Медь и сплавы в нашем хобби

Все сплавы меди в одной теме ! Основные сведения о них в первых постах , разумные дополнения будут переносится в вверх. В старых разделах начинали обсуждать медь , плавно скатывались на латунь а затем яросно начинали спорить и вредном цинке и свинце .

Медь , латунь , бронза , олово+цинк+свинец в сплавах.

Медь – это один из элементов, которые хорошо знакомы человечеству вот уже более 1000 лет.
Поэтому неудивительно, что она нашла применение во многих устройствах и системах, например:
-в качестве труб в системе водопровода
-в качестве труб системы отопления частных домов
Трубы из меди обладают недоступной для стальных труб гибкостью, отличаются долговечностью и устойчивостью к воздействию химических элементов.

Подготовка к работе

Прежде чем начинать сборку системы отопления или водопровода, следует запастись инструментами, без которых невозможно получить герметичные соединения медного трубопровода.

Для работы с медными трубами понадобится:

   Труборез. Медные трубы довольно мягкие, и любой нажим может привести к деформации, поэтому необходим качественный инструмент для резки.
   Фаскосниматель. После того, как нужной длины труба будет отрезана, необходимо снять фаску, чтобы трубы заходили одна в одну, а заусенцы мешают этому процессу.
   Ершик стальной для чистки внутренних поверхностей труб.
   Щетка для зачистки паяемых поверхностей. Она также как и ершик, необходима для удаления окислов и загрязнений, препятствующих качественной пайке.
   Газовая горелка с насадкой для регулировки пламени.
   Припой.
   Флюс.
Перечисленные инструменты и материалы - не догма , и заменить их подручными не проблема.

Процесс пайки припой + флюс.

С паяльной пастой

Если кто то предложит еще интересные способы добавлю.

По рекомендациям и отзывам форумчан ,в местах контакта со спиртосодержащими жидкостями и парами
Медь труба , лучшая для водопровода ( мягкая ),для холодильников и кондиционеров - в рулонах и прутках. Медь листовая - электротехническая.

Припой  - Оловянно-медный или оловянно-серебрянный.

Флюс - фирменный для пайки водопровода , ортофосфорная к-та , хлористый цинк р-р ,

Продолжение...

Я бы еще добавил пайку с помощи паяльной пасты с содержанием олова Процесс проще - легче контролировать нагрев, появились капли олова, пайка закончилась.

Добавил

Медь один и традиционных материалов использовавшийся в пищевой промышленности и «пищевом быту» на протяжении тысячелетий. Причин тому несколько.
Наличие медных руд неглубокого залегания в районе «очагов цивилизаций».

Относительно несложное извлечение меди из руды. Для процесса не требуется кислородное дутьё или электролиз.

Лёгкая обрабатываемость. Ковкость в частности.

Относительно невысокая токсичность соединений.

Это было ЗА.

Теперь против. Основной аргумент против, это все-таки токсичность соединений и невысокая химическая стойкость которая позволяет этим соединениям легко образовываться.  Когда говорят «что сколько используется и ничего» то вспомните что в Древнем Риме водопроводы из свинца делали, так как металл удобный и сразу никто не умирал от такой воды. Так подтравливались потихоньку.

Поэтому «традиционное значит хорошее» это субъективизм. Ведь вы не хотите вернуться к «традиционной» медицине средневековья, не стремитесь чтоб вам удаляли и лечили зубы так как настоящим жителям Лютеции (старое название Парижа, от латинского lutum – грязь, а Париж от племени паризиев которое там до римлян жило). То есть рассматривать будем химические свойства, механические, но не историческую ценность.

Обрабатывать медь можно разнообразными способами, так как металл пластичен и мягок, особенно в отожжённом состоянии. У меди очень значительно отличается её прочность в отожженном и холоднодеформированном состоянии. На основе этого есть цирковой трюк. Атлет выносит несколько колец и прутьев из отожженной отполированной меди. Затем кольца разгибает, прутья сгибает в кольца. Затем просит кого-то провести обратный процесс сгибания – разгибания. Все терпят фиаско. Толщина прута такова чтобы сильный мужчина мог это проделать со значительным, но не предельным напряжением пока медь отожжена. Допустим усилие на первую деформацию 80 кг, тогда на повторную может быть в 2 – 2,5 раза больше.
Ещё есть декоративный «трюк» берём отожжённую медную пластину, с предварительно отшлифованными в плоскость сторонами. На одной стороне делаем чеканку дракона, (этот трюк был очень популярен в Китае, поэтому дракон) затем противоположную сторону полируем. Там где чеканка металл твёрже и появляется невидимый глазу бугорок. В такое зеркало можно смотреться, не замечая деформации, но если отразить им свет на стену, то уже в 3-5 метрах явно будет виден рисунок дракона.

К чему я это? К тому, что при работе с медью очень желательно иметь возможность делать промежуточные отжиги. Для размягчения. Иначе многие технологические возможности останутся для вас «за кадром»

Важнейший для нас вопрос это способы соединения деталей из меди.

Основные виды это такие.
Клёпка. Закатка швов.  Пайка. Сварка.

Клёпка дело сложное. Для его освоения нужно время, для её осуществления нужно оборудование. Особенно важно термическое.  Я не буду вдаваться в технологию клёпки меди так как она мало распространена, достаточно о ней упомянуть.  Лично я ей занимался только в декоративных целях, изготавливая всякие приколы для Толкиенистких игр в 1988-1994 годах, и стимпансковские приколы несколько позже.  Герметичных швов не клепал.

Закатка швов. Стандартное дело для меди, оцинкованной стали, жести. Не зря книги по соответствующему профилю называются «Медницкие и жестяницкие работы». Это проще клёпки но всё равно требует навыков и приспособлений редко имеющихся у любителей. Я не называю любителями тех кто посвящает этому времени чуть ли не больше чем основной работе, даже если и не получает за это денег. К тому-же ИМХО это мало удобно для изготовления небольших изделий, где толщина листа существенна по сравнению с радиусами изгиба изделия. Допустим труба диаметром 50 мм из меди толщиной 1,5 мм. Закатать шов может и можно, но выглядеть будет грубовато и изготовление гемморойно. ИМО.   Я допускаю изготовление красивых закатанных швов и при вышеупомянутых параметрах изделия, но не допускаю что такой шов хоть и некрасивый, но герметичный сделает новичок на коленке.

Пайка. Пожалуй, самый простой и распространённый способ обработки меди. Тем, кто не паял вообще ничего в жизни, советую начинать не с листовой меди. Какие особенности?  Высокая теплопроводность. Тепло просто «улетает» от точки нагрева.  Те, кто паял до этого только сплавы меди, эту проблему ещё не очень прочувствовал. Теплопроводности сплавов всегда меньше чем теплопроводность самого теплопроводного компонента.  Если кого интересует почему так могу развернуть тему, по образованию я физик с уклоном в материаловедение.
Сложнее в этом отношении паять только серебро. То есть основные особенности пайки меди. Мощный паяльник.  По возможности накрывать чем-то термостойким и теплоизолирующим незадействованные части изделия. Возможны дополнительные паяльники или горелки для подогрева изделия в целом. Я например паяю трубы из меди положив на газовую плиту и включённую на слабый огонь. Точнее подбирая нагрев. Когда она нагрета до температуры на 30-50 градусов ниже температуры плавления припоя, то процесс идёт гораздо проще.
Естественно в нашем деле мы не будем паять себе любимым что то Припоями Оловянно-Свинцовыми,  ПОС, свинец нам не нужен. Олово, чистое олово или олово с серебром. Допустим ПСР-3,5 где 3,5 это 3,5% серебра. Или Оловянно-медный.  Есть более экзотические варианты, например с редкоземельными элементами. Их много. Найдёте такую экзотику, пишите, спрашивайте, будем разбирать по факту.

Сварка меди. С этим я сталкивался чаще всего. Трудности те-же что и в пайке. Высокая теплопроводность.  В среднем сварщик-аргонщик по меди получает вдвое больше чем по нержавеющей стали. Это у нас, в регионе (Харьков) но как я понимаю тенденция общая. Когда мы варили обечайки диаметром 800мм из меди толщиной 3 мм, то я спроектировал устройство  и был создан «стакан» куда обечайка  ставилась и нагревалось двумя газовыми горелками. Тогда сварщику было гораздо легче прогреть место сварки.


Вторая трудность при сварке, та-же, что при сварке других чистых металлов. Практически нет температурного диапазона, когда металл расплавлен частично. Так как это чистый металл, а не сплав с разными фазами, имеющими различную температуру плавления, то при нагреве вот только что был твёрдый металл и вот уже жидкость. Естественно есть полу-расплавленное состояние, когда есть кристаллы нерасплавленные и расплав,  но при быстром подводе тепла оно проскакивает очень быстро. Есть отличия при плавлении одной фазы и нескольких.  Особенно если учесть что теплопроводность расплавленной меди гораздо ниже чем твёрдой, то как только вы получили расплав, то он стразу начинает отдавать тепло остальному металлу хуже.

Теплопроводность при комнатой температуре приблизительно 400 ватт / (метр кельвин), при температуре плавления, но твёрдой 317, а при той-же температуре, но жидкой 175 в той же размерности. В общем, сваривать медь сложно, но можно.
Можно варить медь не медной присадкой, а специальной, с добавками олова, серебра и прочего. Смысл мероприятия в том, что температура плавления такой присадки несколько ниже, чем самой меди. Но это не твёрдая пайка, так как происходит расплавление основного металла.

Стоимость «хороших» присадок для сварки (как и для пайки)  весьма высока. По ценам мая 2014 палочка диаметром 2 мм медной присадки с добавками серебра и кучи иного (по паспорту ещё 9 компонентов) длиной метр стоила 90-130 гривен.  90 если брать много, 5 кг то во столько одна обойдётся, 130 если брать одну палочку. Это был единственный припой которым не самый супер-пупер сварщик мог уверенно варить потолочный шов по меди, сваривая медь толщиной 3 и 2 мм. Корпус реактора с отводом диаметром 600 мм.  Там куча добавок обеспечивающих сразу множество «правильных» свойств.  Высокий коэффициент поверхностного натяжения и прочее.

Но необходимо внимательно читать состав присадки и представлять вам оно нужно или нет?



Все у кого есть замечания по моему тексту пожалуйста в личку. Всё будет учтено.  Не обещаю что мгновенно, я не только на форуме сижу по жизни   но учту.  Если есть вопросы тоже в личку.