Пайка алюминия в домашних условиях – чем и как паять, флюсы, припои

Пайка алюминия в домашних условиях – чем и как паять, флюсы, припои

Пайка алюминия, как справедливо считают многие специалисты, является достаточно сложным в выполнении технологическим процессом. Между тем такое мнение можно считать верным лишь в отношении тех ситуаций, когда спаять изделия из алюминия пытаются, используя для этого припои и флюсы, которые применяются для соединения деталей из других металлов: меди, стали и др. Если же используется специальный флюс для пайки алюминия, а также соответствующий припой, то данный технологический процесс не представляет особых сложностей.

Пайка алюминия с использованием пропановой горелки

Сварка алюминия аргоном

Химические особенности алюминия таковы, что при нагреве металла и соприкосновении с кислородом воздуха на поверхности материала мгновенно образуется оксидная плёнка. Она обладает высокой температурой плавления (2050 0С), не расплавляется при сварке и покрывает металл плотной оболочкой. Адсорбируя газы и водяные пары, плёнка способствует растворению газов в металле и образованию в нём пустот. Отдельные части плёнки, попадая в соединительные швы, делают их непрочными и снижают работоспособность соединений. Становится невозможным обрабатывать алюминий с помощью обычной электродуговой сварки.

Чтобы разрушить и удалить оксидную плёнку и защитить металл от повторного окисления, используются сварочные флюсы для растворения и смывания диспергированной окисной пленки.

Чтобы предотвратить взаимодействие с кислородом, при сварке конструкций из алюминия применяется инертный защитный газ, чаще всего аргон чистотой не менее 99,9% (ГОСТ 10157—73, сорта: высший, первый и второй) или смеси аргона с гелием. Инертный газ не позволяет возникнуть оксидной плёнке на поверхности детали. Поэтому соединение алюминия называется аргонной сваркой, аргонно-дуговым соединением или сваркой аргоном. Её преимуществом является высокая устойчивость горения дуги, что даёт возможность соединять тонкие листы алюминия.

Наша компания имеет все необходимые условия и компоненты для проведения качественной сварки алюминия:

• аргон;
• нужные расходные материалы;
• качественное современное оборудование;
• специалистов высокой квалификации.

Сварку алюминия мы производим на основе передовых современных технологий, позволяющих добиться максимального эффекта сварочных работ. При их проведении мы учитываем то, что качественное соединение конструкций из алюминия можно произвести только при одном условии. А именно – если соединительная проволока по своему химическому составу будет точно соответствовать металлу алюминиевой конструкции, которая подлежит восстановлению.

Сварку алюминия проводят с применением тугоплавких вольфрамовых электродов. Через керамическое сопло, которым окружён электрод, к месту сварки под высоким давлением нагнетается аргон. Этот инертный газ создаёт в месте соединения среду с очень низким содержанием кислорода, предотвращая образование оксидной плёнки, поскольку он на 38% тяжелее воздуха. Сварочная ванна изолируется от контакта с атмосферой. За счёт этого создаются условия для удерживания электрической дуги между свариваемой деталью и концом тугоплавкого электрода. При этом происходит плавка детали и присадочного прутка. В зависимости от вида соединяемого металла в качестве присадки используется присадочная проволока различного состава. Сварка алюминия может выполняться на постоянном (DC) и переменном (АС) токе.

Аргонная сварка – наиболее приемлемый метод ремонта при механическом повреждении алюминиевых элементов, которые используются во всех областях современной техники. Стоимость сварочных работ значительно ниже, чем замена всего узла или даже его детали.

Аргонно-дуговая сварка широко применяется при ремонте различных агрегатов автомобиля:

• блока двигателя;
• кондиционерных трубок;
• радиатора;
• поддона картера;
• силуминовых кронштейнов и т. д.

Сложности при спаивании проводов из алюминия

Несмотря на то, что имеются такие затруднения как пленка из оксида и воздействия необходимой температуры на материал, еще есть небольшие сложности. Спаивание одножильных проводов из алюминия необходимо производить всего за несколько секунд, что бы избежать повреждения провода. Когда алюминий подвергается температурным воздействиям, то его структура меняется, из-за чего прочность и гибкость теряются. Абсолютно любые процедуры при спаивании алюминия, независимо от того какой вид применяется, должны осуществляться после прохождения всех необходимых подготовительных работ, в которые входит зачистка, лужения и обработка флюсом. Именно благодаря подобным приспособлениям можно избежать некачественного соединения из-за образования различных негативных веществ, таких как пленка из оксида.

В подобном процессе спаивание необходимо правильно осуществлять выбор параметров регулировки, поскольку предстоит сталкиваться с тонкими материалами, где необходим аккуратный подход. Но в домашних условиях, подобный процесс соединения тонких заготовок происходит без всяких проблем, и не присутствует явное отсутствие качества.

Пайка алюминиевого радиатора

Нередко для изготовления радиаторов используется алюминий. Данный материал по своему составу не слишком подвластен пайке. Отметим, что этим качеством владеют практически все алюминиевые сплавы. Так, рано или поздно встает вопрос ремонта алюминиевых радиаторов. Как известно, ничего на белом свете вечного не существует, в том числе радиаторов. Таким образом, иногда возникают поломки радиаторов, которые вполне возможно устранить в домашних условиях путем пайки.

Понадобятся следующие материалы и инструменты:

• Паяльник;
• Тигель;
• Канифоль;
• Припой;
• Опилки железные;
• Сернокислый натрий;
• Поваренная соль;
• Хлористый литий;
• Хлористый калий;
• Ступка с пестиком;
• Криолит.

1. Нужно подготовить место пайки: очистить от посторонних загрязнений, зачистить наждачной бумагой. Не стоит пытаться удалить оксид алюминия с радиаторов. Обратите внимание на то, что место пайки должно быть сухим.
2. В отдельном тигле необходимо расплавить канифоль, добавив в нее чистые железные опилки (помешивая). Пропорция должна быть следующей: 2 части канифоли:1 части опилок.
3. Пайка радиаторов заключается в следующем: на подготовленную заранее поверхность следует нанести флюс, натирая его разогретым паяльником; следите, чтобы канифоль полностью покрыла рабочую зону пайки от воздействующего воздуха; во время интенсивного растекания канифоли можно наносить припой. Железные опилки нужны для того, чтобы удалять оксидную пленку с поверхности алюминиевых радиаторов, позволив сделать качественное сцепление. Пайка проводится привычным способом.

Если имеется неисправность трубок, подключаемых к теплообменнику, желательно заменить их на новые, а не заниматься ремонтом в домашних условиях. Отметим, что также доступен способ пайки алюминия газовой горелкой.

Область применения

В различных источниках встречаются утверждения, что пайка алюминия получила широкое распространение в самых разных областях техники и производства. Особенно рекомендуют её при выполнении ремонта повреждённых автомобильных деталей, таких как лопнувшие блоки цилиндров и головки блоков, пробитые поддоны картеров или потёкшие радиаторы. Спору нет, изготовленные из лёгкого металла, эти элементы действительно можно восстановить с помощью пайки. Но насколько её применение оправдано?

Снятие оксидной пленки

Обычно при наличии хорошего флюса, специально предназначенного для пайки алюминия, применение каких-либо особых ухищрений не требуется, достаточно произвести механическую зачистку и смочить паяемую поверхность флюсом.

Также возможно применение кислоты для пайки алюминия. Используют соляную кислоту, в которой растворен цинк (паяльная кислота), применяют также флюсы на основе ортофосфорной кислоты.

Но если такой флюс отсутствует или в силу плохого качества не обеспечивает пайку, можно пойти другим путём. Есть несколько способов удаления окисной плёнки для успешного лужения заготовки.

В канифоли

Алюминиевый провод или другую деталь можно освободить от окисной плёнки, погрузив её в жидкую канифоль. Для этого можно либо расплавить её, либо приготовить спиртовой раствор.

Погрузив деталь в канифоль, острым ножом нужно соскоблить плёнку окисла. Слой канифоли препятствует доступу воздуха и образованию нового окисла. После этого деталь можно залудить, используя разогретый паяльник с припоем.

Абразивным порошком

При отсутствии флюса и канифоли пайку алюминия можно произвести следующим образом. Готовится паста, состоящая из порошка абразива и трансформаторного масла.

В качестве абразива можно также использовать мелкие металлические опилки. Заготовка покрывается данным составом, после чего натирается горячим паяльником с припоем.

В результате этого зёрна абразива или металлической стружки снимают плёнку, а поверхность тут же, без доступа воздуха смачивается припоем. После лужения изделие можно легко запаять.

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.

Как удалить оксидную пленку

Пленку с поверхности металла удаляют несколькими способами, наиболее эффективными являются химический и механический. Оба метода для работы требуют безвоздушной среды, в которой нет кислорода.

Химический метод основан на осаждении на поверхности заготовки цинка или меди путем электролиза. На место, подготовленное к пайке, наносят медный купорос в виде концентрированного раствора. К чистому участку металла прикрепляют минусовую клемму аккумулятора или другого источника питания. Один конец медной проволоки подключают к плюсовой клемме, другой опускают в раствор на поверхности алюминия. В результате электролиза медь или цинк тонким слоем оседает на алюминии и крепко к нему прилипает. Теперь можно производить пайку алюминия оловом.

Для удаления оксида используют масляную пленку. Для этого способа лучше брать масло синтетическое или трансформаторное с малым содержанием воды. Другие виды масел нужно подержать при температуре +150…+200°С, вода испарится. При более высокой температуре содержимое начнет разбрызгиваться. Обезвоженное масло наносится на поверхность алюминиевой детали. Наждачной бумагой нужно под нанесенным слоем потереть алюминий для удаления оксида.

Наждачную шкурку заменяют скальпелем, зазубренным жалом паяльника или железной стружкой, полученной из натертого напильником гвоздя. Стружку насыпают на масло и жалом паяльника трут по поверхности, сдирая оксидный слой. Массивную деталь желательно подогреть горячей воздушной струей. Припой паяльником погружается в масляную капельку и растирается по месту пайки. Для лучшего прохождения процесса пайки добавляется канифоль или другой флюс.

Для пайки алюминиевых проводов созданы флюсы на основе ацетилсалициловой или ортофосфорной кислоты, солей борной или натриевой кислоты. Канифоль применяется редко, она малоэффективна в случае с алюминием. Флюсы применяются при пайке проводов, кастрюль и других вещей.

Пайка литейных алюминиевых сплавов

Большинство литейных алюминиевых сплавов имеют высокое содержание легирующих элементов, что увеличивает вероятность того, что эти элементы будут растворяться в припое, а припой будет проникать по границам зерен. Поэтому литейные алюминиевые сплавов мягкими припоями паяются плохо.

Кроме того, характерные для литейных сплавов шероховатость поверхности, мельчайшие полости или пористость способствуют удержанию флюсов и делают удаление флюсов после пайки очень трудным.

Три литейных алюминиевых сплава 443.0, 443.2 и 356 относительно хорошо и легко паяются мягкими припоями. Несколько хуже, но еще приемлемо паяются сплавы 213.0, 710.0 и 711.0.

1. Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996
2. EEA Aluminium Automotive manual – Joining – Brazing, EEA, 2015