Как паять алюминий газовой горелкой

Особенности пайки алюминия в домашних условиях

Алюминий – легкий прочный металл, применяемый в промышленных, хозяйственных, технических отраслях и электронике. Есть мнение, что его можно паять только с помощью специального оборудования, и в быту такая операция невыполнима. Но многие пользователи сталкивались с ситуациями, когда нужно создать герметичное соединение (например, запаять кастрюлю). Такая возможность существует и пайка алюминия в домашних условиях – реальность. Необходимо только знать технологию и иметь под рукой определенные элементы.

Информация о технике пайки алюминия

Способность металла создавать на своей поверхности прочную оксидную пленку является основной проблемой при производстве пайки. Ее невозможно удалить механическим путем с помощью зачистки, так как процесс образования новой пленки занимает по времени менее секунды. Такое препятствие не позволяет произвести лужение поверхности, потому что является тугоплавким, а основной материал (алюминий) обладает температурой плавления в 660(сплавы еще меньше).

Чтобы решить возникшую задачу, необходимо применение специальных флюсов и припоев. Может понадобиться дополнительное нагревание поверхности на газовой плите или посредством паяльной лампы.

Пайка алюминия своими руками может производиться с помощью обычного паяльника мощностью 100 и более Ватт либо газовой горелки. Второй вариант используется при обработке больших площадей и длинных стыков. Но нельзя допустить перегрева основной детали, потому что она может расплавиться или получить деформацию (изменение геометрии).

Функции, выполняемые флюсом

Чтобы алюминий или его сплав вступил во взаимодействие с припоем, нужно разрушить пленку на его поверхности в месте будущего соединения. Эту функцию выполняет флюс – вещество способное:

• удалять оксидные образования;
• нормализовать поверхностное натяжение металла;
• улучшать распределение припоя.

При выборе флюса необходимо внимательно изучить прилагаемую аннотацию. В ней указывается, для какого металла предназначено изделие и вид припоя, с которым оно взаимодействует наиболее эффективно.

Из активных флюсов отечественного производства при пайке алюминия своими руками рекомендуются марки:

• Ф 61 – при работе с алюминиевыми сплавами и в низкотемпературных режимах.
• Ф 64 – для крупных и массивных деталей.
• Ф 34А – при использовании тугоплавких припоев, требующих применения высокой температуры.

Зарубежным аналогом, пользующимся популярностью в нашей стране, является Castolin Alutin 51L. Наибольшая эффективность достигается при взаимодействии с припоями той же фирмы.

Припой, его назначение и критерии выбора

Припой – материал, используемый для соединения металлических деталей или заготовок, а также для восстановления целостности поверхности. Температура его плавления ниже, чем у алюминия и разделяется на:

• низкую;
• среднюю;
• высокую.

Основное признание получили составы, работающие при средней и высокой температуре, потому что соединения, созданные на их основе, отличаются прочностью и долговечностью. Низкотемпературные припои могут разрушаться при перегревании изделия, поэтому применяются для спайки объектов, не предусматривающих значительного нагрева.

Составы, содержащие такие компоненты, как кремний, медь, алюминий, цинк, наиболее подходят для пайки алюминия. Среди них можно отметить ЦОП-40, 34А или импортный Aluminium 13.

Прочность соединения и его сопротивляемость коррозии находится в прямой зависимости от процентного содержания цинка в составе припоя.

Подготовительный этап

Прежде чем приступить к непосредственному процессу пайки алюминия, необходимо провести подготовку рабочего места, инструментов и самого материала:

• Подготовка рабочего места сводится к удалению лишних предметов, особенно при использовании газовой горелки или паяльной лампы.
• Заготовки должны быть надежно закреплены в тисах или струбцинах.
• Инструменты располагаются в легкодоступных местах на расстоянии вытянутой руки.
• Припой нужно заготовить в достаточном количестве, исключающем прекращение процесса пайки для его поиска и доставки.
• Алюминиевые заготовки в местах пайки зачищаются наждачкой или напильником, после чего обезжириваются ацетоном или бензином.
• При работе с крупными деталями, места соединения придется подогревать с помощью открытого огня, поэтому особое внимание следует уделить соблюдению мер пожарной безопасности.

Процесс пайки алюминия

После подготовки начинается работа по непосредственному спаиванию деталей. Процедура пайки алюминия паяльником выглядит следующим образом:

• зона спаивания обильно покрывается флюсом;
• раскаленное жало паяльника очищается путем погружения в канифоль;
• часть припоя наносится тонким слоем на место соединения (лужение);
• производится наложение основного слоя припоя.

После окончательного застывания, место обработки протирается влажной губкой и шлифуется инструментом с абразивной поверхностью.

Несколько иначе происходит пайка алюминия газовой горелкой. Заготовки должны быть разогреты по всей поверхности, иначе эффективного соединения не достигнуть. Используется проволочный припой, расплавляемый пламенем газовой горелки непосредственно на стыке деталей. Предварительно место соединения обрабатывается флюсом.

Важным моментом является использование индивидуальных средств защиты от вдыхания паров флюса. Лучше всего использовать респиратор и обеспечить хорошее проветривание рабочего пространства.

Видео по теме: Пайка алюминия

Пайка алюминия паяльником и газовой горелкой

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:

1. при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL₂O₃), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
2. 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%).

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

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.

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.

Несколько прекрасных способов пайки алюминия и дюрали в быту

Его преимущества существенные, он легкий, а дюраль так вообще можно сравнить по твердости со сталью. При том дюраль легче стали в 3 раза.

Электротехника широко использует алюминий.

Ведь электропроводность чистого алюминия составляет 62% проводимости меди. Чистый алюминий используют в производстве фольги, которая часто применяют для электролитических конденсаторов.

Но по сравнению с медью у него ниже цена.

Алюминий третий за содержанием и самый распространенный метал земной коры, что составляет 8% от ее массы. И вдруг проблема, припаять алюминий или хотя бы залудить, радиолюбители знают, это еще то жуткое испытание нервов и усидчивости. Ведь такая пайка является достаточно сложным в выполнении технологическим процессом. Так что не так с алюминием, почему он не хочет лудится?

Вот тот оксид не хочет приставать к нашему припою. Поэтому почти все потуги при пайке алюминия должны быть направлены на снятие той оксидной пленки, любыми не запрещенными методами.

Способ 1. Пайка с надфилем или шкуркой:

Место пайки тут также должно быть постоянно в той опилочной канифоле. Как не сложно догадаться опилки тут расцарапывают окисел, в результате к нему пристает припой.

Способ 3. Анальгин при пайке:

Способ 4. Машинное масло (для швейных машин или точных механизмов, жидкое):
Не плохие результаты может дать пайка в минеральном (машинном) масле с использованием абразивных в нем инструментов. Тех же железных опилок, ножа или стоматологического бура.

При толщине детали более 2 мм перед нанесением масла деталь надо прогреть. Но осторожно, не забывая что нанесения масла на горячую поверхность может вызвать брызги. Припой должен содержать не менее 50% олова. Лучшие результаты получаются в случае применения щелочного масла для чистки оружия после стрельбы.

Способ 5. Специальные флюсы для пайки алюминия:

Способ 6. Пайка в вакууме:
Если есть возможность то пайка алюминия в вакуумной камере дает хорошие результаты. Но здесь так же нужна предварительная зачистка поверхности детали.

Пайка и сварка в космосе вообще, как говорят некоторые космонавты очень качественная и прочная.

Способ 7. Омеднение алюминия:
Используя медный купорос (CuSO4) можно создать гальваническую установку для покрытия алюминия медью с последующей ее залужением.

Интересно что сварка алюминия не возможна по тем же причинам-образования оксидной пленки на аллюминие. Поэтому для сварки используют инертный газ-аргон. Аргон частично вытесняет кислород воздуха. Но все равно при начале сварки места стыков должны быть обезжирены и зачищены абразивными инструментами, желательно под струей аргона. Иначе алюминиевый электрод, даже с аргоном, при подаче будет просто-напросто плавится и сворачиваться шариками и не прилипать.

Если у кого есть свои способы пайки алюминия, делитесь, будет интересно.

Особенности пайки алюминия газовой горелкой

Существует несколько способов соединить детали из алюминия. Одним из таких способов является пайка алюминия газовой горелкой. При использовании этого метода можно надёжно скрепить заготовки различной толщины. Пайка алюминия газовой горелкой широко применяется как в промышленных условиях, так и в быту. Как и другие методы соединения, пайка имеет определённые преимущества и недостатки.

Плюсы и минусы пайки

Спаивание алюминия при помощи газовой горелки имеет ряд достоинств. К ним относятся:

• Качество работ. Использование горелки даёт возможность получить качественный шов, соединяющий между собой металлические детали.
• Простота в использовании. Осуществлять прогрев поверхностей газовой горелкой сможет даже человек, не имеющий определённого опыта.
• Универсальность. Возможность регулировки интенсивности пламени исключает необходимость использовать одновременно несколько паяльников.
• Мобильность. В отличие от пайки алюминия электрическим паяльником, нет необходимости подключать оборудование к сети питания.
• Равномерный прогрев. Можно осуществлять прогрев поверхностей заготовок одновременно с флюсом и припоем.
• Экономия времени на подготовку оборудования. Пайку алюминия можно выполнять сразу после подключения приспособления к газовому баллону.

Строение атмосферной газовой горелки

При всех этих достоинствах такой метод спайки алюминия имеет и определённые недостатки:

• Высокая стоимость. Для пайки алюминия газовой горелкой применяется дорогостоящее оборудование.
• Риск возникновения пожара. Открытое пламя, при нарушении техники безопасности во время работы, может привести к возгоранию.
• Низкая скорость выполнения работ (по сравнению со сваркой алюминия).
• Необходимость в индивидуальных средствах защиты.
• Высокая взрывоопасность. Утечка газа может привести к взрыву.

Технология процесса во время выполнения работ

При спаивании алюминия на поверхностях деталей образуется оксидная плёнка. Если выполнять пайку, не удалив предварительно оксидную плёнку, шов не будет иметь необходимую прочность. Плёнка образуется на поверхности металла очень быстро, поэтому от неё не удастся избавиться путём механической очистки заготовки.

Угол наклона горелки во время пайки алюминия

Для удаления оксидной плёнки применяются специализированные флюсы. Они блокируют доступ кислорода к месту пайки. Флюсы, применяемые при пайке алюминия, способствуют быстрому расплавлению присадочной проволоки и лучшему её сцеплению с деталями. Существует возможность подготовить металл к спаиванию при помощи химических веществ. В таком случае предварительно изготавливают раствор и наносят его на заготовки.

После механической очистки и химической обработки алюминия заготовки нагреваются до высокой температуры. Степень нагрева регулируется интенсивностью пламени. На разогретое место соединения подаётся присадочная проволока. Её температура ниже, чем у спаиваемого металла. Припой расплавляется, и заполняет все неровности и микропоры, находящиеся на поверхности. По мере остывания припой отвердевает, создавая при этом прочный шов.

Оборудование и материалы

Для выполнения работ по спаиванию алюминия необходимо определённое оборудование и расходные материалы. От качества материалов, применяемых при пайке, зависит прочность соединения. Приспособления и материалы, которые понадобятся при работе, перечислены ниже.

Газовая горелка

Одним из главных приспособлений при проведении процесса является газовая горелка. Может применяться как мощное устройство, так и небольшое устройство. Приспособление осуществляет подачу газа под высоким давлением. Содержимое баллона на выходе из устройства смешивается с воздухом и воспламеняется. С помощью регулировки давления на выходе из приспособления можно задавать необходимую температуру пламени.

Приспособление осуществляет нагрев поверхностей металла. Оказывая температурное воздействие, пламя расплавляет присадочную проволоку и позволяет припою растечься в месте соединения деталей.

Портативная многофункциональная газовая горелка

Газовый баллон

Газовый баллон является герметичной ёмкостью для хранения газообразных веществ. Для проведения процесса можно использовать баллоны различного объёма. Во избежание взрыва, ёмкость следует устанавливать на безопасном расстоянии от места проведения работ.

Шланг и зажимы

Для подачи вещества из баллона к устройству используется гибкий резиновый шланг. Он должен отвечать требованиям безопасности. Запрещается использовать шланги с нарушенной герметичностью, так как это может привести к утечке вещества. Шланг крепится к горелке и баллону специализированными хомутами.

Редуктор

Для обеспечения безопасности во время проведения процесса необходимо подключать оборудование к баллону через редуктор. Он предотвращает возникновение обратного удара пламени. Редуктор устанавливается на выходе из баллона, и является обязательным приспособлением при подключении.

Пропановый редуктор для газовой горелки

Для получения качественного соединения следует использовать специализированный флюс. Его состав может отличаться, в зависимости от разновидности выполняемых работ. Это вещество способствует быстрому расплавлению присадочной проволоки и очищению поверхности от оксидной плёнки.

Флюс для пайки

Присадочная проволока (припой)

Применяемый припой может быть различным, в зависимости от вида работ. Состав и диаметр присадочной проволоки определяется исходя из физических характеристик металла заготовок. При выборе припоя следует обратить внимание на температуру его плавления. Она должна быть ниже, чем у металлической детали.

Средства защиты

Во избежание получения травм, нужно использовать средства индивидуальной защиты. К ним относятся перчатки и защитные очки. Перчатки защищают руки оператора от ожогов. Защитные очки применяются для защиты глаз работника от попадания мелких абразивных частиц.

Подготовка и выполнение процесса

Подготовка заготовок

Перед началом процесса места спаивания необходимо очистить от грязи, окислений и других посторонних наслоений. Сделать это можно механическим способом, применяя наждачную бумагу или металлическую щётку. Затем, используя специализированные химические составы, материал очищается от жирового налёта и оксидной плёнки. В качестве очистителя можно применять ацетон или растворитель.

Восстановление деталей пайкой

Пайка

Первым шагом при спаивании деталей на места соединения наносится флюс. Затем, при помощи газовой горелки, заготовки нагреваются до необходимой температуры. Степень нагрева должна быть такой, чтобы можно было расплавить присадочную проволоку до жидкого состояния.

На нагретые детали подаётся припой. Он должен полностью расплавиться и растечься, заполнив все неровности и поры на поверхностях. При необходимости накладываются несколько швов. После растекания припоя деталям следует дать время полностью остыть. Остывшее соединение пригодно для использования.

Пайка алюминиевой трубы газовой горелкой

Итак, пайка является одним из способов соединения алюминиевых деталей. При правильной подготовке поверхностей заготовок и выполнении технологических требований этот метод позволяет получить шов высокой прочности с применением минимального количества оборудования. Производить процесс спайки, таким образом, без труда можно в бытовых условиях.