С научной точки зрения, как и почему работает испарение (пайка) медных труб?

Несколько лет назад я переделал свою ванную и научился парить медные трубы. Я всегда был в состоянии сделать это успешно с тех пор, но я всегда задавался вопросом, как именно и почему это работает. Я провел некоторые поиски в Интернете, но большинство из того, что я нахожу, это «как» статьи и видео, но ничего, что объясняет особенности того, как и почему это работает. Кто-нибудь может дать мне несколько ответов на эти вопросы, которые меня раздражали?

1. Что именно делает флюс?

   • Что произойдет, если весь флюс сгорит до того, как припой расплавится?
   • Что делать, если вы вообще не использовали флюс?
   • Что такое поток в первую очередь?

2. Куда именно следует направить пламя? (Я видел разные отчеты по этому вопросу)

   • Прямо на стыке (где флюс)? (в моем ограниченном опыте, это, кажется, сгорает поток немедленно и иногда вызывает проблемы)
   • На медной трубе, в дюйме или около того от стыка?
   • На фитинге, в который паяется труба?

3. Что такое капиллярное действие, которое притягивает расплавленный припой к соединению?

   • Что вызывает это и как это работает?
   • Иногда я оказываюсь в ситуации, когда припой плавится, но просто капает прямо с трубы, а не всасывается в соединение. Что я сделал не так? Я обычно должен все вычистить и начать все сначала, когда это произойдет

Я думаю, у @ArchonOSX есть хороший ответ, но я бы хотел немного подробнее рассказать об этом (имея опыт сварки, пайки и пайки).

Идя точка за точкой:

1. Флюс обычно способствует связыванию между основными металлами и припоем. Это достигается путем очистки металла (удаления поверхностных загрязнений), раскисления металла и предотвращения дальнейшего окисления. Горячий металл имеет тенденцию окисляться быстрее, чем холодный металл, но флюс удаляет кислород (либо путем поглощения, адсорбции, либо окисления самого флюса), где он применяется.

   • Если весь ваш флюс сгорит (или окислится) до того, как вы закончите пайку соединения, то припой будет реже течь там, где вам это нужно, потому что основные металлы будут иметь тенденцию окисляться. Припой не так хорошо сцепляется с окисленными поверхностями, поэтому вместо этого он поднимается и капает.
   • Это возможно, но сложно. Если вы не находитесь в анаэробной среде (и даже тогда это может не сработать), вы, вероятно, не получите хорошую связь.
   • Википедия довольно хороша в этом.

2. Вы хотите, чтобы металл нагревался равномерно, чтобы тепловое расширение было равномерным, чтобы впитывание было равномерным, чтобы все было равномерно. Медь, будучи хорошим электрическим проводником, также является очень хорошим проводником тепла. Если вы только нагреваете соединение, вы можете обнаружить, что оно охлаждается относительно быстро из-за окружающей меди, охлаждающей соединение.

   • Не прямо на стыке (сразу). Когда вы продвигаете поток припоя, вы действительно хотите сфокусировать пламя очень плотно.
   • Да, для обогрева окружающей трубы изначально.
   • Да, потому что металл здесь также часто немного толще, чем где-либо еще, поэтому для нагрева до температуры пайки требуется больше энергии.

3. Капиллярное действие - интересное явление, которое возникает, когда один материал может «смачивать» другой. Смачивание - это процесс, при котором поверхностная энергия уменьшается, когда жидкофазный материал находится в контакте с твердофазным материалом. Некоторые жидкости, такие как ртуть, не смачивают другие, как стекло (образуя восходящий мениск ). Вода делает наоборот, смачивая стекло. Поверхностная энергия должна быть ниже, чем поверхностное натяжение жидкости, чтобы предотвратить образование бусин (вздутие, которое вы видите, когда флюс сгорает). В небольших помещениях эта способность к смачиванию может вызвать подъем столба жидкости против силы тяжести. Для несмачиваемых материалов происходит обратное .

   • Я думаю, что я ответил на эту часть выше.
   • Когда это происходит, это потому, что расплавленный припой не может смачивать медь. Флюс снижает поверхностную энергию чистой меди (еще одну из ее функций), и именно поэтому он способствует затеканию, но если медь недостаточно горячая, она также не будет смачиваться.

ОДНАКО все, что я только что описал, указывает на то, что припой находится на поверхности меди (адсорбционной или адгезивной). Фактически припой способен образовывать локализованный сплав с основным металлом, который проникает на некоторое расстояние в основной металл. Вот почему пайка (и пайка) может быть довольно сильной, даже по сравнению со сваркой. Это поглощающий процесс, который происходит потому, что более высокие температуры позволяют атомам меди перемещаться в пределах своих решеток достаточно, чтобы образовался сплав. Этот процесс добавляет к эффектам, описанным ранее.

Флюс помогает предотвратить загрязнение сустава кислородом. Каждый раз, когда вы нагреваете вещи, кислород хочет помочь им сгореть. Сварка и пайка требуют некоторого метода, чтобы предотвратить загрязнение сварного шва кислородом.

Пламя должно быть направлено в фитинг ~ 1/2 "с кончиком светло-синей части, которая является самой горячей.

Припой втягивается в жару, если вы все сделаете правильно, и он впитается прямо в сустав. Точный научный процесс за мной.