Общие сведения о пайке. Припои и флюсы
Общие сведения. Пайка – это процесс получения неразъёмного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путём смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва. Пайку широко применяют в различных отраслях промышленности.
К преимуществам пайки относятся: незначительный нагрев соединяющихся частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; сохранения размеров и форм детали; прочность соединения.
Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.
Припои – это качество, прочность и эксплуатационная надёжность паяльного соединения. Припои должны обладать следующими свойствами:
иметь температуру плавления ниже температуры плавления спаиваемых материалов;
обеспечивать достаточно высокую сцепляемость, прочность, пластичность и герметичность паяного соединения;
иметь коэффициент термического расширения, близкий к соответст-вующему коэффициенту паяемого материала.
Легкоплавкие припои широко применяют в различных отраслях промышленности и быта; они представляют собой сплав олова со свинцом.
Легкоплавкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, индий, ртуть и другие металлы. При слесарных работах чаще применяют припой ПОС 40.
Тугоплавкие припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы, из них широко применяют медно-цинковые и серебряные.
Добавка в небольших количествах бора повышает твёрдость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.
Согласно ГОСТу медно-цинковые припои выпускают трёх марок: ПМЦ-38 для паяния латуни с 60…68% меди; ПМЦ-48 – для паяния медных сплавов, меди свыше 68%; ПМЦ-54 – для паяния бронзы, меди, томпака и стали. Медно- цинковые припои плавят при 700…950 градусах.
Флюсы применяют для удаления оксида химических веществ. Флюсы улучшают условия смачивания поверхности, растворяя имеющиеся на поверхности паяемого металла и припоя оксидные плёнки.
Различают флюсы для мягких и твёрдых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.
Инструменты для пайки. Виды паяных швов
Паяльники. Особую группу составляют паяльники специального назначения: ультразвуковые с генератором ультразвуковой частоты (УП-21); с дуговым обогревом; с вибрирующими устройствами и др.
Паяльники периодического подогрева подразделяются на угловые, или молотковые, и прямые, или торцовые. Первые применяют наиболее широко. Паяльник представляет собой определённой формы кусок меди, закреплённый на железном стержне с деревянной рукояткой на конце.
К паяльникам непрерывного подогрева относят газовые и бензиновые.
Электрические паяльники применяют широко, так как они просты по устройству и удобны в обращении. При их работе не образуются вредные газы, и нагреваются быстро – в течение 2…8 мин., что повышает качество пайки. Электрические паяльники бывают (а)- прямыми и (б)- угловыми.
Виды паяных швов. В зависимости от предъявляемых к спаиваемым изделиям требований паяные швы разделяют на три группы:
прочные , обладающие определённой механической прочностью, но не обязательно герметичностью;
плотные – сплошные герметичные швы, не допускающие проникновения какого-либо вещества;
плотнопрочные , обладающие и прочностью, и герметичностю.
Соединяемые детали должны хорошо подгоняться одна к другой.
Пайка мягкими и твёрдыми припоями
Пайка мягкими припоями делится на кислотную и бескислотную. При кислотной пайке в качестве флюса употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту при бескислотной – флюсы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Бескислотной пайкой получают чистый шов; после кислотной пайки не исключена возможность появления коррозии.
Пайку твёрдыми припоями применяют для получения прочных и тер-мостойких швов и осуществляют следующим образом:
поверхности подгоняют друг к другу припиливанием и тщательно очищают от грязи, оксидных плёнок и жиров механическим или химическим способом;
подогнанные поверхности в месте спая покрывают флюсом; на место спая накладывают кусочки припоя – медные пластинки и закрепляют их мягкой вязальной проволокой; подготовленные детали нагревают паяльной лампой;
когда припой расплавится, деталь снимают с огня и держат в таком положении, чтобы припой не мог стекать со шва;
затем деталь медленно охлаждают (охлаждать в воде деталь с напаянной пластинкой нельзя, так как это ослабит прочность соединения).
Безопасность труда. При пайке и лужении необходимо соблюдать следующие правили безопасности:
рабочее место паяльщика должно быть оборудовано местной вентиляцией (скорость движения воздуха не менее 0,6м/с);
не допускается работа в загазованных помещениях;
по окончанию работы и принятием пищи следует тщательно мыть руки с мылом;
серную кислоту следует хранить в стеклянных бутылках с притёртыми пробками; пользоваться нужно только разведённой кислотой;
при нагреве паяльника следует соблюдать общие правила безопасного обращения с источником нагрева;
у электрического паяльника рукоятка должна быть сухой и не проводящей тока.
Лужение
Покрытие поверхности металлических изделий тонким слоем соответствую-щего назначению изделий сплава (олова, сплава олова со свинцом и др.) называетсялужением.
Лужение, как правило, применяют при подготовке деталей к пайке, а также для предохранения изделий от коррозии, окисления.
Процесс лужения состоит из подготовки поверхности, приготовления полуды и её нанесения на поверхность.
Подготовка поверхности к лужению зависит от требований, предъявля-емых к изделиям, и способа нанесения полуды. Перед покрытием оловом поверхность обрабатывают щётками, шлифуют, обезжиривают и травят.
Неровности на изделиях удаляют шлифованием абразивными кругами и шкурками.
Жировые вещества удаляют венской известью, минеральные масла – бензином, керосином и другими растворителями.
Способы лужения. Лужение осуществляют двумя способами – погружением в полуду (небольшие изделия) и растиранием (большие изделия).
Лужение погружением выполняют в чистой металлической посуде, в которую закладывают, а затем расплавляют полуду, насыпая на поверхность маленькие кусочки древесного угля для предохранения от окисления. Затем изделие промывают в воде и сушат в древесных опилках.
Лужение растиранием выполняют, предварительно нанеся на очищенное место волосяной щёткой или паклей хлористый цинк. Затем равномерно нагревают поверхность изделия до температуры плавления полуды, которая наносится от прутка. После этого нагревают и в таком же порядке облуживают другие места. По окончанию лужения охладившееся изделие, промывают водой и сушат.
Склеивание
Общие сведения. Склеивание – это процесс соединения деталей машин, строительных конструкций и других изделий с помощью клеев.
Клеевые соединения обладают достаточной герметичностью, водо- и маслостойкостью, высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам. Склеивание во многих случаях может заменить пайку, клёпку, сварку, посадку с натягом.
Надёжное соединение деталей малой толщины возможно, как правило, только склеиванием.
Клеящие вещества. Существует несколько видов клея БФ, выпускаемый под марками БФ-2, БФ-4, БФ-6 и др.
Универсальный клей БФ-2 применяют для склеивания металлов, стекла, фарфора, бакелита, текстолита и других материалов.
Клей БФ-4 и БФ-6 применяют для получения эластичного шва при соедине-нии тканей, резины, ферта. По сравнению с другими клеями они имеют небольшую прочность.
Карбинольный клей может быть жидким или пастообразным (с наполни-телем). Клей пригоден для соединения стали, чугуна, алюминия, фарфора, эбонита и пластмасс и обеспечивает прочность склеивания в течении 3..5ч после приготовления.
Бакелитовый лак – раствор смол в этиловом спирте. Применяют для наклейки накладок на диски муфт сцепления.
Технологический процесс склеивания независимо от склеиваемых матери-алов и марок клеев состоит из следующих этапов: подготовка поверхностей к склеиванию – взаимная подготовка, очистка от пыли и жира и придание необходимой шероховатости; нанесения клея кистью, шпателем, пульвери-затором; затвердевание клея и контроль качества клеевых соединений.
Дефекты. Причины непрочности клеевых соединений:
плохая очистка склеиваемых поверхностей;
неравномерное нанесения слоя на склеиваемые поверхности;
затвердевание нанесённого на поверхности клея до их соединения;
недостаточное давление на соединяемые части склеиваемых деталей;
неправильный температурный режим и недостаточное время сушки клеевого соединения.
Студент должен:
знать:
Назначение пайки и область применения;
Разновидности припоев и флюсов, и область их применения;
Инструмент для пайки;
Виды паяных швов;
Правила техники безопасности и противопожарной безопасности при
выполнении пайки.
уметь:
Выполнять технологический процесс пайки.
Оснащение рабочего места: слесарный верстак; стол с устройством для разжигания паяльных ламп и вытяжным зонтом; лампы паяльные; паяльники периодического подогрева (тепловые); паяльники непрерывного подогрева (электрические); напильники разные; клещи кузнечные; плоскогубцы; шлифовальная шкурка; щетки металлические; тигель; ванна кислото-упорная; ванна промывочная; кисточки волосяные; ветошь; цинк листовой; оловянно-свинцовый припой; олово; нашатырь кусковый; канифоль; соляная кислота; 25%-ный раствор соляной кислоты; хлористый цинк; 10%-ный раствор каустической соды; бензин; ацетон; рукавицы брезентовые; очки защитные.
Для пайки тугоплавкими припоями: горн кузнечный, муфельная печь или установка ТВЧ, медно-цинковые припои; бура.
Пайкой называется соединение деталей в нагретом состоянии с помощью сравнительно легкоплавкого металла, называемого припоем. Пайка широко распространена в различных отраслях промышленности для создания неразъемных соединений различных заготовок и деталей из стали, цветных металлов и их сплавов, а также разнородных металлов. Пайку применяют при изготовлении радио- и электроприборов, резервуаров, радиотоваров, твердосплавного режущего инструмента и т.п. Сущность пайки состоит в том, что расплавленный припой под действием капиллярных сил заполняет зазор между паяемыми поверхностями деталей, смачивает их и диффундирует (проникает) в металл.
После остывания припоя в зоне соприкосновения деталей образуется плотное и достаточно прочное соединение, называемое паяльным швом. Качество, прочность и эксплуатационная надежность паяного соединения зависит от правильного выбора припоя и тщательности подготовки соединяемых поверхностей под пайку.
Для очистки поверхностей применяют зачистку напильниками, металлическими щетками, шлифовальной шкуркой и т.п. Детали, полученные обработкой резанием (всухую), паяют без дополнительной зачистки. Если при механической или слесарной обработке применяли масло или эмульсию, то их перед пайкой удаляют обезжириванием в бензине, ацетоне и других веществах. Перед пайкой детали плотно подгоняют одну к другой. При нагреве соединяемых пайкой деталей их поверхности окисляются (покрываются тонкой пленкой), в результате чего припой не пристает к деталям. Для удаления окисной пленки применяют паяльные флюсы, которые растворяют окислы, образуют легко удаляемые шлаки, способствуют лучшему смачиванию паяемых поверхностей расплавленным припоем и затеканию его в зазоры. Для легкоплавких припоев применяют следующие флюсы: хлористый цинк (травленая соляная кислота), нашатырь (хлористый аммоний) и канифоль. Для тугоплавких припоев применяют борную кислоту и буру. При пайке чугуна, алюминия, нержавеющих сталей применяют различные составы флюсов.
Наиболее распространенные инструменты для выполнения пайки – паяльники периодического и непрерывного подогрева. Паяльники периодического подогрева молоткового и торцового типов (рис. 15.2) изготовляют из куска высококачественной красной меди призматической клиновидной формы, закрепленного на стальном стержне с деревянной рукояткой на конце. Такой паяльник периодически подогревают от постороннего источника теплоты – горн, паяльная лампа, пламя газовой горелки и т.п.
Наиболее часто для нагрева используют паяльные лампы (рис.15.5.). К паяльникам непрерывного подогрева относятся электрические паяльники (рис. 15.3), позволяющие осуществлять пайку непрерывно. Они удобны в обращении, обеспечивают постоянную температуру, при работе меньше образуется вредных газов.
Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно-свинцовыми сплавами (припоями). Лужение производят в целях защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей соединяемых деталей к пайке легкоплавкими припоями, перед заливкой подшипников баббитом и в тех случаях, когда от изготовленного сосуда требуется герметичность.
Лужение поверхностей производят горячим и электрическим способами. Лужение горячим способом благодаря своей простоте, легкости выполнения и несложному оборудованию находит широкое применение при слесарной обработке.
Приемы пайки легкоплавкими припоями . После подготовки паяемых поверхностей деталей, их подгонки и скрепления приступают к пайке. Зазоры между деталями не должны превышать 0,05...0,15 мм для стали и 0,1...0,3 мм для меди. При использовании периодически подогреваемого паяльника его носок очищают от следов окалины напильником, заправляют под углом 30...40 0 , снимают заусенцы, слегка закруглив ребро носка. Защищенный паяльник нагревают паяльной лампой или другим источником теплоты до 350...400 0 С для пайки крупных деталей и до 250...300 0 С для пайки мелких деталей и листового материала. Нагревают рабочую часть (обушок) паяльника. Нагрев паяльника лучше всего выполнять керосиновой паяльной лампой (рис.15.5).
Для разжигания лампы надо налить в ванночку 3 немного бензина и поджечь его. Перед разжиганием лампы вентиль 4 закрывают, а воздушный клапан 2 открывают. К моменту полного сгорания бензина в ванночке 3 следует закрыть клапан 2, подкачать воздух в резервуар 1, слегка открыть вентиль 4 и поставить лампу около защитного устройства (или кирпича) на расстоянии 10...15 см, прогреть змеевик лампы малым пламенем, а затем отрегулировать интенсивность горения. Гасят лампу закрытием вентиля 4 и выпуском воздуха из резервуара 1 клапаном 2. При засорении ниппеля лампы его прочищают примусной иголкой.
Для нагрева паяльник помещают в специальное устройство (рис.15.6, а), следя, чтобы его рабочая часть (обушок) находилась в некоптящей зоне пламени. Нагретый паяльник в перерывах между пайкой кладут на подставку, согнутую из стального прутка (рис.15.6, б).
Приемы подготовки паяльника к работе легкоплавким припоем показаны на рис.15.7, а...в. Нагретый паяльник сначала очищают от окалины погружением в хлористый цинк или нашатырь (рис.15.7, а), затем производят облуживание рабочей части носка паяльника, для чего очищенным в хлористом цинке паяльником набирают с прутка одну-две капли припоя (рис.15.7, б) и производят трущие (возвратно-поступательные) движения по кусковому нашатырю до тех пор, пока носок не покроется ровным слоем припоя (рис.15.7, в). Затем протравливают место спая, для чего кисточкой наносят раствор хлористого цинка или другой флюс. После этого паяльник накладывают на место пайки, где расплавленный припой стекает с паяльника и заполняет зазоры между деталями. Если припой не растекается по поверхности, не затекает по поверхности и не затекает в зазор, то место пайки надо еще раз покрыть флюсом и повторить операцию пайки. Скорость перемещения паяльника вдоль паяемого шва, или скорость прогрева, зависит от массы паяльника, температура его нагрева и массы (толщины) паяемых деталей. Приемы пайки легкоплавким припоем показаны на рис.15.8, а...ж.
Если припой не заполняет зазор шва, а тянется за паяльником или превращается в кашеобразную массу, то паяльник остыл или недостаточно нагрет. Перегрев паяльника влечет повышение окалинообразования и ухудшение лужения носка. Часто перед пайкой для надежного схватывания припоя применяют предварительное облуживание поверхностей спая, для чего эти поверхности покрывают тонким слоем припоя или олова.
После пайки полученного шва следует удалить остатки флюса путем промывания детали в проточной воде, затем в водном растворе каустической соды, снова в проточной воде и просушить. Контроль пайки проводят внешним осмотром шва на герметичность (не допускается течь спаянного сосуда, наполненного водой) и прочность (деталь, изогнутая в месте спая, не должна иметь трещин).
При пайке деталей из меди и ее сплавов, в том числе проволоки, лучшим флюсом является канифоль.
Если рассматривать способы пайки, то работа, произведённая паяльником, является самым распространённым и удобным. Несмотря на это, паяние паяльником имеет два важных ограничения, которые стоит учесть при выборе способа. Паять паяльником следует только низкоплавкими припоями и затруднительно производить нужные манипуляции, если детали, которые необходимо спаять, уж слишком массивные.
Последнее затруднение можно преодолеть, если воспользоваться дополнительными источниками тепла, такими как газовая или электрическая плита, газовая горелка. С помощью этих источников можно добиться нужного результата, прогрев паяемую деталь, хоть это и усложнит весь процесс.
Чтобы начать процесс пайки, необходимо подготовить нужный инструмент и специальные материалы. В первую очередь, конечно, необходим сам паяльник и понятно дело, что не обойтись без флюса и припоя.
Самыми распространёнными приборами для пайки считаются электрические паяльники , так как ими легко пользоваться и нетрудно приобрести. Нужный паяльный инструмент выбирают в зависимости от его мощности, которая показывает уровень теплового потока, направленного на паяемые детали.
Производить пайку электронных компонентов будет правильно прибором, мощность которого не будет превышать 40 Вт. Если у деталей, которые следует спаять стенки или провод, не превышают один миллиметр, то уместно будет выбрать инструмент в диапазоне 80–100 Вт. Если стенка детали от двух миллиметров и больше, то мощность нужна больше 100 Вт. Как раз к таким мощным инструментам относятся молотковые, работающие от электричества паяльники, которые бівают мощностью в 250 Вт., а также выше. Такие мощные устройства необходимы, как правило, для промышленности, где нужно паять большие детали. Цена на такие небытовые приборы соответственно высокая.
Теплопроводность паяемого материала тоже необходимо учитывать при выборе мощности паяльника. Например, при пайке изделий из стали он должен находиться в менее нагретом состоянии, чем при работе с медной конструкцией.
Для паяния электрическим инструментом используется чистое олово, оловянно-свинцовые, оловянно-серебряные и другие варианты припоев.
Если необходимо подвергнуть пайке посуду, применяемую для приготовления пищи, то правильно будет использовать лишь чистое олово.
Как утверждают специалисты, хорошо паяются такие материалы, как бронза, серебро, нейзильбер, медь, олово, золото, латунь, свинец. Вполне приемлемо можно паять никель
, низколегированные и углеродистые стали, цинк. К материалам, с которыми сложно работать, можно отнести алюминий, нержавеющие, а также хром, высоколегированные стали, алюминиевую бронзу, чугун, магний, титан. На практике же можно отметить, что только неподготовленная деталь или провод, неправильно подобранный флюс и неверно выбранная температура обработки ведёт к плохой пайке.
Так что правильно подобранный флюс залог идеально выполненной работы с минимальными временными и физическими затратами. Именно флюс отвечает за то, будет ли паяться нужный металл, какой будет прочность соединения, насколько будет трудно проходить весь процесс. Вся задача флюса заключается в том, чтобы разрушить окисную плёнку паяемого металла.
Флюс «Паяльную кислоту» , которая относится к кислым активным флюсам, запрещается применять, когда производится паяние электронных деталей. Своей агрессивностью такой флюс может вызвать коррозию. Но именно это его свойство позволит идеально соединить металлические детали. Таким образом, чем металл химически стоек, то активнее должен быть применяемый флюс. Но нельзя забывать, что то, что осталось от активных флюсов, нужно удалить после завершения процесса.
Для пайки стальных конструкций эффективными флюсами считаются водный раствор хлористого цинка и паяльные кислоты, произведённые на этой основе. На данный момент производители представили широкий ассортимент сильных флюсов, которые тоже можно использовать при пайке.
При работе с нержавеющей сталью в отличие от низколегированной и углеродистой стали, нужно применять более активные флюсы, которые позволят разрушить слой стойких окислов, покрывающий, поверхность нержавеющей стали.
Выясняя, как паять паяльником изделия из чугуна, то очевидно, что для этих целей электрический паяльник будет непригоден, так как не сможет выполнить поставленную перед ним задачу. Паять чугун нужно выполнимо лишь высокотемпературной пайкой.
Чтобы выполнить качественно работы с нержавейкой, необходимо применить ортофосфорную кислоту (Ф-38). Так как она лучше всего одолевает окисную стойкую плёнку, покрывающую этот материал.
Железо оцинкованное с лёгкостью позволит спаять флюс, который включает хлористый цинк, этиловый спирт, хлористый аммоний, канифоль (ЛК-2).
Далеко не все приспособления и материалы необходимы при проведении паяльных работ. Но все они упрощают и делают работу с паяльником более удобной и комфортной.
Подставка для паяльного инструмента нужна не только для удобства, но и для безопасности. Чтобы нагревающийся наконечник устройства не касался посторонних предметов, которые могут быть повреждены от такого соприкосновения.
Возможны три варианта получения такого нужного приспособления:
Для удаления от излишков припоя существует специальная оплётка, которая производится из офлюсованных тонких медных проводков. Размотанный её конец прикладывается к припою, а затем сверху прижимается паяльником. Впоследствии весь лишний припой с помощью капиллярных сил, есть возможность собрать в ней, как в промокашке. Использованный кончик оплётки, который уже пропитан припоем, обрезается и выбрасывается.
При паяльных работах будет очень уместно иметь приспособление, которое именуется «третья рука» . Данное устройство своими зажимами решает вопрос с катастрофической нехваткой рук при процессе паяния, где в одной руке держится паяльник, а в другой припой. К тому же это устройство может быть оснащено ещё и увеличительным стеклом, которое поможет лучше рассмотреть паяемые мелкие изделия или тонкий провод.
И конечно же, нельзя обойтись при проведении паяльных процедур без пинцетов, зажимов, плоскогубцев. Ведь детали могут сильно разогреться, и руками их держать будет невозможно.
Распространены несколько способов работы с паяльником:
Но прежде чем начать паять, необходимо произвести подготовительные манипуляции с деталями . Подготовка заключается в закреплении деталей, разогреве паяльника и смачивании флюсом места пайки.
Если паяют первым способом, на паяльнике плавят маленькое количество припоя и придавливает его жало к необходимым местам на паяемых деталях. Уверенное движение наконечника паяльника вдоль предполагаемого шва способствует идеальному распределению припоя по паяемой поверхности.
При втором варианте пайки нужно сначала разогреть паяльником нужные детали до необходимой температуры пайки, а потом подают припой встык между нужными деталями или на подвергаемую пайке поверхность. Припой, расплавившись, заполнит расстояние между деталями, что обеспечит нужный результат.
Проведение лужения - это процесс покрытия верхнего слоя металла припоем. Такую операцию проводят как приготовительную перед пайкой, так и как самостоятельную операцию.
Самым распространённым направлением, где применяется лужение, это лужение концов электрических проводов . Как правильно паять паяльником провода и производить лужение, чтобы получить нужный эффект, рассмотрим в подробностях.
В зависимости из чего произведены провода и их состояния, в котором они находятся на момент работ, различается и обработка, которой их нужно подвергать.
Провод медный одножильный лучше всего подходит для лужения. Новый провод не защищён окислами, поэтому с ним не нужно проводить манипуляции по зачищению. Процесс заключается в нанесении на кончик провода флюса, на горячий конец паяльника наносится припой, а проводится по проводу паяльником, при этом стараясь проворачивать провод.
В некоторых случаях, когда проводник не намерен лудиться может помочь простая таблетка. Такое может случиться в том случае, если провод покрыт лаком или эмалью. В таком случае необходимо таблетку аспирина разместить на дощечки и плотно прижав к её поверхности проводник, разогреть паяльником в течение нескольких секунд. При таких действиях таблетка плавится, чем вызывает разрушение лака. После этого можно проводить лужение провода без проблем.
Пары от расплавленной таблетки аспирина вредны для здоровья, поэтому можно воспользоваться специальным флюсом, который удаляет лак с поверхности проводов.
Если провода старые, то они, как правило, покрыты окислами, которые будут препятствовать процессу лужения. Решить проблему можно с помощью уже упомянутого аспирина. Для этого необходимо расплести проводник, его положить на таблетку и несколько секунд греть паяльником, продвигая проводник из стороны в сторону.
Чтобы провести лужение провода из алюминия, необходимо приобрести специальный флюс, например, идеально подойдёт «Флюс для пайки алюминия». Его также можно будет использовать и при пайке металлов со стойкой окисной плёнкой. Единственное что не стоит забывать, при пользовании таким флюсом, это очищение от его остатков паяемой поверхности. Если этого не делать, может обнаружиться в месте спайки коррозия
.
Чтобы убрать образовавшийся при лужении остаток припоя, можно провод разместить вертикально и к месту избытка прижать горячий паяльник. Все излишки стекут на паяльник с провода.
Используя все знания и нужные материалы, можно добиваться идеально выполненных работ при использовании паяльника.
Один из наиболее надежных способов соединения проводов и деталей — пайка. Как правильно паять паяльником, как подготовить паяльник к работе, как получить надежное соединение — обо всем этом дальше.
В быту используются «обычные» электрические паяльники. Есть, работающие от 220 В, есть — от 380 В, есть — от 12 В. Последние отличаются небольшой мощностью. Используются, в основном, на предприятиях в помещениях с повышенной опасностью. Можно их применять и в бытовых целях, но нагрев их происходит медленно, да и мощность маловата…
Выбрать надо тот, Который удобно «лежит» в руке
Мощность паяльника выбирается в зависимости от характера работы:
В домашнем хозяйстве достаточно иметь два паяльника — один маломощный — 40-60 Вт, и один «средний» — около 100 Вт. С их помощью можно будет покрыть около 85-95% потребностей. А пайку толстостенных деталей все равно лучше доверить профессионалу — тут нужен специфический опыт.
Когда паяльник включается в сеть первый раз, часто он начинает дымить. Это выгорают смазочные материалы, которые были использованы в процессе производства. Когда дым перестает выделяться, паяльник выключают, ждут пока он остынет. Дальше надо заточить жало.
Далее надо подготовить к работе жало. Это цилиндрический стержень, сделанный из медного сплава. Фиксируется при помощи прижимного винта, который находится в самом конце термокамеры. В более дорогих моделях жало может быть слегка заточено, но, в основном, заточки нет.
Изменять будем самый кончик жала. Использовать можно молоток (сплющивать медь как вам нужно), напильник или наждак (просто стачивать ненужное). Форму жала выбирают в зависимости от предполагаемого типа работ. Его можно:
Более универсальным считается заточка «лопаткой». Если ее сформировать при помощи молотка, медь уплотняется, корректировать наконечник надо будет реже. Ширину «лопатки» можно делать больше или меньше, подрабатывая ее по сторонам напильником или наждаком. С этим типом заточки работать можно с тонкими и средними паяемыми деталями (поворачивать жало в нужное положение).
Если жало паяльника не имеет защитного покрытия, его необходимо залудить — покрыть тонким слоем олова. Это защитит его от коррозии и быстрого износа. Делают это при первом же включении инструмента, когда дым перестал выделяться.
Первый способ лужения жала паяльника:
Второй способ. Смочить тряпку раствором хлористого цинка, нагретое жало потереть о тряпку. Расплавить припой и куском поваренной каменной соли растереть его по всей поверхности жала. В любом случае медь должна покрыться тонким слоем олова.
Практически все сейчас пользуются электрическими паяльниками. Те, у кого работа связна с пайкой, предпочитают иметь паяльную станцию, «любители» предпочитают обходиться обходиться обычными паяльниками без регуляторов. Иметь несколько паяльников разной мощности достаточно для работ разного типа.
Чтобы разобраться как правильно паять паяльником, надо хорошо представлять себе процесс в общем, затем углубляться в нюансы. Потому начнем с краткого описания последовательности действий.
Пайка подразумевает последовательность повторяющихся действий. Говорить будем о пайке проводов или радиотехнических деталей. Именно с ними приходится встречаться в хозяйстве чаще. Действия такие:
На этом пайка закончена. Надо остудить припой и проверить качество соединения. Если все сделано правильно, место пайки имеет яркий блеск. Если припой выглядит тусклым и пористым — это признак недостаточной температуры во время пайки. Сама пайка называется «холодной» и не дает требуемого электрического контакта. Она легко разрушается — достаточно потянуть провода в разные стороны или даже подковырнуть чем-то. Еще место пайки может быть обугленным — это признак обратной ошибки — слишком высокой температуры. В случае с проводами она часто сопровождается оплавлением изоляции. Тем не менее, электрические параметры бывают нормальными. Но, если паяются проводники при устройстве проводки, лучше переделать.
Сначала поговорим о том, как правильно паять паяльником провода. Для начала надо удалить изоляцию. Длина оголяемого участка может быть разной — если паять собираетесь проводку — силовые провода, оголяют 10-15 см. Если припаять надо малоточные проводники (те же наушники, например), длина оголяемого участка небольшая — 7-10 мм.
После снятия изоляции необходимо провода осмотреть. Если есть на них лак или оксидная пленка, ее надо удалить. У свежезачищенных проводов оксидной пленки обычно не бывает, а лак иногда присутствует (медь имеет не рыжий цвет, а коричневатый). Оксидную пленку и лак можно удалить несколькими способами:
В случае с лакированными (эмалированными) проводами можно обойтись без зачистки — нужно использовать специальный флюс, который так и называется «Флюс для пайки эмалированных проводов». Он сам разрушает защитное покрытие во время пайки. Только чтобы впоследствии он не начал разрушать проводники, его после окончания пайки его надо удалить (влажной тряпкой, губкой).
Если припаять надо провод к какой-то металлической поверхности (например, провод заземления к контуру), процесс подготовки мало чем меняется. Площадку, к которой будет припаиваться провод, надо зачистить до чистого металла. Сначала механически удаляются все загрязнения (включая краску, ржавчину и т.д.), после чего при помощи спирта или растворителя поверхность обезжиривается. Далее можно паять.
При пайке главное — обеспечить хороший контакт спаиваемых деталей. Для этого перед началом пайки соединяемые детали надо залудить или обработать флюсом. Эти оба процесса взаимозаменяемы. Их основное назначение — улучшить качество соединения, облегчить сам процесс.
Для обработки проводов потребуется хорошо разогретый паяльник, кусок канифоли, небольшое количество припоя.
Берем зачищенный провод, укладываем его на канифоль, прогреваем паяльником. Прогревая, поворачиваем проводник. Когда провод окажется весь в расплавленной канифоли, на жало паяльника набираем немного припоя (просто прикасаемся жалом). Затем вынимаем провод из канифоли и кончиком жала проводим по оголенному проводнику.
Лужение проводов — обязательный этап при пайке
При этом припой тончайшей пленкой покрывает металл. Если это медь, из желтой, она становится серебристой. Провод тоже надо немного поворачивать, а жало двигать вверх/вниз. Если проводник хорошо подготовлен, он полностью становится серебристым, без пропусков и желтых дорожек.
Тут все и проще, и сложнее. Проще в том смысле, что нужен только состав и кисточка. Кисточку обмакиваем в флюс, наносим тонким слоем состав на место пайки. Все. В этом простота.
Сложность в выборе флюса. Есть много разновидностей этого состава и под каждый вид работы надо подбирать свой. Так как сейчас говорим о том, как правильно паять паяльником провода или электронные компоненты (платы), то приведем несколько примеров хороших флюсов для этого типа работ:
Для пайки электронных компонентов (печатных плат) не используйте активные (кислотные) флюсы. Лучше — на водной или спиртовой основе. Кислотные же имеют хорошую электропроводность, что может нарушить работу устройства. Также они очень химически активны и могут вызвать разрушение изоляции,коррозию металлов. Благодаря своей активности они очень хорошо подготавливают к пайке металлы, потому их используют, если надо припаять провод к металлу (обрабатывают саму площадку). Наиболее распространенный представитель — «Паяльная кислота».
Если хотите знать, как правильно паять паяльником, надо научиться определять достаточно ли разогрето место пайки. Если пользуетесь обычным паяльником, ориентироваться можно по поведению канифоли или флюса. При достаточном уровне нагрева они активно кипят, выделяют пар, но не горят. Если поднять жало, капли кипящей канифоли остаются на кончике жала.
При использовании паяльной станции исходят из таких правил:
То есть, на станции выставляем на 60-120°С выше, чем температура плавления припоя. Зазор температур, как видите большой. Как выбрать? Зависит от теплопроводности спаиваемых металлов. Чем лучше он отводит тепло, тем более высокой должна быть температура.
Когда место пайки достаточно разогрето, можно добавлять припой. Его вносят двумя способами — расплавленное, в виде капли на жале паяльника или в твердом виде (проволоку припоя) непосредственно в зону пайки. Первый метод используется если область пайки небольшая, второй — при значительных площадях.
В случае, если надо внести небольшое количество припоя, его касаются жалом паяльника. Припоя достаточно, если жало стало белым, а не желтым. Если повисла капля — это перебор, ее надо удалить. Можно стукнуть пару раз по краю подставки. Потом сразу возвращаются в зону пайки, проводя жалом вдоль места пайки.
Во втором случае проволоку припоя вводим непосредственно в зону пайки. Нагревшись, он начинает плавиться, растекаясь и заполняя пустоты между проводами, занимая место испаряющегося флюса или канифоли. В этом случае надо вовремя убрать припой — его переизбыток тоже не очень хорошо влияет на качество пайки. В случае с пайкой проводов это не так критично, а вот при пайке электронных элементов на платах очень важно.
Чтобы пайка была качественной, необходимо все делать тщательно: зачищать провода, прогреть место пайки. Но перегрев тоже нежелателен, как и слишком большое количество припоя. Вот тут нужна мера и опыт, а набраться его можно повторяя все действия некоторое количество раз.
Приспособление для более удобной пайки — третья рука
Для начала возьмите несколько кусков одножильного провода небольшого диаметра (можно — монтажные провода, те, которые используются в связи и т.п.) — с ними работать проще. Нарежьте их на небольшие кусочки и на них тренируйтесь. Сначала старайтесь спаять два провода. Кстати, после лужения или обработки флюсом их лучше скрутить между собой. Так увеличиться площадь контакта и проще будет удерживать провода на месте.
Когда пайка несколько раз получится надежной, можно увеличить количество проводков. Их тоже надо будет скручивать, но уже применять придется пассатижи (две проволоки можно скручивать руками).
Нормальная пайка означает:
После того, как освоена пайка нескольких проводов (трех…пяти), можно попробовать многожильные провода. Сложность состоит в зачистке и лужении. Зачищать получится только химическим методом, а лудить, предварительно скрутив провода. Затем залуженные проводники можно попытаться скрутить, но это довольно сложно. Придется их удерживать при помощи пинцета.
Когда и это освоено, можно тренироваться на проводах большего сечения — 1,5 мм или 2,5 мм. Это те провода, которые применяют при прокладке проводки в квартире или доме. Вот на них и можно тренироваться. Все тоже, но работать с ними сложнее.
Если обрабатывали провода кислотными флюсами, после остывания припоя, его остатки надо смыть. Для этого используют влажную тряпку или губку. Их смачивают в растворе моющего средства или мыла, после — удаляют влагу, просушивают.
О том, как правильно паять паяльником вы знаете, теперь надо приобретать практические навыки.
Паянием называется соединение двух или более металлических деталей при помощи сплава из другого металла, называемого припоем.
Спаиваемые детали прикладываются одна к другой, а жидкий расплавленный припой заливают в щель между ними. Остывая, припой затвердевает и прочно соединяет спаиваемые части.
Припои - сплавы, применяемые для паяния. В зависимости от состава сплава припои бывают твердые - из сплавов меди с цинком (медно-цинковый) или серебра, меди и цинка (серебряный) и мягкие - из сплавов олова, свинца и сурьмы (оловянно-свинцовый).
Медно-цинковый припой содержит от 36 до 56% меди. Температура плавления его 700-900°, поэтому паяльником припой не плавится, а плавится только в горне, паяльной лампе, бензиновой горелке и т. п.
Оловянно-свинцовые припои (ГОСТ 1499-54) в отличие от медно-цинковых легко плавятся и могут наноситься на металл паяльником.
Для наиболее прочного соединения спаиваемого металла с припоем необходимо, чтобы жидкий припой плотно соприкасался с поверхностью спаиваемого металла и хорошо с ним соединялся. Для этого спаиваемую поверхность детали перед паянием зачищают напильником, наждачной шкуркой и др. до получения металлического блеска. Такой механической зачисткой удаляют со спаиваемых поверхностей грязь, жир, краску и другие налеты. Очищенная поверхность под действием кислорода воздуха очень быстро покрывается окисной пленкой, невидимой для глаза, которая будет мешать плотному соединению припоя с поверхностью детали, и прочного паяния не произойдет.
Для предохранения металла от окисления спаиваемую или облуживаемую поверхность предварительно покрывают химическими веществами, называемыми флюсами. К ним относятся: бура, нашатырь, хлористый цинк, соляная кислота.
Бура имеет белый цвет и легко растворяется в воде. На воздухе прозрачные кристаллы буры распадаются в белый порошок.
В расплавленном виде бура растворяет, окись металлов, вследствие чего получаются чистые металлические легко спаивающиеся поверхности.
В большинстве случаев на практике применяется бура в виде порошка, но она может применяться и в растворенном виде.
Буру в виде порошка наносят на места спаивания или непосредственно перед применением разбавляют водой и полученной жидкой кашицей покрывают спаиваемые места.
Для защиты буры от воздействия влаги ее следует хранить в закрытых коробках.
Нашатырь имеет вид прозрачных кристаллов или белого порошка, легко растворимого в воде, и служит для приготовления паяльной жидкости. При нагреве он связывает кислород окисленной поверхности металла, образуя с ним химические соединения, благодаря чему получается чистая металлическая поверхность.
При паяльных работах нашатырь употребляют для лужения и очистки паяльников.
Хлористый цинк (травленая соляная кислота) служит также в качестве паяльной жидкости и наносится на поверхность спаиваемых частей.
Для приготовления хлористого цинка в соляную кислоту кладут куски металлического цинка, который растворяется в ней (хлор кислоты соединяется с цинком). При этом кислота сильно кипит и из нее выделяются пузырьки водорода, замещаемого в кислоте цинком. Полученный хлористый цинк нужно профильтровать.
Соляная кислота (техническая) имеет желтоватый оттенок, сильный запах, дымит при комнатной температуре (14-16°), выделяя вредные ядовитые газы.
Соляная кислота применяется при паянии оцинкованной стали и для приготовления флюса - хлористого цинка.
Во избежание ожогов с кислотой надо обращаться осторожно. Разбавлять ее водой следует, доливая кислоту в воду, а не наоборот.
При паянии мягким припоем стали, белой жести или латуни флюсом служит хлористый цинк.
При паянии оцинкованных деталей и оцинкованной листовой стали флюсом служит чистая соляная кислота.
Паяние производится паяльником, изготовленным из красной меди (рис. 115). Такой паяльник хорошо нагревается и быстро отдает тепло спаиваемым поверхностям.
Рис. 115. Виды паяльников:
а - газовый; б, в и г - для горна; д - бензиновый; е - электрический; ж - правильная форма рабочей части паяльника
Кроме обычных паяльников, нагреваемых в горне или на горелке, применяют электрические и другие паяльники.
Конец паяльника, являющийся его рабочей частью, всегда должен быть хорошо заправлен и чист. Заправляют паяльник следующим образом. Его нагревают до малинового цвета и конец его опиливают напильником. Затем конец паяльника окунают в хлористый цинк, набирают на него каплю расплавленного ирипоя и трут о кусок нашатыря, пока конец паяльника не покроется ровным слоем припоя (облудится).
При паянии мягкими припоями концы спаиваемых деталей соединяют, место спая промазывают хлористым цинком, а затем медленно проводят то спаю нагретым паяльником, на конце которого имеется капля расплавленного припоя. Припой пристает к изделию, быстро охлаждается, затвердевает и скрепляет спаиваемые детали. Если припой не расходится по шву опаиваемых изделий, то необходимо вторично покрыть шов флюсом.
Во избежание ожогов спаиваемый предмет должен быть прочно укреплен и так расположен, чтобы случайно скатившаяся капля припоя не могла попасть на руки или на ноги работающего.
Паяние твердыми припоями производится следующим образом. Сначала спаиваемые поверхности деталей очищают до металлического блеска.
Затем, обмазав детали в местах паяния флюсом (бурой), прикрепляют их друг к другу мягкой проволокой в таком положении, в каком они должны остаться после паяния. В швах под проволокой закладывают кусочки припоя. После этого детали нагревают в горне или горелкой паяльной лампы до тех пор, пока припой не расплавится и не заполнит спаиваемых швов.
Во время нагрева места пайки посыпают бурой, что ускоряет плавку припоя и обеспечивает лучшее соединение его с металлом детали. После расплавления и заполнения припоем швов деталь осторожно вынимают из горна и дают ей медленно охладиться, что обеспечивает хорошее качество паяния.
Лужением называется покрытие поверхности металла слоем олова. Для лужения стальных мелких изделий поверхность металла должна быть очищена от окалины. Для этого деталь зачищают напильником или наждачной шкуркой до металлического блеска. Большие детали из тонкой листовой стали или листы металла погружают в деревянные баки с серной кислотой, которая растворяет окалину. После очистки от окалины поверхность материала промывают водой, окунают в хлористый цинк и затем лудят.
Серная кислота представляет собой маслянистую жидкость с коричневым оттенком. Она применяется для травления поверхности металлов при лужении. С серной кислотой нужно обращаться осторожно, так как она оставляет глубокие ожоги. При разбавлении водой серную кислоту подливают в воду, а не наоборот, так как при добавлении воды к кислоте получаются брызги от сильного нагрева воды.
При работе с серной кислотой необходимо надевать предохранительные очки и резиновые перчатки. Хранить серную кислоту следует только в глиняных, стеклянных или свинцовых сосудах с притертыми стеклянными пробками.
Лужение мелких деталей производят паяльником, а крупных деталей или листов стали - погружением в расплавленное олово. Из расплавленного олова изделие или лист стали быстро вынимают, встряхивают, а излишнюю полуду смахивают жгутом льна.
Во избежание ожогов при лужении необходимо пользоваться рукавицами и выполнять правила техники безопасности.
