Широко известно, что пайка алюминия достаточно непростой и трудоемкий процесс. Чаще всего пайка алюминия и его сплавов производятся газовой горелкой при температурах свыше 400°С, используется дорогостоящий импортный припой, а сами работы требуют наличия специально оборудованных мест и определенных навыков. Данные условия существенно ограничивают возможности конечного потребителя.
Представляем новейшую разработку – припой для низкотемпературной пайки алюминия AL-220. Припой предназначен для качественной пайки алюминия при температуре всего 220°С, что позволяет выполнять паяльные работы обыкновенным бытовым электропаяльником и не требует специализированных навыков.
Для выполнения работ потребуется:
- бытовой электропаяльник
- флюс для пайки алюминия
- припой для низкотемпературной пайки алюминия
Процесс пайки не отличается от привычных многим работ оловянно-свинцовым припоем (ПОС 61). Подготовленное к пайке соединение очищают от жира, окислов и наносят специализированный «Флюс для пайки алюминия». Припой к месту спая подводят, когда паяемый металл нагреется до температуры растекания припоя. По окончании пайки необходимо дать изделию остыть естественным путем.
Припой выпускается следующих диаметров: 1,5мм; 2,0мм; 3,0мм. Состав: олово, свинец, цинк, кадмий. Рабочая температура 220°С
- Не производите пайку в непроветриваемых помещениях.
- Не допускайте вдыхания паров.
- Не допускать попадания в глаза, на кожу и внутрь организма.
- Не прикасайтесь к расплавленному припою и нагретым частям паяльника.
- Беречь от детей.
Условия хранения: хранить в сухом, отапливаемом помещении.
Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.
В качестве аргумента приводится два фактора:
- при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL2O3), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
- процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.
Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.
Припой
Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются: олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.
Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.
Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).
Читать также: Как снять генератор с бензогенератора
Припой отечественного производства – ЦОП-40
Заметим, что чем больше процентное содержание цинка в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.
Высокотемпературным считается припой, состоящий из таких металлов, как медь, кремний и алюминий. Например, как упомянутый выше отечественный припой 34A, или его зарубежный аналог «Aluminium-13» , в котором содержится 87% алюминия и 13% кремния, что позволяет осуществлять пайку при температуре от 590 до 600°С.
«Aluminium-13» производства компании Chemet
При выборе флюса необходимо учитывать, что не каждый из них может быть активным к алюминию. Мы можем порекомендовать использовать в таких целях продукцию отечественного производителя – Ф-59А, Ф-61А, Ф-64, они состоят из фторборатов аммония с добавлением триэтаноламина. Как правило, на пузырьке есть пометка – «для алюминия» или «для пайки алюминия».
Флюс отечественного производства
Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.
Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре
Способ 1: использование электрода по алюминию Zeller 480
Ремонтный электрод Zeller 480 c 12% содержанием кремния предназначен для сварки широкого спектра алюминиевых сплавов включая силумин и дюраль. Этот способ позволяет надежно сваривать алюминий без применения дорогостоящего аргонодугового оборудования.
Преимущества и области применения
- При соблюдении технологического процесса сварки, по своему качеству сварочный шов, сделанный при помощи электрода Zeller 480, не уступает аргонодуговой сварке;
- Высокая производительность наплавки;
- Плотный наплавленный металл без пор;
- Благодаря мягкой, равномерной дуге, шов получается ровный и гладкий;
- Zeller 480 единственный алюминиевый электрод, выпускаемый в «низкотемпературном» размере 2 мм;
- Электрод снабжен специальной защитной обмазкой, которая обладает высокой влагостойкостью, что существенно продлевает срок эксплуатации электрода;
- Сварка осуществляется без флюса, так как все необходимые элементы для удаления оксидной пленки находятся в защитной обмазке электрода;
- Используется для сварки алюминиевых листов, профилей, токопроводящих шин, резервуаров, алюминиевого литья, устранение дефектов литья, картеров, кузовов автомобилей и т.п.
Важно! Так как в покрытии алюминиевых электродов содержатся гигроскопические соли, после выполнения всех сварочных работ, следует герметично закрыть упаковку и убрать ее в сухое, теплое место.
Инструкция по использованию
Шаг 1. Перед началом сварки, убедитесь, что подготовленный образец из металла сухой, так как алюминий гигроскопичен (впитывает влагу). При помощи нержавеющей щетки зачистить соединения до металлического блеска, и удалить остатки загрязнений в зоне около шва.
Шаг 2. Если необходимо, просушите электроды 1-1,5 часа при температуре 100°С.
Шаг 3. Подогреваем алюминиевый образец до температуры 150-200°С при помощи горелки.
Важно! Без подогрева сварку проводить нельзя!
Шаг 4. Сварка осуществляется на постоянном токе обратной полярности. Наиболее вертикальное положение электрода с поддержанием короткой дуги. Подавать электрод в зону сплавления следует быстро, максимально продвигая вперед и поддерживая очень короткую дугу.
Шаг 5. Выполняйте сварку в один слой за один проход.
Будьте внимательны! Скорость сварки такая же, как и у полуавтоматической сварки.
Предел прочности сварочного шва — 200 ньютонов на миллиметр кв., что близко к пределу прочности основного металла. Поэтому этот метод сварки можно использовать на ответственных конструкциях.
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.
Подготовка алюминиевых деталей под сварку
Из-за специфических свойств алюминия его подготовка перед сваркой имеет краеугольное значение на итоговый результат.
Особо тщательно следует уделить внимание месту (кромкам изделия) для планируемого сварочного шва. Преимущественно очистка выполняется для того, чтобы избавиться от оксидной плёнки.
Последовательность подготовки:
- Очищение и обезжиривание материала от налета любого происхождения. Выполняется это ацетоном, растворителем или реже авиационным бензином.
- Разделка кромок необходима, если их толщина превышает 4 мм, при использовании стандартных электродов.
- Удаление оксидной плёнки. Инструмент подбирается, согласно толщине алюминиевой детали. Обычно применяют напильник, фрезу или щётку по металлу.
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?
Читать также: Компаратор на lm358 схема
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.
Алюминий – это химический элемент с сильно выраженными металлическими свойствами. Под действием кислорода из окружающего воздуха он легко подвергается окислению, образуя тусклое, серое оксидное покрытие.
Такими выглядят алюминиевые изделия. Если поверхность зачистить, то в течение нескольких минут можно наблюдать металлический блеск чистого вещества. Плотный, тугоплавкий налет из оксидов существенно затрудняет любую работу с металлом.
Считается, что паять алюминиевые изделия очень сложно. Так бывает не всегда. Хороший припой для пайки алюминия облегчает ситуацию. Состав композиций позволяет справиться с оксидным слоем, обеспечивает образование шва.
Как паять алюминий
До недавнего времени я не знал, насколько легко паять алюминий пропановой горелкой. Горелка, которую я использую, имеет широкое пламя, поэтому она, вероятно, не так эффективна при нагреве определенной области для сварки. Факел с большим количеством острие будет лучше. В любом случае, если у вас есть пропановая горелка и паяльные стержни, вы можете сварить алюминий. Все это можно найти в вашем местном хозяйственном магазине.
Шаг 1: Купите правильный прут для пайки алюминия
На том же месте, где все предназначено для дуговой сварки, вы найдете алюминиевую пайку. Мой прут имеет рабочую температуру от 370 до 400 градусов по Цельсию. Пропановая горелка горит достаточно горячо, чтобы выполнить работу.
Шаг 2: Очистите детали по месту соединения
Каждый раз, когда металл сплавляется, всегда лучше, чтобы вы его очистили. Я использую проволочную щетку на обеих поверхностях. Теперь детали готовы к теплу.
Шаг 3: Пайка алюминия
Примените пламя к соединению, пока это не достаточно горячо, чтобы расплавить прут. Когда вы проведете кончиком стержня, он должен растаять. Если нет, нагреть шарнир еще раз и проверить его. Вам нужно, чтобы металл плавил прут, а не пламя. Когда все остынет, у вас будет крепкое соединение. Посмотрите на последнюю картину, где я пытался разорвать соединение в тисках. Металл согнулся, прежде чем произошел разрыв. Источник
В чем состоит проблема
Оксидная пленка плавится при очень высокой температуре. Ее присутствие мешает проникновению припойного расплава в основной металл, нарушает смачивание места пайки.
Алюминий имеет низкую температуру плавления. Он полностью переходит в жидкое состояние при 660 ℃. Начинается изменение агрегатного состояния при температуре около 300 ℃. В большинство алюминиевых сплавов входят металлы, которые расплавляются уже при 500 ℃.
При высокотемпературной пайке очень легко «проскочить» маленький интервал нагревания, позволяющий получить нормальный шов.
Велика вероятность перегрева зоны плавления, вследствие которого в жидкое состояние перейдут фрагменты деталей. Следует помнить, что паяние должно проводиться путем обволакивания твердых рабочих участков изделий расплавленной массой припоя.
Сваривание алюминия при помощи флюсов
Флюсы для сварки алюминия используются давно. Они представлены широким модельным рядом, где есть материалы для разных алюминиевых сплавов. Основное их назначение – разрушение оксидной пленки. При нагреве нанесенный флюс растворяется и разрушает окисел, и тут же производится соединение двух элементов.
Производители предлагают флюсы, которые используются только в газовой сварке алюминия, или только в дуговой. В последнем случае используются графитовые электроды или угольные.
Материалы с оловом
Существует множество металлических композиций для пайки алюминиевых изделий.
В составе большинства легкоплавких припоев преобладают медь, олово, свинец; присутствуют кадмий, висмут, индий.
Однако алюминий в этих металлах не очень хорошо растворяется, что обуславливает пониженную прочность образующихся при пайке швов.
Дополнительную сложность создает низкая устойчивость к коррозии припоев из олова, свинца. В случае проведения работы с этими составами спаянное соединение из алюминия покрывают лакокрасочными защитными средствами.
Хороший результат дает пайка посредством припоев со следующими металлами:
Читать также: Передаточное отношение цепных передач обычно не превышает
Существует множество композиций, содержащих эти металлы в различном соотношении. Отечественных мастеров в первую очередь интересует российская продукция (прутки и проволока), имеющая хорошее качество и доступную стоимость.
Популярен припой, состоящий из 60 % олова и 40 % цинка. Известно, что повышенное подержание цинка придает шву коррозионную стойкость.
Особые требования
Механические характеристики применяемой для сварки алюминия проволоки заставляют предъявлять определенные требования к конструкции полуавтоматов и их эксплуатации.
- Недопустимо, чтобы длина подающего шланга превышала три метра, а его защитная оплетка была склонна к скручиваниям или изломам. Важно, чтобы канал, по которому проходит проволока, был максимально ровным, без резких поворотов. Оптимально, если сам подающий канал изготовлен из тефлона.
- Механизм подачи должен протягивать проволоку без рывков, обеспечивая минимальное механическое воздействие на ее поверхность. Его компоненты следует своевременно осматривать на наличие повреждений и почаще смазывать, обеспечивая свободное вращение роликов.
- Наилучшие результаты удается получить на оборудовании, в конструкции которых предусмотрена возможность плавной и точной регулировки всех параметров. Важно все – сила тока, скорость, с которой подается проволока, количество поступающего газа. Поскольку воздействие внешней среды может сказаться на качестве сварного шва в процессе его формирования, прекращение подачи газа должна происходить не одновременно с выключением тока, а с задержкой порядка 5 – 7 секунд.
Сварка алюминия полуавтоматом требует от занимающегося ей специалиста определенных навыков и мастерства. И хотя посмотреть на видео, как работают профессионалы, не составляет проблемы, придерживаться их рекомендаций безоглядно не стоит. Такую информацию лучше всего использовать в качестве отправной точки, оттолкнувшись от которой можно поэкспериментировать и самому набраться опыта. Это важно, поскольку отличающиеся по составу и толщине материалы ведут себя по-разному, так же как и полуавтоматы, выпущенные различными производителями.
Кастолин
Импортный кастолин состоит только из алюминия и цинка. Он обладает хорошей текучестью, проникающей способностью, электропроводностью.
Некоторое неудобство доставляет невозможность применения данного припоя для деталей с содержанием магния в количестве более 1,5 % и изделий, которые в последующем планируется анодировать.
Компания Castolin поставляет в продажу линейку припоев с разнообразным сочетанием компонентов. Проконсультировавшись, можно подобрать средство для конкретных условий.
Алюминиевые сплавы с добавками
Эффективен для пайки высокотемпературный припой, содержащий 66 % чистого алюминия, 28 % меди и 6 % кремния. Сделан он в России. Значительная концентрация базового металла, идентичного материалу рабочих деталей, увеличивает растворяемость, проникновение расплава.
Основа шва, включающая медь с алюминием, укрепляется присутствием кремния. Образующееся посредством алюминиевого припоя соединение не корродирует, имеет хорошие механические качества.
Добавка кремния повышает температуру плавления припоев. Так, состав из 87 % алюминия и 13 % кремния плавится при значениях температуры около 600 ℃. Этот вид импортной продукции поступает в продажу уже готовый к применению. Припой с флюсом стоит дороже. Повышенная цена окупается высоким качеством шва.
Отличный результат пайки дает американский композит из 9 компонентов. Прутки плавятся при температуре 347 ℃, увеличиваясь в объеме на 10 %. Образующийся шов отличается пластичностью, в 3 раза превосходящей показатели соединений из других сплавов.
Высокотемпературную пайку проводят при работе с массивными деталями из алюминия или изделиями из сплавов, плавящихся только при сильном нагревании. Нагрев обеспечивается газовыми горелками, работающими на чистых углеводородах или их смесях с кислородом. Можно пользоваться обычным паяльником.
Какой инвертор подойдет для сварки алюминия
Выбор инвертора для сварки алюминия зависит от объема и сложности работы. Если ремонтом заниматься приходится нечасто, а к качеству соединения не предъявляется высоких требований, достаточно дешевого аппарата. В противном случае предпочтение отдается модели с функциями MMA и TIG. Таким аппаратом выполняются соединения электродами с покрытием и аргонодуговой сваркой. Для домашнего ремонта достаточно силы тока 200 А.
Для упрощения и ускорения работы при больших объемах следует обратить внимание на инверторы с осциллятором, позволяющим зажигать дугу бесконтактным способом. Полезной будет опция постепенного затухания дуги, управления балансом полярности и импульсный режим. Если предполагается частое перемещение инвертора, предпочтение следует отдавать компактным моделям. Они дороже аппаратов с аналогичными функциями, но удобней при перевозке.
Подбор флюсов
С учетом специфики пайки деталей из алюминия к выбору флюсов нужно подойти внимательно.
Существует отечественные средства, состоящие из нескольких компонентов. Они обеспечивают эффективную очистку деталей, препятствует окислительным процессам при нагревании. Это особенно актуально при использовании припоев из олова и свинца, известных своей склонностью к окислению.
Хорошую проникающую способность обеспечивает многокомпонентный флюс из фторборатов аммония и цинка, триэтаноламина, добавочных веществ. Средство имеет доступную цену. Его эффективность многократно проверена на практике.
Известный высокотемпературный флюс состоит из хлоридов калия, лития и цинка; фторида натрия. Сухую смесь всыпают в рабочую зону пайки на палочке, дожидаясь равномерного расплавления и перемешивания с массой припоя.
