Сварка медных труб для обустройства трубопроводов чаще всего производится путем капиллярной пайки.
Данная методика постоянного соединения труб из меди довольно проста в освоении даже для непрофессионального сварщика, и в то же время обеспечивает отличный (с точки зрения прочности и надежности соединения) результат.
Данный способ соединения труб в своей основе содержит капиллярный эффект – благодаря явлению адгезии расплавленный припой заполняет сварной шов вне зависимости от положения трубы. Применение капиллярной пайки позволяет паять даже вертикально установленные медные трубы, подавая припой снизу.
Оборудование и материалы для соединения труб
Надежное соединение медных труб требует соблюдения некоторых условий.
Так, для эффективной пайки меди температура должна превышать 425 градусов, но при этом – не должна превышать температуру плавления соединяемых труб.
Кроме того, расстояние между соединяемыми поверхностями должно быть минимальным – это является обязательным условием для возникновения капиллярных сил, благодаря которым и распределяется припой в спаиваемом соединении.
Все вышесказанное касается пайки медных труб с применением твердых припоев. А вот если при соединении труб используется припой мягкий, то температура сваривания должна быть ниже 425 градусов.
Как видите, от вида и качества припоев во многом зависит итоговый результат. Именно поэтому попробуем разобраться, какие припои используются при соединении медных труб.
- Стандартный припой применяется чаще всего. Он пригоден для пайки меди, латуни и белой жести, при необходимости его можно использовать также для лужения. Однако для пайки труб в водопроводах с питьевой водой данный припой непригоден.
- Мягкие припои для фитингов используются для соединения медных труб с аналогичными медными, либо с трубами, изготовленными из красной бронзы, однако основное их применение – соединение медных труб с фитингами из латуни.
- Твердый припой Rothenberger РОЛОТ — является оптимальным припоем для такой задачи как монтаж медных трубопроводов с применением капиллярно-щелевой техники пайки.
Данный припой применяется в тех случаях, когда трубы монтируются в трубопроводы отопительных систем закрытого и открытого типов, в системах горячего и холодного водоснабжения.
Кроме вполне очевидного применения системы из медных труб, соединенных припоем Rothenberger РОЛОТ широко используются для газоснабжения (работающих со сжиженным и природным газом), для комплектации холодильных установок, для систем кондиционирования и маслопроводов.
Для монтажа медных трубопроводов с использованием припоев серии Rothenberger РОЛОТ не требуются фитинги.
Данные припои относятся к группе серебросодержащих медно-фосфорных припоев и благодаря своим высоким механическим характеристикам (сопротивление необратимой деформации) широко используются для сварки труб там, где трубы подвергаются высокой механической и температурной нагрузке.
Припой Rothenberger РОЛОТ
- Медно-фосфорные припои при пайке медных труб являются самофлюсующимися (в отличие от ситуации с пайкой латуни или бронзы – здесь для предотвращения окисления используется флюс).
Медно-фосфорные припои обладают определенной хрупкостью (виной этому фосфорный компонент), именно поэтому их не следует использовать, если материал трубы содержит более 10% никеля, а также – для пайки алюминиевой бронзы.
При пайке латуни или бронзы используют флюс для предотвращения образования окисного покрытия на основных металлах. При пайке меди и медных соединений, медно-фосфорные припои являются самофлюсующимися.
- Серебряные припои по своим эксплуатационным характеристикам аналогичны предыдущим, однако пониженное содержание фосфора снимает ограничение на их использование при пайке цветных металлов.
Как спаять элементы на основе меди
Кроме самого металла, необходимо приобрести стандартные дешевые устройства и компоненты. Для защиты элементов, пригодится пастообразный минерал. Помазок, чтобы его нанести. Твердый сплав для паяния (допустим и мягкий, исходя из варианта сварки).
Выбирая сплав для твердой сварки, изучите состав, в нем не должен содержаться свинец. При покупке сплава для паяния мягкой сварки, в нем, кроме компонентов олово и свинец, может содержаться еще серебро.
Независимо от задачи, в продаже есть сплав для паяния медного байпаса трех миллиметров.
Среди устройств понадобится прибор для нарезки металла, с ним можно нарезать патрубки. Заметьте, что прибор для резки труб должен быть хорошего качества, чтобы он не погнул металл при резке и не замял края.
Еще необходим инструмент, чтобы снять пастообразный минерал и щетка, чтобы зачистить байпас внутри. Также понадобится инструмент, чтобы расширять патрубки.
Важно помнить про самый необходимый прибор — горелку. Пламя надо настроить на узкое направление.
Если вы не можете работать с открытым огнем, но есть материальные средства, то купите паяльник для труб из меди. Его можно подключить к обычной розетке.
Такой прибор способен работать при любом припое. Его можно взять в качестве замены других инструментов, но надо будет купить качественный аппарат.
Инструменты для пайки труб из меди
Эффективный монтаж медных труб своими руками невозможен без определенного набора инструментов.
При работах с медными трубами, включающих их сварку и монтаж, используются:
- Труборез – специальный инструмент для резки труб. Выбор модели трубореза определяется диаметром труб, с которыми вы планируете работать, а также – конкретными условиями использования (например, необходимостью обрезки труб в труднодоступном месте). Чем больше диаметр трубореза, тем выше его стоимость.
Труборез - Фаскосниматель – как следует из названия инструмента, используется для снятия фаски и грата с края обрезанной медной трубы (во избежание образования задиров и заусенцев). Фаскосниматели бывают двух модификаций: в виде карандаша либо в круглом корпусе.
Последняя модификация значительно удобнее в эксплуатации, но максимальный диаметр труб для таких фаскоснимателей составляет 36 мм.
- Труборасширитель – специальное устройство, которое применяется для расширения концов медной трубы при монтаже без использования дорогостоящих фитингов. Выбор расширителя также зависит от максимального диаметра используемых труб.
Обратите внимание! Для того чтобы вы могли эффективно использовать труборасширитель, трубы должны быть либо достаточно мягкими, либо предварительно отожженными.
Труборасширитель
- Для подготовки поверхностей труб к соединению используются либо специальные губки («РОФЛАЙЗ»), либо ершики и щетки для очистки труб.
- Газовые горелки. Разные виды соединений труб и используемого припоя требуют применения горелок различного типа.
Существуют горелки, работающие от стационарных перезаряжаемых баллонов многоразового типа, а также – более компактные горелки на одноразовых газовых баллонах. В качестве горючего газа в горелках применяется либо пропан, либо ацетилен-кислородная смесь.
Сварка плавящимися и неплавящимися электродами
При применении сварки плавящимся электродом используют электроды со стержнем из меди и обмазкой, обеспечивающей защиту сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха. Сварка выполняется постоянным током обратной полярности на максимально возможной короткой дуге. Сварочный ток подбирают в зависимости от толщины стенки трубы и диаметра электрода.
При применении сварки меди в среде защитных газов неплавящимся электродом больше всего подходит импульсная сварка. Это уменьшает риск прожога металла, обеспечивает стабильный процесс сварки и хорошую структуру сварочного шва.
Сварка ведётся постоянным током прямой полярности. Применяется присадочный пруток из чистой меди. В качестве защитного газа используют в основном аргон, но при необходимости в роли защитного газа могут быть гелий, азот или их смеси.
При применении угольного или графитового электрода в качестве присадочного прутка применяют чистую медь. Сварку производят постоянным током прямой полярности, длина дуги должна составлять около 10 мм. В качестве защиты сварочной ванны используют флюс, нанесённый на кромки, а также на присадочный пруток.
При применении автоматической сварки в качестве защиты расплавленного металла шва используют защитные газы или порошковый флюс. Режимы и скорость сварки выбирают исходя из толщины свариваемых стенок. Ток постоянный прямой полярности. Сварочная проволока изготавливается из чистой меди. При сварке толстостенных труб требуется предварительный подогрев.
Технология соединения медных труб
Итак, припой выбран, все необходимые инструменты подобраны. Пора переходить непосредственно к пайке труб.
Попробуем разобраться, по какой технологии производится соединение, а при необходимости – и ремонт медных труб?
- Для того, чтобы сварной шов был максимально прочным и однородным, необходимо подготовить поверхности. Главным фактором такой подготовки является их очистка. Для очистки поверхности медной трубы перед свариванием используем губку РОФЛАЙЗ или специальную щеточку.
Также свариваемые поверхности необходимо защитить от вероятного попадания в сварной шов пыли, грязи или смазки – они будут препятствовать проникновению припоя в соединение.
Обратите внимание! Использовать для очистки медных труб перед пайкой вещества или инструменты, несущие абразивные частицы категорически запрещено!
- Если мы собираемся монтировать медные трубы в систему холодного или горячего водоснабжения, а также – в отопительную систему с максимальной температурой теплоносителя не выше 110 градусов, то для соединения труб между собой можно обойтись без применения фитингов.
Для этого конец одной из соединяемых труб расширяем с помощью труборасширителя на диаметр, достаточный для вхождения в отверстие второй трубы с образованием пространства, достаточного для заполнения припоем.
- После того как труба расширена, вставляем в нее другую трубу (глубина входа должна быть не меньше диаметра самой трубы). Зазор между внутренней и наружной трубами должен составлять 0,025-0,125 мм.
Прогрев соединения - Соединенные трубы прогреваем равномерно по всей длине соединения с помощью газовой горелки. Теплота от горелки должна равномерно распространяться по всей окружности соединяемых труб.
При этом припой нагревать не надо, а само соединение ни в коем случае не должно прогреваться до появления признаков плавления металла – это будет отрицательно влиять на срок службы и надежность сварного шва в дальнейшем.
- Трубы для соединения считаются прогретыми до достаточной температуры, если приложенный к ним пруток припоя начинает плавиться при контакте со стенкой трубы. Чтобы улучшить результат соединения труб, пруток припоя перед началом пайки прогреваем в пламени горелки, не допуская, впрочем, его плавления.
Процесс заполнения шва припоем - Если поверхность металла очищена достаточно, то приложенный к месту соединения припой под воздействием высокой температуры в пламени горелки и капиллярных сил начинает проникать в зазор между поверхностями труб. Так как расплавленный припой двигается по направлению к источнику теплоты, трубы должны быть прогреты достаточно.
- После того, как пропаяно все соединение, трубы укладывают на ровную поверхность, не допуская провисания и деформации. Использование труб допускается не ранее, чем через час после завершения всей технологии сварки труб.
Отличительные особенности меди
Медь способна проводить тепло в шесть раз больше по сравнению с обычным железом. Из-за этого сварку необходимо производить с увеличенной тепловой энергией, а в некоторых случаях возможен даже предварительный подогрев основного металла.
В обычных условиях медь инертна, но в процессе нагревания она вступает в реакцию с кислородом, водородом, фосфором и серой. Кислород способен окислять медь при высокой температуре, а выше 900 оС скорость окисления значительно увеличивается. Это происходит из-за того, что в первоначальном составе меди содержится кислород в связанном состоянии. Закись меди образует эвтектику с меньшей температурой плавления (1065 оС). Температура плавления меди 1085 оС. Поэтому кислород, что содержится в ней, ухудшает ее положительные показатели.
Правила сварного соединения медных труб
Чтобы сварка и установка медных труб были успешными, необходимо в процессе выполнения работ придерживаться следующих правил.
Итак:
- Для максимально эффективной сварки пламя газовой горелки должно быть несколько уменьшено. Такое пламя создает максимальный нагрев соединяемых поверхностей, и в то же время — очищает соединение.
- Все металлические поверхности перед сваривание должны быть предварительно очищены 9без нарушения их целостности) и обезжирены. Сварка необезжиренных или загрязненных поверхностей не допускается.
- Перед нагревом необходимо проверить взаимное расположение деталей, их размер и требуемые зазоры. В случае, если зазор между деталями меньше требуемого по технологии, применяем труборасширитель с насадкой соответствующего диаметра.
- При соединении методом капиллярной пайки медных труб с медными флюс не требуется при использовании медно-фосфорного припоя (припой является самофлюсующимся). При пайке медных труб с трубами или фитингами из других металлов (латунь, бронза) или с использованием другого припоя снаружи соединения наносим минимальное количество флюса.
Излишки флюса подлежат обязательному удалению после завершения работ по свариванию труб и перед установкой труб при монтаже трубопровода.
Соединение через фитинг
- Детали при пайке прогреваются равномерно, до требуемой температуры. Нагрев соединяемых деталей до температуры их плавления не допускается. В случае перегрева и начала деформации деталь отбраковывается.
- Цикл нагрева деталей припайке должен быть максимально коротким. Повторный нагрев охлажденных деталей нежелателен – это приводит к снижению прочностных характеристик.
- При пайке труб припой наносим непосредственно на шов между трубами, проверяя равномерность его распределения в сварном шве. Для равномерного распределения припоя прогреваем шов с помощью газовой горелки.
Основные способы сваривания меди с нержавейкой
Нержавейка и медь достаточно различны по своим составам, самый распространенный способ их сваривания – аргонодуговой. Также возможно применение электродуговой, совсем редко – ультразвуковой сварки.
Ручная аргонодуговая сварка
Данный тип сварки выполняется с повышенной силой сварочного тока, это вызвано высокой способностью меди к теплопроводности. В некоторых случаях допустимо применение стальной подкладки. Суть ручной аргонодуговой сварки – в образовании сварочного шва с помощью расплавления присадочного материала.
Для выполнения сварочных работ берутся неплавящиеся вольфрамовые электроды. Если вместо аргона используется другой газ (азот), то в этом случае необходимо применять графитовые электроды. Аргон на 38% тяжелее кислорода, что позволяет успешно вытеснять его из области сварки.
Аргонодуговая технология позволяет добиться содержания железа в сварочном шве до 10%. А если применить холодную сварку, то его содержание будет более 10%. Чтобы увеличить итоговую прочность шва, его дополнительно легируют с помощью цинка.
Необходимая техника:
- инвертор или другой источник питания, подходящий для аргонодуговой сварки;
- вольфрамовые электроды;
- аргон;
- редуктор;
- присадочный материал;
- защитные элементы (сварочная маска, перчатки и т. д.).
https://youtube.com/watch?v=6zZS5FoNzPs
Электродуговая технология сваривания
Этот универсальный способ сваривания можно применять и для сварки меди с нержавеющей сталью. Электродуговую сварку необходимо выполнять с помощью источника большого тока с невысоким напряжением. Технология электродугового метода одновременно позволяет произвести плавку металла электрода (или присадочного материала) и соединяемого металла, вследствие этого формируется сварочная ванна.
Между электродом и металлом возникает дуговой разряд. Расплавление происходит за счет локального распределения тепловой энергии дуги, образовывая сварочную ванну и защитный шлак.
Необходимое оборудование:
- источник питания;
- плавящиеся или неплавящиеся электроды;
- молоток, зубило;
- металлическая щетка;
- присадочный материал;
- защитная одежда (маска, перчатки).
Ультразвуковая сварка
Данный вид сварки используется только в промышленных сферах. Сущность данного способа в преобразовании электрических колебаний в механические. Чаще используют для сваривания пластмассы, но возможно использование и для цветных металлов.
Оборудование:
- источник питания;
- кронштейн для крепления;
- система преобразования колебаний;
- привод для увеличения силы давления.
Техника безопасности при сваривании медных труб
При выполнении работ по свариванию медных труб, впрочем как и при проведении сварки труб электросваркой, необходимо строго соблюдать все правила техники безопасности.
Все работы, связанные с выделением токсичных газов и дыма (пайка с использованием припоев с содержанием кадмия, пайка с флюсами, содержащими фтористые соединения) должны выполняться в помещениях, обеспечивающих должный уровень вентиляции.
Кроме того, необходимо соблюдать предосторожности при работе с газовыми грелками – как оснащенными одноразовыми баллонами, так и стандартными ацетилен-кислородными.
Также не следует забывать об использовании спецодежды и средств индивидуальной защиты – респиратора, очков и перчаток.
Припои для пайки в домашних условиях
Такое название используется для обозначения припоев с высоким уровнем тугоплавкости. Внешне они имеют вид длинных стержней с произвольным профилем, что очень удобно в том случае, когда металл разогревают непосредственно в области пайки до температуры +900 градусов.
Такой режим позволяет получить паяный контакт высокой степени качества и надежности. Область применения данных паяльных материалов – ремонтно-восстановительные работы на особо ответственных магистралях. Таким же образом ремонтируются промышленные кондиционеры и специальное холодильное оборудование.
