Пайка двух проводов всегда лучше их простой скрутки – такое соединение плотное, оно никогда не искрит, следовательно, не греется и не перегорает. Лучше всего паяется медь – она легко поддается лужению и припой пристает к этому цветному металлу без каких-либо проблем. Именно поэтому в схемах любой техники используются именно медные провода. Но бывают ситуации, когда необходима пайка меди с алюминием – обычно, это в тех ситуациях, когда в доме старая алюминиевая проводка и нужно установить новую розетку или светильник.
Проблемы с пайкой алюминия
Оксид алюминия (Al2O3) в минералогии называется корундом Источник masterpaiki.ru
Большинство людей, которые дружат с паяльником, хоть раз в жизни пытались спаять алюминий и убедились в том, что это практически невозможно даже после лужения соляной кислотой. Но почему так? Противостоит хорошему контакту с оловом пленка оксида алюминия (Al2O3), которая возникает сразу же после зачистки. Это говорит о том, что сначала нужно ограничить возможность возникновения оксидной пленки и только потом приступать к пайке – иначе никак.
Примечательно, что оксид алюминия является драгоценным камнем, известным под названием корунд. В зависимости от содержания примесей, корунд может быть красным (примеси хрома Cr), известным как рубин, или синим, где есть примеси железа (Fe) и титана (Ti), известным как сапфир. То есть припой никак не может иметь адгезию с камнем, пусть даже драгоценным.
Особенности
Электропроводность Al-сплавов позволяет использовать детали из этого металла для создания токопроводящих элементов в различных электрических системах.
При создании электропроводящих мостиков, требуется соединять различные металлы с алюминием посредством пайки, что вызывает определённые технологические трудности.
Это обусловлено тем, что на поверхности любого Al-сплава, в том числе, чистого алюминия, имеется прочная и очень эластичная окисная плёнка, состоящая из Al2O3.
Свойства этой плёнки таковы, что она не вступает в контактное взаимодействие с большинством из распространённых металлов – они не могут смочить поверхность, даже находясь в расплавленном состоянии.
Механически удалить окисную плёнку не представляется возможным – чистый алюминий мгновенно вступает в реакцию окисления с кислородом воздуха. Чтобы предотвратить это явление и обеспечить надёжную пайку Al-сплавов, были разработаны и применяются специальные химические вещества – флюсы для работ с алюминием.
Видео описание
Пайка алюминия. Флюс для пайки алюминия Ф-64.
Пайка порошковыми флюсами
Бура предназначена для пайки с использованием латунных (медных) и серебряных припоев Источник expertsvarki.ru
Еще одна возможность нейтрализовать оксидную пленку (Al2O3), это использование порошковых флюсов при пайке меди с алюминием. В таких случаях чаще всего используется газовая горелка, а порошки называют присыпками. Возможно, кто-то представляет себе пайку как работу паяльником, но это не совсем так, ведь для проводов сечением 10 мм2 и более паяльник попросту непригоден, так как не сможет их должным образом разогреть. Поэтому не следует скидывать со счетов порошковые флюсы.
Вот некоторые из присыпок (порошковых флюсов):
- Натриевая соль борной кислоты, больше известная как бура (Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O), представляет собой порошок белого цвета, температура плавления которого составляет 700°C (субстанция становится вязкой). Такой флюс имеет невысокую стоимость, растворяется в воде и хорошо смывается раствором лимонной кислоты.
- Активный флюс Ф34-A. Согласно ТУ 48-4-229-87 состоит на 50% из хлорида калия (KCl), на 8% из хлорида цинка (ZnCl₂), на 32% из хлорида лития (LiCl) и на 10% из фторида натрия (NaF). Данная субстанция гигроскопична и хорошо растворяется в воде.
Керамические флюсы.
Изготавливают так же, как и электродное покрытие.
Сухие компоненты шихты замешиваются в жидком стекле. Полученную массу измельчают путем продавливания. Потом прокаливают, просеивают для получения частиц определенного размера. Частицы сухой смеси могут быть скреплены за счет спекания. Происходит это при повышенных температурах без расплавления. Затем гранулируют до необходимого размера.
Не плавильные флюсы приготавливаются в виде механической смеси. Наиболее распространенны керамические флюсы. По составу близки к составу основного покрытия. Легирование металла флюсом достигается путем введения в их состав ферросплавов. Сочетание легирующих элементов может быть различно, а это позволяет получать практически любой состав металла шва.
Это наиболее характерная особенность керамических флюсов.
Химический состав шва также зависит от параметров сварки.
Чтобы определить, как изменились свойства шва, надо замерить твердость в различных местах.
Наиболее критичная зона – зона сплавления и околошовная зона. Керамические флюсы имеют и свои недостатки: малая прочность, вследствие чего в процессе транспортировки или эксплуатации меняют свою грануляцию.
Часто применяют для сварки высоколегированных и специальных сталей, а также для наплавочных работ.
Другие методы соединения меди и алюминия
Для соединения разнородных проводов, в данном случае, это медь и алюминий, существуют и другие методы, которые вполне себя оправдывают, что подтверждает многолетняя практика.
Метод опрессовки
При прокладке и монтаже электропроводки, появляется необходимость неразъёмного соединения медных и алюминиевых проводов опрессовкой с помощью гильз Источник samelectrik.ru
Метод пайки для соединения алюминиевых и медных проводов подходит далеко не всегда, и причины могут быть разными. Во-первых, у вас просто может не оказаться флюса, а соединение нужно сделать срочно. Во-вторых, может не оказаться возможности подключения к ≈220 V, в-третьих, может отсутствовать свободное пространство, чтобы подобраться паяльником. Например, в электрической распределительной коробке (дозе) все скрутки должны быть хорошо изолированы, но привычная всем тряпичная лента в данном случае не подходит, так как она пропускает кислород, который будет способствовать окислению алюминия и, как следствие, перегоранию скрутки. Поэтому одним из самых оптимальных вариантов изоляции в таких ситуациях будет гильза – фрагмент нужной длины, отрезанный от термоусадочной трубки.
Термоусадку на скрутку надевают так, чтобы она хотя бы по сантиметру захватывала изоляцию на одном и на другом проводе. Сначала гильзу надевают на один из проводов, затем делают плотную скрутку, передвигают термичку так, чтобы она получилась по центру, но при этом с двух сторон захватывала изоляцию. После этого остается только подогреть термоусадочную трубку, и она обожмет как изоляцию по двум сторонам, так и саму скрутку. Нагревают ее, как правило, обыкновенной горящей спичкой, а остывает гильза за 1-2 минуты. После этого доступ кислорода к соединению прекращается.
Клеммные колодки
Один из самых распространенных способов соединения проводов — это клеммные колодки Источник elektroznatok.ru
Клеммные колодки или, как их называют электрики, клеммники, используются для соединения однородных и разнородных токопроводящих жил металлов. Для стыковки в пластиковой колодке используются болтовые или зажимные клеммы, которые обеспечивают стопроцентный контакт и полное отсутствие влияния окисления алюминия на медь. Между клеммами находится шунтирующая пластина из нейтрального металла (обычно, это луженая медь или латунь), на которую не влияет оксидная пленка. Самое основное в клеммной колодке – это хороший зажим обоих проводов, что является гарантией длительного эксплуатационного ресурса. Единственное противопоказание для такого соединения – это повышенная влажность воздуха. Если это происходит именно в таком помещении, то лучше использовать термоусадку.
Необходимые материалы и инструменты
Для лужения прежде всего понадобится паяльник. Для работы берут устройство с мощностью около 60 Вт. Пайку проводят в хорошо проветриваемом помещении: при нагреве флюса образуются токсичные испарения. Рабочее место желательно оснастить вытяжкой. Кроме того, следует подготовить следующее:
- Флюс, паяльная кислота или канифоль. Последнюю разбавляют спиртом в пропорции 3 : 2.
- Острый нож.
- Плоскогубцы, бокорезы.
- Наждачная бумага с мелкой зернистостью.
- Изолента или термоусадочная трубка.
Способы применения и цена
Пример обработки алюминиевого провода:
- Удаляется защитная оплётка. Открытые концы зачищаются ножом или шлифовальным материалом.
- Поверхность обезжиривается посредством ацетона, бензина или растворителя.
- Подготовленные изделия погружаются в ванночку с выбранным жидким флюсом.
- Обработанные концы подвергают лужению легкоплавким прибоем.
- Остатки флюса удаляются горячей, затем холодной водой, вытирают насухо.
Готовые промышленные образцы стоят:
- Ф-61А – 50…100 руб. за флакон 30 мл.
- Ф-59А – 55…75 руб. за ёмкость в 30 мл.
- Припой алюминий-медь Castolin 1827, 5 прутков – 750…900 руб.
Советы:
- С целью создания надёжного соединения, целесообразно применять вещества промышленного изготовления.
- Для бытового применения лучше использовать флюсы, предназначенные для работы с легкоплавкими припоями.
- Выбирать паяльный материал необходимо для тех металлов, которые предполагается соединить.
- Более надёжное соединение деталей получится, если для пайки применять паяльник, оборудованный ультразвуковой насадкой.
Область применения
Флюсы, применяемые для работы с Al-сплавами, используются для обработки поверхности изделий с целью создания поверхности, могущей обеспечить надёжный контакт с припоем.
Применяются:
- При создании элементов теплопроводной системы, например, радиаторов.
- Для использования в электрических приборах – с целью образования замкнутого энергетического пространства.
- Соединение токопроводящих проводов.
- Производство каких-либо конструкций, где требуется применение различных сплавов и имеется необходимость в электропроводимости.
https://www.youtube.com/watch?v=ESFInizLE9U
Общая информация
В начале статьи мы упомянули, что сварка алюминия всегда связана с некоторыми сложностями. Мы постараемся описать их просто и кратко. Температура плавления алюминия не превышает 660 градусов по Цельсию. Поэтому для нагрева металла можно использовать маломощный сварочный аппарат. Но на поверхности алюминия есть окисная пленка. Ее температура плавления гораздо выше температуры плавления металла. И чтобы ее расплавить, необходимо прогреть металл до температуры более 2000 градусов.
Используемые припои
Когда осуществляется сварка изделий, изготовленных из алюминия, рекомендуется использование припоев из оловянно-свинцовой группы. Наиболее качественное соединение можно получить, если использовать вид припоев, в составе которых содержатся такие элементы, как кремний, цинк, медь. Внесение добавок значительно улучшают качество припоя — понижают температуру его плавления, увеличивают смачиваемость, делают более прочными.
Такие виды припоев выпускаются отечественной промышленностью и зарубежными производителями. Наиболее низкой температурой плавления обладают оловянно — свинцовые припои. К одной из наиболее распространенных марок припоя для сварки алюминия относится HTS-2000. Опытные сварщики говорят, что использовать припой HTS-2000 для получения качественного соединения следует только с флюсом.
К неплохим веществам из этой области также можно отнести припой французской фирмы Castolin 192FBK, а также припой Castolin 1827, используемый при соединении деталей из алюминия и меди. Отечественным аналогом HTS-2000 служит изготавливаемый в Новосибирске припой SUPER A+, который применяется совместно с флюсом SUPER FA.
Использование подручных средств
Из подручных средств, чтобы запаять алюминий, применяют такие, как:
- Ацетилсалициловая и лимонная кислоты – таблетку аспирина или пакетик лимонной кислоты растворяют в 150-200 г. воды и используют полученный раствор в качестве простейшего жидкого флюса;
- Масло для смазки швейных машинок – с помощью масляной пленки очищенный механически участок рабочей поверхности детали защищают от образования пленки оксида.
Масло И-20 для швейных машинок
Таким образом, разобравшись в том, как просто спаять алюминий в домашних условиях, можно не только заделывать пробоины в старых кастрюлях и ведрах, но и заниматься дома или в гараже полноценным бизнесом по ремонту автомобильных радиаторов, батарей отопления, двигателей.
