Выбираем газовую горелку для пайки

Как еще можно соединить элементы из меди

Длительный срок эксплуатации, устойчивость к коррозии, небольшой вес и наличие антибактериальных свойств сделали медное соединение достаточно популярными в определенных кругах. Высокая теплоотдача позволяют использовать материал системами охлаждения. Перед тем, как паять медные трубы, необходимо определить способ пайки, кроме температурных воздействий, существуют различные фитинги, применение которых зависит от степени повреждения или конструкции стыка.

Фитинги под медную трубу

Типы медных фитингов под пайку

Альтернативный способ пайке является использование фитингов в соединении медных труб. Существует два основных вида:

  • Обжимные имеют внутри конструкции кольцо, которое предоставляет возможность создать герметичное соединение. Конструкция изготавливается из латуни.
  • Отличающиеся по диаметру от внешнего показателя капиллярные фитинги. Процесс подразумевает стыковку пайкой, путем различия диаметров и сжатия, тем самым производится соединение.

Применяются вышеперечисленные способы стыковки в местах, где происходит частая смена элементов. Причинами замены могут быть взаимодействие с агрессивными металлами, стыковка с отличными по составу материалами.

Особенности пайки меди

Стыковка отрезков производится с обработки краев металла. Размер фитинга должен соответствовать заданной конфигурации, не допускается растягивание металла до нужного размера, в этом случае, теряется прочность и эластичность. Зачистка происходит по порядку, расширенный элемент очищается внутри, а стыкуемый снаружи. При работе паяльником, разогревается припой от наконечника. Для осуществления качественного соединения медных труб понадобится опыт, так как можно допустить непоправимые ошибки.

Применяются медные изделия практически во всем холодильном оборудовании различных типов. Материал хорошо зарекомендовал себя промышленности, применяется в электромеханических целях, при прокачке горючих материалов.

Минусы труб из меди

Одним из главных недостатков является высокая цена медных изделий. Альтернативные материалы из пластика или стали могут быть значительно дешевле. Материал металла мягкий, при малейшем внешнем воздействии происходит деформация, выход из строя определенного участка.

Передача горячей воды в отопительных системах может быть травмоопасной, так как медь обладает высокой теплоотдачей. Потери тепла исключаются применением изоляционных материалов, для безопасной эксплуатации необходимо утопить трубы внутри материалов отделки помещения.

Как сделать горелку своими руками?

За исключением рукоятки, процесс изготовления элементов горелки, предназначенных для пайки, проводится на токарном станке. Причем лучше всего создавать элементы на основе латуни или бронзы. Медь же будет неподходящим для этого вариантом. Выбор в пользу указанных металлов обусловлен тем, что им присущи высокие характеристики теплопроводности, а также неподверженность коррозионным процессам и высокая прочность.

При изготовлении корпуса жиклёра, непосредственно жиклёра и крышки для него желательно использовать сталь. Для создания регулировочной иглы рекомендуется применять стальную вязальную спицу. Для сальника, используемого для уплотнения резьбы, рекомендуется брать фторопласт. Таким образом, при наличии указанных материалов вполне реально изготовить самодельную горелку для пайки изделий, в том числе и труб, своими руками.

Следует отметить, что при наличии чертежа создать газовую горелку не так уж и сложно. Но это работа потребует немало времени, в первую очередь это касается жиклёра. Создать выходное отверстие размером 0,1 мм можно, просверлив сквозное отверстие, диаметр которого должен быть равен 0,4 мм. Далее нужно взять небольшой шарик, и с его помощью, делая все предельно аккуратно, зачеканить созданное отверстие, доведя его до необходимого размера.

Сборка горелки

Сама процедура сборки предусматривает проведение таких этапов:

  1. Нужно взять жиклёр и завернуть его в корпус, перед выполнением этой операции следует нанести на стыкующиеся поверхности слой эпоксидной смолы.
  2. С обратной стороны корпуса необходимо создать уплотнение на основе фторопласта, а затем затянуть его при помощи резьбовой крышки с иглой регулировки.
  3. Для установки корпуса жиклёра отводится место в основании газового устройства, а затем его фиксируют при помощи зажимной гайки.
  4. На корпус устанавливают эжектор путем его навинчивания, после этого крепится золотниковая часть, включая радиатор и рассекатели.

Таким образом, должна получиться надежная портативная горелка, с помощью которой можно сваривать металлические изделия, в том числе и трубы, из различных металлов.

Классификация припоев для медных труб

Тип и параметры соединительных элементов определяются областью последующей эксплуатации трубной системы из медных деталей.

По уровню температурной обработки припои разделяются на три типа:

  • низкотемпературные;
  • среднетемпературные;
  • высокотемпературные.

Низкотемпературные варианты плавятся в диапазоне от 150 до 450 °C. Не меняют изначальные физические параметры деталей. В области соединения создают аккуратный, но не слишком прочный шов. Предназначаются для применения в отопительных и водопроводных сетях, не подвергающихся серьезным нагрузкам.

Обеспечивают герметичность и целостность труб диаметром до 10 см, установленных в коммуникационных системах, транспортирующих теплоноситель температурой до 130 °С.

Среднетемпературные и высокотемпературные материалы размягчаются при показателях в диапазоне от 450 до 1100/1850 °C. Гарантируют максимально прочное, крепкое соединение, не чувствительное к внешнему воздействию.

Высокотемпературные припои отличаются хорошей надежностью и подходят для использования в централизованных и частных отопительных системах, и газовых трубопроводах. Позволяют сделать дополнительный отвод, не прибегая к демонтажу всего комплекса

Область, соединенная среднетемпературным или высокотемпературным припоем, проявляет устойчивость к механическим повреждениям и спокойно переносит активные термонагрузки.

В первую категорию входят следующие позиции:

  • свинцовые – содержат только свинец в чистом виде и расплавляются при температуре от 180 до 230 °C;
  • оловянные – состоят из олова и плавятся при 220 °C, создают прочный и пластичный шов;
  • свинцово-оловянные – могут содержать от 15 до 90% олова. Температура расплавления таких элементов составляет 183-280 °C;
  • оловянно-медные – на 97% состоят из высококачественного олова и на 3% из меди. Относятся к самым популярным и продаются по разумной цене. Образуют прочное соединение с хорошей устойчивостью к коррозии;
  • медные с серебром – на 95% состоят из меди и на 5% из серебра. Отличаются высокими прочностными характеристиками и обеспечивают надежное сцепление между фрагментами.

Применяются мягкие легкоплавкие компоненты для объединения в единый комплекс труб диаметром от 6 до 108 мм. В стыковой области образуют аккуратный шов шириной от 7 до 50 мм.

Мягкие низкотемпературные припои актуальны для организации отопительных сетей, индивидуальных и централизованных водопроводных магистралей. Для газовых коммуникаций такой вариант категорически не подходит

Свинец считается вредным для здоровья человека элементом. Использование свинцовосодержащих припоев категорически запрещается в сетях, подающих воду в многоквартирные или частные дома, на предприятия или в общественные учреждения. На другие типы коммуникаций этот запрет не распространяется.

Для высокотемпературной обработки подходят твердые тугоплавкие материалы:

  • медь в сочетании с серебром и цинком – содержит меди 30%, серебра — 44% и цинка — 26%. Область сцепления отличается хорошей прочностью, сохраняет пластичность, эффективно противостоит коррозии и демонстрирует повышенную теплопроводность;
  • медь с фосфором – сплав из 94% меди и 6% фосфора. В процессе пайки не нуждается в применении флюса. Делает крепкое и надежное соединение, но частично теряет эластичность при низких температурах окружающей среды;
  • серебро – во время пайки требует обязательного использования флюса. Создает крепкий, надежный шов с хорошей пластичностью и высокой коррозийной устойчивостью. Стоит значительно дороже аналогов из простых металлов и широкого распространения не имеет. Применяется там, где есть экономическая целесообразность и предъявляются повышенные требования к качеству трубного соединения.

При помощи тугоплавких припоев монтируют комплексы из труб диаметром от 12 до 159 мм, включая газовые коммуникационные сети, отопительные трассы и водопроводные магистрали диаметром от 28 мм.

Чтобы медь не потеряла своих прочностных характеристик в процессе пайки, не следует опускать деталь со свежим швом в воду или подвергать ее искусственному обдуву ради охлаждения. Надежное, прочное и долговечное соединение обеспечит металл, остывший естественным путем

Мягкие припои для удобства пользования обычно изготовляются в форме катушек. Твердые элементы поставляются в виде проволок разной длины.

Для усиления целостности и повышения прочностных характеристик шва, нахлест должен составлять не менее 5 мм. В процессе обработки нужно оставить микроскопический зазор, чтобы припой втянулся внутрь равномерно, заполнил пустоты и образовал надежную герметичную латку

Возможные ошибки

Несмотря на простоту процесса пайки, новички совершают промахи, ведущие к резкой потере качества соединений.

Избегайте следующих моментов:

  • Детали небрежно зачищены и обезжирены. Попадание грязи и посторонних частиц в припой существенно снижает качество работы.
  • Недостаточный нахлест деталей. При малом нахлесте площадь соединения будет мала для безупречного «удержания» сегментов.
  • Недостаточное или избыточное нанесение флюса. Флюс должен покрывать детали равномерным, но тонким слоем – так, чтобы его излишки не появлялись наружу.
  • Перегрев. При перегреве флюс обгорает, образуя окалину и налёт оксида на поверхности трубы или фитинга. Горелку следует держать только до первого потемнения флюса.
  • Недостаточный нагрев. Флюс расплавится, но не образует нужной сцепки.
  • Несоблюдение техники безопасности. Проведение работ без защитной одежды приводит к травмированию.

Разновидности газовых приборов

Существует достаточно обширный ассортимент газовых приборов для пайки, которые логично разделить на виды в зависимости от рабочей температуры.

По этому критерии приборы бывают бытовыми, где показатель разогрева достигает максимум 1500°С, и профессиональными – с рабочей температурой свыше 1500°С.

По конструкционному исполнению горелки могут иметь удлиненное сопло или более короткое. Также некоторые модели оснащают гибким шлангом для подсоединения к баллону

Тип подсоединения тоже разнится.

Различают баллоны:

  • резьбовые;
  • цанговые;
  • прокалываемые.

Емкость для топлива может быть перезаправляемой или одноразовой.

Что касается топлива, то, в зависимости от источника питания, горелки используют пропан, MAPP-газ, газ-кислород, мультитопливо. Последний вариант не применяют для пайки трубок из меди, но весьма удобен в быту, особенно в походах. Хотя мастера считают такие горелки менее надежными.

Ниже рассмотрим подробнее каждый из упомянутых видов газового оборудования, использующего различный тип топлива.

Вид #1 – пропановые горелки

Пропановый инструмент обеспечивает эффективное производство работ, направленных на разогрев, плавку, пайку металлов относительно небольшой массы. Толщина рабочего металла обычно 2-9 мм.

Как правило, основа пропановой горелки изготавливается на основе латуни. Конструкция сопла делается из высокотемпературного металла, обычно нержавеющая сталь.

Горелки пропановые – оборудование под выполнение пайки, а также других работ, связанных с высокотемпературным нагревом. Этот вид паяльного оборудования, достаточно популярный, активно используется на практике

По большей части, это приборы с ручной регулировкой пламени посредством управляющего «редуктора» – регулятора, расположенного на патрубке, который переходит к соплу. Горелки на пропане дают температуру пламени от 1300°C.

Вид #2 – приборы под MAPP-газ

Горелки газовые, рассчитанные под питание МАПП газом, успешно используются под разные цели, связанные с обработкой металлов, в частности, меди.

Возможные операции с металлом:

  • подогрев;
  • отжиг;
  • плавка;
  • пайка.

Используемая газовая смесь «Метилацетилен-Пропадиен-Пропан» содержит несколько ингредиентов, чем обеспечивается повышенная тепловая мощность.


Инструмент для пайки меди и прочих металлов. Конструкция, в данном случае, основана на формировании высокотемпературного пламени посредством подачи и сжигания смеси МАПП

Эта разновидность горелок характеризуется хорошей формой пламени, высокой интенсивностью теплового потока.

Максимальная температура пламени 2400°C, что демонстрирует улучшенную температурную эффективность по сравнению с пропановыми устройствами.

Вид #3 – газокислородные аппараты

Ещё одна разновидность аппаратов для пайки, плавки, сварки, нагрева, где рабочим источником энергии выступает смесь газа с кислородом.

Особенность конструкции – подача отдельных компонентов смеси с одинаковым давлением (0,5-1 АТИ). Поэтому такие горелки комплектуются специальным редуктором.

Газокислородное исполнение горелки – конструкции, при помощи которой можно добиваться очень высоких температур нагрева, а это значит – выполнять пайку в таких случаях, когда другие аппараты не годятся

Газокислородные приборы поддерживают использование различных газокислородных смесей.

Этот фактор позволяет получать широкий диапазон температур пламени:

  • ацетилен – 3260°C,
  • водород – 2680°C,
  • пропан – 2640°C,
  • бутан – 2760°C.

Конструкция газовоздушной горелки обеспечивает стабильное, ровно направленное пламя, что положительно сказывается на качестве пайки.

Вид #4 – газовые горелки мультитопливные

Конструкции мультитопливного исполнения – компактные, малогабаритные, оснащаются дополнительными приспособлениями, к примеру, отражателем тепла или защитой от ветра.


Конструкции горелок газовых, где используется так называемое мультитопливо, технологически исключают производство пайки меди. Однако это удобный инструмент для хозяйственных нужд

Разновидность газовых горелок, которые отличаются конструктивно тем, что рассчитаны под использование разного типа топлива:

  • бензин;
  • солярка;
  • керосин;,
  • спирт и т.п.

Устройства по большей части представлены хозяйственным инструментом, удобным для туристических целей, а также для производства различных бытовых работ, связанных с нагревом.

Достаточно высокая тепловая мощность до 3000 Вт обеспечивает нагрев 1 литра воды буквально за 3 минуты, параметр в характеристиках: 3,0-4,5 мин.

Припои, флюсы, паста

Медь как материал, включая ее сплавы, доступна для пайки при низких и высоких температурах. В итоге получается качественное соединение вне зависимости от того, какого вида припой был использован: мягкий или твердый.

Низкотемпературные сплавы обеспечивают стыковку медных труб, когда не затрагивается структура металла. Однако образующееся соединение отличается швом, который обладает низкими механическими характеристиками. В то время как высокотемпературные припои – это безупречная прочность шва, что позволяет эксплуатировать соединенные с его помощью трубы при высоких температурах. Этот вид пайки приводит к отжигу меди, потому необходимо обладать соответствующим опытом, чтобы не допустить пережога металла.

Низкотемпературная пайка медных труб преимущественно находит свое применение при организации систем отопления и водоснабжения. Для этих целей используются низкотемпературные припои, не имеющие в своем составе свинца, которые гарантируют высокое качество работы. К таким металлам относятся сплавы олова с медью, сурьмой, селеном, серебром и висмутом. При этом их состав в основном формируется за счет олова, а содержание других элементов – это лишь около 5% от общей массы.

Лучшими технологическими характеристиками обладают припои, содержащие серебро, например, S-Sn97Ag3 (олово 97%, серебро 3%). Чуть хуже обстоят дела со сплавами, имеющими в своем составе медь, которые также обеспечивают высокое качество соединения. Например, таким припоем является S-Sn97Cu3 (олово 97%, медь 3%). В то же время существуют универсальные сплавы, характеризуемые как оловянно-медные, но они отличаются высокой стоимостью.

Припой S-Sn97Ag3 содержащий 97% олова и 3% серебра

Приведенные в качестве примера припои позволяют получить отличный шов, обеспечивающий возможность длительной эксплуатации того или иного трубопровода. На практике другие сплавы не находят своего применения, так как заявленные характеристики упомянутых выше составов высоки, что в сочетании с относительно невысокой стоимостью делает их недосягаемыми для ближайших конкурентов.

Припой S-Sn97Cu3 содержащий 97% олова и 3% меди

Процесс низкотемпературной пайки осуществляется с применением флюсов, в составе которых имеется хлорид цинка. Выбор того или иного химического вещества не актуален, так как практически все предлагаемые смеси этого вида полностью отвечают существующим требованиям. Например, можно выбрать канифольно-вазелиновую пасту, созданную на основе канифоли, вазелина технического назначения и хлористого цинка. Флюсы такой консистенции отличаются максимальным удобством применения.

Низкотемпературные припои создают условия для образования довольно прочных соединений, поэтому их использование оправданно лишь в тех случаях, когда возникает необходимость сборки отопительных систем, температурный режим эксплуатации которых превышает 110 °C. В той же мере это относится и к организации газопроводов на основе труб из меди.

Нижеприведенная таблица содержит в себе информацию относительно допустимых значений давления в трубопроводах, создаваемых за счет использования медных цилиндрических изделий диаметром от 6 до 28 мм.

В основном высокотемпературная пайка меди производится с использованием припоя L-CuP6, содержащего в себе 94% упомянутого металла и 6% фосфора. Последнее вещество, добавленное в состав сплава, обеспечивает снижение температуры плавления меди, что, собственно, и позволяет применять данную смесь как припой. Но также немалой популярностью пользуется самофлюсующийся сплав L-Ag2P (медь 92%, фосфор 6%, серебро 2%). Специальные составы, содержащие в себе медь и фосфор, позволяют осуществлять пайку металла красно-желтого цвета без флюсов.

Медно-фосфорные припои образуют довольно хрупкие соединения, поэтому их нельзя применять в работе с чугуном, сталью, алюминиевой бронзой и цветными металлами, содержащими более 10% никеля. Если предполагается соединение посредством этих припоев изделий из меди и медных сплавов (бронзы, латуни), необходимо обязательно применять высокотемпературную смесь, обладающую химическим действием.

Вне зависимости от вида пайки желательно использовать согласованные припои и флюс, ориентированные на конкретный тип соединения и выпускаемые одним производителем.

Паста для пайки меди – это то же самое, что и флюс, только в виде загустевшей смеси, которую можно наносить на трубу как до стыковки, так и после нее. Свойства вещества аналогичны характеристикам флюсов. Паста улучшает адгезию припоя, а также препятствует проникновению воздуха в стыковочный шов.

Способы стыковки

Оптимальными элементами соединения частей медного трубопровода считаются фитинги. Их ассортимент обширен, но популярностью пользуются следующие 3 разновидности подобных деталей:

  • тройники, посредством которых можно организовать соответствующие отводы;
  • муфты для соединения двух цилиндрических изделий;
  • колена, находящие свое применение при необходимости изменить направление трубопровода, задав угол поворота в 90 градусов.

При этом обустройство медной конструкции может производиться без применения фитингов или с минимальным количеством подобных элементов. Хотя здесь понадобится соответствующий инструмент, позволяющий выполнить операции по гибке и расширению труб, а также их отбортовки.

В данном случае это избавляет от необходимости применять углы для организации поворотов трубопровода. Расширение сделает ненужным использование муфт, так как здесь можно увеличить диаметр цилиндрической конструкции и вставить в нее другую, закрепив стык посредством пайки. Наконец, отбортовка исключит из списка соединительных элементов тройники, но при условии, что отводная труба будет иметь меньший диаметр по сравнению с магистральной.

Для осуществления вышеперечисленных задач потребуются различные устройства, которые обеспечат гибку труб, а также их расширение и отбортовку.

Трубогибы

Применение подобных приспособлений должно соотноситься с некоторыми требованиями. Так, для труб с сечением до 15 мм радиус изгиба определяется как 3,5d, а 18 мм – 4d, где под d понимается диаметр конструкции.  Если предусмотрено наличие сгибающей пружины, минимальное значение радиуса изгиба составляет 6d.

Слишком короткий отрезок, соединяющий центр с точкой окружности, создает высокую вероятность того, что произойдет разрыв или сплющивание. Если трубы отожженные, допустим меньший радиус изгиба, хотя это приводит к негативным последствиям за счет получаемой крутизны дугообразного искривления (менее 3d), когда поток начинает разрушающе воздействовать на саму трубу. В то же время отожженные изделия вполне можно гнуть с помощью силы рук, но здесь следует придерживаться радиуса изгиба от 8d, что позволит избежать сплющивания.

Сгибы, выполненные некачественно, которые приводят к сжатию трубы или собиранию в гармошку в месте искривления, создают условия для возникновения потоков турбулентности. В итоге эти силы обеспечивают напряжение там, где сечение трубы перестало соотноситься с формой круга, что запускает разрушающие процессы коррозии и эрозии.

Цилиндрические конструкции, диаметр которых не превышает 18 мм и не прошедшие термическую обработку, доступны для сгибания в холодном состоянии, что осуществляется за счет использования трубогиба. Что касается большего диаметра, то здесь не обойтись без предварительного воздействия высоких температур от 500 до 600 °C, чтобы добиться требуемого результата.

Расширители

Для возможности применения устройств в виде расширителей с целью изменения диаметра трубы в большую сторону необходимо использовать только отожженные изделия, отличающиеся требуемой пластичностью. Так называемые экспандеры представляют собой кулачковые механизмы, обеспечивающие создание давления на сегменты своей конструкции, которые воздействуют на трубу изнутри, что приводит к изменению ее размеров.

На практике часть расширителя в виде кулачкового наконечника вставляется в трубу, производится сжимание рукояток, запускается система рычагов, а конец изделия принимает форму раструба. Если таким образом воздействовать на отрезок небольшой длины, расширив его с двух сторон, то можно получить муфту.

Отбортовщики

Процесс отбортовки – это образование нужного диаметра отверстия на поверхности трубы. Для этого сначала просверливают небольшой проем, который необходим для ввода через него оправки инструмента, оснащенной специальными усиками.

Следующим шагом устройство отбортовки надежно закрепляется на поверхности трубы, что необходимо для создания упора. Далее подключается электроинструмент. Его запуск провоцирует вращение шпинделя, который начинает постепенно вытягивать оправку, приводя к тому, что кромки проема загибаются наружу.

В результате образуется достаточного диаметра отверстие для подключения колена. Чтобы исключить глубокое погружение этого элемента в полученный проем, на его поверхности делаются выступы. Они являются ограничителями, которые необходимы для исключения вероятности возникновения препятствия на пути потока воды.

Виды и особенности газовых горелок

Газовая горелка по праву считается самым удобным приспособлением для сварки любых медных изделий. Аппарат имеет малый вес и габариты, он удобен в работе и экономичен. Возможность регулировки мощности пламени позволяет выставить параметры для проведения конкретных видов работ.

Стандартная конструкция газовой горелки включает следующие элементы:

  • Узел для закрепления емкости с топливом.
  • Приборная головка.
  • Форсунка.
  • Редуктор.
  • Регулятор интенсивности пламени.

Кроме того, производители включают в конструкцию дополнительные элементы: переходники, наконечники, отражатель пламени и т.п.

Классификация устройств производится по нескольким параметрам. Так, по техническим возможностям устройства бывают:

  • Бытовые. Недорогие аппараты с минимальным набором функций. Температура огня регулируется в диапазоне 1000-1500°С.
  • Профессиональные. Более дорогие горелки, рассчитанные на серьезные объемы работ. Пламя имеет температуру 1500-2000°С.

В зависимости от используемой газовой смеси, горелки разделяют на несколько видов:

  • Пропановые. Бывают специализированными или универсальными. Считаются наиболее распространенными. Газ дает ровный интенсивный факел пламени.
  • На МАРР-газе. Отличаются мягким, но энергичным пламенем, щадящим образом воздействующем на материал трубы, препятствуя его повреждению.
  • Ацетиленовые. Чаще используются при работе на магистральных объектах. Питаются от одноразовых баллонов, либо являются стационарными. Газ дает высокую температуру пламени, что положительно сказывается на экономичности, но часто приводит к перегреву деталей и увеличивает вероятность их повреждения.

Газовые горелки с одноразовыми баллонами просты в использовании, не зависят от источников электроэнергии, компактны и безопасны. Единственный недостаток – необходимость частой смены баллонов.

Стационарные установки отличаются мощным факелом пламени, позволяющим производить пайку быстро и качественно. В быту используются крайне редко.

Ссылка на основную публикацию