Бразинг (твердая пайка): безопасное и эффективное соединение металлов

Что такое бразинг (твердая пайка)?

Бразинг — процесс соединения металлов, при котором два или более металлических изделия соединяются путем плавления и течения наплавляющего металла в шов, причем температура плавления наплавляющего металла ниже температуры плавления соединяемых металлов. Бразинг отличается от сварки тем, что не включает плавление основных заготовок.

Бразинг отличается от мягкой пайки использованием более высокой температуры и гораздо более плотного сопряжения деталей, чем при пайке.

Во время бразинга наплавляющий металл течет в зазор между плотно сопряженными деталями за счет капиллярных сил. Наплавитель нагревается немного выше своей температуры плавления (ликвидуса) под защитой подходящей атмосферы, обычно флюса.

Затем он смачивает основной металл (процесс смачивания) и остывает, соединяя заготовки вместе. Главное преимущество бразинга — способность соединять одинаковые или разные металки с значительной прочностью.

Ключевой вывод

Бразинг — процесс соединения двух независимых кусков металла для образования одного прочного нагрузочного шва.

• Бразинг похож на пайку, но при более высоких температурах.
• Используйте правильный материал наплавляющего стержня для металла вашего проекта.
• Наплавительный стержень должен плавиться от тепла соединяемых металлов, а не от прямого контакта с пламенем горелки.
• Используйте горелку, дающую высокую интенсивность пламени.

Материалы наплавляющих стержней для бразинга

• Медь, латунь, бронза: Медь-фосфорные стержни для бразинга и сварки
• Сталь, нержавейка, никелевые сплавы, медные сплавы, чугун, карбид вольфрама: Никель-сребряные стержни для бразинга и сварки
• Чугун, оцинкованная сталь, никель, сталь, ковкий чугун: Бронзовые стержни для бразинга и сварки
• Алюминий: Bernzomatic AL3 алюминиевые стержни для бразинга и сварки

Как бразить металл?

Бразинг — процесс соединения, традиционно применяемый к металлам (а также к керамике), при котором расплавленный наплавляющий металл (бразовочный сплав) течет в шов.

Пошагово:

• Очистите поверхность металла металлической щеткой или наждачной бумагой. Затем очистите поверхности мыльной водой или дегreaser-ом.
• Расположите металл как нужно. В большинстве случаев накладной шов будет прочнее и легче бразить, чем зазорный. При необходимости зафиксируйте детали зажимами.
• Нагрейте шов, где встретятся два куска металла, до свечения.
• Нанесите наплавляющий стержень на шов, продолжая нагревать металлические поверхности. Для больших площадей нагревайте участки шва до температуры, затем переходите к соседнему участку.
• После бразинга очистите забраженный поверхность металлической щеткой для удаления окислов или остатков.

Температура плавления наплавляющего металла выше 450 °C, но всегда ниже температуры плавления соединяемых деталей, что отличает процесс от сварки, где высокие температуры расплавляют базовые металлы вместе.

Наплавитель, нагретый немного выше точки плавления, защищен подходящей атмосферой, часто флюсом. Расплавленный наплавляющий металл остывает, соединяя заготовки, обеспечивая прочное соединение между похожими или разнородными металлами.

Атмосферы для бразинга: воздух, сгоревшее горючее, аммиак, азот, водород, инертные газы, неорганические пары, вакуум, с различными источниками нагрева: горелка, печь, индукционная катушка.

Для качественного забраженного шва наплавляющий и основной материалы должны быть металлургически совместимы, а конструкция шва должна включать зазор, в который расплавленный наплавляющий металл может быть втянут или распределен капиллярными силами. Требуемый зазор зависит от многих факторов: атмосферы бразинга, состава основного материала и бразовочного сплава.

Идеален для соединения разнородных металлов, бразинг — коммерчески признанный процесс, используемый в широком спектре отраслей благодаря гибкости и высокой целостности швов. Это делает его надежным в критических и некритических применениях, и это один из самых широко используемых методов соединения.

Каковы различные методы бразинга?

Бразинг, использующий широкий спектр источников тепла, часто классифицируется по методу нагрева. Для достижения температуры бразинга некоторые методы нагревают локально (только зону шва), другие — всю сборку (диффузный нагрев).

Некоторые из наиболее широко используемых методов:

Локализованные методы нагрева

1. Горелковый бразинг (Torch Brazing)

В этом методе тепло для плавления и течения наплавляющего металла подается пламенем горючего газа. Горючее может быть ацетилен, водород или пропан, комбинированное с кислородом или воздухом для образования пламени. Процесс легко автоматизируется и требует низких капитальных вложений. Горелковый бразинг требует флюса, поэтому послебразевая очистка часто нужна.

2. Индукционный бразинг (Induction Brazing)

Высокочастотный индукционный нагрев для бразинга чистый и быстрый, дает точный контроль температуры и локализации тепла. Тепло создается быстро чередующимся током, индуцируемым в заготовке соседней катушкой.

3. Сопротивление бразинга (Resistance Brazing)

Процесс, где тепло генерируется от сопротивления электрическому току (как при индукционном бразинге), текущему в цепи, включающей заготовки. Наиболее применим к относительно простым швам в металлах с высокой электрической проводимостью.

Диффузные методы нагрева

1. Печной бразинг (Furnace Brazing)

Печной бразинг дает два главных преимущества: защитная атмосфера (высокочистые газы или вакуум устраняют нужду во флюсе) и возможность точно контролировать каждый этап циклов нагрева и охлаждения. Нагрев либо через нагревательные элементы, либо газовым жаром.

2. Погружной бразинг (Dip Brazing)

Включает погружение всей сборки в ванну расплавленного бразовочного сплава или расплавленного флюса. В обоих случаях температура ванны ниже точки застывания основного металла, но выше точки плавления наплавляющего металла.

Бразинг против сварки

Бразинг также классифицируется AWS как процесс связи жидко-твердой фазы. Жидкое означает, что наплавляющий металл плавится, твердое — что основной материал не плавится.

В отличие от сварки, бразинг не включает плавление заготовок. Главное отличие — источник тепла. Бразинг применяется через горелку, печь, индукцию, погружение или сопротивление при температуре выше 450 °C (840 °F), тогда как дуговая сварка использует электричество как источник тепла, достигая ~5500 °C (10 000 °F).

Бразинг против пайки

Единственное различие между бразингом и пайкой — температура процесса. Пайка происходит ниже 450 °C (840 °F), бразинг — выше 450 °C (840 °F).

Преимущества бразинга и пайки

Некоторые преимущества бразинга и пайки по сравнению с другими методами соединения:

• Низкая температура
• Можно соединять постоянно или временно
• Можно соединять разнородные материалы
• Скорость соединения
• Меньше шансов повреждения деталей
• Медленная скорость нагрева и охлаждения
• Можно соединять детали разной толщины
• Легкое перевыравнивание

Бразинг и пайка — процессы с большими преимуществами, но часто упускаются при выборе метода соединения. Способность соединять многие материалы с ограниченным набором флюсов и наплавляющих металлов снижает потребность в большом запасе материалов, что может дать значительную экономию для малого бизнеса, домашней мастерской или фермы.