Особенности пайки алюминиевых изделий в домашних условиях

Пайка алюминия является достаточно непростым занятием. В основном, пропай алюминиевых деталей усложняется из-за возникновения на поверхности металла химически стойкого оксида.

Кроме этого, благодаря сравнительно низкой температуре плавления и малой температуре потери прочности алюминий достаточно сложно прогреть, не допустив при этом разрушения всего изделия. Поэтому, пропай деталей из алюминия сложен, если применяются обычные расходные материалы.

На текущий момент пайка алюминиевых изделий производится с использованием специализированных флюсов и припоев.

Особенности процесса

Ключевые проблемы пропайки алюминия традиционными припоями и флюсами связаны с:

• образованием оксидной пленки, обладающей высокой температурой плавления и хорошей химической стойкостью, предотвращающей взаимодействие с оловянными или свинцовыми припоями;
• низкой температурой плавления чистого металла, затрудняющей качественный пропай.

Для проведения пропая алюминиевых деталей специалисты должны очистить поверхность материала от оксидной пленки либо применить специализированные агрессивные припои и флюсы.

Пайка алюминия паяльником должна осуществляться с использованием цинковых припоев. Такой вариант низкотемпературной пайки алюминия, в отличие от кадмия, висмута, олова или индия, отлично взаимодействует с чистым металлом и образует прочный шов.

Основные правила пайки алюминия в домашних условиях при отсутствии цинкового или алюминиевого припоя включают следующие пункты:

1. Предварительную зачистку поверхности.
   Место, на котором необходимо выполнить паяльные работы следует внимательно очистить от краски, грязи и частичек других металлов.
2. Шлифовку.
   Для лучшей адгезии между припоем и алюминием следует отшлифовать место предполагаемого соединения.
3. Нельзя делать большой перерыв между очисткой алюминия и непосредственным нанесением флюса.
   Из-за высокой скорость образования оксида на поверхности, процесс очистки для алюминия может потребоваться повторно.
4. Правильный выбор устройства, для прогрева места пайки.
   Для этой работы идеально подойдет электропаяльники с регулируемой температурой жала.
5. Контроль за температурой места соединения.
   Ввиду хорошей теплопроводности металла, температура будет быстро растекаться по всей площади изделия, а потому пропаиваемый участок будет стремительно остывать.
6. Обязательным условием успешной пайки алюминия является залуживание места предполагаемого контакта.
   Если вовремя нанести на очищенный участок алюминия каплю припоя, оксидная пленка не сможет образоваться.

Существует несколько секретов, которые можно использовать для пайки алюминия без специализированного припоя:

1. Разрушение оксидной пленки путем интенсивного трения места соединения кирпичом.
   После того, как с камня облупится некоторое количество пыли следует набрать на жало паяльника необходимое количество канифоли или флюса и залить место пайки. После этого следует сделать сильные нажимистые движения плоским срезом паяльника, по месту планируемого пропая. Путем такого нехитрого действия кирпичная пыль разрушит тонкую оксидную пленку, а имеющийся на паяльнике припой залудить очищенный металл.
2. Разрушение оксидной пленки при помощи частичек железа.
   Для этого следует сточить толстый гвоздь напильником, нанести на место пайки большое количество жидкой канифоли или флюса, а затем насыпать металлические опилки. После того, как средство для пайки затвердеет следует набрать на жало паяльника припой и сильно вдавить его в место пайки.
3. Использование трансформаторного масла.
   Для осуществления данного способа следует снять верхний слой детали наждачной бумагой, а затем на очищенное место вылить масло. После этого можно втереть разогретый припой и получить хорошую адгезию между оловом и алюминием.

https://youtu.be/nu8TgMU5I2k

Необходимые материалы и подручные средства

Пайка алюминиевых изделий при должной подготовке поверхности может быть выполнена всеми видами припоев. Например, пайка алюминия оловом возможна при снятии оксидной пленки.

Однако, в большинстве случаев, алюминиевые соединения, полученные при пайке оловянным припоем, имеют низкую надежность из-за плохой растворимости материалов.

Наиболее оптимальными припоями для пайки алюминия являются:

• цинковый;
• медный;
• кремниевый;
• алюминиевый.

На рынке имеется большое количество припоев, на основе указанных выше материалов. Одним из самых распространенных цинковых припоев является ЦОП40, в составе которого имеется 40% цинка и 60% олова. Кроме этого, популярным остается припой 34А, состоящий из 66% алюминия, 28% меди и 6% кремния.

Важно отметить, что проведение работ с правильным припоем и со специальным флюсом для пайки алюминия существенно облегчает задачу.

Отдельного упоминания стоит специальный припой для низкотемпературного пропая алюминиевых деталей. Одним из наиболее распространенных расходных материалов для подобной операции является припой HTS-200.

Конечно, не стоит забывать и об обязательном использовании специального флюса для низкотемпературной пайки алюминия.

В состав флюса для беспроблемной пайки алюминия должны входить хотя бы один из следующих элементов:

• триэтаноламин;
• фторборат цинка;
• фторборат аммония.

Одной из марок флюсов для сварки алюминия газовой горелкой является Ф64. Популярность данного флюса вызвана его большой активностью. Пропаять с флюсом Ф64 можно даже алюминиевые детали без предварительной зачистки оксидной пленки.

В состав флюса Ф64 входят:

• 50% хлорида калия;
• 32% хлорида лития;
• 10% фторида натрия;
• 8% хлорида цинка.

Подготовка деталей

Пайка алюминия в домашних условиях включает тщательную подготовку детали.

Как правило, квалифицированные мастера перед пайкой алюминия своими руками выполняет следующие процедуры:

1. Обезжиривание поверхности.
   Наиболее подходящими веществами для качественного обезжиривания места пайки служат ацетон, бензин и растворитель.
2. Удаление оксидной пленки.
   Эта процедуру производится при помощи шлифовальной машинки или самодельной мочалки из проволоки. В редких случаях специалисты используют травление пленки при помощи химических средств, например, кислоты.

Как известно, оксидная пленка моментально возникает на поверхности алюминия даже при кратковременном контакте изделия с воздухом. Абразивная или химическая обработки позволяют снять толстый оксид и дать возможность флюсу добраться до чистого металла.

После выполнения всех подготовительных процедур можно переходить к непосредственной пайке алюминия в домашних условиях.

Технологические подходы для пайки алюминия

Технология пайки алюминия с флюсом практически ничем не отличается от соединения других металлов.

Весь процесс пайки алюминия припоем можно разделить на следующие этапы:

1. Подготовка поверхности.
   Перед тем, как паять алюминий следует зачистить и обезжирить соединяемые части.
2. Установка изделия в рабочее положение.
   Для выполнения данного этапа могут потребоваться тиски или третья рука.
3. Нанесения флюса на место пайки.
4. Прогрев изделия при помощи электрического паяльника или газовой горелки.
5. Нанесение припоя или паяльной пасты на необходимые участки.
   Для этой роли подойдет цинковые или медные припои. Иногда могут понадобиться высокотемпературные припои, обеспечивающие хорошую механическую фиксацию изделия.

Обратите внимание! Процесс соединения алюминиевых изделий должен производиться в хорошо проветриваемом помещении, поскольку при плавлении припоя выделяются ядовитые соединения металлов.

Важно помнить, что при пайке бесфлюсовым припоем следует осуществлять чиркающие движения паяльником, дабы обеспечить взаимодействие компонентов припоя и металла.

Проведение работ при помощи специального паяльника со скребком даст хороший результат в таких случаях:

• пайка алюминиевой посуды;
• пайка алюминиевых проводов;
• пропай поверхности, не подверженной сильным механическим нагрузкам;
• соединение мелких деталей.

Пайка массивных алюминиевых деталей и толстых стержней должна проводиться при помощи сварки или горелки. Сварка не всегда подходит из-за высокой температуры дуги, расплавляющей металл. Поэтому, большинство специалистов предпочитают использовать горелки.

Наилучший эффект достигается при непрерывной пайке горелкой. Если, по какой-то причине процесс пайки пришлось остановить, следует полностью прогреть весь шов, дабы обеспечить равномерное распределение припоя и избавиться от не пропаянных мест.

Процесс пайки алюминиевых стержней при помощи горелки подразделяется такие этапы:

1. Очистка металла от грязи и подготовка поверхности, путем шлифовки.
2. Разогрев всей поверхности массивных изделий при помощи горелки.
3. Удаление всех легковоспламеняющихся материалов с рабочего места.
4. Включение вытяжки для нейтрализации едких испарений припоя.
5. Подготовка проволочного припоя.
6. Подготовка флюса марок Ф-59А, Ф-61А или Ф-64А.

Допускается прогрев металла до ярко-оранжевого цвета. В таком виде металл не плавится, а припой ложится максимально равномерно.

Паяные при помощи горелки изделия имеют более качественный шов и могут похвастаться хорошими механическими свойствами.

Наиболее сложным и в то же время качественным методом соединения алюминиевых изделий является сварка. Данный способ затрудняется из-за низкой температуры плавления металла.

Квалифицированные специалисты чаще всего сваривают алюминиевые изделия следующими методами:

• сварка при помощи электродов с покрытием;
• сварка с использованием защитного газа.

Первый вариант сварки имеет следующие недостатки:

• низкая прочность сварного шва;
• сильное разбрызгивание металла при варке;
• плохая отделимость шлака от шва.

Сварки в атмосфере из инертного газа не обладает заметными недостатками и считается наилучшим методом соединения алюминиевых деталей.

Нагрев алюминиевого изделия

Метод прогрева алюминиевых деталей подбирается индивидуально. Изделия сравнительно небольших размеров можно прогреть при помощи электрического паяльника и залудить припоем и флюсом для пайки меди. Для более массивных деталей имеет смысл использовать другой способ пайки алюминия с применением газовой горелки или паяльной лампы.

При прогреве детали следует:

1. Контролировать температуру нагреваемого изделия.
   Узнать текущую температуру поверхности детали можно, прикоснувшись к ней прутком припоя. Когда проволока припоя алюминия начинает плавиться следует уменьшить нагрев и приступать к непосредственной пайке с применением активного флюса.
2. Следить за пламенем горелки.
   Струя горелки содержит смесь природного газа и кислорода, а потому должна быть ярко-синего цвета. Правильный состав пламени горелки позволяет алюминиевой детали меньше окисляться и не перегреваться.

Ключевые преимущества прогрева массивных алюминиевых изделий газовой горелкой представлены:

1. Низкой стоимость оборудования.
   Газовая горелка потребляет небольшое количество топлива и продается в любом строительном магазине.
2. Отсутствие неравномерного прогрева и напряжений внутри изделия.
   Детали, прогретые газовой горелкой, имеют ровный шов и не меняют геометрию из-за перегрева.
3. Легкий контроль рабочих температур.
   При слишком сильном нагреве металла следует уменьшить интенсивность пламени горелки.
4. Возможность проведения паяльных работ в домашних условиях.
   При прогреве металла горелкой нет едкого запаха, отсутствует ультрафиолетовое облучение кожи и не летят искры.

Заключение

Пайка алюминия флюсом – это достаточно нетривиальная задача. При соединении алюминиевых изделий следует соблюдать определенные нормы, а поверхность детали должна соответствовать многочисленным требованиям. При несоблюдении технологического процесса, сварной или паяный шов даст трещину и развалится.

Технология сварки алюминия зависит от массивности изделия. Небольшие детали, например, провода или посуда, хорошо ремонтируются электропаяльником, а большие прутья или трубы следует прогревать при помощи газовой горелки или паяльной лампы.