Паяльник — это… Что такое Паяльник?

Чем и как лудить/паять?

Для следующих операций понадобится уже специальный электронагревательный инструмент: паяльник, футорка или паяльная горелка. Паять в домашних условиях чаще всего приходится электропаяльником с медным луженым жалом. Его устройство показано на поз. 1 рис. «Для полного счастья» спайщика-любителя нужны стержневые паяльники на 16-20 Вт для микросхем и печатных плат, поз.

Устройство и разновидности электропаяльников с медным луженым жалом

Если не предполагается работ с микрочипами (телефоны, планшеты, компьютеры) и пайки стали толщиной более 0,5-0,6 мм, можно обойтись комплектом из паяльников на 25 Вт (поз. 3а) и 60-65 Вт, поз. 3 б. Вдруг возникнет необходимость паять металлопрофили с толщиной стенок до 3-4 мм и/или толстый стальной лист, потребуется радиаторный паяльник-«топор» на 300-400 Вт, поз. 4.

Жала паяльников малой мощности (поз. 2а, 2б, 3а, 3б) изначально не прокованы и потому довольно быстро окисляются (подгорают). Чтобы повысить их стойкость, а заодно и отформовать нужным образом, вынутый из паяльника стержень проковывают слесарным молотком на наковальне настольных тисков. «Ширкать» его надфилем после этого нет нужды, да и не надо, чтобы не стереть наружный уплотненный слой меди. После проковки жало сразу же покрывают активированным флюсом.

Теперь понадобится твердая канифоль и мягкий, достаточно тугоплавкий припой (см. далее): ПОС-10, ПОС-30 или ПОС-40. Стержень паяльника вставляют на место, фиксируют, если есть винт-фиксатор, и включают паяльник в сеть. По мере выкипания флюса при прогреве жало погружают в канифоль, чтобы не оголялось.

Пока мы готовили паяльник, флюс на паечных поверхностях сделал свое дело: под его слоем они чистые, можно лудить. Здесь критическим пунктом будет толщина деталей:

• Менее 1/8 диаметра стержня паяльника – прогреются насквозь до температуры плавления припоя менее чем за 7 с. Флюс не успеет выкипеть.
• Более 1/6 той же величины – прогреются более чем за 10 с, флюс выкипит, детали оголятся и окислятся.
• 1/8-1/6 диаметра стержня – нужно, чаще всего основываясь на собственном опыте, лудить легкоплавким припоем под высококипящим флюсом. Или воспользоваться паяльником помощнее.

В первом случае на жало набирают каплю припоя, переносят на паяемую поверхность, и, если:

1. Провод тонкий – легко, без нажима, двигают по оголенному концу жалом с одной и затем с противоположной стороны, пока припой не растечется. Провод держат кончиком вниз. Стекшую туда каплю излишка припоя снимают паяльником.
2. Провод толстый – жало двигают по спирали взад-вперед.
3. Плоская тонкая длинная деталь – припой наносят на конец и двигают жало вдоль. Когда за жалом покажутся незалуженные края детали, наносят на недолуженный участок еще флюса, набирают другую каплю припоя и продолжают лужение.
4. Длинная более широкая деталь – то же, что и в пред. случае, но жало ведут змейкой.
5. Широкая деталь – жало двигают по спирали от центра в краям.

Для лужения толстых деталей берут ниточный припой с флюсом, т. наз. гарпиус: это тонкая гибкая трубочка из фольги припоя, в просвете которой порошкообразная канифоль. Лужение начинают с края длинных или с середины широких деталей. Конец гарпиуса прикладывают к месту начала лужения, греют паяльником, пока не растечется.

Использование флюсов в процессе пайки

Мы привыкли к электрическим паяльникам без регулировки температуры. Выглядит он, как и много лет назад. Небольшая трубка из которой выступает медный стержень, вставленный в электрическую обмотку. При прохождении тока обмотка нагревает стержень. Его еще называют жало.

В последнее время вместо привычных деревянных, делают пластмассовые ручки, чтобы паяльник было удобней держать. Но в моде нынче паяльники с регулятором. Это все то же устройство, но дополненное регулятором температуры, которая регулируется за счет изменения силы тока в обмотке.

В качестве дополнительных компонентов, без которых невозможно качественно спаять детали, используются флюсы. Наибольшее распространение получила канифоль, изготавливаемая из хвойных деревьев твердых пород. Она становится мягкой уже при 50 градусах, а при достижении 250 переходит в кипящее состояние.

Недостатком канифоли считается ее взаимодействие с окружающей средой, поэтому по окончании работы оставшийся флюс должен быть удален. В противном случае влага, попавшая в эти места из атмосферы, приведет к нарушению нормальной работы электронных компонентов. Это требование следует обязательно учитывать при решении задачи, как правильно паять паяльником с канифолью.

Существует несколько видов флюсов, чаще всего применяемых при действиях с электрическими приборами:

• Неактивные флюсы с канифолью. С их помощью соединяется медь и прочие мягкие металлы, в том числе провода. Светлая канифоль не содержит дополнительных веществ и может сразу же применяться для работы. Раствор спирта и канифоли представляет собой смесь в соотношении 1:5, их смешивание производится перед началом работы. Для создания герметичных соединительных швов используются смеси с канифолью и глицерином.
• С использованием активных флюсов можно спаять любые виды цветных и драгоценных металлов. Они производятся на основе хлористого цинка, спирта или вазелина. В последнем случае флюс находится в пастообразном состоянии и более удобен для работы.
• Кислотно-активные флюсы представлены хлористоцинковым веществом и ортофосфорной кислотой. Выпускаются в виде жидкости или пасты с добавлением канифоли и других компонентов. С их помощью можно успешно паять паяльником с кислотой.

https://www.youtube.com/watch?v=MKZBAqnGoZ4

В состав ортофосфорной кислоты входят этиловый спирт, вода и сама кислота, плотность которой составляет 1,7. С ее помощью соединяются детали из нержавейки, серебряных или медных материалов. Все флюсы на основе спирта должны быть упакованы в герметичную тару.

Особенности пайки проводов

В предварительном соединении паяемых деталей больше всего проблем возникает с проводами: их для этого приходится трогать руками, отчего поверхность металла загрязняется, и спаям проводов чаще прочих паяных соединений приходится выдерживать механические нагрузки.

Скрутки проводов

Прежде чем паять провода, их нужно правильно скрутить. Основные виды скруток проводов для пайки показаны на рис. У каждого из них свое предназначение:

• Бандажными скрутками соединяют жесткие (толстые одножильные) токоведущие провода, т.е. по которым передается электрическая мощность. Особенно – провода наружныее. Бандажное соединение обеспечивает достаточный электрический контакт даже при непропае или перегреве окислившегося спая.
• Желобковые скрутки делают на проводах в легкоплавкой изоляции (простой ПВХ, полиэтилен), когда необходимо полное растекание припоя при минимальном прогреве. Греют желобковые скрутки только по желобку.
• Простыми скрутками можно соединять как одножильные, так и многожильные только что зачищенные от изоляции (блестящие) провода.
• Простая последовательная скрутка, т. наз. прямая британская, или просто британка, применима для соединения токоведущих проводов гибких кабелей сечением до 1,4 кв. мм, не испытывающих регулярных больших механических нагрузок, напр. электрических удлинителей или времянок.

Электрические провода, испытывающие регулярные и/или постоянные механические нагрузки, должны быть обязательно многожильными. Скручивают их, как показано внизу на рис: концы разметливают, «метлы» вдвигают друг в друга и скручивают по-британски. Паяют легкоплавким припоем повышенной прочности, напр. ПОСК-50 (см. ниже) с активированным флюсом, не требующим удаления остатков, также см. ниже.

Параллельные (тупиковые) скрутки проводов сечением свыше 0,7 кв. мм желательно паять погружением в расплавленный припой, см. далее. В противном случае придется греть или долго, или слишком мощным паяльником, отчего изоляция ползет, а флюс преждевременно выкипает.

На чем остановить свой выбор

Паяльник перестает нагреваться по одной из двух причин. Это в результате перетирания сетевого шнура или перегорания нагревательной спирали. Чаще всего перетирается шнур.

Процесс пайки представляет собой технологию соединения металлических элементов, находящихся в твердом состоянии. Для этого используются специальные припои, которые, находясь в расплавленном состоянии, растекаются по соединяемым поверхностям и попадают в зазоры между деталями. После застывания припоя и его кристаллизации в этом месте образуется прочный и надежный шов.

Следовательно, процедура пайки обязательно связана с нагревом. Непременным условием является предварительное удаление оксидной пленки с поверхностей деталей. Это нужно обязательно знать всем, перед тем как паять паяльником.

Соединение методом пайки во многом напоминает сварку, но это лишь внешнее сходство. На самом деле оба способа принципиально различаются между собой. При сварке кромки основных деталей и электрод приходят в расплавленное состояние, тогда как во время пайки соединяемые элементы остаются твердыми. Капиллярный зазор просто заполняется расплавленным припоем, а при остывании он кристаллизуется с проникновением в металл деталей. Еще одним отличием является возможность соединения деталей при нагреве, не превышающем температуру плавления соединяемых деталей.

Этим методом возможно припаять многие виды углеродистых, нержавеющих и легированных сталей, а также разновидности цветных, твердых и специальных сплавов. В соответствии с используемыми материалами, процесс соединения разделяется на паяние с припоями мягкого или твердого типа. В первом случае применяются материалы с температурой плавления менее 400 градусов, а во втором этот показатель достигает более 700 градусов, обеспечивая высокую термическую и механическую прочность соединений.

На стадии подготовки большое значение имеет очистка деталей от окислов и загрязнений, плотная подгонка их друг к другу. Места соединений обезжириваются и обрабатываются специальными составами, обеспечивающими дальнейшую чистую и ровную пайку.

Мягкая пайка осуществляется паяльниками с медными наконечниками, которые хорошо прогреваются и держат тепло в течение долгого времени. Разогрев может выполняться с помощью электротока или открытого пламени газовой горелки или паяльной лампы.

Весьма сложно ответить на вопрос какой паяльник лучше. Совсем необязательно, что тот, который дороже будет удовлетворять всем потребностям. Я бы рекомендовал совмещенную паяльную станцию, где есть и обычный электрический паяльник и термовоздушный прибор.

По сути, это тот же фен, только с более высокой температурой нагрева и точной регулировкой потока воздуха на выходе. А как мы знаем, без хорошего строительного фена уже в хозяйстве не обойтись.

Поэтому приобретая подобное устройство Вы решаете сразу несколько проблем. Можно и припаять, и нагреть, и расплавить в случае необходимости.

Если же такой необходимости нет, то приобретите обычный паяльник на 100 ватт, чего будет вполне достаточно. Чем больше мощность, а она выражается в ваттах, тем больше рабочая температура.

При выборе паяльника следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками и особенностями эксплуатации. Существуют важные критерии, которым должен соответствовать качественный прибор.

Поэтому специалисты рекомендуют принимать их во внимание, чтобы покупка оказалась полезной и выгодной:

• Размеры. От габаритов инструмента зависит удобство использования, поэтому для выполнения пайки не стоит выбирать объёмные модели. Однако близкое расположение ручки чревато нагреву руки, а это чревато даже ожогом. Рекомендуется отдавать предпочтение средним размерам, которые бы позволяли производить пайку безопасно и комфортно.

• Мощность. Каждый вид пайки подразумевает использование паяльника определённой мощности. Так просто сделать выбор, зная точные параметры используемых материалов. Для домашнего применения лучше выбирать универсальные приборы с мощностью 20-40 ватт. Если планируется проведение работ с микросхемами, то мощности 3-10 ватт будет вполне достаточно. Спаять толстые провода может устройство с мощностью 60-100 ватт. Для пайки крупных металлических деталей понадобится мощность до 250 ватт. Стоит помнить, что приобретение мощного прибора (свыше 100 Вт) для бытовых нужд нецелесообразно. Работать с массивным устройством будет неудобно, а использовать по назначению, скорее всего не придётся.
• Напряжение. Точного фактора, определяющего оптимальные параметры напряжения, не существует. Чтобы не приобретать дополнительное оборудование (понижающий трансформатор), рекомендуется останавливать выбор на модели, рассчитанной на сеть 220 В. Модели 36, 12 и 6 В нужно подключать только через оптимизатор.
• Нагреватель. Выпускаемые модели оснащаются керамическими или спиралевидными нагревательными элементами. Керамика обеспечивает быстрый разогрев, но обращаться с прибором нужно крайне осторожно. При падении или ударе она может расколоться. Спровоцировать поломку могут также попадание жидкости на нагревательный элемент и перепад температур. Спиралевидный нагреватель более надёжный, стоимость его на порядок ниже. Однако скорость смены температурного режима у него меньше.
• Производители паяльников:
  • Topex;
  • PSTrading;
  • MONACOR;
  • Steinel;
  • Dremel;
  • Dayrex;
  • Lukey и др.

  Предпочтение стоит отдавать качественным изделиям известных фирм, так как они дорожат репутацией и обеспечивают гарантийное обслуживание.

• Дополнительные критерии:
  • достаточная длина шнура;
  • ручка должна иметь хорошую защиту от перегрева (дерево считается лучшим вариантом);
  • жало выполнено из медного материала;
  • возможность регулировать длину жала;
  • наличие термостата и функции постоянной поддержки температуры.

Разновидности припоев для соединения металлов

Качество соединений зависит не только от флюсов, но и от припоев, используемых в процессе работы. Они изготавливаются на основе легких металлов, расплавляющихся при определенной температуре. Идеальным вариантом считается чистое олово, но ввиду его высокой стоимости применяются сплавы на его основе, преимущественно со свинцом. В зависимости от составляющих, все припои могут быть твердыми или мягкими, которыми паяют провода.

В твердых сплавах нередко используются добавки легирующих сталей и другие примеси, с помощью которых возможно получить заданные характеристики, уровень прочности, антикоррозийные свойства. Как правило, используются материалы марки ПОС, означающие припои оловянно-свинцовые. Число после букв соответствует процентному содержанию олова. Температура плавления составляет 700 градусов и выше.

Если для пайки приходится использовать материалы неизвестного происхождения, то в первую очередь нужно обратить внимание на следующие внешние проявления:

• Свинцово-оловянные припои начинают плавиться при температуре 183-265⁰С.
• Припой с высоким содержанием олова отличается ярким металлическим блеском, что соответствует марке ПОС-61 и выше.
• Тусклый серый оттенок и матовая поверхность указывает на повышенное содержание свинца.
• Припой в виде проволоки с большим количеством свинца можно легко согнуть руками. Более качественные сплавы сгибаются с большим трудом.

Легкоплавкие низкотемпературные припои переходят в жидкое состояние при температуре до 450 градусов. Они применяются для соединения проводов, ремонта радиоэлектронной аппаратуры и других работах, где требуется низкотемпературный режим. В электронике используются специальные сплавы, которые становятся жидкими уже при 70 градусах.

Чаще всего, материал для пайки выпускается в форме проволоки, диаметром 2-2,5 мм и выше. Низкотемпературными сплавами можно паять транзисторы, предохранители и другие детали, обладающие повышенной чувствительностью к перегреву.

Теперь пришло время точно подобрать рабочий припой и флюс к нему, т.к. пайка, в отличие от полуды, должна не только крепко сцепляться с основным металлом, но и сама быть прочной. Сводка сведений о припоях и флюсах широкого применения из старого справочника дана на рис. Применительно к нынешнему времени к ней остается добавить не так уж много.

Характеристики припоев и флюсов широкого применения

Чем удобнее работать

Задаваясь вопросом как выбрать паяльник нужно следовать простому принципу нужно покупать то, что удобно лично для Вас. Самый простой и дешевый вариант — небольшой паяльник без дополнительных электронных устройств и приспособлений. Но это лишь в том случае, если Вы не планируете в перспективе сложных работ.

А если планируете, то купите недорогую паяльную станцию. Теперь так называется обычный паяльник с регулятором. Работать проще с небольшим по размеру паяльником, он достаточно легкий, но не всякая работа ему по плечу.

Другие виды пайки

Прочие виды пайки, осуществимые дома

Тупиковые скрутки толстых проводов (см. выше) паяют погружением в футорку – ванночку с расплавленным припоем. Когда-то футорку грели паяльной лампой (поз. 2а), но ныне это дикость первобытная: электрофуторка, или паяльная ванна (поз. 2) дешевле, безопаснее и дает лучшее качество пайки. Скрутку в футорку вводят сквозь слой кипящего флюса, подаваемого на припой после его расплавления и прогрева до рабочей температуры.

Простейший флюс в данном случае – порошок канифоли, но она скоро выкипает и еще быстрее пригорает. Лучше флюсовать футорку бурой, а если паяльная ванна используется для оцинковки мелких деталей, то это единственно возможный вариант. В таком случае максимальная температура футорки должна быть не ниже 500 градусов Цельсия, т.к. цинк плавится при 440.

Наконец, массивную медь в изделиях, напр. трубы, паяют высокотемпературной пайкой в пламени. В нем всегда есть несгоревшие частицы, жадно поглощающие кислород, поэтому пламя обладает, как говорят химики, восстановительными свойствами: снимает остаточный окисел и не дает образоваться новому. На поз. 3 видно, как пламя специальной паяльной горелки буквально выдувает все ненужное из зоны пайки.

Ручная высокотемпературная пайка в пламени

Высокотемпературную пайку ведут, см. рис. справа, равномерно потирая с нажимом зону пайки 1 палочкой твердого припоя 2. Пламя горелки 3 должно следовать за припоем, чтобы горячее пятно не оказалось на воздухе. Предварительно зону пайки греют, пока не пойдут цвета побежалости. К луженой твердым припоем поверхности можно припаять что-то еще припоем мягким как обычно. Подробнее о пайке в пламени см. далее, когда дело дойдет до труб.

Курьезно, но в некоторых источниках паяльную горелку обзывают паяльной станцией. Ну, рерайт есть рерайт, что с него возьмешь. На самом деле настольная паяльная станция (см. след. рис.) – оборудование для тонких паяльных работ: с микрочипами и др., где недопустим перегрев, растекание припоя куда не надо и пр. огрехи.

Настольные паяльные станции

Приступаем к пайке

Прежде всего нагреваем паяльник до необходимой температуры. Если он без регулятора и датчика температуры, то ждем 5 минут после включения. В это время готовим поверхности. Зачищаем мелкой наждачной бумагой и обезжириваем спиртом. Затем наносим тонкий слой флюса, он служит в качестве окислителя.

Иногда флюс входит в состав припоя. Жало паяльника должно быть чистым и без темного налета, который появляется в процессе пайки. Для чистки жала можно использовать наждачную бумагу, либо специальную губку.

Жало также нужно обработать флюсом, а затем нанести на него припой, если соединяются небольшие поверхности. Если же нужно паять большие площади, то припой разогревается непосредственно в зоне пайки и равномерно наносится на металл.

Как паять алюминий

Флюсы для пайки алюминия

Благодаря современным флюсам паять алюминий стало в общем не сложнее, чем медь. Для низкотемпературной его пайки предназначен флюс Ф-61А, см. рис. Припой – любой аналог припоев Авиа; в продаже есть разные. Единственно что – стержень в паяльник лучше вставить бронзовый луженый с насечками на жале примерно как у напильника. Он под слоем флюса легко соскоблит прочную пленку окисла, которая и не дает алюминию паяться просто так.

Для высокотемпературной пайки алюминия припоем 34А предназначен флюс Ф-34А. Однако греть зону пайки пламенем нужно очень осторожно: температура плавления самого алюминия всего 660 Цельсия. Поэтому высокотемпературную пайку алюминия лучше применять беспламенную камерную (пайка с печным подогревом), но оборудование для нее стоит дорого.

Омеднение алюминия для пайки

Есть еще «пионерский» способ пайки алюминия с предварительным омеднением. Он пригоден, когда требуется только электрический контакт, а механические напряжения в зоне пайки исключены, напр., если нужно соединить алюминиевый кожух с общей шиной печатной платы. «По-пионерски» пайка алюминия осуществляется на установке, показанной на рис. слева.

Меры безопасности

Для работы с любым электрическим прибором необходимо соблюдать меры безопасности. Обычный паяльник относиться к устройствам повышенной опасности, в том числе и потому, что может стать причиной пожара.

Не оставляйте включенный паяльник без присмотра. В интернете есть много фото паяльников, ставших причиной пожара.

Работать нужно в хорошо проветриваемом помещении и стараться не дышать парами припоя и флюса. Это токсичные и вредные вещества. Кроме того в состав припоев входит свинец, который особенно вреден для здоровья.

Мелкая пайка

В пайке печатных плат есть свои особенности. Как паять детали на печатные платы, в целом см. небольшой мастер-класс в рисунках. Лужение проводов отпадает, т.к. выводы радиокомпонент и чипов уже луженые.

В любительских условиях, во-первых, нет особого смысла лудить все токоведущие дорожки, если устройство работает на частотах до 40-50 МГц. В промышленном производстве платы лудят низкотемпературными способами, напр. напылением или гальваническим. Прогрев дорожек паяльником по всей длине ухудшит их сцепление с основой и увеличит вероятность отслоения.

Пайка радиоэлектронных компонент на печатную плату

Затем, взгляните на нечто безобразное слева на след. рис. За такой брак и в недоброй памяти советском МЭПе (министерстве электронной промышленности) монтажников разжаловали в грузчики или подсобники. Дело даже не во внешнем виде или перерасходе дорогого припоя, а, во-первых, в том, что за время остывания этих блямб перегрелись и монтажные площадки, и детали.

Неправильно и правильно распаянные печатные платы

Паечные наплывы на печатных платах должны быть округлыми гладкими высотой не более 0,7 диаметра монтажной площадки, см. справа на рис. Кончики выводов должны немного выступать из наплывов. Кстати, плата полностью самодельная. Есть способ в домашних условиях сделать печатный монтаж таким же точным и четким, как фабричный, да еще и вывести там надписи, какие хочется. Белые пятнышки – блики от лака при фотосъемке.

Наплывы вогнутые и тем более сморщенные – тоже брак. Просто вогнутый наплыв значит, что припоя недостаточно, а морщинистый, кроме того, что в пайку проник воздух. Если собранное устройство не работает и есть подозрение на непропай, смотрите в первую очередь такие места.