Пайка бронзы: влияние состава сплава на технологический процесс
Бронзы, как и все сплавы на медной основе, хорошо поддаются пайке всеми наиболее распространенными способами. Вместе с тем каждый состав этого сплава имеет свои характерные особенности. О них не следует забывать при подборе температурных режимов, припоев и флюсов. Только в этом случае пайка будет обладать высоким качеством.
Оловянистые бронзы
Для пайки этого типа медного сплава используются припои:
- свинцово-оловянистые;
- медно-никелевые;
- серебряные.
Нежелательно подвергать пайке медно-цинковыми припоями марки бронз, содержащих большое количество олова (высокооловянистых), так как температура плавления этих материалов примерно одинакова.
Для пайки оловянистых бронз годится любой способ из нижеперечисленных:
- горелками газопламенными;
- паяльниками;
- нагревом:
— контактным;
— токами высокой частоты (ТВЧ);
— в печах с контролируемой атмосферой;
— в ваннах соляных.
Нагревать бронзу надо постепенно, потому что при быстром нагреве этот сплав склонен к красноломкости.
В качестве флюсов применяются:
- при пайке оловянно-свинцовыми припоями – флюсы на основе хлористого цинка (с добавками соляной кислоты);
- при использовании медно-цинковых и серебряных припоев (высокотемпературная пайка) – флюсы на основе кислоты борной с добавками фтористых и хлористых солей металлов.
Свинцовые бронзы паяются теми же припоями и флюсами, что и оловянистые. Только места пайки надо особенно тщательно флюсовать: окислы свинца, которые образуются на поверхности, не дают затекать припою в зазор между свариваемыми элементами.
Алюминиевые бронзы
Такие марки отличаются от других медных сплавов высокими механическими свойствами, поэтому они широко применяются в машиностроительной отрасли. Сплавы меди и алюминия делятся на две основные группы:
- простые бронзы (двойные сплавы);
- сложные бронзы, в состав которых кроме меди и алюминия входят добавки марганца, никеля, железа и пр.
На поверхности алюминиевых бронз образуется прочная окисная пленка, которая практически не поддается удалению посредством обычных флюсов. По этой причине перед пайкой приходится обрабатывать поверхности деталей плавиковой или фтористо-водородной кислотами.
При использовании оловянно-свинцовых припоев, то рекомендуется применять активные флюсы (с повышенным содержанием соляной кислоты). Предварительно рекомендуется выполнить очистку поверхности алюминиевой бронзы смесью хлористых солей металлов с борной кислотой. Марганцевую бронзу, которая относится к группе сложных алюминиевых бронз, паяют с использованием ортофосфорной кислоты.
Следует иметь в виду, что медленный нагрев алюминиевых бронз приводит к окислению и образованию хрупких интерметаллидов в шве. Для качественной пайки приходится применять быстрые методы нагрева сплава. Для повышения прочности и пластичности соединений в припой вводится никель (соединение алюминий-никель защищает поверхность изделия от образования окислов алюминия).
Высокотемпературная пайка медно-цинковыми или серебряными припоями требует доработки флюсов марок ПВ200 и ПВ284: для того, чтобы они могли растворить окисные пленки, в них добавляются один из следующих компонентов:
- натрий кремнефтористый – от 10 до 20 процентов;
- флюс для пайки алюминия – до 50 процентов.
Если в состав бронзы входит марганец, то необходимо использовать флюсы, содержащие фториды металлов щелочных или фторобораты.
Высокотемпературная пайка может привести к красноломкости бронзы. Чтобы исключить этот неприятный момент, надо особое внимание обратить на правильное конструирование приспособлений, фиксирующих положение соединяемых деталей. Они не должны препятствовать расширению сплава при нагреве, в противном случае может произойти растрескивание металла в процессе пайки.
Бериллиевые бронзы
Этот медный сплав наиболее тяжело поддается пайке. Перед пайкой бериллиевую бронзу следует тщательно зачистить механическим путем, и немедленно начать процесс пайки. Паяют бериллиевую бронзу серебряными припоями. В составе флюса обязательно должны присутствовать фтористые соли.
Сплавы меди и никеля
Самые неприхотливые сплавы: для их пайки можно использовать любые припои (включая чистую медь) и флюсы. Но и здесь есть один нюанс: если пайка выполняется в печи с контролируемой атмосферой, то процесс должен протекать при высоких скоростях нагрева соединяемых элементов. В противном случае основной металл растворится в припое, в результате чего шов будет непрочным.
Выбор оборудования
- Паяльник. Благодаря тому, что бронзы паяются низкотемпературными припоями, этот вид оборудования широко применяется при осуществлении пайки в домашних и производственных условиях. Но, к сожалению, этот вид оборудования можно использовать не всегда: таким способом можно паять только тонкостенные детали при технологической температуре не более 350 градусов.
- Газовые горелки. Используются для соединения металлоемких элементов. Дело в том, что медные сплавы обладают высокой теплопроводностью (в шесть раз выше аналогичного показателя у железа). Горелки тоже можно применять при выполнении пайки своими руками: они несложны в обслуживании.
- Солевые ванны-печи. Применяются для пайки трубчатых деталей. Источником тепла в этом случае служат расплавленные соли. Они же играют роль флюса. Нагретые и офлюсованные таким способом детали погружаются в расплав припоя, который заполняет зазоры между соединяемыми элементами. Зеркало припоя необходимо защитить от окисления. Для этой цели применяются активированный уголь или инертный газ. У этого способа есть один недостаток: довольно часто невозможно полностью удалить с поверхности паяных деталей следов солей.
- Пайка в печах. Этот метод относится к промышленным: процесс сопровождается поддержанием заданных температурных и временных режимов. Это обеспечивает равномерный нагрев элементов, подлежащих пайке, и предотвращает деформацию даже крупноразмерных деталей.
