Пайка чугунного блока цилиндров оловом

Пайка чугуна: методы и способы,подбор флюса и припоя. Подготовка деталей

Графит, как одна из основных составляющих чугунов, оказывает сильное влияние на протекание процессов. При термической, механической и других видах обработки его влияние чувствуется на качестве шва и его долговечности. При пайке и лужении этот структурный элемент приводит к неполному смачиванию основы расплавленным припоем и составом для лужения. Такие простые технологические ходы как пескоструйка поверхности, выжигание в окисляющем факеле газокислородной горелки не всегда приносят ожидаемый эффект и результат, удовлетворяющий изначальные требования.

В промышленных масштабах все больших оборотов набирает метод электрохимического воздействия соляного раствора, разогретого до 512 о С для удаления поверхностно активного углерода (графита).

Низкотемпературная пайка

Особого подхода и дополнительной предварительной обработки требует пайка при невысоких температурах. Предварительно спаиваемые поверхности необходимо обработать флюсом ПВ209 либо его близкой заменой ПВ284ЧХ. Температура обработки 620-695 о С. Хороший результат приносит электрохимическая обработка соляным раствором с последующим обезжириванием поверхностей ацетоном, спиртом или другим пригодным для этих целей веществом. Выбор применения паяльника или газовой горелки остается за исполнителем и не влияет на полученный результат.

Процесс пайки производят паяльником или горелкой. Самый удовлетворительный результат можно получить, используя флюсы, созданные на базе цинка и хлора, включающие также хлористые соли некоторых металлов. Легкоплавкие припои для пайки чугуна могут потребовать предварительного обмеднения поверхности. Его можно произвести методом гальваники. В домашних условиях доступно контактное обмеднение медным купоросом. Оптимальным припоем будет свинцово – оловянный припой или пайка оловом.

Высокотемпературная пайка чугуна

Для данного типа соединения чугунных элементов используют припои на основе меди. Хотя пайка латунью (сплава меди и олова) не является самым лучшим припоем из-за ее температуры плавления. Если позволяет бюджет и ориентировочная себестоимость полученной продукции, следует задуматься о припоях, где серебро является основой и содержит примеси никеля. Такой сплав имеет промежуточные показатели плавления между различными типами припоев и образует прочное и качественное соединение даже при отсутствии большого предварительного опыта в данной области. Данный способ пайки чугунных деталей вынуждает к использованию активных поверхностных флюсов, способных растворить и покрыть пленкой выступающие фазы графита на поверхности. Смачивание металла и припоя становится максимальным и не доставляет хлопот, стекая и «убегая» из спаиваемого шва. Основное достоинство применения припоев с серебром и никелем это отсутствие необходимости механической и высокотемпературной предварительной обработки. Более низкая температура процесса не позволяет происходить фазовым превращениям в чугуне, тем самым практически невозможно возникновение хрупкого цементита в остывающей детали.

Медные припои, из-за высокой температуры плавления, лучше избежать при пайке ответственных деталей и узлов, по причине вероятного перегрева чугуна. Содержание фосфора в составе припоя, при повышении температуры и при взаимодействии с металлом, может привести к возникновению фосфорно-железных эвтектик, отличающихся хрупкостью и низкими механическими характеристиками.

Предварительная подготовка поверхностей и разделка щелей перед пайкой чугуна

Особое внимание должно быть уделено предварительной обработке поверхности, которую планируется паять или залудить. Как правило, такой способ ремонта применим к трещинам и сколам в массивных деталях, когда замена на новый элемент неоправданна технологически или по соображениям стоимости, сложностями в изготовлении. Разделка трещин и их обработка должна быть выдержана в рамках определенных правил, которые позволять продлить эксплуатацию всего узла и получить качественный контакт металла и припоя.

Предварительное лужение поверхности позволяет повысить качество и надежность последующего спаивания. Лужение происходит в следующем порядке:

1. Детали предварительно зачищаются механическими методами до появления однородного блеска на поверхности. Пайка чугуна в домашних условиях предусматривает применение металлической щетки и шлифовальных шкурок, соответствующей зернистости.
2. Произвести обезжиривание при помощи жидкостей, предназначенных для этих целей.
3. Производится обработка предварительным флюсом. Водный раствор хлористого цинка, с добавлением хлористых солей можно считать универсальным средством для чугунных изделий, независимо от формы графитовых включений.
4. Элементы нагреваются до рабочей температуры флюса. Наносится флюс.
5. Спаиваемая область разогревается дальше до температуры плавления припоя.
6. Наносится припой. Элемент, имеющий пленку из луженого металла готов к дальнейшей пайке.

Обработка трещин, которые имеют сравнительно малые размеры по сравнению с геометрическими параметрами всей детали, зачастую затруднена именно этим фактом. Произвести лужение в глубине трещины крайне тяжело из-за невозможности туда добраться. Если же слой припоя просто законсервирует такую трещину, не проникнув глубоко, сохраняется вероятность внутреннего воздействия влаги на металл, которая оказалась там при пайке или выпала в виде росы при перепадах температур в образовавшейся полости.

Исходя из указанных проблемных моментов пайки трещин, можно утверждать, что предварительный подогрев и дополнительный разогрев приграничной к трещине области, позволят припою более длительное время оставаться в расплавленном состоянии и проникнуть максимально глубоко в полость трещины.

В случае если есть такая возможность, существует необходимость дальнейшего использования в тяжелых условиях обрабатываемой детали, необходимо произвести двадцатиминутный отжиг при температуре 700-750 градусов Цельсия. Это позволяет диффундировать припою в основной металл, тем самым укрепив шов и придав ему высокие физические свойства.

Каждый из методов соединения чугунных элементов имеет свои положительные стороны и недостатки. Пайка и лужение не являются исключением. Эти способы должны выбираться в соответствии с поставленными задачами и степенью прочностных характеристик, гарантированных этими методами. Использование пайки и лужения чугуна в печах с применением латунных припоев не оправдано ввиду температурных превращений этого сплава при температурах ниже точки плавления меди и выгорания олова.

Источник

Можно ли паять чугун

Промышленная пайка чугуна считается трудоёмким и утомительным занятием, что объясняется особенностями структуры выплавляемого материала. Для чугуна характерно наличие в его составе графита, который ограничивает доступ припоя к поверхности.

В связи с этим перед началом паяльных работ этот материал обязательно проходит пескоструйную обработку. По завершении этой процедуры сварка (пайка) чугуна заметно облегчается, поскольку графита на его поверхности практически не остаётся.

При низких температурах

При низкотемпературном методе сплавления чугуна его поверхность подвергается предварительной обработке, для чего используют специальный флюс.

Помимо обработки флюсом может применяться электрохимический метод, состоящий в помещении заготовок чугуна в особые соляные ванны. По завершении этих операций подготавливаемая к пайке поверхность обезжиривается ацетоном.

Для качественного обезжиривания чугуна перед пайкой также может использоваться раствор щелочей или авиационный бензин.

Для обработки подготовленного материала потребуется один из двух инструментов:

• специальный паяльник мощность до 1 киловатта (для пайки);
• газовая горелка, используемая при сварке чугунных деталей.

В тех случаях, когда в припое присутствуют сложные соли хлора, олова или меди для пайки чугуна рекомендуется применять флюсы, изготовленные на основе хлористого цинка.

Чтобы облегчить процедуру сплавления, можно воспользоваться методом контактного омеднения с использованием медного купороса.

Высокотемпературный режим

Для пайки чугуна в условиях высокой температуры, как правило, применяется латунь или подобные ей присадочные сплавы. Значительно реже применяются те же сплавы, но с добавками серебра или никеля.

При пайке чугуна латунью удаётся получить достаточно прочное соединение с относительно небольшим разогревом.

Чтобы нейтрализовать графит, на поверхности подготавливаемой к пайке детали также можно применять активные флюсы под обозначениями П209 и ПВ285Х.

Помимо того, что в этом случае необходимость в специальной обработке обычно отпадает – чугунная заготовка к тому же приобретает особую жаропрочность, выдерживая разогрев до 900 ℃.

При этом подходе следует избегать применения материалов на медной основе, имеющих значительно более высокую точку плавления. Кроме того, категорически запрещён припой на основе активного фосфора, наличие которого приводит к образованию хрупкого соединения.

Для разогрева чугуна перед сваркой и пайкой используют обычную паяльную лампу или классическую газовую горелку, работающую с образованием нейтрального пламени. С целью повышения прочности швов рекомендуется производить дополнительный их отжиг при 700…750 ℃.

Дефектные зоны

При необходимости восстановления дефектных и пористых участков чугуна удобнее воспользоваться мягким оловянно-свинцовым припоем с небольшим добавлением сурьмы, выпускаемым под обозначением ПОС3О (в нем 30% олова).

А функцию флюса для пайки в данном конкретном случае должен выполнять хлористый цинк (точнее – его водный раствор) с добавкой соляных образований на основе олова и меди.

К восстановлению повреждённых мест переходят лишь после их предварительной обработки (зачистки и лужения). После этого подготавливаемую поверхность следует обезжирить бензином, а затем нанести на неё флюсовый состав.

Перед пайкой рабочая зона нагревается газовой горелкой до состояния расплава присадочного материала. На заключительном этапе работ все имеющиеся дефекты запаивают. Выбор инструмента для пайки здесь не имеет значения.

Источник

Как правильно производить пайку чугуна

Отправим материал на почту

Последние несколько лет занимаюсь изготовлением различных изделий из металла и дерева и небольшим строительством. Ещё когда работал на металлургическом заводе столкнулся с проблемой пайки чугуна. Для меня тогдашнего это было огромной проблемой, ведь не знал, что вообще делать, но нашлись мастера, что обучили меня. Сейчас вспомнил об этой проблеме и побуду в роли тех мастеров – расскажу про пайку чугуна.

Пайка чугуна – краткие сведения и виды

Чугун имеет специфическую структуру, его пайка является тяжёлым, утомительным и трудоёмким занятием.

Всё это из-за того, что в составе чугуна присутствует графит – он ограничивает доступ припоя для плавки к поверхности материала.

Дабы решить эту проблему следует прибегнуть к пескоструйной обработке. После пескоструйной обработки графит с поверхности чугуна почти полностью исчезнет, что облегчит пайку или сварку чугунного материала.

Пайка чугуна может происходить двумя способами:

• При низких температурах;
• И при высоких температурах;

Первым делом расскажу про низкотемпературную пайку, потом про высокотемпературную, параллельно свой опыт, а в конце будет немного про пайку дефектных зон.

Низкотемпературная пайка чугуна

При низкотемпературной пайке материала из чугуна, его следует подвергнуть специальной обработке.

Эта обработка может быть флюсовая или с применением электрохимического метода.

При флюсовой обработке используют активные флюсы – П209 или близкий к нему ПВ285Х.

А метод электрохимической обработки состоит в том, чтобы поместить заготовку из чугуна в специальную солевую ванну, после чего заготовку следует обезжирить.

Для этих целей подойдёт ацетон, для более качественного обезжиривания используйте раствор щелочей или авиационный бензин.

Перед пайкой материал необходимо подготовить и прогреть на выбор одним из следующих инструментов:

• Паяльник (мощностью до 1 киловатта);
• Газовая горелка для пайки чугунных изделий;

Если в составе вашего припоя для пайки имеются сложные соли меди, олова или хлора, то при работе с чугунными изделиями рекомендуется использовать флюсы на основе хлористого цинка.

Также для облегчения процесса используйте метод контактного омеднения, для которого используется медный купорос.

По своему опыту скажу, что способ низкотемпературной пайки чугуна весьма неплох – в результате получаются неплохие швы, сам способ менее затратный, хоть и более долгий. В некоторых ситуациях низкотемпературный способ является лучшим вариантом.

Высокотемпературная пайка чугуна

При пайке чугуна в условиях высокой температуры следует использовать припои на основе латуни или подобных присадочных сплавов.

При работе с припоем на основе латуни можно получить прочное соединение с небольшим разогревом по меркам плавки чугуна.

Если же позволяет бюджет и себестоимость полученного изделия, то стоит использовать припои на основе серебра с примесями никеля.

Сплав с таким припоем образует прочное и качественное соединение, также он имеет промежуточные показатели плавления.

Чугуну при высокотемпературной пайке, так же, как и при низкотемпературной, нужна предварительная обработка для того, чтобы убрать графит с поверхности чугунного материала.

Итак, после обработки пескоструем следует использовать всё те же активные флюсы П209 или ПВ285Х, что использовались и в прошлом способе пайки чугуна.

Также при методе высокотемпературной пайки чугуна отпадает надобность в специальной обработке исчезает.

Дополнительно при этом способе чугунная заготовка обретает высокую жаропрочность – она будет выдерживать разогрев до 900 градусов Цельсия.

При методе пайки чугунных изделий в условиях высокой температуры не используйте материалы и припои на основе меди – так как медь имеет более высокую температуру плавления.

Ни в кое случае не используйте припои на основе активного фосфора в этом способе, ведь его наличие в готовой продукции приведёт к крайне хрупкому соединению.

Для разогрева чугуна перед пайкой или сваркой используйте паяльную лампу (подойдёт даже обычная) или стандартную газовую горелку, которая должна работать с образованием нейтрального пламени.

После процесса пайки, по желанию, вы можете произвести дополнительный отжиг швов при температуре 700-750 градусов Цельсия для повышения их прочности.

По моему опыту, способ высокотемпературной пайки более качественный – швы, что получаются в результате работы, куда лучше, чем после пайки при низких температурах.

Так что если вам нужно крепкое и прочное соединение, то используйте способ высокотемпературной пайки.

Дефектные зоны

В случае если вам необходимо восстановить дефектные зоны, избавится от пористых участков или убрать трещины с изделия из чугуна, то вам следует воспользоваться мягким припоем на основе олова и свинца с добавлением небольшого количества сурьмы ПОС30 (это очень важно, так как в ней 30% олова).

Для того, чтобы убрать графит с поверхности чугуна, вместо флюса вы можете использовать водный раствор хлоридного цинка с добавлением соляных образований на основе меди и олова.

Прежде чем перейти к восстановлению повреждённых участков, проведите предварительную обработку заготовки – зачистку и лужение.

После этого обезжирьте поверхность заготовки бензином, затем нанесите на неё флюс.

Перед процессом пайки необходимо разогреть зону повреждённых участков газовой горелкой или паяльной лампой до температуры, когда присадочный материал начнёт плавиться на поверхности чугунного изделия.

После приступите к самой запайке дефектов. Какой инструмент для пайки вы будете использовать для пайки дефектных зон – не имеет значения.

Рекомендую следующее видео, в котором автор детально рассказывает и показывает, как правильно следует производить промышленную пайку чугуна оловянным припоем:

Как итог

Пайка чугуна и вправду тяжёлое и трудоёмкое занятие, однако, если приложить немного усилий и терпения, то в скором времени можно будет научиться. Для пайки вам в любом случае понадобится флюсы, пескоструй, паяльник или газовая лампа. Сама пайка может быть двух видов – низкотемпературная и высокотемпературная, каждая используется в различных ситуациях и имеет свои плюсы и минусы. Так что какой способ выбрать уже за вами.

Напишите в комментариях то, как вы считаете, какая пайка чугуна является самой качественной – низкотемпературная или высокотемпературная или же всё зависит от навыков

Источник