В чем особенность присадочных прутков для пайки с флюсовым покрытием?
В этой статье подробно разберём, что такое присадочный пруток для пайки с флюсом, какие прутки есть в каталоге продукции ПТК, в чем их особенность и преимущества.
В ассортименте ПТК появились два присадочных прутка для газовой пайки – латунный пруток CuZn40Sn и медный пруток ERCu. Прутки уже покрыты флюсом. Диаметр прутков 2,0 мм и поставляются они в пластиковой тубе фасовкой по 1 кг.
Что такое присадочный пруток для пайки с флюсом?
Обратите внимание, что пайка – это не сварка. При сварке основной металл плавится и перемешивается с присадкой. При пайке основной металл остаётся твёрдым: плавится только припой, который затекает в зазор и схватывается с поверхностью за счёт смачивания и взаимной диффузии. В существующем ГОСТ 17325-79 «Пайка и лужение. Основные термины и определения» описывается информация по температуре плавления припоя: до 450 °C – низкотемпературная пайка (это пайка с паяльником и оловом), выше 450 °C – высокотемпературная пайка. Именно в высокотемпературной пайке используются присадочные прутки ПТК с флюсом CuZn40Sn и ERCu.
Зачем нужен флюс?
Медь и сталь при нагреве мгновенно затягиваются оксидной плёнкой. У меди это Cu₂O и CuO, у стали – окалина. Припой по оксиду не растекается, капля просто скатывается шариком, как вода по вощёной бумаге. Флюс растворяет оксиды, снижает поверхностное натяжение расплава и укрывает зону нагрева от повторного окисления. Классификацию паяльных флюсов задаёт ГОСТ 19250-73. Для высокотемпературной пайки медных сплавов может применяеться бура (тетраборат натрия, техническая по ГОСТ 8429-77) в смеси с борной кислотой и фторидами.
Что даёт покрытие на прутке?
Самая проста рабочая схема – это макнуть раскалённый пруток в банку с бурой, поднести к детали. Это работает, но медленно и неравномерно. У прутков с покрытием флюс нанесён на производстве ровным слоем по всей длине.
Где используют прутки с флюсом?
Область у газовой пайки с флюсом широкая, особенно где нужно соединить металл, а греть до расплавления основного металла нельзя или нежелательно.
- Ремонт чугунного литья – станины, корпуса редукторов, блоки цилиндров, корпуса насосов, радиаторы, печное литьё и т.д. Пайка идёт при температуре 900 °C, при этом чугун не плавится, зона отбела не образуется, риск трещин резко ниже, чем при сварке.
Зона отбела – это участок в отливке из серого чугуна, где металл из-за быстрого остывания кристаллизовался в виде белого чугуна. Углерод в нем находится в связанном виде как цементит, а графит отсутствует.
- Пайка разнородных металлов, например: сталь с медью, сталь с латунью, медь с бронзой. Сварить такую пару без специальных приёмов сложно, а паяное соединение выходит стабильным и качественным.
- Тонкостенные и оцинкованные детали. Пониженная температура бережёт цинковое покрытие в околошовной зоне и уменьшает коробление тонкого листа.
- Медные трубопроводы, теплообменники, холодильная техника.
- Электротехника и контактные соединения, где важно не потерять проводимость на стыке.
- Наплавка и восстановление изношенных посадочных мест, вкладышей, направляющих. Тут происходит нанесение слоя цветного металла на стальную или чугунную деталь.
- Пайка ещё используется в реставрации, художественных мастерских при ремонте или изготовлении скульптуры, музыкальных инструментов, чтобы шов был аккуратным и не деформировал изделие из тонкого металла.
В чем особенность присадочных прутков ПТК с флюсовым покрытием?
Пруток CuZn40Sn
CuZn40Sn – это универсальный латунный пруток с флюсом для пайки.
Химический состав:
- Cu (медь) – 60%
- Zn (цинк) – до 39%
- Sn (олово) – 0,82%
- Si (кремний) – 0,25%
Классификация:
- Марка по AWS A5.8 – RBCuZn-A
- Стандарт EN ISO 17672 – CuZn40SnSi
По химическому составу это классическая двойная латунь около 60/40, т.е. α+β-латунь, которая в справочниках по цветным металлам идёт рядом с Л60–Л63 (ГОСТ 15527-2004). Ближайший отечественный аналог – это сварочная латунь ЛОК59-1-0,3 из ГОСТ 16130-90 «Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе сварочные».
В присадочный пруток добавлено олово и кремний. Это необходимо для решения главной проблемы латунной пайки – испарения цинка. Цинк кипит при 907 °C, то есть буквально в рабочем диапазоне прутка. Если перегрели, то он уходит белым дымом, из-за этого шов беднеет цинком, появляются поры, а вокруг всё покрывается белым налётом оксида.
- Кремний (0,25%) окисляется в первую очередь и образует на поверхности расплава тончайшую плёнку SiO₂, которая физически придерживает цинк в ванне. Именно поэтому такие сплавы называют low-fuming brass (малодымящая латунь).
- Олово (0,82%) улучшает жидкотекучесть и смачивание, помогая припою затекать в узкие зазоры, немного повышает коррозионную стойкость шва.
Для латунных припоев ISO 17672 не нормирует предел прочности и удлинение самого прутка так, как это делается для сварочной проволоки, где стандарты задают состав и температурный интервал. Прочность паяного соединения – это свойство не припоя, а конкретного стыка. Она зависит от величины зазора, чистоты поверхности, основного металла, площади нахлёста и техники исполнения. Правильно спаянный стальной стык с зазором в десятые доли миллиметра нередко рвётся по основному металлу, а тот же припой в кривой щели с окалиной отвалится от первого удара. Типы и параметры паяных соединений подробно описаны в ГОСТ 19249-73.
Пруток ERCu
ERCu – это медный присадочный пруток для проводимости и наплавки.
Химический состав:
- Cu (медь) – не менее 98%
- Sn (олово) – 0,86%
- Si (кремний) – 0,4%
- Mn (марганец) – 0,3%
- P (фосфор) – 0,09%
- Pb (свинец) – 0,11%
- Al (алюминий) – 0,002%
Классификация:
- Марка по AWS A5.7 – ERCu
- Аналог по ГОСТ 16130 – М1
- GB/T 9460 – SCu1898
- EN ISO 14640 – CuSn1
- ISO 24373 – UNS C18980
Пруток состоит практически из чистой меди, уровень марки М1 по ГОСТ 16130, слегка раскисленная и легированная. Кремний, марганец и фосфор работают как раскислители: они связывают кислород в ванне и не дают образоваться закиси меди Cu₂O, которая делает шов хрупким и пористым. Олово чуть улучшает текучесть.
Главное преимущество присадочного прутка ERCu – это проводимость. Медь по электропроводности уступает только серебру, и наплавленный металл ERCu по электрическим и тепловым свойствам близок к основному. Для контактных соединений и электротехнических изделий это принципиально важно, ведь латунный шов на таком узле стал бы участком с повышенным сопротивлением и локальным нагревом.
Второе назначение такого прутка – наплавка на сталь и чугун. Активно используется для нанесения слоя меди на изношенные поверхности, восстановления посадочных мест, создания антифрикционных и коррозионно-стойких слоёв.
Медь плавится при температуре 1083 °C, поэтому рабочий диапазон прутка от 1100 до 1150 °C, примерно на 200 градусов выше латунного. И, что важнее, у меди огромная теплопроводность (около 390 Вт/(м·К)), почти в восемь раз выше, чем у стали. Тепло убегает из зоны нагрева мгновенно, поэтому массивные медные детали без предварительного подогрева спаять почти невозможно: горелка будет греть всю деталь целиком, а стык так и не дойдёт до температуры.
В чём разница между прутками и какие прутки брать для задач?
| ХАРАКТЕРИСТИКИ | CuZn40Sn (латунь) | ERCu (медь) |
|---|---|---|
Основа | Cu 60% + Zn ~39% | Cu ≥ 98% |
Температура пайки | 900–950 °C | 1100–1150 °C |
Основные металлы | Сталь, чугун, медь, латунь, бронза, оцинковка, разнородные пары | Медь и низколегированные медные сплавы; наплавка на сталь и чугун |
Электропроводность шва | Средняя (латунь) | Высокая, близка к меди |
Цвет шва | Жёлтый, латунный | Красно-медный |
Тепловложение | Ниже, меньше коробление | Выше, нужен подогрев |
Основной риск | Испарение цинка при перегреве | Отвод тепла, окисление, водородная хрупкость |
При выборе прутка для пайки придерживайтесь простого правила. Если у вас есть задача соединить сталь, чугун, разнородные металлы или тонколистовой металл, то используйте в работе латунный присадочный пруток с флюсом CuZn40Sn. Если необходимо провести ток или тепло либо нарастить медный слой, то используйте медный присадочный пруток ERCu.
Рекомендации и лайфхаки по работе с присадочным прутком с флюсовым покрытием
Подготовка металла
- Подготовьте металл, зачистите стык до металлического блеска на 10–15 мм в обе стороны при помощи щётки, шкурки или лепесткового круга. Флюс растворяет оксидную плёнку, но не краску, не масло и не ржавчину слоями.
- Обезжирьте поверхность. Остатки масла при 900 °C дают сажу, а сажу флюс не берёт.
- Держите зазор. Для капиллярной пайки нахлёсточных соединений примерно 0,05–0,20 мм. Если слишком плотно, то припой не затечёт, слишком широко – не сработает капиллярный подъём и шов получится рыхлым. Для пайки чугуна, наоборот, разделывают V-образную канавку под углом около 70–90°.
Пламя
- Для CuZn40Sn установите нейтральное или слегка окислительное. Небольшой избыток кислорода образует на ванне защитную плёнку и заметно уменьшает «дымление» цинком. Избыток ацетилена здесь противопоказан.
- Для ERCu установите нейтральное пламя. Восстановительное пламя с избытком водорода опасно «водородной болезнью» меди, где водород проникает внутрь, реагирует с закисью меди, образует пар в порах и охрупчивает металл изнутри.
Нагрев
- Нагревайте деталь, а не пруток. Классическая ошибка новичка – это плавить пруток в пламени и капать расплав на холодный металл. Так припой не смачивает поверхность, а просто лежит на ней шариками. Необходимо греть основной металл, периодически касаясь прутком стыка. Момент, когда пруток начинает плавиться от прикосновения к детали, а не от пламени, и есть рабочая температура.
- Ведите горелку так, чтобы флюс успевал сработать. Он должен растечься прозрачной стеклянистой плёнкой перед фронтом припоя. Если флюс почернел и вспенился коркой, то флюс перегрели, флюс отработал и больше не защищает.
- Массивные медные детали и толстый чугун предварительно подогревайте второй горелкой или в горне.
- Чугун перед пайкой полезно «прожечь» окислительным пламенем, тогда выгорает графит с поверхности, и смачивание становится заметно лучше.
Финальный этап
- Обязательно смывайте остатки флюса. Застывшая бура – стеклянистая и гигроскопичная. Под ней спокойно развивается коррозия. Горячая вода и щётка сразу после остывания легко её снимают. Если позже, то удаляется только механическим путём.
- Охлаждайте на воздухе. Резкое охлаждение в воде для латунных швов на чугуне – это прямой путь к трещинам.
Правила безопасности
- Пары цинка при пайке латуни могут провоцировать металлическую (литейную) лихорадку, что проявляется в следующих симптомах: озноб, ломота, температура через несколько часов после смены. Симптомы описаны у литейщиков ещё в XIX веке под названием brass founder's ague (лихорадка литейщика латуни). Необходимо использовать вытяжку и респиратор и очки газосварщика. Вытяжка или работа на открытом воздухе – это первый рубеж, респиратор с противоаэрозольным фильтром класса FFP2 (лучше FFP3) – второй этап защиты. Обычная тканевая маска от металлического дыма не защищает вообще.
- Флюс гигроскопичен, он может впитывать влагу (водяные пары) из воздуха. Поэтому держите прутки в родной тубе с закрытой крышкой и не бросайте в сыром помещении. Отсыревшее покрытие работает хуже и может отслаиваться.
Какие товары потребуются для пайки присадочными прутками с флюсом?
Для пайки вам потребуется газосварочная горелка. Под тонкие детали и прутки 2,0 мм подходят инжекторные горелки серии Г2А (ацетилен-кислород) с наконечниками № 0А–2А или ГЗУ (пропан-кислород) с наконечниками № 2П–3П. Версии МИНИ удобнее по весу для долгой ручной работы, а Г2А FLEX с гнущимся носиком выручает в стеснённых местах, где тяжёлый доступ к детали или ремонтным узлам.
Отдельно можно использовать горелку для подогрева ГЗУ-06 (№ 6П) или ГЗУ-08 с сетчатым мундштуком. Для ERCu на массивной меди подогрев необходим и условие работоспособности, где одна горелка греет стык, вторая держит температуру детали.
Обратите внимание на используемый газ. Ацетилен даёт около 3150 °C и работает быстрее, пропан примерно 2800 °C, дешевле и спокойнее в обращении. Для латунного прутка (900–950 °C) пропана достаточно, для медного (1100–1150 °C) на толстостенных деталях ацетилен предпочтительнее.
В каталоге фирменной продукции ПТК есть ещё кислородные и пропановые редукторы, рукава по ГОСТ 9356-75, где класс I для горючего газа (красный), класс III для кислорода (синий). Обязательно используйте обратные клапаны и огнепреградительные на горелку и на редуктор. Эти требования к безопасности постов газопламенной обработки заданы ГОСТ 12.2.008-75. При обратном ударе именно эта пара разделяет «хлопок в горелке» и «взрыв в баллоне».
Редукторы кислородные и пропановые
Клапаны огнепреградительные и обратные
Рукава и прочие комплектующие
Вся продукция в наличии и доступна к продаже у официальных дилеров ПТК.
