, обеспечивающих надежное соединение алюминия с медью и ее сплавами, со сталью, никелевыми и другими сплавами.

Основные трудности при осуществлении процесса пайки алюминия с указанными материалами заключаются в трудности выбора флюса или газовой среды, обеспечивающих удаление окислов с поверхностей столь разнородных материалов; в образовании хрупких соединений из-за возникновения интерметаллидов в зоне шва; в наличии большой разницы температурных коэффициентов линейного расширения алюминия и перечисленных выше материалов.

Первые два осложнения успешно преодолевают при предварительном нанесении на поверхности соединяемых материалов защитных металлических покрытий.

Пайку алюминия с медью можно успешно осуществить по никелевому покрытию, нанесенному на алюминий химическим способом. Пайку производят в водороде припоем состава 49% Ag, 20% Си, 31% In; температура пайки близка к температуре плавления алюминия.

Пайка алюминия с медью и ее сплавами может также быть осуществлена путем нанесения защитных покрытий типа цинк, серебро и их сплавы на поверхность меди. При этом используют припои на основе олова, кадмия, цинка.

Через серебряное покрытие на меди может быть осуществлена контактно-реактивная пайка с образованием в паяном шве хрупкой эвтектики Al — Ag — Си. Такие паяные соединения могут быть использованы только в несиловых конструкциях.

Соединение алюминия со сталью, в том числе и с нержавеющей, облегчается при предварительном лужении поверхности стальной детали легкоплавкими свинцово-оловянистыми припоями, алюминием и алюминиевыми припоями с применением активных флюсов на основе хлористых и фтористых солей.

При пайке алюминия со сталью очень важно строго ограничивать режим из-за опасности образования хрупких интерметаллидов в паяных швах. Время выдержки не должно превышать 1-4 мин, температура пайки также не должна превышать заданного предела.

Пайка алюминия с титаном возможна только по слою алюминия или олова, нанесенных на поверхность титана путем горячего лужения.

Сварка алюминия со сталью: особенности сварочного процесса, способы и применяемые технологии

Сварку алюминия со сталью часто применяют в радиоэлектронике, авиации и производстве бытовой техники.

Особенности сварки алюминия со сталью

Соединение этих металлов позволяет изделиям из них совмещать их преимущества. Если нужно получить качественный сварной шов, обязательна подготовка металлов перед сварочным процессом и соблюдение технологии сварки.

Сварка алюминия и его сплавов со сталью имеет свои нюансы:

Качественное сварное соединение должно обладать пластичностью не ниже, чем у стали, и прочностью не ниже, чем у алюминия.

Для соединения алюминия и стали чаще всего используются аргонодуговая сварка с неплавящимся электродом или сварка через биметаллические вставки. В промышленности также используют сварку взрывом, диффузионную, лазерную, электронно-лучевую и точечную сварки.

Сварка алюминия со сталью аргонодуговым способом

Перед началом сварочного процесса кромки металлов рекомендуется очистить и нанести на них защитное покрытие. Самое доступное по цене из них — цинковое.

Присадочный материал в этом случае — проволока марки АД1 из алюминия с присадкой кремния (он хорошо влияет на формирование диффузионной прослойки стабильного качества) или проволока из сплава АК-5.

Важно! АМг-6 не рекомендуют применять, поскольку эта присадка дает низкую прочность сварного шва.

Чтобы подготовить стальную деталь к сварке, для стыкового соединения нужно скосить кромки под углом 70° для максимальной прочности соединения.

Кромки нужно тщательно очистить пескоструем или механически обработать, затем нанести поверхностный слой.

Аргонодуговую сварку алюминия и стали отличает расположение дуги: в начале сварки первого прохода оно удерживается на присадочном прутке, а в процессе сварки последующих проходов — на присадочном прутке и образующемся валике. Это обезопасит покрытие от преждевременного выгорания.

Во время сварочного процесса важно последовательно накладывать валики шва (зависит от вида соединения).

  • сварка МИГ — происходит на постоянном сварочном токе обратной полярности;
  • сварка ВИГ — бывает и на переменном сварочном токе, и на постоянном токе прямой полярности.

Величина сварочного тока должна зависеть от толщины свариваемого металла:

  • до 3 мм: 110-130 А;
  • 6-8 мм: 130-160 А;
  • 9-10 мм: 180-250 А.

Техника выполнения сварных швов

Для соединения алюминия и стали нужно выбирать способ техники сварки углом вперёд, с углом наклона электрода от вертикали вдоль оси сварного шва 40-45 градусов.

Важно правильно выбрать скорость сварки, поскольку от неё зависит, сколько между собой будут взаимодействовать жидкий алюминий и сталь. Это напрямую влияет на толщину и стабильность соединительного слоя.

Скорость сварки необходимо выбирать максимально возможной: не менее 7 м/ч для сварки первых проходов многопроходных сварных швов и не менее 12 м/ч для однопроходных и последующих проходов многопроходных сварных швов. На это есть причины:

  • интенсивное образование интерметаллидов во время длительного контакта стали и алюминия на высоких температурах;
  • интенсивное образование корунда и рост зоны слабины;
  • интенсивное выгорание цинка.

Сварочные и наплавочные швы нужно выполнять без поперечных и возвратно-поступательных колебательных движений. Присадку в сварочную ванну нужно подавать со стороны оцинкованной стали для уменьшения выгорания цинка.

Горелку нужно смещать относительно стыка сварного шва в сторону алюминия или алюминиевого сплава на 1-3 мм. Это связано не только с уменьшением выгорания цинка, но и с тем, что, обладая высокой теплопроводностью, алюминий нагревается и расплавляется значительно медленнее, чем сталь и цинк, который её покрывает.

Послесварочная термическая обработка сварного соединения нежелательна, температура его эксплуатации не должна превышать 270 градусов. В противном случае, толщина прослойки может увеличиться, что приведёт к снижению динамической прочности или разрушению сварного шва.

Сварка через биметаллические вставки

Биметаллические переходные материалы (вставки) — это алюминиевые элементы, к которым уже прикреплен другой материал.

Для сварки вставок чаще применяют стандартные технологии — GMAW и GTAW.

Стальную сторону вставки нужно приварить к стали, алюминиевую — к алюминию. В процессе важно не перегреть вставки, иначе образуется хрупкое интерметаллическое соединение на стыке стали и алюминия внутри вставки.

Разрушение сварного шва, содержащего интерметаллиды происходит, как правило, ещё во время горения сварочной дуги. Но даже если шов не разрушится в процессе или в конце сварки, он напомнит о себе, когда изделие будут эксплуатировать.

Сначала лучше варить алюминий с алюминием. Это позволит увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и не допустит перегрева на участке соединения стали с алюминием.

Этот способ часто применяют, когда хотят получить качественные сварные швы. Подобную технологию используют в судостроении.

Читайте также  Квадратный дымоход из нержавейки

Другие способы сварки алюминия со сталью

Лазерным способом пользуются не только для создания миниатюрных соединений, но и для того, чтобы получить длинные швы, например, в автомобильной промышленности. Этот способ позволяет тонко управлять тепломощностью импульсного лазерного излучения.

Чтобы получилось нахлёсточное соединение, нагрев лазером нужно вести со стороны стали. Она нагреется до температуры, когда алюминий уже расплавится, но останется твёрдой.

Прочность швов можно повысить с помощью присадки на основе алюминия.

Диффузионная

В этом сварочном процессе соединяемые детали не расплавляются. Но из-за их продолжительного контакта на высокой температуре образуются интерметаллидные фазы.

Электронно-лучевая

На сталь наносят буферные покрытия из титана, никеля и циркония: тогда сварочный процесс будет успешен.

Точечная контактная

Хорошее точечное соединение стали и алюминия получается не всегда, даже если варить на конденсаторных машинах с жестким режимом разряда.

Этого можно избежать, применив промежуточную биметаллическую ленту. Полученные точечные соединения по прочности можно сравнить с клепаными.

Сварка взрывом

Соединения алюминия и стали, которые получаются при взрывном сварочном процессе, применяют на верфях Японии, Польши, США, Великобритании, Франции и других стран в качестве промежуточного элемента, который потом приваривают к основным материалам изделия.

Как сваривать алюминий со сталью? – полное руководство.

Алюминий можно легко соединить с большинством металлов с помощью механического крепления или клеевого соединения. Однако для сварки алюминия со сталью требуются другие методы, такие как дуговая и фрикционная сварка, которая дополнительно поясняется ниже.

  1. Почему нужно сваривать алюминий со сталью?
  2. Почему алюминий трудно соединить со сталью?
  3. Как вы присоединяете алюминий к стали?
  4. Использование лазеров для создания паяного соединения
  5. Биметаллические переходные вставки
  6. Ротационная сварка трением
  7. Сварка нержавеющей стали с алюминиевым сплавом
  8. Сваривать алюминий со сталью

Почему нужно сваривать алюминий со сталью?

Алюминий (и его сплавы) намного легче, чем стали, с плотностью около 2,70 г / см 3 по сравнению с диапазоном от 7,75 до 8,05 г / см 3 для сталей. Это означает, что сопоставимый объем стали примерно в три раза тяжелее алюминия.

Во многих отраслях промышленности сталь используется для различных структурных применений. Однако из-за плотности стали существует значительная потеря веса, связанная с ее использованием.

Новые природоохранные законы вынуждают транспортные отрасли соблюдать строгие ограничения на выбросы парниковых газов. Одним из способов снижения выбросов является, к примеру, снижение веса конструкции автомобиля. Замена различных стальных конструкций алюминиевыми сплавами в настоящее время имеет большое промышленное значение. Во многих случаях не всегда возможно заменить всю стальную конструкцию алюминиевыми сплавами, поэтому необходимо объединить эти два материала.

Алюминиевые сплавы могут быть сравнительно легко соединены со сталями с использованием таких методов, как клеевое соединение, механическое крепление или пайка.

Но когда требуется превосходная структурная целостность, сварка предпочтительна. Однако приварка алюминиевых сплавов к стали затруднена.

Почему алюминий трудно соединить со сталью?

Алюминиевые сплавы и сталь сильно различаются по металлургии и физическим свойствам, таким как теплопроводность и температура плавления. Как правило, температура плавления стали составляет около 1370 ° С, что более чем в два раза выше, чем у алюминия, который плавится при температуре около 660 ° С.

Помимо их широко различающихся температур плавления, каждый из этих металлов практически нерастворим в другом. В расплавленном состоянии они реагируют с образованием хрупких интерметаллических фаз. Понятно, что вышеуказанные проблемы могут представлять проблемы при сварке плавлением, такой как дуговая сварка стали и алюминия.

Получающиеся сварные соединения будут иметь неудовлетворительные свойства и из-за их хрупкой природы часто нежелательны для многих промышленных применений.

Как вы присоединяете алюминий к стали?

Хорошо известно, что применение процессов сварки плавлением для соединения стали с алюминием затруднено из-за различий в точках плавления, теплопроводности, коэффициентах расширения и тенденции к образованию хрупких интерметаллических соединений. Поскольку растворимость Fe в Al очень низкая (около 0,04 мас.%), При температурах> 350 ° C, когда диффузия Fe в Al становится значительной, начинается осаждение интерметаллических соединений Fe-Al. Значительные интерметаллические осадки могут происходить значительно ниже точки плавления алюминия (660 ° C для чистого Al). Точная степень осаждения интерметаллидов определяется диффузией и зависит от временного и температурного предела взаимодействия взаимодействующих границ Fe и Al.

Использование лазеров для создания паяного соединения

Использование лазеров для создания паяного соединения между сталью и алюминием является логичным шагом, так как высокая интенсивность тепла в небольшой области, генерируемой лазером, означает, что стабильная среда для пайки может быть создана локально и быстро перемещена для создания соединения с минимальным временем для диффузии, чтобы управлять чрезмерным образованием интерметаллических соединений.

Фазовая диаграмма Fe-Al показывает диапазон твердых интерметаллических фаз, которые могут быть сформированы, а именно; Fe3Al (892HV), FeAl (470HV), FeAl2 (1060HV), Fe2Al5 (1013HV) и FeAl3 (892HV).

Эти фазы характеризуются чрезвычайно высокой твердостью, почти нулевой пластичностью и очень низкой вязкостью разрушения. Следовательно, если термически произведенное соединение между сталью и алюминием должно содержать некоторые или все эти фазы,

Толщина слоя интерметаллического соединения должна быть настолько малой, насколько это возможно, для достижения хороших механических характеристик в соединении. Проверить сварку тут можно с помощью рентгеновской пленка Agfa D7 от компании GE , на тонких деталях можно использовать рентгеновскую пленку Agfa D2.

Должны быть приняты определенные подходы к дуговой сварке стали и алюминия, чтобы избежать образования интерметаллического соединения. Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения. Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование).

После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения.

Первый заключается в использовании алюминиевого покрытия на стали. Это может быть достигнуто погружением стали в расплавленный алюминий (горячее алюминирование). После нанесения алюминия алюминий может быть приварен к алюминиевому покрытию. Необходимо следить за тем, чтобы дуга не нагревала покрытый алюминий до чрезмерной температуры, в противном случае возможно образование интерметаллического соединения.

Биметаллические переходные вставки

Биметаллические переходные вставки являются еще одним средством уменьшения интерметаллического образования при сварке плавлением. Вставки состоят из одной алюминиевой части и другой стальной детали, скрепленных между собой прокаткой, сваркой взрывом, сваркой трением, сваркой под давлением или сваркой горячим давлением. Биметаллическое переходное соединение затем индивидуально приваривается к алюминию и стали. Обычно объемный алюминий сначала приваривают к алюминиевой части переходной вставки, так как это создает больший радиатор, когда объемную сталь подвергают дуговой сварке со стальной половиной переходной вставки.

Основной целью при соединении этих материалов является поддержание максимально низкой температуры сварки и минимизация времени воздействия сварного шва на высокие температуры. Вот почему такие процессы, как сварка трением (в основном, ротационная сварка трением), используются для изготовления биметаллических переходных вставок между алюминиевыми сплавами и стальными объемными компонентами.

Ротационная сварка трением

Ротационная сварка трением – это процесс соединения в твердом состоянии, который работает путем вращения одной детали относительно другой, находясь под действием осевой силы сжатия. Трение между поверхностями производит тепло, в результате чего материал интерфейса пластифицируется. Сжимающее усилие вытесняет пластифицированный материал с поверхности раздела, способствуя металлургическим механизмам соединения. Не входя в жидкое состояние, сварные швы трения остаются намного более холодными во время обработки.

Кроме того, сварка алюминия, быстрым трением, предотвращая длительное время воздействия сварного шва на высокие температуры. Следовательно, сварка трением коммерчески используется для соединения ряда разнородных материалов, поскольку образование интерметаллических соединений значительно снижается.

Несмотря на преимущества сварки трением для уменьшения интерметаллического образования между алюминиевыми сплавами и сталями, все же следует позаботиться о выборе параметров.

Сварка нержавеющей стали с алюминиевым сплавом

Часто при сварке стали и нержавеющей стали с алюминиевым сплавом используется промежуточный слой из чистого алюминия, что резко снижает образование интерметаллидов. Интерметаллические соединения между сталью, сваренной трением, и алюминиевыми сплавами основаны на железо-алюминии, следовательно, можно ожидать, что хрупкие соединения также будут образовываться между сталью и чистым алюминием, но это не так. Чистый алюминий намного мягче, чем алюминиевый сплав.

Это означает, что температура, необходимая для протекания мягкого чистого алюминия и образования сварного шва, намного ниже, чем у алюминиевого сплава. Более низкие температуры помогают уменьшить образование хрупких соединений.

Сваривать алюминий со сталью

Из-за сложности изготовления прочных сварных швов между этими материалами во многих коммерческих применениях для соединения алюминиевых сплавов со сталью используются механические крепежные элементы. При использовании механических крепежей и в зависимости от применения необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить гальваническую коррозию.

Гальваническая коррозия преимущественно происходит на алюминиевом сплаве. Чтобы предотвратить это, требуется изоляция алюминиевого сплава от стали, что обычно происходит при использовании изолирующего покрытия или краски.

Как паять алюминий оловом?

Как запаять алюминиевые предметы обычным припоем

Пайка алюминия стандартным припоем по обычной технологии является ненадежной и невозможной. Олово на нем скатывается в шар, не желая прилипать, а если и липнет, то в результате получается слабое соединение, срывающееся под малейшей нагрузкой. Чтобы этого не произошло, паять нужно особенным образом, и тогда даже обычный припой будет держаться намертво.

Читайте также  Вальцы для гибки листового металла

Материалы:

  • припой 60/40;
  • минеральное масло или вазелин;
  • спирт.

Как паять алюминий правильно

На поверхности алюминия мгновенно образовывается оксидная пленка, которая и препятствует адгезии между основанием и припоем. Чтобы она не мешала, нужно создать безвоздушную среду в месте пайки. Для этого на очищенный от грязи участок алюминия наносится тонкий слой вазелина. Вместо него можно использовать минеральное или другое автомобильное масло.

Если был применен вазелин, то к нему нужно приложить жало паяльника, чтобы он расплавился в жидкое масло. После этого берется монтажный нож или другой острый предмет и им царапается алюминий под вазелином. Важно, чтобы царапины наносились по закрытой от воздуха поверхности. Как только вазелин начинает густеть, его снова следует расплавить жалом паяльника. Нужно активно тереть лезвием ножа, чтобы снять оксидную пленку на металле, а кроме этого создать рельеф, к которому потом хорошо прилипнет припой.

После удаления оксидной пленки масло не стирается. К месту пайки прикладывается жало паяльника, и алюминий разогревается до рабочей температуры. Затем наплавляется нужное количество припоя. Он будет находиться прямо в масле.

Капля припоя слегка растирается по подготовленной поверхности. Нужно ее вдавить в образовавшиеся царапины. Припой вытеснит масло в стороны, поэтому оно не будет мешать адгезии. Отсутствие оксидной пленки позволит олову прикипеть к алюминию, а не собираться шариком, который легко и просто отваливается.

Затем к подготовленной с маслом и трением поверхности можно прикладывать луженые проводки, проволоку или что потребуется. Они будут припаиваться в секунду, не забирая на себя все олово из алюминия, как происходит обычно. После пайки остатки масла убираются ваткой смоченной в спирте.

Данный метод позволяет добиться такой же надежности пайки, что и при соединении двух медных элементов. При этом в отличие от другого распространенного способа с маслом, когда оксидная пленка снимается пятиминутным трением раскаленным жалом паяльника, срывать ее ножом получается быстрее.

Смотрите видео

Как правильно паять алюминий

Порой возникает такая ситуация, что старую алюминиевую проводку заменить нет возможности и вам просто необходимо выполнить качественное соединение алюминия и меди. Для этого, конечно, можно использовать специализированные разъемы, обжимы или клемники, но я хочу вам рассказать, как можно надежно и качественно спаять медь и алюминий.

В чем сложность пайки

Как известно, алюминий очень активный металл и при взаимодействии с атмосферным воздухом он практически мгновенно покрывается оксидной пленкой, оная как раз и отторгает припой и не позволяет просто так залудить алюминий.

Чтобы припой хорошо «прилип» к металлу нужно удалить уже имеющуюся пленку и не дать ей вновь образоваться, вплоть до того момента, пока вы не нанесете припой.

Специально для этих целей были придуманы: специализированные флюсы, активно используют паяльную кислоту, применяют смесь канифоли с ацетоном.

Готовим инвентарь

Для того, чтобы успешно выполнить данную работу вам потребуется: паяльник мощностью минимум 60 Вт, ножик, пассатижи, наждачная бумага или напильник, припой ПОС 61 или ПОС 50, флюс Ф-64 либо его аналог, кисточка, губка и ветошь.

Паяем алюминий оловом и флюсом Ф-64

Важно. Пайка токопроводящих элементов с помощью Ф-64 и любого его аналога по правилам ПУЭ запрещена. Так как применение кислоты вызывает не только разрушение оксидной пленки, но так же активно разрушает сам металл, а после лужения эту кислоту удалить невозможно и она продолжает разрушительные процессы под припоем.

Таким способом вы сможете, например, запаять алюминиевую декоративную деталь.

Сам по себе алгоритм работы с флюсом Ф-64 очень прост. Сначала зачищаем изоляцию на алюминиевой жиле , затем наждачной бумагой или же ножом обрабатываем саму жилу для того, чтобы снять толстый слой пленки.

Затем кисточкой наносим флюс на зачищенную жилу и еще раз зачищаем его уже под флюсом. Таким образом флюс препятствует образованию новой пленки.

Затем уже хорошо прогретым паяльником начинаем наносить на подготовленную жилу олово. При этом вы паяльником будто втираете припой.

Как только вы залудили одну дорожку, вновь наносите флюс и повторяйте процедуру. Так вы сможете полностью покрыть жилу припоем и в дальнейшем припаять ее к нужному вам месту или детали.

После того, как вы полностью обработали жилы нужно обязательно промыть ее в растворе соды (пять столовых ложек соды на 200 грамм воды). Это нужно чтобы смыть остатки активных веществ, оные входят в состав Ф-64.

Пайка алюминия с медью при помощи олова и канифоли

Для того, чтобы спаять токопроводящие жилы медного и алюминиевого провода применять кислотные флюсы нельзя, а нужно воспользоваться жидкой канифолью, оная так же обеспечит надежное соединение.

Такую канифоль можно приобрести уже в готовом виде, а можно приготовить самостоятельно, для этого вам потребуется кусковая канифоль (оная измельчается в порошок) и чистый спирт. Затем эти два компонента смешиваем в пропорции: 60% канифоли и 40% спирта. Затем кладем пузырек в теплую воду, дожидаемся пока она разогреется и тщательно перемешиваем до полного растворения канифоли. Все, раствор готов и им можно пользоваться.

Так же помимо всего вышеперечисленного инвентаря нам еще нужно подготовить небольшую емкость в оную мы будем погружать зачищенный конец провода.

Так же удаляем изоляцию и очищаем жилу от толстого слоя пенки, затем погружаем наш оголенный конец провода, чтобы он полностью был в жидкой канифоли и с помощью ножа еще раз обрабатываем жилу.

Далее берем предварительно разогретый паяльник и начинаем обрабатывать жилу у самой поверхности канифоли, вращая его и вынимая по мере того, как будет облуживаться провод.

Главная фишка заключена в том, чтобы алюминий облуживался у самой границы между канифолью и воздухом таким образом, чтобы воздух не окислял его.

Следите, чтобы паяльник не терял температуру и при необходимости вынимайте его из ванночки, чтобы он хорошо прогрелся.

Важно. При этой работе выделяется очень много дыма, поэтому лучше ее производить на открытом воздухе или же в помещении с отличной принудительной вентиляцией.

После того, как вы облудили алюминий, остаточный след канифоли легко удаляется тряпкой смоченной в спирте. Затем вы можете скрутить облуженные алюминиевые и медные провода в классическую скрутку и тут же пропаять ее.

Олово послужит отличным нейтрализатором гальванического взаимодействия меди и олова и гарантирует, что подобное соединение прослужит очень долго и безаварийно.

Пожалуй, единственным и существенным недостатком подобного соединения меди и алюминия является тот факт, что выполнить пайку в распределительной коробке, находящейся под потолком и при отсутствии должного запаса, практически невозможно.

В этом случае лучше воспользоваться другими способами соединения проводов в распределительной коробке.

Это все, что я хотел вам рассказать о пайке алюминия с помощью специальных припоев и обычного олова с канифолью. Надеюсь, эта статья окажется вам полезна и интересна. Спасибо за внимание.

Принципы пайки алюминия

Пайка алюминия — сложный процесс, поскольку на поверхности образуется оксидная плёнка, которая мешает проведению работ. Поэтому нужно использовать специальные методики, позволяющие упростить рабочий процесс. Специальные флюсы позволят избавиться от негативных факторов оксидного слоя.

Пайка алюминия

Особенности процесса

Поверхность алюминиевых деталей покрыта оксидной плёнкой, которая обладает высокой химической стойкостью, а также температурой плавления выше в 2 раза, чем чистого металла. В интервале от +250 0 С до +300 0 С алюминий становится неустойчивым и подплавляется. Минимальная температур плавления оксидной плёнки составляет +500 0 С.

При пайке соединяемые детали под наружным слоем начинают плавится. Поэтому пайщику нужно устранить негативное влияние оксидного слоя. Принцип всех способов основан на удалении плёнки, а также повышении адгезионных свойств.

Методы удаления оксидного слоя:

  • механический — использование абразивных инструментов для зачистки;
  • химический — применение флюсов со специальными составами;
  • электрохимический — основан на процессах электролиза.

Оба способа проводятся только в среде с отсутствием доступа кислорода.

Используемые материалы

Для выполнения работ потребуется подготовить следующие материалы:

  • флюс;
  • припой.

Для получения качественных швов нужно использовать флюс для пайки алюминия на основе цинка, кремния, меди. Стыки получаются прочными, долговечными, стойкими к коррозии, статическим и динамическим нагрузкам.

Для пайки алюминия подходят припои со следующими маркировками:

  • ЦОП-40 — тугоплавкий оловянно-цинковый состав;
  • ПОС — легкосплавный припой;
  • 34А — сплав на основе меди и кремния;
  • «Aluminium-13» — зарубежный аналог 34А.

Применение флюса позволяет улучшить адгезию металла с припоем, за счёт чего получить прочное соединение. От его выбора зависит долговечность шва, прочностные характеристики изделия, стойкость материала к негативным воздействиям внешней среды. В составе флюсов содержатся активные элементы: фторборат цинка или аммония, триэтаноламин.

Паяльный жир бывает следующих видов:

  • нейтральный на основе канифоли и стеарина — отличается густотой, способен удалять небольшие загрязнения, хорошо держится на поверхности свариваемых металлов;
  • активный со сложным химическим составом — эффективно удаляет окислы, следы коррозии, повышает паяльные свойства.

В составе жира содержится хлорид цинка и аммония, парафин, вспомогательные вещества.

Паяльный жир имеет следующие преимущества:

  • лёгкое лужение за счёт растекания тонким слоем;
  • доступность;
  • точность дозировки;
  • отсутствие следов после его использования.

Рекомендуется использовать флюсы следующих марок: Ф-64, Ф-61А, Ф-59А, 34А, Ф-5, Ф-124.

Пайка алюминия с припоем

Сфера применения процесса

Паяные изделия из алюминия применяются в следующих сферах:

  • автомобилестроении;
  • радиоэлектронике;
  • изготовлении оконных рам;
  • производстве деталей для велосипедов;
  • создании каркасов теплиц, корпусов техники.

Методы пайки

Существуют такие методы пайки:

  • с канифолью;
  • с припоем;
  • электрохимический.

С канифолью

Пошаговая реализация метода:

  1. Прогревается паяльник.
  2. Залуживается жало для удаления грязи или нагара.
  3. Наносится канифоль на стыковочный шов, расплавляется паяльником.
  4. После расплавления жалом нужно тереть поверхность до тех пор, пока не будет удалена оксидная плёнка. Одновременно происходит лужение.
  5. После завершения процесса элементы стыкуют, нагревают до температуры плавления, затем оставляют остывать.
Читайте также  Изделия из ковкого чугуна

С применением припоев

Метод с использованием припоя для пайки алюминия реализуется следующим образом:

  1. Стыкуемые поверхности очищаются механическим способом.
  2. Детали надёжно фиксируются.
  3. Выполняется локальный прогрев конструкции.
  4. Стержень с припоем ведут вдоль стыковочного шва, одновременно прогревая его горелкой до расплавления.

Если применяется припой без содержания флюса, то потребуется его использовать отдельно. Он предварительно наносится равномерным слоем на алюминий.

Электрохимический метод

Пошаговая электрохимическая пайка алюминия:

  1. Поверхность очищается от грязи, частично от оксидной плёнки механическим способом.
  2. Наносится тонким слоем медный купорос.
  3. К детали подключается отрицательный электрод источника тока.
  4. Положительный электрод соединяется с проводом из меди высокой чистоты (диаметр более 1 мм). Располагается над конструкцией на специальной подставке, обеспечивается контакт только с обработанной площадкой.
  5. Включается источник питания. Начинает протекать процесс электролиза.
  6. После удаления оксидной плёнки провод убирается, а детали прогреваются паяльником до температуры плавления или используется припой.

Чтобы обеспечить высокое качество пайки, нужно наносить гальванические покрытия специальными инструментами. Они позволят выполнить равномерное омеднение.

Подготовка деталей

В ходе подготовки к проведению работ необходимо использовать следующие способы обработки поверхностей:

  • при помощи растворителя выполняется обезжиривание, применяется ацетон, уайт-спирит, бензин;
  • удаляется оксидная плёнка при помощи абразивных инструментов либо применяется паяльник или газовая горелка для нанесения флюса.

Общие принципы пайки алюминия в домашних условиях

Основные принципы пайки алюминия в домашних условиях:

  • необходимо выполнить качественную очистку поверхности металла от загрязнений, покрытий, оксидной плёнки;
  • временной интервал между очисткой и пайкой должен быть минимальным;
  • для удаления оксидной плёнки лучше использовать щётки по металлу или паяльники со специальными насадками;
  • выбор нагревательного инструмента выполняется в зависимости от площади пайки, так как из-за высокой теплопроводности алюминий быстро остывает;
  • если нет подходящего припоя, то допускается использование любого, в составе которого есть олово, свинец;
  • при прогреве деталей для нанесения припоя важно не перегреть алюминий, так как он отличается меньшей температурой плавления, по сравнению с оксидной плёнкой;
  • залуживание поверхности алюминия сплошным слоем позволит избавиться от появления окислов, что упростит его паяние;
  • при использовании горелки важно соблюдать правила противопожарной безопасности, особенно при нанесении растворителей для обезжиривания;
  • пайка может выполняться в несколько слоёв, перед нанесением каждого нужно выжидать пока застынет предыдущий;
  • использование флюса потребует применения защитных средств, так как в его составе могут содержаться едкие вещества;
  • пламя горелки всегда должно быть направлено в противоположную от себя сторону;
  • для пайки рекомендуется использовать паяльники мощностью более 100 Вт;
  • флюс применяется в основном для элементов с толщиной от 4 мм или поверхностей со сложными формами;
  • состав припоя выбирается на основе вида пайки, но температура плавления всегда ниже, чем у алюминия;
  • чтобы паять заготовки с толщиной более 4 мм, по краю стыковочного шва нужно срезать кромку под углом 45 0 для увеличения поверхности контакта;
  • после проведения работ необходимо обязательно убедиться в целостности, прочности, равномерности шва.

При выборе припоя необходимо учитывать тип инструмента, используемого для расплавления. Для паяльника подойдут сплавы с низкой температурой плавления: оловянные сплавы с медью, цинком, висмутом. Чтобы создать тугоплавкое соединение, потребуется сложный сплав алюминия, меди, кремния.

Пайка алюминия

Пайка алюминия – технологический процесс, используемый при ремонте двигателей внутреннего сгорания, соединении алюминиевых проводов методом скрутки, заделке трещин и отверстий в кастрюлях, выварках, тазиках из этого металла и его сплавов. В отличие от аналогичного процесса для деталей из меди или ее сплавов, такие паечные работы требуют более тщательного подхода к выбору флюса, припоя, инструмента (паяльника или газовой горелки).

Особенности процесса

Основными особенностями данного вида паечных работ являются:

  • Применение специальных флюсов и припоев;
  • Тщательная подготовка спаиваемых поверхностей: очистка, обезжиривание, лужение.
  • Применение мощных паяльников и газовых горелок, способных разогревать рабочие поверхности до определенной температуры.

Также в процессе паечных работ на деталях из этого металла постоянно производится контроль температуры нагрева рабочих поверхностей. Делается это для того, чтобы не перегреть легкоплавкий металл, – при нагреве до температуры свыше +250-300 градусов по Цельсию сделанная из него металлоконструкция начинает терять свою прочность, деформироваться.

Почему алюминий плохо паяется

Данная проблема обусловлена образованием на поверхности металла прочной оксидной пленки, препятствующей адгезии к ней припоя. Для того чтобы разрушить эту пленку, используют специальные флюсы, тщательно очищают ее при помощи различных абразивных материалов: крупнозернистой наждачной бумаги, щетки по металлу.

Используемые материалы

Флюсы для пайки алюминия

Перед тем, как паять алюминий, с его поверхности необходимо удалить прочную и тугоплавкую оксидную пленку. Для этого перед началом паечных работ на нее наносят специальный состав – флюс, способствующий быстрому растворению окисла и предотвращению его образования на некоторое время.

В качестве флюса для данного вида работ применяют канифоль, порошковые, жидкие составы.

Канифоль

Такой не обладающий активностью флюс для алюминия используется крайне редко. Он не растворяет пленку оксида и не обеспечивает образование качественного паечного шва.

Порошковый флюс

Из порошковых флюсов для данного вида работ применяют буру, состав марки Ф-34А (активный флюс на основе хлоридов калия, лития и цинка, фторида натрия), паяльный жир.

Жидкий флюс

В качестве жидкого флюса для пайки алюминия применяют такие составы, как:

  • Ф-61;
  • Ф-64;
  • Castolin Alutin 51 L.

Плюсы жидких составов, по сравнению с канифолью и порошкообразными веществами, заключаются в удобстве и равномерности их нанесения, более экономном расходе.

Припой для пайки алюминия

Припой для алюминия бывает следующих видов:

  • Оловянно-свинцовый сплав – ПОС-40,ПОС-61 (содержат 41 и 61% олова, соответственно);
  • Цинково-оловянный сплав – ЦОП-40 (содержание цинка – 40%);
  • Алюминиевые сплавы – HTS 2000, Castolin 192FBK, 34А.

Отечественные припои

Из отечественных припоев для данного вида паечных работ подходят цинко-оловянные марки с содержанием цинка 40%, а также специальный алюминиевый припой марки 34А.

Сравнение припоев для пайки алюминия

Из всех используемых для такого вида работ марок припоев максимальную прочность и надежность шва обеспечивают зарубежные сплавы HTS 2000, Castolin 192FBK, а также отечественная марка 34 А.

Обычные оловянно-свинцовые сплавы, в отличие от специализированных, не обеспечивают надежную адгезию с рабочей поверхностью, сильно окисляются на воздухе, не обладают необходимой прочностью на разрыв.

На заметку. Для того чтобы припаять медь к алюминию, применяют как флюсы, так и припои тех же марок и видов, что для паечных работ на алюминиевых деталях.

Порошковая проволока

Порошковая проволока с флюсом применяется при сварке алюминиевых деталей. Для того, чтобы их спаять, она непригодна, так как имеет очень высокую температуру плавления.

Для того чтобы шов был качественным и надежным, спаиваемые детали тщательно обезжиривают, очищают при помощи наждачной бумаги или щетки по металлу. При применении паяльника рабочие поверхности лудят.

Источники нагрева

В качестве источников нагрева для данного вида работ применяют паяльники и газовые горелки на пропане.

Паяльник для пайки алюминия

Для соединения деталей, заделки пробоин и трещин в заготовках из данного металла применяют паяльник с нихромовым нагревателем и широким медным жалом. Мощность у данного прибора должна быть не менее 80-100 Вт.

Горелки для пайки алюминия

Для данного процесса применяют небольшие газовые горелки на пропане со сменными баллонами.

Важно! Не рекомендуется применять для данного вида работ кислородно-ацетиленовые газовые горелки, так как они разогревают легкоплавкий металл до высокой температуры за короткое время, что может привести к его перегреву и расплавлению.

Технологические приемы пайки

Основными технологическими приемами, используемыми в данном процессе, являются следующие:

  1. Обезжиривание рабочей поверхности чистой ветошью, смоченной в растворителе, ацетоне;
  2. Первичная чистка металлической щеткой или грубой наждачной крупнозернистой бумагой;
  3. Нанесение флюса на очищенную рабочую поверхность;
  4. Прогревание металла горелкой;
  5. Расплавление припоя под струей пламени горелки с образованием шва;
  6. Остывание и затвердение шва;
  7. Удаление с образовавшегося шва окалины и рыхлого окисла при помощи металлической щетки или наждачной бумаги.

На заметку. Для контроля температуры нагрева рабочей поверхности на нее кладут кусочек припоя. Если он начнет плавиться и превращаться в небольшую капельку в виде шарика, то, значит, металл прогрелся, и необходимо незамедлительно начинать его паять.

Сфера применения процесса

Подобный вид работ используют в ремонте двигателей автомобилей, устранении течей алюминиевой посуды, радиаторов отопления, кондиционеров и отопителей, трубок системы циркуляции антифриза в холодильных установках, бытовых холодильниках.

Что лучше: сварка или пайка алюминия

Пайка алюминиевых деталей лучше сварки, так как она требует менее дорогостоящего и энергоемкого оборудования (не нужны газовый баллон с аргоном, сварочный аппарат, дорогая сварочная маска), данный процесс занимает столько же времени, что и качественная сварка, прочность паечного шва ничем не уступает сварочному соединению.

Использование подручных средств

Из подручных средств, чтобы запаять алюминий, применяют такие, как:

  • Ацетилсалициловая и лимонная кислоты – таблетку аспирина или пакетик лимонной кислоты растворяют в 150-200 г. воды и используют полученный раствор в качестве простейшего жидкого флюса;
  • Масло для смазки швейных машинок – с помощью масляной пленки очищенный механически участок рабочей поверхности детали защищают от образования пленки оксида.

Таким образом, разобравшись в том, как просто спаять алюминий в домашних условиях, можно не только заделывать пробоины в старых кастрюлях и ведрах, но и заниматься дома или в гараже полноценным бизнесом по ремонту автомобильных радиаторов, батарей отопления, двигателей.

Видео