Способы соединения металлов между собой начали появляться тогда, когда люди научились использовать металл в качестве конструкционного материала. Причем пайка, как способ неразъемного соединения, известна еще со времен Вавилона и Древней Греции когда ни о каких технологичных способах соединения, вроде резьбового, а тем более сварки, речи быть не могло. Но сегодня мы не об этом, а о том, что каждый из нас может оказаться на месте жителя древних Афин. Когда есть и газ и даже электричество, а заварить или запаять две металлические детали нет никакой возможности. Не говоря уже об активном прогреве труб или других конструкций для последующей контролируемой деформации.
Содержание:
Зачем нужна газовая горелка
Мощные газовые горелки используются для сварки чугуна, для газовой сварки металлических деталей и конструкций с неразъемным соединением. Менее мощные газовые горелки применяют для пайки автомобильных радиаторов и трубопроводов топливных систем и тормозных систем, элементов системы охлаждения и отопления. Но самое главное качество, которое отличает газовую горелку от обычного газового пламени — стабильность формы и температуры факела, а также возможность точной регулировки подачи газа и кислорода и возможность реализации газовой горелки с пьезорозжигом.
Регулировка этих параметров поможет установить такую температуру нагрева, которая позволит спаять… Стоп, а что такое пайка и чем она отличается от сварки?
Что такое пайка
Когда мы четко уясним, что такое пайка, тогда и требования к газовой горелке вырисуются сами собой. Пайка в принципе — это процесс термического соединения металлов с использованием связующего элемента, припоя или электрода. Припой должен как можно плотнее проникнуть в структуру соединяемых металлов и после застывания обеспечить максимальную прочность соединения.
Пайка предполагает такие температурные условия, обязательные к выполнению, температура указана в порядке нарастания:
- Температура, при которой работает готовое изделие.
- Температура плавления вспомогательного материала.
- Уровень нагрева при пайке.
- Граница плавления спаиваемых металлов.
Когда это условие выполняется, процесс называется пайкой, а именно в этом случае, чтобы выбрать именно такую температуру, которая плавила бы припой, но балансировала ниже точки плавления основного металла, помогут газовые горелки для пайки Своими руками можно выполнить самые простые конструкции горелок, да и не самые мощные.
Применение горелок для твердой пайки и для пайки латунью
Но даже они позволят выполнить массу работы, которая может пригодится в гараже или в доме. Горелка для пайки медных труб самой простой конструкции, схема которой размещена ниже, позволит выполнить практически все работы, которые связаны с пайкой латунных и медных банок радиаторов, теплообменников, интеркулеров, пайки твердыми припоями. Также без газовой горелки практически невозможно заменить соты в радиаторе или разобрать его для замены сердцевины.
Небольшая газовая горелка для твердой пайки может стать неоценимым помощником и при кузовных работах, когда применение высоких температур противопоказано. К примеру, при реставрации локального повреждения участка кузова, когда прогрев высокими температурами может повлечь за собой коробление крупной плоскости, для запаивания мелких сквозных повреждений латунью, для тонких рихтовочных работ. Кроме кузовных работ, небольшие газовые горелки используются для выпрессовки плотно усаженных обойм подшипников, втулок и прочих деталей в соединениях с натягом, особенно если напрессовываются разные металлы.
Пропановая мини газовая горелка
Несколько схем разных по сложности изготовления и по технологиям выполнения мы привели на страничке. Точность регулировки подачи газа и воздуха могут регулироваться только точными заводскими вентилями, подобранными по размеру горелки. Однако самой важной составляющей такой горелки должна стать форсунка. Она выполняется из латунной трубки. В идеале диаметр сопла не должен превышать 0,1 мм. Просверлить отверстие такого диаметра и точно довольно сложно. Поэтому поступают по-другому.
В торце развальцованной трубки сверлится отверстие минимального возможного диаметра, после чего при помощи молотка для чеканки, диаметр доводится до нужного размера. Заготовка закрепляется в тисках при помощи мягких губок, а молотком наносятся легкие скользящие удары в горизонтальной плоскости до тех пор, пока отверстие не получит минимальный диаметр. После этого форсунка обрабатывается шлифовальной наждачной бумагой, чтобы исключить завихрения и отклонения факела. Доводка форсунки проводится опытным путем.
Форсунка для газовой горелки
Форсунка получилась самая простая и подача газа регулируется только с редуктора баллона. Но если выполнить рассекатель в соответствии с чертежом, представленным выше, регулировка будет более точной и ее можно производить непосредственно на горелке. Горелки с малой мощностью, изготовленные своими руками, неприхотливы к качеству газа, они могут работать как на смеси пропана и бутана, так и на пропане. К тому же такая горелка значительно экономнее промышленных образцов.
Газовая горелка, выполненная своими руками, безусловно, не инструмент первостепенной важности в гараже, но бывают моменты, когда без нее просто не обойтись, а изготовления простейшего приспособления займет совсем немного времени. Удачных всем экспериментов!
Метод пайки металлов оловянными припоями — один из самых распространенных, но, к сожалению, соединение получается не слишком прочным. Более надежный шов обеспечивают так называемые «твердые» припои — серебряно-медные или медно-цинковые. Чаще всего при пайке твердыми припоями пользуются бензиновой паяльной лампой. Однако обращаться с ней надо умело: лампа небезопасна в пожарном отношении, коптит при запуске, к тому же пламя плохо поддается регулировке.
Гораздо удобнее работать пропано-бутановой горелкой. Соединенная шлангом с баллоном от портативной газовой плиты, она является прекрасным нагревателем. Неоценимые достоинства такой горелки — постоянная готовность к работе, быстрый разогрев деталей до температуры плавления припоя.
Внешний вид устройства изображен на рисунке 1. Для него вам понадобятся медные или латунные трубки с наружным диаметром 12,8 и 6 мм (толщина стенок — 1 мм). Наконечник горелки вытачивается «из нержавейки» или из любой другой жаростойкой стали и напрессовывается на подводящую трубку. Внутри располагается еще одна центральная трубка с припаянной к ней втулкой с соплом — отверстьем Ø 1 мм.
В полости наконечника располагается сетка — стальной диск с двенадцатью отверстиями Ø 1 мм и центральным отверстием Ø 4 мм под сопло.
Регулировочный вентиль — это винт с резьбой М4, цилиндрическая головка которого имеет внешний диаметр 12—15 мм. Пользоваться им будет удобнее, если на его внешнюю (цилиндрическую) поверхность понести треугольным надфилем неглубокие риски. Далее к подводящей трубке припаяйте твердым припоем прилив, в котором сверлится отверстие Ø 3,2 мм под резьбу М4, проходящее насквозь через подводящую и подающую трубки. При нарезании резьбы имейте о виду, что углубляться метчиком в подающую трубку не следует, иначе вы но обеспечите полного перекрытия в ней отверстия при завернутом винте М4.
Вентиль работает следующим образом: при его вращении против часовой стрелки поток горючей смеси раздваивается, и часть ее попадает в кольцевой зазор между подающей и центральной трубками; далее она проходит через сетку наконечника горелки, образуя при этом широкий факел.
Сборка горелки несложна — все входящие в нее детали соединяются, как это показано на рисунках, и стыки пропаиваются оловом. Рукоятка — это два березовых бруска, соединенных между собой эпоксидным клеем и обработанных совместно.
Для наддува горелки вам потребуется резиновый насос—- такие применяются для заполнения воздухом, надувных лодок, ресивер — его можно сделать из камеры волейбольного или баскетбольного мяча, и полтора метра резиновой трубки — ее можно приобрести практически в любой аптеке. Кроме того, из медных трубок с внешним Ø 8 мм спаяйте два тройника — они нужны для соединения насоса, ресивера, горелки и газового баллона. К последнему необходимо приобрести штатный вентиль, с помощью которого регулируется подача газа. Подача воздуха изменяется с помощью простейшего медицинского зажима.
Рис. 1. Основные размеры элементов пропановой горелки:
1 — наконечник, 2 — подающая трубка, 3 — регулировочный вентиль, 4 — рукоятка, 5 — подводящая трубка.
Рис. 2. Наконечник горелки:
1 — наконечник, 2 — подающая трубка, 3 — центральная трубка, 4 — сопло, 5 — сетка.
Рис. 3. Регулировочный вентиль:
1 — подающая трубка, 2 — подводящая трубка, 3 — маховичок, 4 — винт М4, 5 — прилив.
Рис. 4. Проиановая горелка и дополнительное оборудование:
1 — горелка, 2 — резиновый шланг, 3 — тройник, 4 — медицинский зажим, 5 — газовый баллон со штатным вентилем, 6 — ресивер, 7 — резиновый насос.
Рис. 5. Формы факелов пропановой горелки.
Работать горелка может в нескольких режимах. Так, при минимальной подаче воздуха и газа получается пламя в виде тонкой иглы — с его помощью удобно паять мелкие детали, например ювелирные изделия. При увеличении подачи воздуха и газа образуется гудящий средней мощности факел — при этом регулировочный вентиль должен пропускать часть горючей смеси через сетку наконечника. И наконец, при дальнейшем усилении подачи воздуха и полностью открытом регулировочном вентиле горелка дает мощное гудящее пламя.
Имейте в виду: пламя желтого цвета сигнализирует о том, что наддув воздуха недостаточен, светло-голубое пригасающее пламя — признак излишней подачи воздухе.
В заключение несколько практических советов по работе твердыми припоями.
Приготовление флюса. Чаще всего в качестве флюса используется бура. Подготовка ее к лайке заключается в следующем. Насыпьте порошок в небольшой стеклянный флакон и добавьте в него воды — она должна полностью покрыть кристаллы. Затем нагрейте флакон в водяной бане — часть буры перейдет в раствор, часть останется на дне. При постепенном охлаждении бура будет кристаллизоваться. Измельчите кристаллы деревянной папочкой — и флюс готов к употреблению.
Подготовка припоя. Один из самых распространенных — серебряно-медный припой. Возьмите квадрат асбестового картона, размочите его в воде и пальцами -отформуйте из него подобие чашки, которая будет служить тиглем для плавки. Положите в него равные части серебра и меди, а также флюс и, расположив тигель на кирпиче, нагрейте его мощным пламенем горелки. Сначала расплавится серебро, затем в нем растворится медь. Убедившись, что этот процесс завершился, остудите сплав. Припой готов. С его помощью хорошо работать с деталями из стали, меди и латуни.
Серебряные изделия лучше всего паять, сплавив три части серебра и одну часть латуни. Разумеется, таким припоем можно соединять также сталь, медь и латунь.
Пайка. Детали должны быть тщательно очищены от ржавчины, окислов и грязи. Зафиксируйте их проволокой, место пайки промажьте флюсом и около будущего шва поместите кусочек припоя. Положите детали на асбест и кирпич и мощным пламенем начинайте нагрев, флюс сначала высыхает, затем вспучивается и, наконец, расплавляется, растекаясь по всему шву. После этого расплавляется и припой, образуя маленький шарик. При дальнейшем нагреве (до красного каления) припой смачивает детали и растекается по всему шву. Остается остудить место соединения и шкуркой или напильником счистить от флюса.
Б. СЕРГЕЕВ, инженер
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
или сага о горелках. Часть 1
Мини- горелка
Эта горелка изначально создавалась для пайки скани с очень маленькими деталями, поэтому основной упор сделан на уменьшение диаметра языка пламени. Тогда, когда делалась эта горелка, ещё не продавались маленькие горелки с баллончиком для газа в виде ручки горелки. Поэтому за основу взята универсальная средняя горелка (описание далее) и уменьшены пропорционально все размеры.
Пайка мелких деталей. Иногда для внесения припоя и удержания элементов филиграни не хватает рук 🙂 Особенностью этой горелки является применение рассекателя. Этим достигается стабильность пламени во всём диапазоне давлений (в пределах разумного, конечно), а именно от 0,2 до 3 кг/см2. Количество воздуха не регулируется. Оно подобрано диаметром отверстий подсоса. Если, всё же, приспичит регулировать обогащение смеси, внутрь кольца с накаткой поместить обрезок силиконовой трубки и, вращая кольцо, можно регулировать.Подобранный диаметр отверстия форсунки около 0,12 мм.
Показан один из способов изготовления форсунки. Капилляр припаян к винту, вкрученному в трубку. Винт на ФУМ. Соблюдаем соосность. Можно без капиляра, просверлив на станке латунный винт М3.
А что здесь действительно надо регулировать, так это положение трубки с форсункой. После поджига горелки перемещаем трубку вперёд- назад и найдя оптимальное положение, закрепляем винтом.
Средняя ручная горелка
Эта горелка является самой универсальной горелкой для пайки мелкой и средней ювелирки твёрдыми припоями. (Конечно, если не надо, чтобы обе руки были свободны 🙂 Зато регулировку можно делать той же рукой, что держит горелку.
Она тоже содержит рассекатель и поэтому сама по себе никогда не погаснет при любых нормальных значениях давления пропана.
Регулировка пламени той же рукой.Силиконовой трубкой защищено место, где подвешивается на крючёк. Ручка из эбонита. При правильной настройке горелка даёт узкий длинный факел.
Вокруг оголовка горелки сделана теплоизолирующая муфта. Её применение позволяет прогреть оголовок, этим можно несколько повысить температуру пламени. Она сделана из асбестового волокна с добавлением каолина и жидкого стекла.
Паяемый предмет должен находиться в восстановительной зоне пламени. Проверить это можно, положив в пламя кусочек медного провода. В восстановительной зоне поверхность металла становится блестящей.
Форсунка на этой горелке выполняется так же, как и на предыдущей. Подобранный диаметр отверстия форсунки 0,16 мм.
Количество воздуха можно также регулировать, поместив внутрь кольца кусочек силиконовой трубки соответствующего диаметра. Но с такими размерами, как у меня на чертеже, смесь уже достаточно сбалансирована.
Средняя прямая горелка
Как видите, над названиями горелок я не очень парился, надо ведь чтобы заголовки были разные. Надо же их как то называть.
Следующая горелка отличается от предыдущих геометрией расположения составных частей, а принципы работы такие же.
У этой горелки пламя более мягкое, поэтому её лучше применять для прогрева чего- нибудь (отжиг проволоки, патинирование) или там, куда предыдущая не достанет. У неё такой же рассекатель, как и у предыдущих горелок. И своеобразно сделан подсос воздуха.
Чертежа на эту горелку нет, потому что основные параметры совпадают с предыдущей горелкой. Оголовок и рассекатель, а также диаметр воздуховода такие же. И, главное, диаметр форсунки такой же.
Большая ручная горелка
Эта горелка является аналогом предыдущих ручных горелок. Все параметры аналогичны, только увеличена мощность. Этой горелкой можно паять не только скань, но и медные трубки холодильников.
Единственной стандартной составляющей в этой горелке является газовый кран. Но не проходной, как в предыдущих случаях, а угловой. На нём всё и крепится. Подобранный диаметр отверстия форсунки 0,23 мм.
Дополнение 1
Сегодня получил очередное письмо с просьбой объяснить где взять капилляры и вообще, как сделать форсунку. Предлагалось даже применить электроэррозию. Я даже не предполагал, что это может вызвать затруднения.
Итак, я это делаю таким образом. Прежде всего я приноровился использовать для форсунок винты М3 (обычный винт с резьбой диаметра 3 мм, метрической).
Итак, берёте свою коробку с винтами М3, вываливаете её и распределяете равномерным слоем. Затем берёте магнит и вытягиваете все притягивающиеся винты. У вас в результате останутся винты, которые не притягиваются. То, что они выглядят так же, как и остальные, не должно вас обмануть. Это латунные винты с гальваническим покрытием. На фото под цифрой 1.
Если нет М3 латунных, ничто не мешает проделать это с М4.
Далее перед вами пять путей:
— сразу просверлить отверстие нужным диаметром сверла. Но это для довольно больших отверстий и при наличии прецизионной сверлилки.
— просверлить с обеих сторон винта большим сверлом, но не до конца. Потом эту перемычку пробить иглой или досверлить малым сверлом.
— просверлить большим сверлом, а затем заполнить отверстие припоем ПОС, а затем уже работать с ним, что гораздо легче.
— просверлить большим сверлом, а затем припоем ПОС впаять соосно в винт нержавеющую проволочку соответствующего диаметра. А затем выдернуть проволочку.
И, наконец, можно впаять легкоплавким припоем ПОС в просверленное отверстие капилляр соответствующего диаметра.
Итак, капилляры, то есть тонкие трубочки.
Под цифрой 2 капилляры из самописцев приборов КИП. Вряд ли вам стало легче от такого совета.
А вот под цифрой 3 самый реальный вариант. Когда вам доктор сделает укол, не охайте, не жалейте себя, а соберите волю в кулак и попросите доктора отдать вам иголку на память. Он отдаст, ему не жалко. Таким образом за больную жизнь свою и своих близких вы соберёте обширную коллекцию капилляров. А если вам повезёт делать уколы импортными шприцами, то ассортимент станет гораздо богаче. У них есть и очень тонкие иглы, например для прививок.
Не забудьте собрать также коллекцию сталистых упругих проволочек для прочистки капилляров- цифра 4.
Цифра 5- в комплекте к моей новой газовой плите шёл целый набор форсунок с разными диаметрами отверстий.
И, наконец, 6- концевые зажимы для монтажа многожильных электрических проводов. Целая куча разных диаметров.
Дополнение 2
Иногда приходят жалобы трудящихся, что горелка не работает или работает как то не так. Здесь выложены только работающие конструкции, теоретических нет. Значит, что то не доглядели или не поняли принцип действия горелок. Сейчас попробую объяснить на примере мини- горелки. Для этого приведу упрощённую схему этой конкретной конструкции.
1. Убедитесь, что давление поступающего газа находится в приемлемом диапазоне 0,2-4 кг/см2. А самый рабочий диапазон от 0,5 до 2,5 кг/см2. А диаметр отверстия форсунки 0,12 +/-0,02 мм.
2. Отверстия для подсоса воздуха не закрыты.
3. На рисунке. Диаметр трубки с подающейся газовоздушной смесью 3,5 мм. А центральное отверстие в рассекателе диаметром 3 мм. То есть на 0,5 мм меньше. Поэтому часть потока газовоздушной смеси расходится в стороны в маленькие отверстия. Скорость потока через эти отверстия меньше, чем основного потока. Эти маленькие отверстия как раз и предназначены для поджига основного потока. А из за небольшой скорости газовоздушной смеси через них горят стабильно и не дают сдуть пламя основного потока. Это справедливо для всех горелок такого типа, что на этой страничке, с рассекателями пламени.
4. Исходя из вышесказанного проверьте, остался ли зазор в 2 мм между обеими частями головки горелки. При правильном изготовлении по чертежам, этот зазор будет. Иначе вы будете наблюдать только центральный факел, без боковых огоньков, который легко сдувается при повышении давления поступающего на форсунку газа.
Слева- неработающая горелка. Справа- как должно быть.
5. И пару слов о положении форсунки. Срез капилляра, из которого выходит газ, нужно подобрать его положение уже при работающей горелке в районе напротив отверстий для забора воздуха, или до этих отверстий. И, конечно, трубка с капилляром не должна перекрывать воздушные отверстия.