Jaký je rozdíl v měkkém a tvrdém pájení?

Rozdělení pájení na nízkoteplotní a vysokoteplotní je do jisté míry podmíněno. Svou fyzikální podstatou se tvrdé pájení neliší od měkkého pájení. Stejně jako u posledně jmenovaného se jedná o proces vytváření trvalého spojení dvou kovů pomocí třetího (tzv. pájky), jehož bod tání je nižší než teplota tání spojovaných kovů.

Obsah

Pájení
Aplikace pájení
Zdroje ohřevu pro vysokoteplotní pájení
Pájky
Tavidla
Technologie vysokoteplotního pájení
Co je pájení?
Proces pájení
Rozdíl mezi tvrdým a měkkým pájením a svařováním
Oblíbené modely laserových svařovacích strojů:
Různé způsoby pájení

Pájení

Nízkoteplotní a vysokoteplotní pájení jsou jevy stejné podstaty. Jejich technologie, použité materiály a zařízení a vlastnosti výsledné směsi se výrazně liší. Za základ pro oddělení těchto metod je považována hraniční teplota tavení pájek 450°C.

Rozdíly mezi vysokoteplotním pájením a nízkoteplotním pájením

Co odlišuje vysokoteplotní pájení od nízkoteplotního, kromě bodu tání pájek? Za prvé výrazně vyšší pevnost pájeného spoje, a to díky větší pevnosti tvrdých pájek oproti měkkým.

Pájený rám jízdního kola

Důležitý rozdíl mezi vysokoteplotním a nízkoteplotním pájením je zvýšená tepelná stabilita spoje. Vzhledem k tomu, že bod tavení tvrdých pájek je mnohem vyšší než bod tavení měkkých pájek, je spoj vyrobený vysokoteplotním pájením schopen pracovat při vyšších teplotách při zachování všech svých vlastností. V mnoha případech je při výběru způsobu pájení právě tato vlastnost rozhodující.
Existují však také způsoby, ve kterých je tvrdé pájení horší než měkké pájení. Relativně vysoké teploty mohou způsobit strukturální změny některých kovů. To je pozorováno zejména u litiny, ve které se během pájení mohou objevit kalící struktury, což vede ke zvýšené křehkosti kovu v zóně svaru.
Vysoký bod tání tvrdých pájek klade své nároky na zdroje ohřevu. Musí zajistit natavení pájek, jejichž bod tání někdy dosahuje 1000°C. To vylučuje použití pohodlných páječek pro vysokoteplotní pájení, které jsou hlavním nástrojem pro měkké pájení.
Shrneme-li výše uvedené, můžeme shrnout srovnání vysokoteplotního a nízkoteplotního pájení.

K zásluhám první je vysoká pevnost a tepelná stabilita spoje, do nevýhod – složitost technologického procesu, z důvodu nutnosti zahřátí pájených dílů na poměrně vysoké teploty.

Aplikace pájení

Rozsah použití pájení je určen jeho mezipolohou mezi nízkoteplotním pájením a svařováním. Všude tam, kde je potřeba získat odolnější spojení, než je možné pomocí měkkých pájek, které mohou pracovat i při vysokých teplotách a zároveň zachovat strukturu spojovaných kovů, zamezit jejich měknutí a deformaci (jako např. se svařováním), používá se vysokoteplotní pájení
Pájení je hlavní metodou při výrobě kovoobráběcích nástrojů s karbidovými břitovými destičkami. Pájení zajišťuje dostatečnou pevnost spoje a nemá negativní dopad na tvrdost a geometrii břitových destiček.

ČTĚTE VÍCE

Jaký druh oleje lze použít v řezačce na olejové sklo?

Bez pájení se neobejde ani výroba všech druhů nádob z neželezných kovů a nerezových ocelí, spojování ocelových a měděných potrubí pracujících pod vysokým tlakem nebo zvýšenou teplotou v různých systémech – chlazení, výměna tepla atd.
Vysokoteplotní pájení je široce používáno při opravách automobilů – chladičů, potrubních systémů motoru a převodovky, karoserií, různých dílů – všude tam, kde je nemožné nebo nežádoucí použít svařování.
Ke spojení tenkostěnných dílů, které pracují pod značným zatížením a elastickými deformacemi, je vhodné použít vysokoteplotní pájení.
Pro opravy měděných a mosazných výrobků pro domácnost, které jsou za provozu vystaveny vysokým teplotám, je vysokoteplotní pájení způsob opravy, který nemá žádnou alternativu, jako je například starožitný samovar vytápěný dřevem. V tomto případě nelze použít měkké pájky kvůli jejich neschopnosti odolávat vysokým teplotám ohřevu.

Zdroje ohřevu pro vysokoteplotní pájení

Jako zdroje ohřevu pro vysokoteplotní pájení lze použít jakékoli zařízení, které umožňuje ohřev pájených dílů mírně nad bod tání použitých pájek. Tato teplota se může pohybovat v rozmezí 450-1200°C. Při použití žáruvzdorných materiálů jako je mosaz nebo komerčně čistá měď je nutný ohřev nad 1000°C, při použití středně tavitelných pájek je nutná teplota ohřevu 700-800°C.
Hlavními zdroji ohřevu při vysokoteplotním pájení jsou plynové hořáky různých typů, tlumivky a pece. Používá se také elektrické odporové vytápění. V každodenním životě se tvrdé pájky nejčastěji pájejí pomocí hořáků.

Pájky

Hlavní zásluhu na vytváření pevných a tepelně odolných spojů při vysokoteplotním pájení má měď. Nejen, že je obsažen téměř ve všech tvrdých pájkách, ale ve většině z nich hraje hlavní roli, protože je základem pájek.
Někdy se jako pájka používá i komerčně čistá měď. Mnohem častěji však používají pájení měděnými pájkami, což jsou sloučeniny mědi s jinými kovy – zinkem, stříbrem, křemíkem, cínem atd. Každý z těchto prvků se podílí na technologických vlastnostech pájek. Téměř všechny snižují bod tání (u čisté mědi je to 1083°C).
Pro vysokoteplotní pájení se používají pájky měď-zinek, měď-fosfor, stříbro a mosaz.

Pájka potažená tavidlem

Měděno-zinkové pájky

ČTĚTE VÍCE

Jak zvednout ležícího pacienta z postele?

Existuje velké množství měděno-zinkových pájek (PMC-35, PMC-39, PMC-50, PMC-54, PMC-57 atd.). Čísla udávají procento mědi. Používají se pro pájení bronzu, mědi a oceli. Nevýhodou materiálů z čisté mědi a zinku je špatný výkon při rázovém, vibračním a ohybovém zatížení. K odstranění nebo snížení této nevýhody se používá jejich legování jinými kovy (např. mosaz lze považovat za legované měděnozinkové pájky). Legované pájky mědi a zinku se používají zejména při pájení tvrdokovových fréz.

Měď-fosforové pájky

Měď-fosforové pájky (PMF-7, PMF-9, PMFOTsr-6-4-0,03) jsou slitinou mědi a fosforu. Číslo za písmeny označuje procento fosforu. Pájka PMFOTsr-6-4-0.03 kromě mědi a fosforu obsahuje cín a zirkon.
Měď-fosforové pájky jsou středně tající (700-850°C), mají vysokou tekutost a dobrou odolnost proti korozi v agresivním prostředí. Používá se pro pájení mědi a jejích slitin (bronz, mosaz, měďnatý nikl). Lze je také použít jako náhradu za stříbrné pájky při opravách šperků.
Pájení oceli a litiny měděnými pájkami obsahujícími fosfor se nepoužívá kvůli zvýšené křehkosti spoje a jeho neschopnosti odolávat rázům, vibracím a ohybovým zatížením. To je způsobeno tvorbou filmu fosfitů podél hranice švu.
Charakteristickým rysem pájek na bázi mědi a fosforu je to, že jsou samotavné. Při pájení měděných výrobků s nimi není použití tavidla nutné.

Mosaz

Jako pájky se široce používají mosazi, které jsou slitinou mědi a zinku. Mosaz L62 a LOK-62-06-04 poskytuje pevné pájené spoje. LOK-62-06-04 se od L62 liší přítomností cínu a křemíku, které poskytují vyšší technologické vlastnosti pájky. Cín zvyšuje tekutost a snižuje bod tání a sloučeniny křemíku chrání zinek před oxidací a vypařováním. Mosaz se používá pro pájení mědi, oceli a litiny.

Stříbrné pájky

Stříbro je vynikající materiál pro pájení. Stříbrné pájky, které jsou v podstatě slitinou stříbra s mědí a zinkem, jsou na prvním místě v roztíratelnosti, smáčivosti, pevnosti a antikorozních vlastnostech. Kdyby nebyly tak drahé, mohli bychom eliminovat všechny ostatní pájky a používat pouze stříbrné. Naštěstí jsou všestranné a umí pájet téměř jakýkoli kov.
Pájky na bázi stříbra jsou označeny písmeny PSr (PSr-15, PSr-25, PSr-45, PSr-65, PSr-70). Typy Psr-15 a Psr-25 se používají pro pájení nepříliš kritických dílů. Pokud chcete získat obzvlášť kvalitní spojení, použijte pájku PSR-45, která má 45 % stříbra, 30 % mědi a 25 % zinku. PSR-45 má vynikající vlastnosti – houževnatost, kujnost, tekutost, odolnost proti korozi a schopnost odolávat vibracím a nárazům. Pájka PSR-65 není horší než PSR-45, ale je příliš drahá.
Stříbrnými pájkami lze pájet téměř jakýkoli kov – měď a její slitiny, stříbro, ocel atd. Vzhledem k jejich vysoké ceně se však pájení stříbrnými pájkami používá pouze tam, kde je to ekonomicky výhodné, zejména pro spojování nerezových ocelí které se obtížně pájí a vyžadují pájky, které mají dobrou smáčivost a zabraňují korozi, která se může vyskytovat v pájeném spoji.

ČTĚTE VÍCE

Jak ošetřit plísně síranem měďnatým?

Tavidla

Hlavními složkami tavidel pro pájení jsou sloučeniny boru – borax (Na2B4O7), kyselina boritá (H3BO3), anhydrid kyseliny borité (B2O3). Pro posílení aktivity tavidel boru, například při pájení nerezových a žáruvzdorných ocelí, se do nich přidávají sloučeniny fluoru – fluorid vápenatý, fluorid draselný. Používají se speciální tavidla, regulovaná GOST 23178-78 – pod značkami PV200, PV201, PV209, PV209X, PV284X. První dva zahrnují kyselinu boritou, borax a fluorid vápenatý. Používají se pro pájení nerezových a konstrukčních ocelí a žáruvzdorných slitin. Flux PV209 se skládá z fluoridu draselného, anhydridu kyseliny borité, tetrafluoroboritanu draselného. Tavidla PV209X, PV284X se skládají z kyseliny borité, hydroxidu draselného a kyseliny fluorovodíkové. Tavidla PV209, PV209X, PV284X lze použít pro pájení mědi a jejích slitin, nerezových a konstrukčních ocelí.
Pájení mědi a jejích slitin lze provádět čistým boraxem, což je univerzální tavidlo pro vysokoteplotní pájení.

Používají se různé formy tavidla – kapalina, prášek, kousky (například krystaly boraxu). Pro usnadnění jejich dávkování (přebytek tavidla je stejně nežádoucí jako nedostatek) se kombinují s pájkou. To se provádí různými způsoby – přidáváním pájky v práškové formě do sypkých forem, potahováním pájecích tyčí nebo umístěním pájecích trubiček dovnitř nebo společným lisováním tabletových forem.

Technologie vysokoteplotního pájení

V uvedeném příkladu jsou díly klíče vybrány jako díly k pájení. Jako pájka je to materiál, který je tyčí potaženou tavidlem. Vyžaduje se také vysoce aktivní tavidlo vhodné pro nerezové oceli. Topným nástrojem je plynový hořák.
Pájení se provádí v následujícím pořadí

Pájení je proces spojování dvou nebo více kovových povrchů nanášením roztaveného kovu na spoj. Roztavený kov má nižší bod tání než spojované části, aby se zabránilo jejich roztavení.

Přestože je pájení jednou z nejstarších metod spojování, z dobrého důvodu se používá dodnes.

Co je pájení?

Pájení spojuje kovové povrchy dohromady pomocí přídavného kovu, který má nízkou teplotu tání. Proces využívá kapilární působení ke spojení rovnoměrného kapalného proudu výplňového materiálu se základním kovem.

Jedinečná kvalita procesu pájení spočívá v tom, že zachovává mechanické vlastnosti kovů, což je užitečné při aplikacích, jako je pájení stříbra nebo jiných podobných kovů.

ČTĚTE VÍCE

Kolik stojí dekorativní omítka na cihly?

Proces pájení

Jedním z nejdůležitějších kroků v procesu spojování kovů je čištění povrchu základního kovu. Skvělým nástrojem pro odstranění nečistot je brusný papír nebo drátěný kartáč.

Pájení začíná správným umístěním, mezery mezi švy musí být vypočteny tak, aby tekutý přídavný kov dosáhl povrchového napětí s obrobkem. K pomalému ohřevu kovového povrchu obrobku a přídavného kovu na teplotu pájení se obvykle používá hořák.

Jak se přídavný kov taví, kapilární působení mu umožňuje procházet úzkými prostory, čímž se vytváří spojení mezi povrchy základních kovů.

Pájené spoje se tvoří, když se sestava ochlazuje.

Zde jsou kovy, které se často spojují pájením:

Hliník;
Litina;
Hořčík
Měď a slitiny mědi;
Silver.

Požadavky na přídavný kov

Jakmile roztavené tavidlo a přídavný kov ztuhnou, pájený spoj by měl mít očekávané mechanické vlastnosti.
Teplota pájení musí účinně zajistit správný tok tekutiny z roztavené pájky do spoje.
Přídavné kovy musí mít vhodné podmínky smáčení, aby se vytvořily pevné spoje.

Rozdíl mezi tvrdým a měkkým pájením a svařováním

Obecně je technika pájení v každém z těchto případů téměř identická. Jedinou výjimkou je, že při použití měkkých pájek při pájení byste měli udržovat teplotu nejvýše 450 stupňů Celsia. Při pájení tvrdou pájkou pak tato teplota výrazně překračuje 450 stupňů, v některých případech lze toto číslo dokonce zdvojnásobit nebo ztrojnásobit, aby se získaly vysoce kvalitní a odolné spoje.

Při svařování se kromě přídavného kovu taví i obrobky. To vám umožní vytvořit silnější spojení než pájení. Procesy jako TIG, MIG a svařování tyčí fungují při mnohem vyšších teplotách.

Pájecí svařování je druh svařování MIG/MAG. Rozdíl spočívá v teplotě tavení přídavného drátu, která je výrazně nižší než u základního kovu. Přídavný kov je nanesen k vyplnění mezer kapilárním působením. V tomto případě nedochází k výraznému roztavení základního kovu, ale může k němu dojít v omezeném množství.

Oblíbené modely laserových svařovacích strojů:

Laserový zdroj 1500 W Raycus. Laserový zdroj Raycus.

Výkon laseru 1500W. Laserový zdroj Raycus.

Výkon laseru 2000W. Laserový zdroj Raycus.

Různé způsoby pájení

Pájení používá různé způsoby ohřevu pro různé účely a aplikace. Teplo může být aplikováno buď přímo na spoj (lokalizované) nebo na celý obrobek (difuzní ohřev).

ČTĚTE VÍCE

Proč je v topném systému potřeba oběhové čerpadlo?

Lokální způsoby vytápění:

Pájení plamenem – Hořlavý plyn vzniká spalováním acetylenu, propanu nebo vodíku se vzduchem za účelem zahřátí a roztavení přídavného kovu. Tato technika vyžaduje tavidlo k ochraně spoje, které se musí následně vyčistit. Pájení plamenem se primárně používá pro malé výrobní sestavy, kde je hmotnost kovu nerovnoměrná.

Indukční pájení – Vysokofrekvenční střídavý proud se aplikuje na cívku, aby se dosáhlo teploty pájení, která zahřeje obrobek a roztaví přídavný materiál.

Odporové pájení – teplo vzniká elektrickým odporem pájené slitiny, ideální pro vysoce vodivé kovy. Tento způsob ohřevu je nejvhodnější pro vytváření jednoduchých spojů kov na kov.

Technika difúzního ohřevu:

Pájení v peci – Plynový topen nebo topná tělesa se používají k uvedení pece na požadovanou teplotu. Přídavný kov se nanese na spojované povrchy, poté se celá sestava umístí do pece a přivede na teplotu pájení. Pájení v peci umožňuje přesné řízení cyklů ohřevu a chlazení kovů. Proces se často provádí ve vakuu, aby byla pájená slitina chráněna před atmosférickými podmínkami. To také eliminuje potřebu ochrany proti toku.

Pájení ponorem – díl nebo sestava se ponoří do lázně roztaveného přídavného kovu. Aby se zabránilo oxidaci, na díly se aplikuje pájecí tavidlo.