6 kroků k úspěšnému pájení

Pájený spoj se v podstatě „udělá sám“ – rozdělení plniva do spoje zajišťuje spíše kapilární působení než zručnost obsluhy.

Skutečná zručnost spočívá v návrhu a konstrukci spoje, ale i správně navržený spoj může dopadnout špatně, pokud nedodržíte správné postupy pájení. Tyto postupy se omezují na šest základních kroků. Přestože jejich provedení je obecně jednoduché, žádný z nich byste neměli vynechat.

Krok 1: Zajistěte dobré uložení a správné vůle.

Pájení využívá kapilárního působení k rozdělení roztaveného plniva mezi povrchy základních kovů. Při pájení proto udržujte mezi základními kovy dostatečnou vůli, aby kapilární působení mohlo pracovat co nejefektivněji. Téměř ve všech případech to znamená těsnou vůli. Optimální vůle nebo mezera ve spoji je pro většinu plnivých kovů 0,0015 palce, ale typické vůle se pohybují od 0,001 do 0,005 palce.

Při každodenním pájení nemusí být vůle příliš přesné, abyste dosáhli dostatečně pevného spoje. Kapilární působení funguje v celém rozsahu vůlí, takže máte určitou volnost. V každodenní dílenské praxi se při snadném sklouznutí obvykle vytvoří dostatečný pájený spoj mezi dvěma trubkovými díly. Mějte na paměti, že s rostoucí vůlí obecně klesá pevnost spoje. Kapilární působení se zastaví kolem 0,012 in. Pokud spojujete dva ploché díly, můžete jeden opřít o druhý. Kontakt kovu s kovem je veškerá vůle, kterou obvykle potřebujete, protože průměrná povrchová úprava kovů frézováním poskytuje dostatečnou drsnost povrchu pro vytvoření kapilárních cest pro proudění roztaveného plniva. Vysoce leštěné povrchy naopak mají tendenci omezovat tok plnicího kovu.

Při plánování vůlí spojů nezapomeňte, že pájené spoje se vyrábějí při teplotách pájení, nikoliv při pokojové teplotě. Vezměte v úvahu koeficient tepelné roztažnosti spojovaných kovů, zejména u trubkových sestav, v nichž se spojují různorodé kovy.

Jak velkou rezervu byste měli vytvořit pro roztažnost a smrštění, závisí na povaze a rozměrech spojovaných kovů a na konfiguraci spoje. Ačkoli je při určování přesných tolerancí vůlí pro každou situaci zahrnuto mnoho proměnných, mějte na paměti tuto zásadu:

Další informace o lícování naleznete na www.lucasmilhaupt.com.

Krok 2: Očistěte kovy.

Kapilární působení funguje správně pouze u čistých kovových povrchů. Pokud jsou pokryty olejem, tukem, rzí, vodním kamenem nebo nečistotami, musíte tyto nečistoty odstranit, jinak vytvoří bariéru mezi povrchy základních kovů a pájecími materiály.

Čištění kovových dílů je málokdy složité, ale musíte je provádět ve správném pořadí. Nejprve je třeba odstranit olej a mastnotu, protože kyselý mořicí roztok zaměřený na odstranění rzi a okují nebude na mastném povrchu fungovat. Začněte tím, že se zbavíte oleje a mastnoty. Ve většině případů to můžete provést buď ponořením dílů do vhodného odmašťovacího rozpouštědla, odmaštěním v páře nebo alkalickým či vodním čištěním. Pokud jsou kovové povrchy pokryty oxidem nebo vodním kamenem, můžete tyto nečistoty odstranit chemicky nebo mechanicky. Pro chemické odstranění použijte kyselé mořidlo. Ujistěte se, že chemikálie jsou kompatibilní s čištěnými obecnými kovy a že ve štěrbinách nebo slepých otvorech nezůstávají stopy kyseliny. Mechanické odstranění vyžaduje abrazivní čištění.

Zejména při opravách pájení, kde mohou být díly velmi znečištěné nebo silně zrezivělé, můžete proces čištění urychlit použitím smirkového plátna, brusného kotouče nebo pilníku či pískování s následným opláchnutím. Jakmile jsou díly důkladně vyčištěny, co nejdříve je tavte a pájejte, abyste snížili možnost opětovné kontaminace povrchů prachem z výroby nebo tělesnými oleji usazenými při manipulaci.

Upozorňujeme, že některá čisticí média zanechávají zbytky a usazují se na povrchu, takže je nelze smýt.

Krok 3: Tavte díly.

Tavidlo je chemická směs nanesená na povrchy spojů před pájením. Jeho použití je až na výjimky při atmosférickém pájení nezbytné. Zahřívání kovového povrchu totiž urychluje tvorbu oxidů, která je výsledkem chemické reakce mezi horkým kovem a vzdušným kyslíkem. Pokud nezabráníte tvorbě těchto oxidů, budou bránit smáčení a spojování pájecího kovu s povrchy.

Povrchová vrstva tavidla na ploše spoje chrání povrchy před vzduchem a zabraňuje tvorbě oxidů. Rovněž rozpouští a absorbuje všechny oxidy, které se vytvoří během zahřívání nebo které nebyly zcela odstraněny při čištění.

Tavidlo můžete na spoj nanést jakýmkoli způsobem, pokud povrchy spoje zcela pokryjete. Tavidlo se konvenčně vyrábí ve formě pasty, takže je obvykle nejvhodnější nanášet ho štětcem. S rostoucím výrobním množstvím však může být efektivnější nanášet tavidlo namáčením: dávkováním předem odměřeného nánosu vysoce viskózního tavidla z aplikační pistole.

Typicky se tavidlo nanáší pokud možno těsně před pájením, aby mělo co nejméně času na zaschnutí a odlupování nebo stržení z dílů při manipulaci. Zvolte tavidlo, jehož složení je určeno pro konkrétní kovy, teploty a podmínky pájení.

Krok 4: Sestavení pro pájení.

Pokud jsou díly očištěné a natavené tavidlem, podržte je v poloze pro pájení. Ujistěte se, že během cyklů zahřívání a ochlazování zůstanou ve správné poloze, aby kapilární působení mohlo vykonat svou práci. Pokud to tvar a hmotnost dílů dovolí, nejjednodušší způsob, jak je udržet pohromadě, je gravitace.

Gravitaci můžete také pomoci přidáním dalšího závaží, pokud ho nepřidáte příliš mnoho. Pokud přidáte příliš velkou hmotnost, nemusí být dodrženy vůle a tvrdá pájka může být vytlačena z oblasti spoje. Nezapomeňte také, že přidáním závaží k dílům se zvýší jejich hmotnost, což prodlouží dobu potřebnou ke zvýšení teploty dílů při pájení.

Krok 5: Pájení sestavy.

Vlastní pájení zahrnuje zahřátí sestavy na teplotu pájení a protékání plnicího kovu spojem. Při zahřívání sestavy na teplotu pájení dbejte na to, abyste ji nezahřáli na teplotu tání základních materiálů.

Nejprve proces zahřívání: Při tvrdém pájení působte teplem široce na základní kovy. Pokud pájíte malou sestavu, můžete celou sestavu zahřát na teplotu toku pájecího plniva. Pokud pájíte velkou sestavu, zahřívejte širokou oblast kolem spoje. K pájení jedné sestavy se nejčastěji používá ruční hořák. Různá paliva – zemní plyn, acetylen, propan, propylen – lze spalovat buď s kyslíkem, nebo se vzduchem. Mějte na paměti, že oba kovy v sestavě by měly být zahřívány co nejrovnoměrněji, aby dosáhly teploty pájení ve stejnou dobu. Po celou dobu udržujte hořák v pohybu a neohřívejte pájecí plochu přímo.

Abyste zabránili nerovnoměrnému ohřevu, sledujte tavidlo. Pokud se jeho vzhled rovnoměrně mění, jsou díly zahřívány rovnoměrně.

Jakmile zahřejete sestavu na teplotu pájení, jste připraveni nanést plnicí kov. Při ručním pájení opatrně přidržujte tyč nebo drát u místa spoje. Zahřátá sestava roztaví část plnicího kovu, který se kapilárním působením okamžitě natáhne do celé oblasti spoje. Možná budete chtít přidat trochu tavidla na konec tyče plnicího kovu – asi 2 až 3 palce – abyste zlepšili tok. Tavidlo můžete přidat buď nanesením štětcem, nebo ponořením tyče do tavidla. U větších dílů, které vyžadují delší dobu ohřevu, nebo pokud je tavidlo nasyceno oxidy, pomůže přidání čerstvého tavidla na plnicí kov zlepšit tok a pronikání plnicího kovu do oblasti spoje.

Buďte opatrní: Roztavený plnicí kov při pájení má tendenci stékat směrem k oblastem s vyšší teplotou. Ve vyhřívané sestavě mohou být vnější plochy základního kovu o něco teplejší než vnitřní plochy spoje. Dbejte na to, abyste plnicí kov nanesli bezprostředně vedle spoje. Pokud jej nanesete směrem od spoje, bude mít tendenci se spíše rozkládat na horkých plochách, než aby vtékal do spoje. Nejlepší je také zahřívat stranu sestavy naproti místu, kam podáváte výplňový kov. Plnicí kov bude mít tendenci následovat místo, kde je teplo nejintenzivnější.

Krok 6: Vyčistěte pájený spoj.

Po pájení sestavu vyčistěte. Protože většina tavidel pro pájení je korozivní, je čištění nezbytné. Čištění obvykle probíhá ve dvou krocích:

1. Odstraňte zbytky tavidla.
2. Odstraňte případné oxidové usazeniny vzniklé během pájení mořením.

Protože je většina pájecích tavidel rozpustná ve vodě, můžete zbytky odstranit kalením sestavy v horké vodě (120 °C nebo teplejší). Ponořte sestavu, dokud je ještě horká, ale ujistěte se, že plnicí kov před kalením zcela ztuhl. Zbytky tavidla podobné sklu obvykle popraskají a odloupnou se. Pokud jsou trochu tvrdohlavé, lehce je vykartáčujte drátěným kartáčem, dokud je sestava ještě v horké vodě.

Můžete mít problémy s odstraněním tavidla, pokud jste na začátku nepoužili dostatečné množství nebo pokud jste díly během pájení přehřáli. Pak se tavidlo zcela nasytí oxidy a obvykle zezelená nebo zčerná. V takovém případě je třeba tavidlo odstranit roztokem slabé kyseliny.

Poté, co se zbavíte tavidla, použijte mořicí roztok k odstranění všech oxidů, které zůstaly na místech, jež nebyla během pájení chráněna tavidlem. Obecně platí, že nejlepší mořidlo, které můžete použít, vám doporučí výrobce pájených materiálů, které používáte.

Gary DeVries je analytik trhu a Creed Darling je aplikační inženýr pro pájení ve společnosti Lucas-Milhaupt Inc. 5656 S. Pennsylvania Ave., Cudahy, WI 53110, 414-769-6000, fax 414-769-1093, www.lucasmilhaupt.com.