Что и как можно спаять
В мире, насыщенном электротехническими металлическими изделиями, умение обращаться с электрическим паяльником и качественно паять всегда могут пригодиться. Известные преимущества пайки различных по размеру деталей позволяют самостоятельно восстанавливать отдельные образцы бытовой техники (телевизионные приёмники, например), ремонтировать различную домашнюю утварь, паять изделия из меди, латуни, серебра.
Подготовительный этап
Прежде чем освоить правильные приёмы обращения с припоями и паяльником в домашних условиях, следует пройти специальный курс, предполагающий обучение пайке и всему, что предшествует этой процедуре. Можно обучаться самостоятельно, но при освоении работы с ювелирными изделиями, сложными электронными схемами, без опытного наставника не обойтись.
С точки зрения организации процесса, пайка металлов с использованием специальных припоев – это набор достаточно простых по своему содержанию операций. Однако, несмотря на кажущуюся лёгкость, правильно паять с первого раза сможет не каждый. При первом знакомстве возникают некоторые затруднения, связанные с отсутствием чёткого представления о том, что и в какой последовательности нужно делать.
Рекомендуется соблюдать определённые правила подготовки к проведению паяльных операций, суть которых сводится к следующему:
И, наконец, начинающий пользователь должен освоить основные технологические приёмы пайки, предполагающие определённую последовательность целенаправленных действий.
Паять можно электрическим паяльником, газовой горелкой или паяльной лампой. Платы, микросхемы принято паять специальными фенами, термостанциями, обеспечивающими равномерный разогрев. Выбор того или иного типа инструмента и подставки или держателя для него определяется температурными условиями, при которых предполагается проводить рабочие операции.
Следующее по порядку требование предполагает подготовку обязательных компонентов, позволяющих правильно спаять любое металлическое соединение. К ним принято относить различные виды припоя, флюсовые добавки и специальные жидкости для пайки, необходимые для улучшения её качества (канифоли и спиртовые составы для лужения).
Все составляющие процесса обязательно подбираются под конкретные условия формирования паяного соединения и с учётом особенностей используемых деталей.
Основные рабочие процедуры
Технологическая карта или схема «правильной» пайки посредством паяльника предполагает следующий порядок проведения операций.
Прежде чем непосредственно паять, поверхности подлежащих пайке предметов очищают от сильных загрязнений и коррозионных наслоений, после чего их следует зачистить до характерного блеска.
После этого места спайки деталей обрабатываются ранее подготовленным флюсом, посредством которого удаётся улучшить условия растекания припоя по поверхности контакта.
Затем контактная площадка или зона пайки подвергаются защитному лужению, сущность которого состоит в нанесении на них расплавленного до жидкого состояния припоя. При этом расходный материал равномерно растекается по поверхности деталей, которые надо паять, и обеспечивает образование надёжного термического соединения.
При подготовке деталей под лужение предпочтение отдаётся пастообразным флюсам, которые удобно наносятся и легко смываются. Перед обработкой и пайкой детали предварительно соединяют посредством механической скрутки или сжатия пассатижами.
После фиксации на них снова наносится флюс, а затем место контакта прогревается с одновременным введением в него прутка припоя (его состав может отличаться от того материала, что использовался для лужения).
Научиться правильно паять своими руками невозможно, если не научиться лудить жало паяльника. Для лужения рабочий наконечник после полного прогрева паяльника следует с усилием прижать к любой покрытой фольгой поверхности и потереть им по расплавленной канифоли с припоем.
Эту операцию следует повторять до тех пор, пока на гранях медного острия не появится характерная плёнка из припоя, обеспечивающая хорошую адгезию с любым металлом.
Вопрос как правильно надо паять, приходит вместе с заинтересованностью о том, для чего же нужна пайка, и что можно сделать с ее помощью. Это раньше паяли преимущественно кастрюли и самовары, а сегодня паять можно и высокотехнологичные вещи.
Возможности пайки
Возможностей для того, чтобы воспользоваться своим умением правильно паять металлические детали и изделия более чем достаточно. Этим способом осуществляется множество сборочных и ремонтных операций. Вот несколько особо важных из них:
На начальном этапе обучения искусству пайки рекомендуется использовать самые простые схемы электронных устройств.
Кроме того, посредством рассматриваемого процесса можно спаять детали из разнородных по структуре металлов, а также уплотнять различные виды жёстких соединений.
Виды паяльных операций
Разнообразие методов пайки объясняется множеством различных факторов, определяющих качество и эффективность её проведения. К таким факторам относятся не только вид паяльного приспособления и тип припоя, который используют в процессе работы, но также и технологические особенности формирования шва. Для поверхностного монтажа деталей на плату надо научиться правильно пользоваться паяльной маской.
В любом случае, чтобы правильно паять, необходимо знать температуру плавления металла, с которым предстоит работать. Она влияет на выбор инструмента пайки, а также флюсов и припоя. В соответствии с указанным параметром припойные материалы подразделяют на легкоплавкие (до 450 градусов) и тугоплавкие (более 450 градусов).
Выбор припоя
Лёгкоплавкие припои применяют в обычных условиях, не требующих особой прочности соединяемых элементов. С их помощью можно собирать электронные схемы или паять малогабаритные ювелирные изделия.
В ходе этих операций детали сплавляются жидким оловом, в котором в качестве добавки присутствует свинец.
Правда, в последние время распространяются бессвинцовые припои. При выборе типа нагревательного инструмента в этом случае предпочтение отдаётся электрическим паяльникам с рабочими мощностями от 25-ти до нескольких сот ватт.
При необходимости паять изделия из тугоплавких металлов, эксплуатируемых в экстремальных с точки зрении температуры и деформации условиях, потребуются так называемые «твёрдые» припои. Этот тип паяльных составов приготавливается на основе чистой меди с добавками цинка или другого химически активного металла. Тугоплавкие медно-цинковые припои рекомендуются к применению при необходимости сочленения деталей, работающих в условиях высоких статических нагрузок.
С их помощью можно паять изделия из латуни и других медных сплавов, в которых содержание меди не превышает 68-ми процентов. Для соединения стальных заготовок и деталей в качестве припоя чаще всего берётся чистая медь или отдельные виды латуни.
Подводя итого, отметим, что для того, чтобы научиться правильно паять различные по структуре металлические детали недостаточно одного лишь желания. Овладеть в совершенстве известными приёмами правильной пайки можно лишь после того, как будут изучены все сопутствующие этому процессу вопросы.
К числу последних следует отнести выбор нагревательного инструмента, грамотный подход к подбору расходных материалов, а также строгое соблюдение установленного порядка проведения паяльных процедур.
Всё это позволит исключить возможные ошибки при работе с расплавленными припоями и получить надёжное и прочное соединение.
Особенности пайки
Все техническое оборудование оснащено различными проводами, которые подключены к основным микросхемам и дополнительным приборам: освещения, индикации, датчикам и механизмам. В состав проводящих элементов всегда входит металл, который для надежного контакта с другими деталями соединяют методом пайки. В данной статье рассказывается об особенностях данной процедуры и о выборе для неё необходимого инструмента.
Что можно сделать с помощью паяльника
Паяльник – это ручной инструмент, рабочий элемент которого нагревается до температуры плавления металлического припоя. Чаще всего устройство используется для работы с инженерными коммуникациями, станочным оборудованием, компьютерной и бытовой техникой: лужение или соединение. Реже объектами становятся изделия из пластика или дерева.
Как правильно выбрать паяльник для пайки
Основными критериями при выборе паяльника являются его мощность, принцип действия, рабочее жало.
Важно! В качестве источника питания для оборудования могут быть электросеть, аккумуляторы или природный газ.
По типу конструкции и принципу действия различают несколько видов паяльников:
Важно! Корпус выполняется по аналогии с рукояткой пистолета из-за наличия кнопки запуска.
Насадки, по своей природе, бывают трёх разных типов:
Важно! Керамические изделия характеризуются хрупкостью при случайном ударном воздействии.
Для использования устройства на бытовом уровне достаточно номинальной мощности в пределах от 25 до 40 Вт. Если паять совсем слабым инструментом, то продолжительность термического воздействия значительно снижает качество соединения, к тому же, при перегреве есть риск выхода детали из строя.
Наиболее предпочтительным выбором будет паяльник со встроенным терморегулятором, который позволит мастеру устанавливать нужную температуру при ремонте различного оборудования. Картинка 8. Инструмент с терморегулятором
Что можно сделать с помощью паяльника разной мощности? Для работы с диодами используют керамический прибор с малым потреблением тока (3–10 Вт), чинить микросхемы рекомендуется при помощи регулируемого устройства в 20 Вт, для электропроводки или бытовой техники – 25–40 Вт.
Методики пайки с паяльником
Что нужно для пайки? Работая с металлами, необходимо использовать расходные материалы: флюс или канифоль, в результате чего получается прочное неразъемное соединение.
Важно! Дополнительные составы нужны для обеспечения высокой адгезии припоя с деталями.
Канифолью
Канифоль – это похожий на стекло материал с температурой размягчения в пределах 55–70℃. Для его производства используют смолу хвойных пород дерева. Регламент прописан в ГОСТах 19113-84 и 14201-83, где сказано, что продукт растворяет патину. Рабочий диапазон температур при пайке бытовых приборов составляет 100–130℃.
Канифоль используется в 2 случаях:
Флюсом
Флюс поступает в продажу в жидком состоянии, либо в виде геля, пасты, порошка, что объясняется разным составом материала. Так, первые используют для работы с микросхемами, а последние – с медными трубами. Все материалы можно разделить на три группы:
Важно! Флюс из активной группы нельзя использовать в качестве изоляционного материала из-за низкого сопротивления электричеству.
К нейтральным материалам можно отнести порошкообразную канифоль, которую разбавляют в техническом спирте, глицерине или скипидаре. Данное средство применяется для работы с микросхемами и радиотехникой, медью и сплавами на ее основе. Допустимо присутствие тонкой пленки оксидов.
В других двух компонентах может присутствовать канифоль в сочетании с органическими компонентами. Такие составы актуальны для пайки меди, алюминия, никеля, серебра и стали. Для сложных работ существуют соединения с добавками хлористого цинка, и они служат защитой металла от коррозии.
Виды припоев
Припой – это однокомпонентный металл (олово) или сплавы. Главные требования к составу — содержание токсинов в допустимых для человека пределах, стабильность при воздействии электричеством и температурой.
Важно! Для качественного соединение, коэффициент линейного расширения материала и припоя должен быть одинаковым.
Материалы должны обладать таким свойством, как смачиваемость. Если показатели высокие, то результат пайки оправдает ожидания. При низких значениях для конкретной детали, применение припоя исключается. Например, свинец в чистом виде не может смочить медь.
Второй критерий выбора припоя основан на температуре его плавления. Так, показатели у припоя должны быть ниже верхнего предела сохранения формы обрабатываемого металла, но, при этом, выше рабочего диапазона детали, чтобы спайка не разрушалась.
Расплавленный припой
Мягкий
Твердый
Техника безопасности при пайке
Правила безопасного использования паяльника основаны, прежде всего, на высоком нагреве конструкций. Для этого чаще предусмотрена подставка под оборудование, чтобы посторонние предметы не расплавились или не загорелись.
Важно! Необходимо исключать прямой контакт жала с любыми поверхностями, кроме рабочей.
Во время работы с паяльником необходимо обеспечивать приток свежего воздуха в помещение и выветривание выделений от рабочих составов. В припое и канифоли могут содержаться токсины, которые при испарении постепенно оседают в лёгких.
С помощью паяльника можно починить контакты на микросхеме фонарика или соединить провода в автомобиле. Принцип действия инструмента основан на нагревании рабочего жала до температуры плавления припоя и обрабатываемых деталей. Дополнительно, для работы используют флюс или канифоль различного типа, чтобы очистить металл и улучшить результаты пайки.
Как правильно паять в домашних условиях?
При сборке различных электротехнических и радиотехнических устройств популярна пайка. Она обеспечивает электропроводное соединение медных проводов и иных медных изделий друг с другом, с компонентами электрических схем и прочими металлическим деталями из чистой меди и медных сплавов, а также производить пайку алюминия. Пайка проста, очень гибка, позволяет получить низкое переходное сопротивление соединяемых компонентов.
Суть технологии пайки заключается в нагреве зоны контакта с последующей ее заливкой жидким металлическим легкоплавким припоем. После остывания расплав обеспечивает электрический контакт. Перед тем как припаять провода, обычно необходима дополнительная обработка соединяемых поверхностей (чаще всего т.н. лужение проводов), что гарантирует долговременную стабильность.
При отсутствии вибраций и ударных нагрузок для мелких деталей достигается неплохая прочность соединения. Во всех прочих случаях паяют с дополнительной фиксацией.
Что может понадобиться для пайки?
Для пайки требуется источник тепла. Можно паять с использованием открытого пламени, электрической спирали, а также луча лазера. Последний позволяет паять даже чистым металлом. Дома пользуются преимущественно электрическим паяльником. Он предназначен для:
Паяльник
Паяют ручным паяльником, который используют для:
Паяльник, который изображен на рисунке 1, содержит:
Подключение к электрической сети производят кабелем длиной примерно 1 м, который через ограничитель радиуса изгиба выходит из задней части рукоятки.
Деревянная или пластиковая рукоятка имеет форму простой ручки. Электронные схемы паяют изделиями небольшой мощности, оборудованных пистолетными рукоятками с кнопкой-курком для быстрого разогрева жала. Один из вариантов такого инструмента показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Радиомонтажный паяльник пистолетного типа
Бытовые паяльники предназначены для подключения к сети напряжением 12 и 220 В.
220 — вольтовые паяльники из соображений обеспечения электробезопасности должны комплектоваться 3-контактной вилкой, обеспечивающей надежное заземление. Для 12-вольтовой техники достаточно простой 2-контактной плоской вилки.
Припой
Паяют припоем – сплавом олова со свинцом, возможны добавки иных металлов. Припой имеет форму трубки или проволоки различного диаметра. Трубчатый припой заполнен внутри канифолью, паять с его помощью более удобно.
Свинец вводят в сплав для уменьшения стоимости. Его удельное содержание различно, что прямо отражается в марке. Например, ПОС-61 (очень популярный третник) означает:
В быту паяют сплавами с уменьшенным содержанием олова, лужение посуды целесообразно выполнять составом ПОС-90.
Кроме того, паяют мягкими и твердыми припоями. Мягкие составы имеют температуру плавления менее 450, остальные относят к твердым. Температура плавления припоя ПОС-61 составляет 190 – 192 °С. Из-за сложностей разогрева высокотемпературную пайку с привлечением твердых припоев электрическим инструментом не выполняют.
Составами с добавлением легкоплавких металлов: алюминия и кадмия – паяют алюминий. Из-за повышенной токсичности паять с их помощью можно только при отсутствии альтернативы.
Паяют обязательно под флюсом — вспомогательным компонентом, обеспечивающим:
Обычно в этом качестве используют канифоль, а также составы на основе ее смеси со спиртом, глицерином и цинком. Канифоль имеет температуру размягчения чуть выше 50°С, при 200°С кипит. Химически канифоль довольно агрессивна по отношению к металлам и гигроскопична, при насыщении влагой быстро увеличивает проводимость. В зависимости от добавок и их концентрации демонстрирует свойства нейтральных или активных флюсов.
Канифольный флюс продается в виде порошка, кусками или раствора канифоли.
Серебро, нержавеющую сталь и некоторые другие металлы можно паять только с помощью специальных флюсов (известны как кислотные флюсы или паяльные кислоты).
Некоторые монтажники, которые паяют провода, для улучшения качества облуживания выполняют предварительный нагрев на таблетке аспирина, пары которого выполняют функции флюса.
Паяльные пасты
Паяльная паста это композиция из припоя и флюса. Ею паяют в труднодоступных местах, а также при установке безвыводных электронных элементов. Состав наносят на компонент, который затем просто прогревают жалом.
Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого оловянные опилки смешивают с жидким флюсом до гелеобразной консистенции. Хранят пасту в герметичной упаковке, срок годности из-за окисления олова не превышает шести месяцев.
Подставка для паяльника
Паяют жалом, нагретым до высокой температуры, поэтому в перерыве инструмент оставляют на подставке. Для мощных паяльников ее выполняют с двумя опорами: задняя для рукоятки, передняя – для корпуса. Опоры монтируют на фанерном основании, которое используют служит для:
Рисунок 3 показывает, что подставка не требует дефицитных материалов, может быть изготовлена своими руками.
Рисунок 3. Самодельная подставка для мощного паяльника
Для устройств малой мощности часто применяют конусообразный держатель (обычный или спиральный, что показано также на рисунке 3), в которую инструмент вставляют жалом.
Старшие модели подставок снабжают регулятором рабочей температуры, ЖК дисплеем для индикации температуры жала, рисунок 4. Подобный паяльный инструмент часто называют паяльной станцией.
Рис. 4. Пример паяльной станции с индикатором
Оплетка для удаления припоя
С оплеткой паяют в тех случаях, когда необходимо удаление припоя с печатной платы при демонтаже деталей. Представляет собой плотную сетку из покрытых флюсом тонких медных проволок.
Принцип действия основан на поверхностном эффекте: сетка «впитывает» припой, расплавленный на печатной плате, за счет капиллярных сил.
Обычно ширина оплетки составляет около 5 мм, поставка рулонная в корпусе диаметром примерно 5 см.
Функции удаления припоя может выполнять внешняя оплетка старого гибкого коаксиального кабеля.
Меры безопасности
Соблюдение техники безопасности:
Прежде чем начинать паять, следует убедиться в исправности кабеля питания. Жало не должно касаться поводов, а также прочих предметов. Паяльник необходимо всегда класть на подставку. Запрещается касаться его корпуса, брать инструмент можно только за ручку.
Подготовка
Рабочего места
Паяют всегда при нормальном общем освещении (не хуже 500 люкс), при необходимости создания более комфортных условий применяют источник местного освещения.
Следует позаботиться о хорошей вентиляции. Наилучшие результаты дает вытяжка, при ее отсутствии паяют с перерывами для проветривания помещение от паров канифоли (каждый час при интенсивной работе).
Выбор паяльника по мощности
Паяют паяльниками различной мощности. Обычно исходят из того, что:
О мощности прибора легко судить визуально: 50-ваттный паяльник оказывается чуть крупнее авторучки, тогда как 200-ваттный – имеет общую длину примерно 35-40 см.
Паяльника к работе
Перед первым включением следует удалить с корпуса остатки заводской смазки. Их выгорание приводит к появлению дыма и неприятного запаха. Поэтому паяльник включают через удлинитель, выставляя его на улицу через форточку на четверть часа.
Затем молотком проковывают жало паяльника: уплотнение меди увеличивает срок службы. Кончику жала придают форму:
Перед тем как начать паять, следует очистить жало от оксидной пленки. Эту процедуру выполняют мелкозернистой наждачной бумагой или бархатным напильником, а также химическим способом: погружением в канифоль. Очищенное жало облуживают припоем.
При необходимости паять в точке можно мощным паяльником. Для этого на его жало накручивают медную проволоку диаметром 0,5 – 1 мм, используя ее свободный конец для нагрева припоя.
Деталей к пайке
Паяют всегда в несколько этапов. Сначала готовят поверхность металлического проводника:
Затем можно соединять детали.
Обязательно зачищают провода, бывшие в употреблении.
Окисную пленку снимают напильником, наждачной бумагой, лезвием ножа. В случае гибких проводов обрабатывают каждую проволоку.
Изоляцию эмалированного провода удаляют протаскиванием по поверхности ПВХ-трубки, к которой его прижимают нагретым жалом.
Признак готовности – равномерно блестящая поверхность без остатков оксидной пленки.
Паяют всегда с обезжириванием, т.е. протирают поверхность безворсовой тканью или салфеткой, смоченной ацетоном или уайт-спиритом.
У новых проводов окисная пленка отсутствует. Их облуживают сразу после удаления изоляции.
Залудить медный проводник необходимо под флюсом, после прогрева припой должен покрыть поверхность металла тонким слоем. При наличии наплывов паять не рекомендуется, провод располагают вертикально, проводя паяльником сверху вниз. Излишек расплавленного припая при этом перетекает на жало.
Если же необходимо паять алюминий, то процедуру зачистки и облуживания совмещают. Для этого помещают провод, покрытый канифолью, в наждачную бумагу, греют его с одновременным вращением.
Качество флюса некоторых видов падает при длительном хранении, а также под воздействием влаги воздуха. Поэтому такими флюсами паяют с дополнительным контролем срока годности.
Пошаговая техника пайки проводов
Пайку проводов выполняют в такой последовательности:
Пайка алюминиевых проводов друг с другом, а также с медными не имеет принципиальных отличий за исключением более сложной процедуры облуживания.
Пошаговая методика пайки радиодеталей на плату
Обычно радиодетали и заводские печатные платы имеют выводы и токоведущие дорожки, которые покрыты оловом. Их можно паять без предварительного облуживания. Платы лудят только при их самостоятельном изготовлении.
Процедура пайки включает такие шаги как:
Избыток выводов удаляют бокорезами.
Рис. 8. Вариант исполнения паечного пинцета
На повторно используемых платах установочные отверстия очищают от остатков припоя деревянной зубочисткой.
При работе целесообразно соблюдать следующие правила:
Возможные проблемы при пайке
При наличии определенного быстро нарабатываемого навыка пайка обеспечивает хороший контакт. Немногочисленные проблемы легко выявляют визуально. К таковым относятся:
Устранение этих дефектов осуществляют повторной пайкой.
Заключение
Соединение пайкой обеспечивает высокое качество в сочетании с технологичностью. Процедура проста в реализации (научиться паять можно за пару часов), но необходимо аккуратно выполнять нескольких последовательных операций, тщательно соблюдая технологию работы.
Правильно паять можно только при наличии исправного инструмента.
Возможные проблемы при пайке Паяют всегда со строгим соблюдением правил техники безопасности.
