Освоение пайки меди: полное руководство по соединению труб и фитингов

Многолетне два самых распространенных метода соединения медных труб и фитингов — паяка и твердая пайка (бразинг). Эти проверенные методы во многом похожи, но имеют существенные различия.

В этой статье объясняются сходства и подчеркиваются различия между двумя процессами соединения, чтобы определить, какой метод наиболее желателен.

Что такое пайка меди (бразинг)?

Наиболее частый метод соединения медных труб — использование гнездового медного или медносплавного фитинга, в который вставляются участки труб и закрепляются наплавным металлом паякой или пайкой. Такой стык называется капиллярным или накладным, потому что гнездо фитинга перекрывает конец трубы и образуется зазор между трубой и фитингом.

Этот зазор называется капиллярным зазором. Поверхности фитинга и трубы, перекрывающиеся для образования стыка, называются стыковочными поверхностями (faying surfaces). Труба и фитинг прочно соединяются наплавным металлом, расплавленным в капиллярный зазор и прикрепленным к этим поверхностям.

Наплавной металл — металлический сплав с температурой плавления ниже трубы или фитинга. Точка плавления меди (Cu) сплава UNS C12200 — 1082 °C (1981 °F). Если наплавной металл плавится ниже 449 °C (840 °F), процесс — паяка. Выше — твердая пайка (бразинг).

Зачем использовать твердую пайку меди?

Применяется, когда нужна большая прочность стыка или для систем, работающих при 177 °C (350 °F) и выше.

Типичное применение:

• Пожарная защита
• Кондиционирование и холодильная техника
• Распределение топливного газа
• Водоснабжение

И кислородсодержащая, и безкислородная медь могут быть припаяны для получения стыка с удовлетворительными свойствами. Полная прочность отожженного медного стыка достигается с накладным стыком.

Пламя должно быть слегка карборизующим. Все серебряные пайки можно использовать с соответствующими флюсами. С медно-фосфорными или медно-фосфорно-серебряными сплавами пайку можно сделать без флюса, хотя использование флюса дает стык лучшего вида.

Паяка меди против твердой пайки

Большинство пайки делается при 177–316 °C (350–600 °F). Твердая пайка меди — при 593–816 °C (1100–1500 °F).

Бразинг — процесс соединения металлов расплавлением и течением наплавного материала в стык, где наплавной материал имеет точку плавления ниже основного металла.

Разница между бразингом и пайкой — температура плавления наплавного металла. Американское сварное общество (AWS) определяет её как 450 °C (842 °F), часто округляют до 449 °C (840 °F). Если наплавной металл плавится ниже 449 °F — это пайка.

Паянные стыки используются в холодильниках, высоконапорных воздухопроводах и HVAC, где критична максимальная прочность стыка; паяные стыки — в низконапорных применениях: питьевые водопроводы, некоторые отопительные системы.

Нужен ли флюс для пайки меди?

Для пайки меди нужен флюс, чтобы паяка свободно текла и нагревалась горелкой. Пруток затем вдавливается в место без усилия, иначе перемешается тепловая ванна и создаст ненадежное соединение.

Простейший метод — флюсовая щетка на одной поверхности, затем расплавленный металл наносится щеткой — также задействована водорастворимая паста.

Две металлические детали должны иметь зашлифованную поверхность для эффективного процесса, иначе не образуется надежная связь. Эта техника часто используется для сантехнических стыков, так как никто не хочет токсичных паров от пайки в доме.

Как паять медь (бразинг)

Пайка делается нагревом меди, затем нанесением слоя константана (металл с высокой теплопроводностью и низким удельным сопротивлением). Если правильно соединить два куска, они сольются при нагреве до 250 °C.

Флюс гарантирует, что мелкие пузырьки воздуха не попадут внутрь и не испортят всё — они выйдут на поверхность при нагреве и их можно проколоть иглой для пайки до начала нагрева.

После нагрева наносят паяльную пасту — она расплавится при повторном нагреве, завершая стык! Если константан не дает достаточной теплопроводности или нужно убедиться, что обе детали примерно одной температуры перед первым нагревом, можно использовать флюсированный пруток.

Что именно происходит, когда наплавной металл плавится?

Когда наплавной металл плавится, обычно образуется ярко-оранжевый шарик. Так вы узнаете, что достигнута правильная температура для пайки. Нанесите флюс и водорастворимую пасту, затем нагрейте пруток и медную трубу около 5 минут перед нанесением паяльной пасты на пруток.

Если интересует применение в строительстве — так обычно соединяют сантехнические трубы. Два распространенных метода: пайка меди и паяка меди.

Флюс помогает паяке течь свободно и должен наноситься на обе поверхности для успешной пайки. Пруток вдавливается без усилия, иначе перемешается тепловая ванна и создаст ненадежное соединение.

Типы пламени

Существует 3 типа пламени. Один нежелательный — карборизующее пламя. Легко различимо по 3 цветам, приводит к избыточной карборизации трубы, что не нужно и может ослабить стык.

Второе — окисляющее пламя, тоже нежелательно. Окисляет заготовку. Третье — нейтральное пламя. Это то, что нужно: не карборизует, не окисляет, идеальная смесь кислорода и ацетилена, обычно чисто-голубое.

Инструменты и материалы для проекта

Инструменты и наплавные материалы различаются для паяного и паянного стыков, рассмотрим оба.

При пайке питьевых водопроводов используют паяку 95/5. Для пайки она не подходит, нужен наплавной материал. Много типов наплавных материалов на рынке, выбирайте подходящий для работы.

При сомнениях, продукция Harris дает понятную таблицу: какой пруток для пайки использовать для различных соединяемых материалов. Для демонстрации использую Stay-silv 15: 80% медь, 15% серебро, 5% фосфор. Хотите пруток с фосфором — они самофлюсирующие, не нужно наносить флюс на трубу.

Поскольку серебряная паяка плавится при более высокой температуре, нужно больше тепла, чем для обычной пайки.

Мелкие трубы можно паять малым пропановым горелкой, но трубы 1" и больше требуют больше тепла — рекомендуется кислородно-ацетиленовая система с подходящей горелкой, так как ацетилен горит при 3500 °C (6330 °F) против пропана ~1995 °C (3620 °F).

Горелка для пайки — одногазовая. Пропановые горелки не дают такого тепла как кислородно-ацетиленовые.

Использую набор Harris port-a-torch (Lincoln Electric) — отлично для легких задач пайки. В чехле: 2 баллона (кислород, ацетилен), 2 редуктора, горелка. Есть насадки. Можно использовать воздух-ацетилен — дешевле, легче, но не дает такой чистый стык как окси-ацетилен.

Важно: убедитесь, что горелка имеет предохранители обратного удара на кислороде и ацетилене. В новых горелках встроены. Раньше устанавливались отдельно на шланг. Проверьте комплект — они предотвращают попадание пламени в баллон.

Видео пайки меди