Для ручных паяльных станций требуются соответствующие системы вытяжки на рабочем месте или, при необходимости, должны использоваться горелки с инертным газом с подходящими встроенными системами вытяжки. Если паяные швы, выполненные припоями на основе меди, стачиваются, необходимо соблюдать значения ПДК для мелкой пыли. В этих зонах должны быть установлены подходящие системы вытяжки на рабочем месте. Из соображений безопасности труда и экономии следует избегать «образования чешуек оксида цинка» (белый налет на листовом металле или в виде плавающих частиц) путем соответствующего снижения подводимой энергии. 

Дальнейшее чтение

1. Памятка ДВС М 0938-1, Дуговая пайка — основы, процедуры, требования к технологии системы
2. Памятка ДВС М 0938-2, дуговая пайка — применение

Основные материалы

Процессы дуговой пайки обычно используются на стальных листах без покрытия и с металлическим покрытием толщиной до 3,0 мм. В случае высокопрочной листовой стали необходимо учитывать, что прочность припоя, как правило, ниже прочности основного материала. Особенностью является соединение разнородных основных материалов, например медных сплавов со сталью. Из-за различных диапазонов плавления основных материалов эти соединения имеют двойной характер: соединение пайкой со стороны стали и соединение сваркой со стороны меди. Даже нержавеющая сталь может быть разумно соединена с помощью процесса дуговой пайки. В частности, при длинных швах (несколько метров) и тонких листах значительное преимущество может иметь меньшая тепловая нагрузка. так как искажения компонентов значительно уменьшены. Лучшая способность перекрывать зазоры обеспечивает большую устойчивость к допускам компонентов. В качестве присадочного металла рекомендуется ML CuAl8. Необходимо учитывать разницу в цвете основного материала и наполнителя.

Поверхностные покрытия и предварительная обработка

Листовой металл с толщиной слоя цинка до 15 мкм, как правило, без проблем соединяется с помощью дуговой пайки. Если, например, используются горячеоцинкованные или штучно оцинкованные детали с толстыми слоями цинка, необходимо провести дополнительные испытания. Алюминийсодержащие припои рекомендуются для алюминизированных основных материалов. Кроме того, оцинкованный листовой металл может иметь органическое покрытие, что требует корректировки параметров обработки. Для того чтобы между основным материалом и смачивающим жидким припоем имело место металлургическое взаимодействие, поверхность раздела с припоем должна быть в основном металлически чистой и свободной от примесей. Грязь, жир, остатки обработки, воск, клей или масло приводят к снижению качества (порообразование, непровар и т. д.). 

Дополнительные материалы и вспомогательные материалы

• Материалы для пайки Проволочные электроды и сварочные  прутки ML CuSi3  и  ML CuAl8 в основном используются для дуговой пайки. Проволока диаметром 1,0 мм в основном используется для пайки MIG. Традиционно в Германии преобладает сплав ML CuSi3, тогда как в других странах для аналогичных задач часто используется сплав ML CuAl8. ML CuAl8 используется для соединений, где важен внешний вид поверхности шва. Это может иметь большее значение, например, в мебельной промышленности. Проволочные электроды и сварочные прутки оптимизированы для дуговой пайки. Проволочные электроды характеризуются оптимальной твердостью для подачи проволоки и обладают лучшими свойствами скольжения.
• Для электродуговой пайки обычно применяют защитные газы  аргон, I1 или смеси Ar с примесями CO₂  или O₂. В случае материалов для пайки с содержанием Si или Sn предпочтительны низкие активные доли CO ₂  или O₂. Они стабилизируют дугу, снижают склонность к пористости, но увеличивают погонную энергию в основной материал. Смеси Ar-He без активного компонента идеально подходят для пайки материалов с алюминиевыми компонентами. Хотя добавки N₂  стабилизируют дугу и дают широкий шов, они могут привести к значительному порообразованию. Н2 в качестве компонента защитного газа он подходит для увеличения скорости подачи при пайке, но также может привести к пористости. Опыт производителя защитного газа следует использовать для адаптации защитного газа к задаче пайки.

О том, как правильно хранить все материалы, вы можете прочитать в следующем.

При плазменной пайке можно использовать как импульсный, так и непрерывный ток дуги. Положение «ванночка» и «падение» предпочтительнее других положений для пайки. В отличие от пайки MSG, при плазменной пайке присадочный материал не подается в суженную дугу. Таким образом, плавление присадочного материала (почти) не зависит от подводимой к линии энергии, поэтому на геометрию шва можно влиять в широком диапазоне. Плазменная пайка с подачей присадочной проволоки под током называется процессом плазменной горячей проволоки. Этот вариант процесса принципиально отличается только способом подачи токопроводящего присадочного материала. Повышенная температура наполнителя может быть преобразована в скорость обработки и используется для уменьшения деформации. 

Специальные требования к паяльному оборудованию

Источник питания с крутопадающей статической характеристикой необходим как для стандартной, так и для импульсной пайки. Источник питания снабжен блоком розжига для бесконтактного зажигания плазменной дуги. Обычно это высокочастотный блок, который зажигает дугу непосредственно между заготовкой и электродом или вспомогательную дугу между электродом и соплом горелки. 

Паяльные токи в диапазоне 5-75 А обычно выбираются для ручного применения. В нормальных условиях для полностью механизированных или роботизированных приложений требуется до 250 А. Плазменные горелки всегда имеют водяное охлаждение, чтобы рассеивать технологическое тепло и гарантировать срок службы, ориентированный на производительность. Провод подается снаружи, не под напряжением. Разделяя величину подачи проволоки и тока дуги, можно, например, осуществлять ремонтную пайку переплавом без подачи проволоки.

Пайка MSG отличается от сварки MIG или MAG тем, что в качестве присадочного материала используются проволочные электроды на основе меди. Этот метод обычно используется в технологии короткой или импульсной дуги во всех положениях пайки. Специальную подготовку шва обычно не проводят. 

Процесс короткой дуги

Процесс короткой дуги позволяет выполнять пайку MSG с низким подводом тепла. Если мощность дуги мала, в коротком замыкании происходит перенос капель (процесс короткой дуги). 

Импульсная дуга

ехнология импульсной дуги обеспечивает легко контролируемый переход материала с низким уровнем короткого замыкания и хорошей способностью перекрывать зазор при пайке угловых швов в месте соединения внахлестку. Как правило, процесс с импульсной дугой дает более плоский валик, чем процесс с короткой дугой. Поскольку покрытия также приводят к нестабильности процесса при пайке MSG импульсными дугами, рекомендуется использовать как можно более короткую дугу. Процесс пайки с малым разбрызгиванием можно проводить в среде защитного газа с высоким содержанием аргона, если параметры выбраны оптимально. Чтобы сохранить тепловложение как можно более низким, необходимо использовать низкий фоновый ток.

Специальные требования к паяльному оборудованию

Пайка MSG предъявляет особые требования к источнику питания. Чтобы свести к минимуму испарение цинка при тонколистовом металле, пайку проводят при малой мощности. Поэтому очень важно, чтобы источник тока имел диапазон регулирования, который простирается далеко вниз. В то же время дуга должна быть особенно стабильной в нижнем диапазоне мощностей. Для этой цели низкий базовый уровень тока столь же важен, как и быстродействующее регулирование для коротких длин дуги. 

При пайке MIG требуется дифференцированная форма импульса в зависимости от присадочного материала и защитного газа. В целом, хорошие результаты пайки можно получить на оцинкованном листе с большинством источников импульсного тока, представленных на рынке. Однако может потребоваться получение соответствующей характеристической кривой от производителя. Поскольку обычно используемые присадочные материалы мягче, чем стальная сварочная проволока, к узлам подачи должны предъявляться более высокие требования и, подобно алюминиевой или порошковой проволоке, должны использоваться приводы с роликами с полукруглыми желобками контролируется для обеспечения постоянной скорости подачи. Пакеты шлангов горелки должны быть оснащены пластиковым сердечником. Если требуются пакеты шлангов длиной более 3 м для ручного использования или более 1,5 м для робота, рекомендуется использовать дополнительный двигатель подачи проволоки, например, на горелке. 

Для автоматизированной работы рекомендуются сварочные горелки с водяным охлаждением. К узлам подачи должны предъявляться более высокие требования и, как и для алюминиевой или порошковой проволоки, должны использоваться приводы с роликами с полукруглыми желобками.

Двигатель подачи проволоки должен иметь регулируемую скорость для обеспечения постоянной скорости подачи. Пакеты шлангов горелки должны быть оснащены пластиковым сердечником. Если требуются пакеты шлангов длиной более 3 м для ручного использования или более 1,5 м для робота, рекомендуется использовать дополнительный двигатель подачи проволоки, например, на горелке. 

Для автоматизированной работы рекомендуются сварочные горелки с водяным охлаждением. К узлам подачи должны предъявляться более высокие требования и, как и для алюминиевой или порошковой проволоки, должны использоваться приводы с роликами с полукруглыми желобками.

Двигатель подачи проволоки должен иметь регулируемую скорость для обеспечения постоянной скорости подачи. Пакеты шлангов горелки должны быть оснащены пластиковым сердечником. Если требуются пакеты шлангов длиной более 3 м для ручного использования или более 1,5 м для робота, рекомендуется использовать дополнительный двигатель подачи проволоки, например, на горелке. 

Для автоматизированной работы рекомендуются сварочные горелки с водяным охлаждением. Пакеты шлангов горелки должны быть оснащены пластиковым сердечником. Если требуются пакеты шлангов длиной более 3 м для ручного использования или более 1,5 м для робота, рекомендуется использовать дополнительный двигатель подачи проволоки, например, на горелке. 

Процедурные примечания

Дополнительными важными переменными, влияющими на качество шва при пайке MIG, являются положение горелки и направление. В случае металлических листов, спаянных методом прокалывания, движущаяся дуга предварительно нагревает слой цинка до такой степени, что он может испариться до остаточного слоя непосредственно перед отрывом капли присадочной проволоки. Тепловая энергия расплавленной дополнительной капли испаряет оставшийся слой цинка. Поскольку в еще расплавленном припое содержится лишь небольшое количество паров цинка, времени дегазации до затвердевания достаточно, чтобы избежать образования пор.

Общий 

Растущие требования по снижению повреждений приводят к использованию листовой стали с покрытием во многих секторах. Из различных способов защиты стали от коррозии особое значение имеет цинк из-за его благоприятных антикоррозионных свойств, с одной стороны, и низкой цены, с другой. Защита от коррозии, обеспечиваемая цинковой поверхностью, может быть обеспечена последующим горячим цинкованием готовых деталей или узлов. Это часто невозможно для сложных заготовок из-за деформации, вызванной погружением в жидкий цинк. Другой вариант – дальнейшая обработка рафинированного, т.е. оцинкованного, плоского проката. Эти готовые плоские изделия могут быть покрыты цинком либо электролитически, либо методом горячего цинкования. В зависимости от производственного процесса слой цинка, нанесенный на основной материал, обычно составляет от 1 до 20 мкм. Большое количество оцинкованного листового металла используется в автомобилестроении, в строительной промышленности, в технике вентиляции и кондиционирования воздуха, в строительных услугах, для производства бытовой техники и в мебельной промышленности. Цинк приобрел большое значение для защиты стали от коррозии не только из-за его способности образовывать поверхностные слои с барьерным эффектом, которые должны сначала подвергнуться коррозии до того, как сталь заржавеет, но также из-за его катодного защитного действия. Если защитный цинковый слой поврежден, цинковое покрытие на железе обеспечивает катодную защиту. Этот защитный эффект действует на расстоянии 1-2 мм от непокрытой поверхности. Катодное дистанционное защитное действие цинка защищает как непокрытые края реза листового металла, так и микротрещины, вызванные холодной штамповкой, а также область вокруг сварных швов, в которой происходит испарение цинка. Благодаря катодной защите также можно полностью исключить коррозию под слоем цинка от кромки реза.

Дуговая пайка оцинкованных листов

Цинк начинает плавиться примерно при 420 градусах Цельсия и испаряется примерно при 906 градусах Цельсия. Эти свойства оказывают неблагоприятное воздействие на любой процесс сварки, так как процесс испарения цинка начинается задолго до того, как расплавится основной материал. Пары и оксиды цинка могут привести к образованию пор, несплавлению, растрескиванию и нестабильному горению дуги. Поэтому для оцинкованных листов лучше, если вводится меньше тепла или основной материал не плавится. Поэтому альтернативой при сварке оцинкованного листового металла является использование присадочных материалов на основе меди (бронзы). 

Проволоки с медно-кремниевыми ( например, МЛ CuSi3 ) и алюминиево-бронзовыми сплавами (МЛ CuAl8). Использование этих проводов дает следующие преимущества: 

• Отсутствие коррозии паяного шва  
• Минимальное разбрызгивание  
• Низкая эрозия покрытия — низкое тепловложение  
• Легкая отделка шва  
• Катодно-защитный эффект основного материала в непосредственной близости от шва 

Из-за высокого содержания меди эти бронзовые проволоки имеют относительно низкую температуру плавления (в зависимости от компонентов сплава, от 1000 до 1080 °C). Основной материал не плавится, т.е. соединение больше похоже на пайку. В процессах дуговой пайки флюсы обычно не требуются. 

Классификация процессов дуговой пайки

Процессы дуговой пайки можно разделить на процессы пайки в защитном газе металлом (MSG) и вольфрамовом защитном газе (WSG). Принцип дуговой пайки во многом идентичен сварке MSG или (вольфрамовой) плазменной сварке с присадочным материалом в форме проволоки.