Пайка нержавеющей стали
Пайка нержавейки — удобный и доступный способ соединения металла, используемый при мелком бытовом ремонте, в проведении монтажных работ, при скреплении деталей из разных сплавов. Несмотря на распространенность материала, мало кто знает, как правильно работать с ним в домашних условиях, в мастерской, используя твердый или мягкий припой. О том, как должна происходить пайка нержавеющей стали с латунью, медью и другими цветными или черными металлами, стоит поговорить более подробно.
Особенности процесса
Нержавеющая сталь — это сплав железа с углеродом, содержащий специальные легирующие компоненты для повышения коррозионной стойкости материала. Обычно в качестве добавок выступают такие металлы, как молибден, никель, хром. Многокомпонентность состава и создает основные сложности в работе с ним.
Пайка нержавейки — процесс, при котором соединение металла производится путем наплавления на его поверхность присадок. Чаще всего используется обычный оловянный или твердый серебряный припой, безопасный даже для посуды. Сплавы нержавеющей стали довольно хорошо поддаются соединению с другими металлами, кроме тех, что содержат алюминий и магний.
Чем выше объемы легирования никелем и хромом, тем легче выполняется пайка, но таким изделиям противопоказан длительный нагрев до температуры свыше 500 градусов Цельсия.
Несмотря на то что нержавейка считается сложным в работе материалом, она высоко ценится за свои превосходные антикоррозионные свойства. Посуда для приготовления пищи, медицинские приборы, предметы интерьера — все это широко применяется в быту. Пайка как способ ремонта в домашних условиях в этом случае применяется довольно часто, осуществляется с использованием паяльника или газовой горелки. В промышленности эти процессы протекают в условиях защищенной газовой атмосферы с использованием чистой, беспримесной меди.
К особенностям бытовой пайки можно отнести тщательную механическую обработку. Иногда применяются специальные приемы для исключения нагрузок на область соединения деталей в процессе работы. В некоторых случаях для упрочнения, особенно при работе с наклепанными сталями, производят предварительный отжиг газовой горелкой.
В целом процесс не вызывает затруднений, если внимательно подойти к выбору расходных материалов, следовать инструкциям и учитывать состав нержавейки.
Типы припоев
Все припои, при помощи которых может осуществляться пайка нержавейки, делятся на две большие группы: мягкие и твердые. Одни из них подходят для посуды пищевого назначения, поскольку не содержат опасных соединений. В эту категорию входят оловянные припои без свинца в составе. Все остальные изделия можно соединять составами марки ПОС. Они довольно эффективно скрепляют детали из нержавейки технического назначения.
Листовую сталь, сплавы с медью (латунь, бронзу, чугун), другие разнородные металлы соединяют при помощи твердых многокомпонентных или серебряных припоев. Это наиболее простое решение, позволяющее получить прочное крепление элементов между собой. Чтобы лучше разобраться в особенностях каждой группы, стоит обратить внимание на популярные типы и марки составов.
Мягкие
Чистое олово и оловянно-свинцовые припои обладают определенными преимуществами при пайке нержавеющей стали. Мягкие металлы имеют малую температуру плавления, позволяют не перекаливать сплав. Процесс подготовки к пайке занимает минимум времени. Соединение получается довольно прочным, но для значительных механических нагрузок не годится.
Среди мягких припоев общего назначения выделяются составы ПОС. Они широко распространены, выпускаются в различных формах и объемах. Наиболее популярными считаются следующие варианты.
- ПОС-18. В составе присутствует 18% олова, сурьма в пределах 2,5%, среди других легирующих добавок – висмут, мышьяк, медь. Остальной объем занимает свинец.
- ПОС-30. Здесь доля олова достигает 30%, сурьмы – 1,5%.
- ПОС-40. Доля свинца не превышает 58%, олово занимает около 40%, 2% объема приходится на сурьму.
Чистое олово в прутках или проволоке применяют для пайки там, где нужно исключить контакт со свинцовыми соединениями.
Твердые
При создании соединений на ответственных, нагружаемых участках, при скреплении листового металла более эффективным решением становится использование твердых припоев. Они изготавливаются из смеси серебра, цинка и меди, в некоторых случаях в качестве добавок здесь используют также палладий, кадмий, фосфор, никель. Объемная доля благородного металла здесь варьируется от 10 до 80%, но наиболее часто применяют варианты с долей от 25 до 45%. Включение кадмия в состав в основном связано с необходимостью понижения температуры, при которой металл способен оплавляться.
Среди популярных марок таких припоев можно выделить следующие варианты:
- ПСр 25;
- ПСр 40;
- ПСр 45;
- ПСр 70.
Важно учесть, что цифра в маркировке соответствует объему серебра в составе. Чем она выше, тем ниже будет температура плавления. Например, у ПСр 10 она составляет 850 градусов по Цельсию, а у ПСр 72 – всего 779. Наличие фосфора в составе позволяет, не применяя флюсов, паять омедненные нержавеющие стали. Никель и кадмий помогают повысить текучесть припоя.
Выбор флюса
Наиболее простым флюсом для пайки нержавеющей стали является бура. Ее в виде пасты или порошка наносят на соединяемые детали. При нагреве металла бура расплавляется, обеспечивая удаление окислов, препятствующих качественному спаиванию. При пайке в домашней мастерской принято использовать составы в жидком виде. Они наносятся кистью, распределяются равномерно.
При самостоятельном приготовлении обычно применяют составы с содержанием 50% буры и такого же количества борной кислоты. Компоненты смешивают в сухом виде, разводят водой. Готовые флюсы более сложные по своему составу. Бура здесь занимает до 70% объема, остальная доля приходится на борную кислоту и фтористый кальций.
При пайке чистым оловом флюс тоже нужен особенный. Если речь идет о лужении посуды, лучшим компонентом для ее предварительной обработки станет ортофосфорная кислота. Она химически безвредна, не влияет на безопасность материалов, соприкасающихся с водой или пищей.
Как и чем лучше паять?
Процесс пайки нержавеющей стали во многом зависит от правильности выбора необходимого оборудования. При самостоятельном выполнении работ стоит приготовить:
- паяльник мощностью от 80 Вт или газовую (пропановую) горелку;
- флюс для удаления следов окисления;
- растворитель для обезжиривания;
- абразивы для зачистки металла (щетку, надфиль, наждачную бумагу);
- припой на оловянной или серебряной основе;
- ветошь или х/б ткань;
- СИЗ.
Этого комплекта хватит для того, чтобы осуществить пайку нержавеющей стали дома или в мастерской. При работе с массивными деталями прогрев может осуществляться более мощным паяльником. Кроме того, можно совмещать в работе несколько горелок, а также применять инструмент с несколькими соплами.
Паяльником
Для работы с нержавеющей сталью понадобится паяльник с тонким необгораемым жалом. Следует также подготовить ПОС или олово в прутках толщиной 2-4 мм. Рассмотрим порядок действий.
- Зачистить поверхность металлических деталей. В зависимости от размера элементов может применяться наждачная бумага, напильник или УШМ с соответствующими дисками. Нужно убрать все пятна, следы повреждений, другие возможные дефекты.
- Выполнить обезжиривание. Оно осуществляется при помощи органических растворителей. Можно использовать ацетон или уайт-спирит.
- Нанести флюс. Его в жидком виде равномерно распределяют по поверхности нержавеющей стали. Слой должен быть тонким. Флюс не понадобится, если он уже входит в состав припоя.
- Залудить спаиваемые детали. Металлические поверхности в зоне соединения прогреваются до температуры плавления припоя, затем при помощи паяльника на них наносится припой. Он нагревается, становится текучим, покрывает нержавейку ровным слоем.
- Выполнить пайку. После лужения нержавеющая сталь уже полностью готова к пайке оловом. Достаточно просто прогреть область соединения, а затем подать в нее подготовленный припой. Важно, чтобы текучесть он приобретал не от контакта с паяльником, а от тепла заготовок.
- Завершить работу. Пайка считается выполненной правильно, если из рабочих зазоров между заготовками начинают выступать капли расплавленного металла.
По завершении работ важно дать соединению остыть, чтобы шов набрал прочность. Не рекомендуется смещать или проверять скрепленные детали на разрыв. Остатки флюса с нержавеющей стали убирают, смывая его водой. Излишки припоя можно счистить при помощи инструментов для механической обработки.
Газовой горелкой
Использование газовой горелки в домашних условиях требует соблюдения норм техники безопасности. Обязательным условием для пайки является использование негорючего экранирующего слоя на рабочей поверхности. Это может быть листовой асбест и другие материалы. Дома нужно обеспечивать тщательное проветривание помещения для пайки.
Правильно обращаться с пропановой горелкой тоже нужно уметь. В этом случае лучше использовать многокомпонентный припой, не требующий предварительного нанесения флюса. Сначала металл зачищается, обезжиривается. Затем его прогревают до того момента, пока он не станет красным. Важно контролировать цвет пламени – при опасном избытке кислорода пламя станет светло-синим.
Заготовку из нержавеющей стали прогревают, затем подносят к месту пайки брусок твердого припоя. Нужно исключить прямой контакт пламени с этой областью. Прогрев продолжают до того момента, как припой начнет выходить из стыков в месте формирования шва. После этого пайку завершают, остужают соединение, производят осмотр на наличие дефектов.
Распространенные ошибки
Процессу пайки нержавеющей стали могут помешать ошибки самого мастера, выполняющего работу. Можно выделить ряд часто встречающихся проблем.
- Низкое качество зачистки. Плохо обработанная перед началом пайки нержавеющая сталь приведет к тому, что припой просто будет скатываться с поверхности, не задерживаясь на ней. При появлении такого эффекта нужно заново выполнить механическую обработку, тщательно удаляя следы окисления с металла.
- Плохое обезжиривание. Оно также может негативно повлиять на то, как именно будет ложиться припой любого типа.
- Слабый прогрев. Если детали не удается раскалить достаточно интенсивно, паяльные составы останутся в твердой форме, не переходя в текучее состояние. Исправить ситуацию можно, увеличив силу прогрева.
- Выбор паяльника с обгораемым жалом. Его поверхность придется очищать — это помешает непрерывному прогреву металлических заготовок.
- Выбор канифоли в качестве флюса. При работе с нержавеющей сталью она совершенно бесполезна.
- Использование припоя с высоким содержанием свинца. Лучше отдать предпочтение вариантам, где выше процент олова.
- Преждевременная проверка соединения. Шов, в котором жидкий припой еще не успел схватиться, может утратить прочность. Пайку придется проводить повторно.
- Спаивание разнородных металлов без предварительного лужения. Соединить медь и нержавеющую сталь без дополнительной обработки не получится.
- Использование паяльника при соединении деталей с большой площадью соприкосновения. Флюс здесь будет слишком быстро окисляться. Нужно использовать газовую горелку, лучше с несколькими соплами.
Учитывая все эти моменты, можно произвести работы по пайке нержавеющей стали в домашних условиях без особенных затруднений.
В следующем видео рассказывается о пайке нержавеющей стали.