Паяем алюминий

Содержание

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.

Технологические подходы для пайки алюминия

Технология пайки алюминия с флюсом практически ничем не отличается от соединения других металлов.

Весь процесс пайки алюминия припоем можно разделить на следующие этапы:

Подготовка поверхности. Перед тем, как паять алюминий следует зачистить и обезжирить соединяемые части.
Установка изделия в рабочее положение. Для выполнения данного этапа могут потребоваться тиски или третья рука.
Нанесения флюса на место пайки.
Прогрев изделия при помощи электрического паяльника или газовой горелки.
Нанесение припоя или паяльной пасты на необходимые участки. Для этой роли подойдет цинковые или медные припои. Иногда могут понадобиться высокотемпературные припои, обеспечивающие хорошую механическую фиксацию изделия.

Обратите внимание! Процесс соединения алюминиевых изделий должен производиться в хорошо проветриваемом помещении, поскольку при плавлении припоя выделяются ядовитые соединения металлов. Схема пайки алюминиевых труб

Схема пайки алюминиевых труб.

Важно помнить, что при пайке бесфлюсовым припоем следует осуществлять чиркающие движения паяльником, дабы обеспечить взаимодействие компонентов припоя и металла. Проведение работ при помощи специального паяльника со скребком даст хороший результат в таких случаях:

Проведение работ при помощи специального паяльника со скребком даст хороший результат в таких случаях:

пайка алюминиевой посуды;
пайка алюминиевых проводов;
пропай поверхности, не подверженной сильным механическим нагрузкам;
соединение мелких деталей.

Пайка массивных алюминиевых деталей и толстых стержней должна проводиться при помощи сварки или горелки. Сварка не всегда подходит из-за высокой температуры дуги, расплавляющей металл. Поэтому, большинство специалистов предпочитают использовать горелки.

Наилучший эффект достигается при непрерывной пайке горелкой. Если, по какой-то причине процесс пайки пришлось остановить, следует полностью прогреть весь шов, дабы обеспечить равномерное распределение припоя и избавиться от не пропаянных мест.

Процесс пайки алюминиевых стержней при помощи горелки подразделяется такие этапы:

Очистка металла от грязи и подготовка поверхности, путем шлифовки.
Разогрев всей поверхности массивных изделий при помощи горелки.
Удаление всех легковоспламеняющихся материалов с рабочего места.
Включение вытяжки для нейтрализации едких испарений припоя.
Подготовка проволочного припоя.
Подготовка флюса марок Ф-59А, Ф-61А или Ф-64А.

Допускается прогрев металла до ярко-оранжевого цвета. В таком виде металл не плавится, а припой ложится максимально равномерно.

Паяные при помощи горелки изделия имеют более качественный шов и могут похвастаться хорошими механическими свойствами.

Флюс для пайки алюминия.

Наиболее сложным и в то же время качественным методом соединения алюминиевых изделий является сварка. Данный способ затрудняется из-за низкой температуры плавления металла.

Квалифицированные специалисты чаще всего сваривают алюминиевые изделия следующими методами:

сварка при помощи электродов с покрытием;
сварка с использованием защитного газа.

Первый вариант сварки имеет следующие недостатки:

низкая прочность сварного шва;
сильное разбрызгивание металла при варке;
плохая отделимость шлака от шва.

Сварки в атмосфере из инертного газа не обладает заметными недостатками и считается наилучшим методом соединения алюминиевых деталей.

Методы пайки

Существует три способа пайки алюминиевых деталей:

С канифолью;
С помощью припоя;
Электрохимический.

Пайка с канифолью

Такая технология используется для мелких предметов, кабелей и проводов. Участок электропровода под пайку зачищается и обрабатывается канифолью. Затем помещается на шлифовальное полотно средней зернистости и прижимается нагретым паяльником с залуженным концом. Операцию нужно повторить несколько раз, и уже после этого спаять провода. Допускается использование канифольного раствора в диэтиловом спирте.

Край паяльника не отводится от облуживаемого кабеля, а канифоль подается сверху.

Алюминиевые провода небольшого сечения позволяет соединить паяльник мощностью в 50 Вт. Для изделий сечением 1-2 мм потребуется устройство мощностью 100 Вт. Спаиваемые кабели диаметром свыше 2 мм предварительно прогреваются в месте стыковки.

С использованием припоя

Технология спаивания алюминиевых деталей с помощью припоя получила применение в электротехнике и при ремонте автомобилей. Перед спаиванием алюминиевые элементы в месте стыковки облуживаются и соединяются между собой, либо с другими металлами.

Припой для алюминия

Процесс пайки ведется легкосплавными припоями, включающими олово, цинк и кадмий. Также могут использоваться тугоплавкие сплавы на основе алюминия. Легкосплавные составы имеют преимущество в применении, потому что с ними можно паять алюминий с нагревом до 400°С.

Такой температурный режим не влечет изменений структуры и свойств металла, полностью сохраняется прочность алюминия. Сплавы кадмия и олова не обеспечивают в полной мере надежность контакта, подвержены коррозии. Тугоплавкие композиции с добавлением цинка и меди, или же сплавы кремния с алюминием таких недостатков не имеют. Наилучшая растворимость у алюминия — с припоями на основе цинкового сплава. Такое соединение получается надежным.

Электрохимическая пайка

Для реализации метода потребуется установка для гальванических покрытий. В ней стыкуемые поверхности деталей или проводов проходят омеднение. В случае отсутствия установки металл покрывают вручную. Шкуркой для шлифования зачищают область соединения и покрывают несколькими каплями жидкого медного купороса. К заготовке из алюминия подключается отрицательный полюс от источника электропитания.

Это может быть аккумулятор, электровыпрямитель или батарейка. К положительному контакту подсоединяется зачищенный медный провод сечением около 1 мм, который находится в изолированной оболочке. Начнется процесс электролиза с медленным оседанием меди. После чего это место лудится и высушивается электропаяльником. Теперь уже можно и паять.

Особенности пайки алюминия

Пайка алюминия в домашних условиях может сопровождаться некоторыми трудностями, которые связаны с особыми характеристиками этого металла. В частности с тем, что поверхность алюминиевых деталей покрыта оксидной пленкой. Она препятствует процессу выполнению соединений из-за высокой температуры плавления, превышающей свойства чистого алюминия. Также оксидная пленка устойчива к воздействию агрессивной среды и активным химическим веществам. Из-за этого пленка препятствует соединению алюминиевых деталей и припоя.

Чтоб избежать подобных трудностей, стоит очищать поверхность изделий от пленки, что можно сделать с помощью абразивных материалов или применения флюса. Флюс состоит из сильнодействующих веществ, которые способны разрушить оксид.

Температура плавления алюминия, в отличие от оксида, намного ниже, примерно 660 градусов, что часто становится причиной осложнений. При перегреве алюминий может значительно потерять в прочности, деформироваться или полностью стать непригодным.

Температура плавления алюминия и его окисной пленки

Следует избегать использования припоев, которые имеют в составе такие компоненты. Они плохо соединяются с алюминием, что становиться причиной создания некачественного соединения.

Лучше всего с алюминием взаимодействует цинк, который обладает хорошим свойством растворимости.

Трудности пайки алюминиевых проводов

Помимо оксидной пленки и отсутствия визуального контроля за температурой нагрева металла, существует еще несколько сложностей. Пайка алюминиевых одножильных проводов должна проводиться всего за несколько секунд, чтобы не повредить самому проводу. Температурное воздействие на алюминий подвергает структуру металла изменениям, в результате чего он теряет свою прочность и гибкость.

Пайка алюминия паяльником в домашних условиях

Практически все процедуры, вне зависимости о того какой вид пайки используется, должны проходить полный круг подготовительных процедур, куда входит лужение, обработка флюсом и зачистка. Именно такие процедуры помогают ликвидировать оксидную пленку, благодаря которой получается основная масса брака при пайке. Еще одной сложностью становится правильный выбор параметров, так как рабата с тонкими элементами требует деликатного подхода. В то же время, небольшая толщина изделий помогает беспроблемно производить все в домашних условиях без явной потери качества.

Способы пайки алюминиевых проводов

Пайка алюминиевых проводов в домашних условиях может осуществляться несколькими способами. Одним из основных является пайка алюминиевых проводов паяльником, так как это один из самых простых и распространенных инструментов, который есть в каждом доме. Достаточно подобрать паяльник требуемой мощности, чтобы расплавить припой и сделать соединение. В отличие от других способов, он наиболее прост в подготовке, но требует, чтобы рядом находился источник электричества. В отличие от горелки, паяльник является более грубым методом, так что для работы со слишком тонкими материалами он может оказаться непригодным.

Пайка алюминия паяльником

Способ при помощи горелки, которая может быть газовая или бензиновая, помогает проводить более деликатные процедуры, так как тут легче регулировать температуру и газ отлично прогревает не только сам провод и припой, но и области, которые находятся рядом с ними. Подготовка горелки более длительная процедура, так как ее нужно заправлять, подбирать режим и так далее. Также это менее безопасный вариант, но после всего не нужно ждать, пока инструмент будет долго остывать, как это происходит при работе с паяльником.

Пайка алюминиевых проводов горелкой

Подготовка к пайке

Вне зависимости от того, происходит пайка алюминиевых проводов с медными, или с такими же, как и они, следует ответственно отнестись к подготовке, так как от этого зависит успех операции. В первую очередь нужно заняться зачисткой поверхности, что помогает убрать оксидную пленку. Для проводов подойдет мелкозернистая наждачная бумага или какой-либо аналогичный вариант. После этого следует залудить конец провода, который будет спаиваться и, если все производится при помощи паяльника, следует залудить и жало паяльника. Несмотря на проблематичность использования некоторых разновидностей флюса, в качестве заменителя можно применять металлическую стружку припоя или же какие-либо жидкие варианты, которые улучшат смешиваемость и увеличат скорость соединения.

Пошаговая инструкция

Первым делом необходимо подготовить все имеющиеся инструменты и расходные материалы, которые должны быть всегда под рукой, а также освободить рабочее место от лишних предметов;
Подготовить металл к спаиванию, проведя зачистку, обработку флюсом, лужение и прочие процедуры;
После этого нужно установить технику на требуемый режим, чтобы не испортить заготовки во время спаивания и все прошло максимально качественно;
Далее, точными и быстрыми движениями нужно осуществить само спаивание, поднеся небольшую часть припоя к проводам, и нанеся его на их концы, соединив в единое изделие;
После этого нужно дать остыть металлу и проверить прочность соединения.

Популярные статьи Цветок из капрона

Таблица режимов пайки

Диаметр провода, мм	Расход материала, граммы	Продолжительность пайки, сек
	припой	бензин
2,5-4	1	5,5	25
6	1,5	7	30
10	2	11	55

Техника безопасности

Работа должна проводиться только при помощи исправных инструментов. При использовании флюсов стоит обеспечить нормальное проветривание помещения, так как многие из них не только издают неприятный запах, но и оказываются токсичными. Паяльник не стоит бросать включенным и он всегда должен находиться в безопасном месте, где нет рядом ни каких легко воспламеняемых предметов. Такие же меры безопасности требуется соблюдать и при работе с горелкой, только здесь еще и сам источник пламени требуется держать максимально далеко от емкости с расходным материалом, чтобы не произошло взрыва.

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева — использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Какой припой применяется для пайки алюминия

Большинство припоев содержат в своем составе вещества, не растворяющиеся в алюминии. Именно поэтому для создания неразъемных соединений деталей из алюминия применяют так называемые тугоплавкие припои, изготовленных на основе алюминия, кадмия, цинка и некоторых других веществ.

Их использование позволяет выполнять работы при низких температурах. Это позволяет создавать соединения, избегая при этом изменений свойств алюминия. Но надо сразу отметить то, что использование таких материалов не может обеспечить в должной степени коррозионной стойкости и прочности стыка.

Припой для пайки

Оптимальный результат пайки можно получить при использовании состава, который содержит алюминий, медь, цинк. Работы с такими припоями необходимо выполнять паяльником, жало которого разогрето до 350 °C. При выполнении соединения деталей нужно использовать флюс, который состоит из смеси олеиновой кислоты и йодида лития.

Состав для соединения деталей из алюминия может приготовить в домашних условиях, а можно просто приобрести его в магазине.

Один из серийно выпускаемых припоев по алюминию — HTS -2000. Выполнять пайку этим припоем можно без применения флюса. Отличительная черта этого состава заключается в том, что он может проникать через оксидную пленку и может создавать прочные соединения молекул. Срок эксплуатации соединений изготовленных с применением этого сплава составляет 10 лет.

Пайка в печах.

Изделия перед пайкой обычно собирают в зажимном приспособлении с укладкой припоя или с предварительным нанесением его плакированием на паяемую поверхность. Перед пайкой собранное изделие покрывают флюсом и затем паяют. Пайку крупных алюминиевых изделий необходимо вести в электрической печи с отдельными зонами для нагрева, сушки флюса, пайки и медленного охлаждения. Транспортирующие и прижимные устройства могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния, предварительно сильно окисленной поверхностью для изоляции ее от воздействия флюсов. При печной пайке, как правило, используются реактивные флюсы.

При флюсовой пайке конструктивно сложных соединений из алюминия и его сплавов (например, при пайке трубки из сплава АМцПС в трубную алюминиевую доску) нанесение флюса на собранное перед пайкой соединение из водного раствора часто не обеспечивает качественного формирования паяного шва даже при температуре 600—610°С из-за плохого смачивания неплакированной трубки. В этом случае предварительное покрытие трубок слоем гальванической меди (толщиной 2—5 мкм) обеспечивает отличное их смачивание припоем, тонкость и плавность галтельных участков и их чистоту и возможность пайки при 580 °С.

При пайке алюминиевых сплавов в печах, особенно типа ПАП (с газовым теплоносителем), легко соблюдать температурный режим во избежание развития в основном металле пережога или недопустимой его химической эрозии припоями. Максимально допустимый перепад температур по изделию из алюминиевых сплавов ±5°С. Перед пайкой собранное изделие при нормальной температуре погружают в водный раствор тщательно перемешанного флюса. Флюс может быть нанесен в виде спиртовой пасты. Флюс 34А можно наносить на паяемые детали из водного раствора, содержащего 1,5 объема воды и 1 объем флюса. Такой раствор не теряет флюсующей способности в течение четырех дней. Через семь дней раствор становится непригодным для флюсования.

Флюсующая способность флюса Ф124 и особенно флюса Ф5 при нанесении их из водных растворов сравнительно хуже, чем флюса 34А. Их содержат в специальных ваннах из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т или винипласта.

Изделие с нанесенным флюсом загружают в печь, нагретую до температуры пайки или несколько выше, с учетом расхода части теплоты на нагрев изделия, прижимного приспособления и снижения при этом температуры до температуры пайки, и выдерживают при температуре пайки в течение 5—25 мин в зависимости от массы изделия и приспособления.

При пайке в печах крупногабаритных тонкостенных изделий из алюминиевых сплавов АД1, АМц и АМг применение флюсов типа 34А вызывает насыщение паяемого металла цинком, восстанавливаемым на его поверхности из хлорида цинка, содержащегося в флюсе . Поэтому использование флюсов, содержащих хлорид цинка, при пайке в печах требует тщательного контроля и ограничения температуры и времени пайки. В связи с этим, например, применяют предварительное флюсование или быстрый нагрев флюсованного изделия до рабочей температуры пайки.

Для печной пайки алюминия и его сплавов более целесообразно применение сухих порошков флюса типа Ф5, содержащих хлориды олова и кадмия. При пайке такими флюсами на поверхности паяемого металла высаживаются олово и кадмий, слабо взаимодействующие с алюминием даже при длительном времени пайки. Паяные соединения, выполненные с флюсом Ф5, имеют более тонкие галтельные участки. Сопротивление усталости паяных соединений, выполненных с применением обоих флюсов, практически одинаково (~78,4 МПа). Сопротивление срезу соединений из АМц, паянных припоем 34А с флюсами 34А и Ф5, после испытания в течение шести месяцев во влажной атмосфере снижается на 16% и 10% соответственно.

Перед пайкой крупногабаритных тонкостенных узлов из сплавов АМц, АМг после сборки и подгонки деталей обычно выполняют прихватку (с шагом 150—200 мм) ручной аргонодуговой сваркой. Оптимальная ширина зазора 0,05—0,2 мм. При меньшей ширине зазора возникают непропаи, обусловленные недостаточным заполнением его припоем: при большем зазоре во многих случаях в швах возникают пустоты, так как припой стекает вдоль шва.

Температуру в печи необходимо контролировать термопарами, расположенными в центре каждой нагреваемой секции печи. Узлы перед загрузкой устанавливают на специальный поддон, на который при пайке стекают излишки флюса: борта поддона экранируют изделие от прямого теплоизлучения нагревательных элементов печи.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Алгоритм действий следующий:

обезжиривается и зачищается место пайки;
производится фиксация деталей в нужном положении;
нагревается место соединения;
прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.

Пайка алюминия – полная видео инструкция https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U

Что делать при отсутствии нужных материалов?

Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.

Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.

Процесс производится следующим образом:

нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.

Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов – довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.

Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.

Пайка алюминия в домашних условиях — реальный способ починить домашнюю утварь, бытовые и автомобильные алюминиевые радиаторы, трубки, сантехнические приспособления и многое другое. В промышленных условиях пайка и сварка деталей из этого материала производится на автоматизированном оборудовании. В домашних условиях пайка и сварка алюминия также возможна.

Для этого применяют обычный паяльник, обычные припои ПОС-50 и ПОС-61, содержащие олово. Кроме того, возможно применить сварочный магниевый карандаш или использовать газовую горелку.

После того как вы выбрали припой, необходимо выбрать флюс для паек. Самый главный секрет при пайке алюминия — работать быстро, соединить спаиваемые детали сразу после того, как они были очищены от оксида.