Процесс пайки что это такое и все о пайке

У этого термина существуют и другие значения, см. Пайка (значения).

Пайка — технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.

Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.

Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми деталями (от 0,03 до 2 мм), чистоты поверхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы применяют флюсы.

Разновидности

Пайка бывает низкотемпературная (до 450 °C) и высокотемпературная. Соответственно припои бывают легкоплавкие и тугоплавкие. Для низкотемпературной пайки используют в основном электрический нагрев, для высокотемпературной — в основном нагрев горелкой. В качестве припоя используют сплавы оловянно-свинцовые (Sn 90 % Pb 10 % c t° пл. 220 °C), оловянно-серебряные (Ag 72 % с t° пл. 779 °C), медно-цинковые (Cu 48 % Zn остальное с t° пл. 865 °C), галлиевые (t° пл. ~50°С), висмутовые (сплав Вуда с t° пл. 70 °C, сплав Розе с t° пл. 96 °C) и т. д.

Пайка является высокопроизводительным процессом, обеспечивает надёжное электрическое соединение, позволяет соединять разнородные материалы (в различной комбинации металлы и неметаллы), отсутствие значительных температурных короблений (по сравнению со сваркой). Паяные соединения допускают многократное разъединение и соединение соединяемых деталей (в отличие от сварки). К недостаткам можно отнести относительно невысокую механическую прочность.

Исходя из физико-химической природы процесса, пайку можно определить следующим образом. Процесс соединения металлов в твёрдом состоянии путём введения в зазор припоя, взаимодействующего с основным металлом и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. Пайка подразделяется на капиллярную, диффузионную, контактно-реакционную, реакционно-флюсовую и пайку-сварку. В свою очередь, капиллярная подразделяется на горизонтальную и вертикальную. Диффузионная — на атомно-диффузионную и реакционно-диффузионную. Контактно-реакционная — с образованием эвтектики и с образованием твёрдого раствора. Реакционно-флюсовая — без припоя и с припоем. Пайка-сварка — без оплавления и с оплавлением. Анализируя сущность физико-химических процессов, протекающих на границе основной металл — расплав припоя (при формировании соединения в существующих видах пайки), можно видеть, что различия между капиллярной пайкой, диффузионной пайкой и пайкой-сваркой не носят принципиального характера. Капиллярность является общим признаком пайки. Отличительным признаком диффузионной пайки является длительная выдержка при температуре пайки и изотермическая кристаллизация металла шва в процессе пайки. Других характерных признаков этот метод не имеет, основное назначение его — повысить температуру распая шва и прочность паяного соединения. Диффузионная пайка может быть развитием любого вида пайки, в том числе капиллярной, реакционно-флюсовой или контактно-реакционной. В последнем случае диффузионная пайка возможна, если второй металл взаимодействующей пары вводится в виде прослойки между соединяемыми металлами. При реакционно-флюсовой пайке происходит совмещение процессов вытеснение из флюса металла, служащего припоем, и его взаимодействия с основным металлом. Наконец, пайка-сварка отличается от других методов пайки количеством вводимого припоя и характером формирования шва, делающим этот метод пайки похожим на сварку плавлением. При соединении разнородных металлов при пайке-сварке возможно оплавление кромки одной из деталей, изготовленной из более легкоплавкого металла.

Бессвинцовые технологии

27 января 2003 года введена в действие директива 2002/96/ЕС Европейского парламента и Совета по отходам электрического и электронного оборудования (WEEE). Современная радиоэлектронная промышленность встала перед фактом организации сбора и удаления отходов, имеющих в своем составе тяжелые металлы и огнезащитные составы. Для успешного решения этой проблемы одним из необходимых условий является переход на бессвинцовые технологии изготовления электронного оборудования — технологии с применением материалов, не содержащих свинец.

Стандарты

Для соединения металлических деталей пайкой их необходимо облудить, соединить и нагреть, возможно, вводя в место пайки ещё припоя. Следующие простые рекомендации помогут достичь высокого качества пайки.

Литература

Знать все о пайке, о том, что это такое и как паять металлы, полезно любому рачительному хозяину, тем более домашнему мастеру. Очень полезно разобраться при знакомстве с пайкой — чем она отличается от сварки. Дополнительно стоит ответить на вопросы, каким припоем спаять медные трубки, как выбрать дымоуловитель и пинцет для пайки, а также обратить внимание на ряд других частных, но оттого не менее значимых нюансов.

Что это такое?

Если обратиться к популярным источникам и словарям, то они укажут, что пайка — это вид рабочей процедуры, призванный получить неразъемное соединение металлических или других частей путем создания между ними разогретого участка. В большинстве случаев припой вводится искусственно. Для производства такой манипуляции нужен специальный паяльный аппарат, в обиходе получивший как раз название паяльника. Крепость соединения в механическом плане определяется тем, насколько хорошо припой смачивает обрабатываемые детали.

В отношении пайки и лужения до сих пор действует ГОСТ 17325, утвержденный в далеком 1979 году. Но он продолжает сохранять свою актуальность в такой достаточно консервативной сфере. Стандарт упоминает, что пайка делится на три этапа: введение припоя, смачивание им поверхностей и последующую кристаллизацию расплава.

Важной особенностью припоев является то, что они должны быть более легкоплавкими, в сравнении с соединяемыми материалами. Для очистки поверхностей обычно используют флюс.

Сравнение со сваркой

При обоих методах получения соединений характерно повышение температуры в обрабатываемой области. Но сварка отличается от пайки тем, что она не требует во всех случаях добавлять специальное вещество — наоборот, соединение вполне успешно формируется из расплава самих обрабатываемых частей. Сварочные работы более эффективны и производительны, позволяют соединять более крупные заготовки и их части. Проблема, однако, в дороговизне сварочных манипуляций, большей сложности используемого при них оборудования.

Пайка предпочтительна для ремонта в домашних условиях или в формате малой мастерской, небольшого цеха. На солидных предприятиях к ней прибегают гораздо реже, чем к сварке.

Паяные соединения получаются в любом случае менее прочными, чем сварные стыки. Окончательное решение всегда принимают опытные технологи и инженеры. В ряде индустриальных отраслей и при определенных видах ремонта целесообразно сочетать паяльные и сварочные работы.

Обзор видов

Селективная пайка позволяет формировать надежные стыки на выводах штыревых компонентов радиоэлектроники. Данная технология отличается от традиционного соединения волной припоя. Пайка производится в единичных точках обрабатываемых плат. Плотный монтаж, расположение выводов под корпусом, мелкий шаг расстановки перестают быть серьезной проблемой. Основные процессы и этапы, однако, те же самые, что и при классической методике.

Термин «криволинейная спайка» относится преимущественно к соединению подвесных потолков. При строгом соблюдении технологии удается добиться практически невидимого шва.

Конфигурация шва может сильно отличаться в зависимости от выбранной траектории. Спаиваемая натяжная пленка может выдержать нагрузку до 100 кг и даже более.

Криволинейное соединение, однако, создать весьма трудно, и работа очень дорога.

Низкотемпературная

Подобный вариант работы стал очень популярным во второй половине ХХ века. Его распространение связано с появлением радиоэлектронной промышленности и особенно компьютеростроения. Только манипуляции при сравнительно низкой температуре позволяют обеспечить сохранность тонких электронных плат и отдельных микросхем. Но не стоит полагать, что мягкая пайка возможна только на хорошо оборудованных производствах со сложной аппаратурой. Существуют отдельные варианты, доступные практически любому радиолюбителю.

Мягкий припой в любом случае не может выдержать крупной нагрузки. Для дополнительного упрочнения часто применяют дополнительные заклепки, винты и фальцы.

Роль припоя — не главная, а всего лишь упрочнение создаваемых соединений. Мягкие припои допускается применять и в токоведущих стыках. Паять такими составами можно самые разные металлы, но придется тщательно учитывать параметры подготовки.

Высокотемпературная

Этот термин относится к соединениям, получаемым при температуре не ниже 450 градусов. Высокотемпературное паяное соединение плотнее. Но надо учитывать, что при этом получаются существенные изменения структуры материала. Много проблем возникает при высокотемпературной пайке чугуна. В отдельных случаях нагрев происходит до 1000 градусов и даже выше, но такая необходимость возникает редко.

Меры безопасности

Даже низкотемпературные паяльные работы все равно сопровождаются серьезным нагревом материала и инструмента. Потому обязательно требуется соблюдать меры предосторожности. До начала работ необходимо проверить исправность самого оборудования, проводов и их изоляции, качество освещения. Перегрев паяльника недопустим, в том числе и потому, что при этом теряется эффективность манипуляций.

При наличии синего налета на жале работу требуется остановить, а само жало — очистить.

Паяльник при работе кладут на специальную подставку. Если положить его на неподготовленное место, инструмент может покатиться и причинить ожог либо попасть на загорающуюся поверхность. Держатели изготавливают из металла или дерева. Их можно покупать либо изготавливать своими руками. В комнате, где работают с паяльным аппаратом, придется тщательно заботиться о проветривании.

Паяльник держат строго за ручку. В типовой инструкции по охране труда упоминают еще про:

• группу электробезопасности работников не ниже 2-й;
• использование спецодежды и спецобуви;
• применение общеобменной и местной вентиляции вытяжного типа;
• проведение испытаний и тестирований паяльника с установленной периодичностью;
• защиту кабеля паяльного аппарата от нагрева и механического воздействия;
• использование только закрытой проводки;
• использование только гладких и легко очищаемых материалов для покрытия рабочих поверхностей.

Что понадобится?

Паять приходится сборщикам, рядовым инженерам, а иногда и конструкторам. Но запастись паяльным аппаратом недостаточно — необходим еще целый ряд устройств и принадлежностей. Важную роль играет дымоуловитель (вытяжка). Это устройство очищает воздух не только от дыма, но и от других токсичных испарений. Основными компонентами техники являются мощный вентилятор и фильтр специальной конструкции.

Поглотители дыма чаще всего крепят на рабочую поверхность. Специальные пантографные компоненты придают им максимальную гибкость. Продолжая описывать перечень инструментов для пайки, обязательно следует упомянуть и специальный пинцет. Многие специалисты и любители пользуются целым комплектом пинцетов, выбирая наиболее подходящий в конкретном случае. Но наиболее практичными оказываются пинцеты с фиксацией, выручающие в самых сложных ситуациях, когда невозможно зажать инструмент пальцами плотно, или деталь уже выпала.

Непременно следует обзавестись и монтажным столом — паять на обычном столе куда труднее и опаснее. Существуют модификации такой рабочей мебели, рассчитанные на любую доступную площадь. Чаще всего основная столешница делается из листового металла, и к ней крепятся такие же боковины. Но столешница может быть сделана и из фанеры с текстолитовым покрытием. Для сложных работ чаще применяют специализированные термостолы, позволяющие паять печатные платы равномерно. По умолчанию обычно добавляются регуляторы температуры.

Пайка часто проводится с использованием газовой горелки. Обычно этот инструмент применяют для обработки алюминиевых изделий. Но точно так же его используют и при работах с медью. Разные варианты ставятся в жестко фиксированном виде. Либо же предусматривается возможность корректировать положение. Крепление баллона тоже выполняется различным образом.

Работы с электроникой существенно упрощаются при использовании держателя плат. Иногда эту систему даже называют «третьей рукой» – настолько она полезна. Чтобы можно было успешно паять самые мелкие детали, приходится использовать лупу бестеневого образца. Вместо нее часто покупают микроскопы. Но важно понимать, что недорогие микроскопы от неизвестных производителей пригодны только для самых быстрых работ. После 10 минут уже обычно начинаются неприятные ощущения в глазах.

Лучше покупать проверенные микроскопы от российских производителей. Европейские, американские, японские, фабричные китайские — тоже можно, но разница в цене очень существенна, а по характеристикам особых отличий нет.

Выбирая микроскоп, обязательно учитывают, есть ли возможность купить сменные комплекты линз и другие расходные материалы, запчасти. Необходимо также проверить точность и правильность регулировок.

Многие лупы для пайки выполняются в виде налобных очков. Подобный инструмент является постоянным орудием в обиходе радиомонтажников, ремонтников телефонов и других подобных специалистов. Сами паяльные работы проводятся с использованием мягких и твердых припоев, причем в каждом случае припой подбирают индивидуально. Латунная проволока на базе цинка и меди позволяет обеспечить почти то же качество соединения, что и хорошие сварочные работы — поэтому специалисты и ценят высоко состав ЛБЗ.

Как подготовиться к работе?

Перед тем как приступать к пайке и лужению, следует позаботиться о ряде предварительных моментов. Впервые запускаемый в работу паяльный аппарат неизбежно дымит — и это вполне нормально. Как только дым перестанет идти, прибор отключают от сети и после остывания затачивают жало. Для работы с массивными конструкциями жало нужно сплющить на манер отвертки или создать с одного его края плоскость.

Для мелких манипуляций край рабочего элемента стачивают на манер небольшой пирамиды. Это позволит полнее контролировать прогрев. Чуть менее острый конус позволит работать с проводниками средней величины. Если паяльный аппарат лишен защитного покрытия, требуется его лужение, что исключает коррозионные процессы и стремительный износ. Еще советы по подготовке к пайке:

• удалять с проводов изоляцию;
• снимать лаки и краски (при необходимости — кислотами или флюсами);
• добиться хорошего контакта соединяемых деталей;
• потренироваться определять степень разогрева обрабатываемого места.

Как правильно паять?

Чтобы спаять металлы, требуется тщательно подбирать используемое оборудование. Жесть, проволоку, мелкие крепежные изделия получится соединить даже с приспособлением на 60 Вт. Более крупные части связывают при помощи устройства на 100 Вт. Еще более мощная и сложная техника — паяльные станции нужны только для настоящих профессионалов. В домашних условиях с паяльником простого бытового образца можно сделать очень много. Место, где будет находиться шов, следует тщательно зачистить — и неоценимую помощь в этом деле окажет шлифовальная машина.

Обрабатываемую позицию дополнительно обезжиривают. Наносят как можно равномернее паяльную кислоту. Если припой попадает на жало неровно, значит, его нужно более тщательно залудить. Жалом касаются нужного места и держат его столько, чтобы успела передаться необходимая температура. Чем толще изделие, и чем ниже его теплопроводность, тем дольше придется ждать — таковы фундаментальные основы технологии пайки, отталкивающиеся от физических законов.

Тонкие части паяют, передвигая паяльник достаточно медленно, чтобы все проходило аккуратнее. Водить жалом нужно вплоть до полного распределения припоя. Слишком много его класть не надо, это не улучшит качество работы, а только спровоцирует появление натеков. Для пайки медных трубок используют обычно газовые горелки и твердый припой. Необходимо избегать очень быстрого остужения металла, грозящего появлением трещин в шве.

Если припой слабо схватывается, налицо плохая подготовка поверхности. Работу проще остановить и заново все переделать. Паять вполне можно и сталь — для работы подойдут и паяльники, и газовые горелки. Низколегированный металл обрабатывают с помощью тугоплавких припоев. Сложнее спаивать конструкционную сталь, содержащую значительное количество хрома — придется применять химически активный кислотный флюс.

Для инструментальной стали нужен припой на базе никеля либо ферросплавов.

Что касается пайки оправы очков, то эту процедуру в домашних условиях выполнять не рекомендуется. Ведь речь идет не просто об очень тонкой работе, а о манипуляциях с медицинским изделием. Такого рода задачи стоит оставить профессионалам.

Свои тонкости имеет и работа с бронзами. Рекомендовано в таком случае применение оловянно-свинцовых припоев, а также цинковых флюсов. Свинцовые и оловянистые бронзы паяют припоями примерно одинакового состава. Алюминиевую бронзу предварительно обрабатывают фтороводородной либо плавиковой кислотами. Работа с золотом подразумевает применение специализированного золотого припоя. Паяльник не подойдет, как и паяльная станция — надо применять газовую горелку.

Очень большие сложности представляет пайка титана и сплавов на его базе. Перед началом работы поверхность металла травят от 5 до 10 минут. Это ослабляет вредную пленку, но все же не может устранить ее до конца. Потому сама манипуляция проходит чаще всего в вакуумных камерах или в среде аргона класса А. Рекомендуемая рабочая температура – 800-900 градусов.

Манипуляции с чугуном проходят при помощи паяльника специальной марки, мощность которого достигает иногда 1000 Вт. Упростить работу помогает контактное омеднение за счет медного купороса. Если металл содержит сложные соли, потребуются флюсы на базе хлористого цинка. Свинец паяют крайне редко, и по большому счету это уже не пайка, а именно процесс ближе к полноценной сварке. Паяльной лампой нагревают поверхность так, чтобы при касании прутком происходило лужение основы.

Радиодетали

Для работы с мелкими деталями рекомендуется применять увеличительное стекло. Критически важен правильный выбор паяльного устройства. Обычно применяют типовые аппараты, рассчитанные на 220 В. Микросхемы обрабатывают только паяльниками мощностью не выше 24 Вт. Мелкие элементы и микропроцессоры можно паять даже с USB-паяльником.

Манипуляции со шлейфом компьютерного или телефонного дисплея нужны главным образом при его механическом разрушении. Обычно применяется флюсовый раствор на базе спирта. Припои в этом случае должны быть легкоплавкой категории. Их используют в небольшом количестве, чтобы соседние дорожки не засорялись. Мощность паяльника от 10 до 15 Вт вполне достаточна. Проблемное место фиксируют клейкой лентой.

Пайка конденсаторов производится после установки основных ножек в посадочные гнезда. Упростить работу помогает предварительное смачивание контактных площадок флюсом. Контакты паяют последовательно. Работа с резисторами идет максимально аккуратно. Ремонт светодиодов обычно производится с помощью нижнего подогрева.

Провода

Соединение скруток в электрощитках посредством пайки недопустимо — припои могут расплавиться при коротком замыкании. А вот обычные провода паять вполне можно. С тонких жил слаботочных коммуникаций снимают от 15 до 20 мм изоляции. В случае с электронными приборами хватает и 1-2 мм. Очень сильное загрязнение убирают с проводов ножами и надфилями.

После окунания разогретого жала в канифоль есть не более 5 секунд для ее переноса. Многожильные провода паяют, скручивая кольцами. Нагрев тигля и припоя правильнее всего выполнять компактной горелкой на газе. Обработка алюминиевых проводов идет с помощью флюса Ф-64. Скрутку затем отмывают слабым раствором щелочи.

Другие элементы

Ответственный и трудоемкий притом процесс — пайка оптоволокна. Для подобной работы стараются применять продвинутые станции, имеющие автоматический режим. В большинстве случаев устройства для спаивания оптоволоконных кабелей имеют габарит 15х15х15 см, без учета выступающих частей. Волокна приходится обезжиривать (строго специальным составом). Для защиты необрабатываемых мест применяют термоусадочные гильзы.

Отдельный вид работы — бессвинцовая пайка. Припои в этом случае обычно составляют на базе цинка, висмута, меди и серебра — такие металлы сравнительно безопасны. Подобный метод подойдет для пайки каких угодно предметов, включая:

Какие проблемы могут возникнуть?

Трудности могут касаться:

• некачественной подготовки обрабатываемого места;
• быстрого окисления (особенно у цветных металлов);
• неоднородного охлаждения материала из-за мощной теплопроводности;
• неучета особенностей конкретной работы.

Все о пайке с припоем

Пайка необходима для плотного соединения двух деталей. Процесс происходит с помощью припоя – скрепляющего элементы оловом, свинцом и прочими расплавленными составами.

Особенности

Пайка припоем представляет собой следующее действия: расплавленный металл наносится на поверхность другого (твердого) металла. Детали, которые подвергаются спаиванию, погружаются в слой припоя и застывают вместе с ним, приобретая неподвижное соединение.

Этот процесс должен иметь две важные составляющие: крепость шва и его проводимость. Оба фактора добавляют друг друга, чем плотнее шов, тем выше проводимость материала. Кстати, припой также создает сопротивление, что следует учитывать и стараться делать соединение как можно тоньше.

Для того чтобы произвести пайку, необходимы некоторые условия.

• Тщательное очищение места спаивания. Даже тончайшая загрязняющая оксидная пленка не позволит совершить безупречное соединение.
• Температура, при которой плавится припой, должна быть ниже, чем у рабочих деталей.

Способы

Классификация методов проведения пайки неоднозначная, попробуем разобраться по порядку.

По способу очищения от оксидов

К данному разделу относится флюсовая и бесфлюсовая пайка.

• Флюсовая. Происходит с участием флюса, который может образовывать и собственный припой за счет компонентов во время плавления. При высоких температурных показателях окиси удаляются.
• Бесфлюсовая. Флюс не применяется, удаление окисных образований происходит в вакуумной среде либо в газовой оболочке. Есть еще способ разрушения окисной пленки без применения флюсов – процесс происходит за счет работы ультразвука в припое, но для этого нужен особый паяльник.

По типам скопления припоя в зазоре

В этом разделе рассматривается три вида пайки.

• Припоем. Используется уже готовый металлический припой или с дополнением тугоплавких наполнителей (композиционный).
• Контактнореактивная. Припой образуется путем контакта соединяемых материалов (может участвовать и промежуточный металл).
• Реактивно-флюсовая. В этом случае припой образует контакт металла с флюсом.

По виду наполнения зазора припоем

Используется два вида – капиллярный и некапиллярный.

• Капиллярный. Металл растворяется в припое, концентрируется в зазоре и сохраняется там благодаря капиллярным силам.
• Некапиллярный. Который наполняет зазор любым другим способом: с участием силы тяжести; электромагнитных; магнитных полей.

По температуре и последующей кристаллизации спаечного шва

В данном разделе можно выделить два способа пайки.

• Кристаллизация происходит с помощью охлаждения. Используя этот способ, припой нагревают на 60-90 градусов выше температуры, необходимой для его плавления. Происходит относительно скоростное охлаждение без диффузии металлов.
• Диффузная пайка. Здесь работает изотермическая длительная выдержка, которая в результате кристаллизации дает более твердый однородный уровень шва.

По температуре пайки

Что касается температурного режима, то точкой отсчета можно считать 450 градусов – если ниже этого параметра, пайка считается низкотемпературной, в остальных случаях ее называют высокотемпературной. Известно много способов пайки, зависящих от способов нагрева: плазменная, газопламенной волной, паяльниками, в печах, с помощью погружения в ванну, индукционным методом.

По давлению, оказываемому на обрабатываемые детали

В этом случае либо давление есть, либо его нет.

• Пайка с помощью пресса. Давление применяют для обеспечения четкого положения между предметом пайки и зазором, для этого используются специальные зажимы.
• Без давления. Прессование при низкотемпературном режиме можно не делать.

По синхронности и ступенчатости паяных соединений

В этом разделе можно отметить два способа.

• Одновременная пайка. Когда за один нагрев производится несколько паяных соединений в узле.
• Ступенчатая. Каждое соединение требует отдельного нагрева и выполняется после завершения предыдущего.

Выбор припоя

При выборе припоя любой марки учитываются следующие факторы:

• виды металлов деталей, которые предстоит спаивать;
• каким способом будет происходить пайка;
• в каком температурном режиме;
• размеры и характеристики соединяемых элементов;
• механическая прочность.

Сплавы разделяют на две основные группы: тугоплавкие и мягкие. Переходная граница между ними составляет + 450 градусов. Твердые сплавы дают более прочный и надежный шов, зато легкоплавкие составы незаменимы в работе с радиоэлектроникой.

Легкоплавкие (мягкие)

Из этой группы самыми распространенными припоями являются оловянно-свинцовый с обозначением ПОС. В маркировке после обозначения буквами идет цифра, которая говорит о присутствии олова в смеси (процентное соотношение), к примеру, ПОС-60 означает, что олова 60%. Такой вид сварки необходим в производстве и ремонте электронных устройств.

Существуют и другие виды мягкой пайки.

• Пос-10. Состав имеет большое соотношение свинца, который является токсичным. Но такой припой все же используют в радиоприборах и реле.
• ПОС-30. Соединяют листы железа и цинка, кабельные изделия.
• ПОС-40. Применяют для спаивания цинка, а также, меди и латуни.
• ПОС-61. Поддерживает щадящую низкую температуру плавления (18о градусов), что необходимо для некоторых привередливых радиодеталей и печатных плат.
• ПОС-90. Припой содержит 90% олова и только 10% вредного свинца. Такой состав используют для спаивания посуды и оборудования для медицинских учреждений.
• ПОССу. Подобная маркировка говорит о том, что в состав припоя, кроме олова и свинца, входит 2% сурьмы. Это необходимо для спаивания кабельных изделий и электрического оборудования.

Сегодня применяются жидкие припои и бессвинцового содержания.

Тугоплавкие (твердые)

Именно твердые припои гарантируют прочное соединение деталей. Но не каждое устройство их выдержит, так как нагревать состав приходится до 500 градусов. Разделяют две высокотемпературные группы: смеси серебра и меди.

• Припой из меди. Имеет медное соединение с цинком, довольно хрупок, применяется для ремонта деталей, не испытывающих большие нагрузки, вибрации, ударных потрясений.
• Серебряный припой. Относится к универсальным видам, так как может паять все, но стоит дорого, экономия в таком случае обоснована. Серебряным припоем пользуются в ортопедической стоматологии, в ювелирных мастерских. Маркировки состава серебра отмечаются буквенными обозначениями – ПСр.

Низкотемпературные

Такие виды припоя необходимы элементам спайки, нуждающимся в щадящем температурном режиме. Они бывают следующих видов.

• ПОСК 50-18. Этот продукт состоит наполовину из олова, на 20% из кадмия, 30% из свинца. Кадмий усиливает токсичность свинца, но он же и придает большую устойчивость к коррозии. Температура плавления не превышает 145 градусов. Используют для спаивания более капризных компонентов.
• ПОСВ-50 (РОЗЕ). Этот сплав содержит еще низкую температуру плавления – 90 градусов. В нем половина свинца и олова (1: 1) и половина висмута. Используют в ювелирном деле, в электромеханике, при спаивании печатных плат.
• Сплав ВУДА. Составляет температуру плавления всего 68 градусов. Висмут занимает половину сплава, 25% – свинец, остальное – олово и кадмий. Соотношение выдает токсичный сплав. Применяют в микросхемах, в самолетостроении, в стоматологии.

Существуют и другие виды припоев – магниевые, золотые, никелевые, из бронзы и прочие, рассказать обо всех в рамках одной статьи невозможно, но главные направления мы рассмотрели.

Оборудование

Чтобы совершить пайку в бытовых условиях, особого дорогого оборудования не потребуется. Достаточно подготовить несложные приборы и инструменты.

Паяльник

Они бывают двух типов: работающие от сети и от паяльной станции.

• Сетевому виду требуется напряжение 220 В. Это более мощное устройство, оно подходит для пайки крупных деталей. Нагревается основательно и качественно, но для работы с мелкими элементами его не применяют, так как прибор тяжеловат, и рукоять находится далеко от жала.
• От паяльной станции работают маломощные паяльники (максимум 40 Вт) с термоконтролем для поддержания стабильного процесса. Таким видом паяльника производят спаивание мелких элементов или деталей, чувствительных к высоким температурам.

Жала

Существуют разные формы жала: скошенное под углом, в виде шила, конусом, лопаткой. Выбирать следует такую модель, которая бы обеспечила максимальное соприкосновение жала с соединительной площадью деталей. Правильный выбор поспособствует мощному, но кратковременному нагреву.

Все виды жала делают из меди, но одни из них покрывают защитным слоем никеля или хрома, а другие нет. Покрытые модели более долговечны, хотя и требуют определенного ухода. Жала без покрытия стоят дешевле, но одноразовые очень быстро приходят в негодность.

Термоусадочная трубка

Ее еще называют гильзой. Такая муфта с припоем обеспечивает быстрое соединение проводов, защищает электрический контакт от попадания жидкости. Монтаж происходит следующим образом: гильзу надевают на один соединительный конец, провода смыкают, муфту надвигают на соединение, она нагревается термофеном. Происходит термоусадка оболочки с клеевой основой и соединение проводов, защищенных от влаги герметическим склеиванием.

Подставка под паяльник

Паяльник может нагреваться до температуры 350 градусов. Во время работы его необходимо куда-то помещать. Позаботиться об этом следует заранее, подготовить жароустойчивую подставку.

Припой

Для соединения деталей понадобится припой. Необходимо определиться с видом состава и приобрести его заранее.

Флюсы

Флюсы необходимы для снятия окисной пленки, то есть для полного очищения деталей перед пайкой. Они позволяют олову беспрепятственно растекаться по месту спаивания, защищают от коррозии. Флюсы определяются 2 видами.

• Активные, изготовленные на базе кислот, подходят любой пайке. Сразу после работы их необходимо смывать, иначе они могут вызвать замыкание или стать причиной коррозии металла.
• Флюсы на базе канифоли подходят для спаивания цветных металлов и плохо реагируют на сталь. Канифоль также необходимо смывать после спаивания деталей.

Когда оборудование и материалы собраны, можно приступать к технике пайки в домашних условиях.

Подготовка

Паяльник, подставка, флюс, припой – все оборудование и материалы должны находиться в поле быстрого реагирования. Необходимо проверить жало, соответствует ли площади спаивания. Для массивных деталей лучше выбирать закругленную модель с косой заточкой, а для мелких элементов – коническую, заостренную.

При нагревании в первый раз проводят лужение медного жала. Для этого деревянной палочкой растирают жидкий припой по поверхности наконечника. Во время первого контакта жалу паяльника необходимо иметь тончайший слой припоя, тогда пайка пройдет качественно, и наконечник останется невредимым.

Процесс

Сначала разогревают паяльник и обрабатывают флюсом детали. Затем небольшое количество припоя наносят на место пайки и проходят по стыку. Если процесс прошел правильно, цвет шва будет блестящим. Пережжённая пайка проявит матовый оттенок и будет отличаться нестабильностью и хрупкостью.

В следующем видео расказывается о том, как паять твердым припоем.

С давних времен человечество знакомо с паяльником и техникой его эксплуатации, благодаря чему получается соединить в единое целое несколько разных металлических изделий. Впервые данный метод начали практиковать кузнецы-ювелиры, так как их стандартная сварка не позволяла создавать оригинальные украшения. Чуть позже данная технология стала применяться при починке посуды из нержавейки. А когда человечество освоило электричество, припой стал основным методом соединения электрокомпонентов. Освоить технику спаивания несложно, главное – проявлять особую внимательность, щепетильность и огромное терпение.

Техника безопасности

Любые производственные процессы требуют соблюдения техники безопасности. Особенно важно следовать всем правилам в работе, связанной с высокой температурой и электричеством.

К сожалению, не каждый человек в полной мере оценивает риски процесса паяльных работ. А ведь банальное соблюдение правил безопасности позволяет обеспечить защиту от термических ожогов и удара током. А самое главное – при правильном использовании паяльника предотвращается риск возникновения пожара.

Прежде чем приступать к пайке металлических элементов, необходимо убедиться, что кабель питания паяльника исправен. Жало ни в коем случае не должно соприкасаться с проводом и другими предметами, подвергающимися воздействию высокой температуры. В процессе работы необходимо откладывать паяльник на специальную подставку. Категорически запрещается касаться корпуса прибора и уж тем более хватать его голыми руками.

Как говорят мастера, правильно паять – значит, паять безопасно. Каждый процесс пайки преследует 2 фактора опасности:

• высокий уровень температуры;
• опасные газы, выделяемые при нагреве проволоки и флюса.

Далее предлагается познакомиться с основными правилами техники безопасности, которые должен соблюдать каждый специалист, будь то опытный профессионал или же начинающий мастер.

• Прежде чем подключать устройство к розетке, необходимо внимательно его смотреть. Проверить, чтобы не было каких-либо механических повреждений. Убедиться, что кабель и вилка целые, а жало крепко зафиксировано у основания ручки.
• Так как в процессе пайки выделяются вредные для здоровья газы, необходимо, чтобы рабочее место имело хорошую вентиляцию. В идеале это должно быть помещение, оснащенное вентиляционной вытяжкой.
• Ни в коем случае нельзя нагромождать рабочее место разными инструментами и материалами. Под рукой должны присутствовать только те предметы, которые требуются для выполняемой работы.
• Откладывать паяльник во включенном состоянии необходимо на специальную подставку, которая прочно фиксируется на рабочей поверхности.
• Во время припоя крайне важно защищаться от брызг флюса. Для этого необходимо использовать защитные перчатки, очки и щиток.
• Чтобы соединяемые детали не сдвигались, следует использовать только специальные инструменты: пинцет, зажим, «третья рука».
• Категорически запрещается прижимать спаиваемые элементы руками, нагретым корпусом паяльника или массивными предметами.

Если вдруг капли флюса или припоя случайно попали на кожный покров, требуется незамедлительно промыть участок поражения холодной воды. Сверху обработать рану заживляющим кремом или спреем. В случае если брызги поразили слизистую или глаза, необходимо срочно обратиться к врачу.

Что необходимо?

Для любого процесса соединения металлических изделий важно иметь основной источник тепла. Как становится понятно, речь идет о паяльнике. Работы с открытым пламенем, электрической спиралью или лазерным лучом чаще всего проводят в производственных масштабах. Для дома специалисты предпочитают приобретать привычные электрические модели. С их помощью можно отремонтировать и восстановить разные электросхемы, сконструировать электротехническое оборудование, а также сделать лужение припоя металлических конструкций.

Активация электрического паяльника происходит посредством подключения вилки устройства в розетку. Стандартная длина кабеля большинства моделей составляет 1 м, однако мастера утверждают, что этого размера не всегда хватает для комфортной эксплуатации, поэтому приходится использовать удлинитель. Кабель электрического паяльника встроен в рукоятку, которая может быть выполнена из дерева или пластика. Внешне она напоминает удлиненную ручку, форма которой удобно располагается в руке.

Для пайки электронных изделий предпочтительно использовать паяльник с невысокой мощностью, рукоятка которого отличается пистолетной формой с курком запуска нагрева. Именно на таких моделях жало довольно быстро приобретает высокую температуру.

Для соединения металлических изделий используется припой. Это сплав из олова и свинца. В некоторых случаях добавляются иные виды металлов. Припой представляет собой трубку или проволоку разных диаметров. В трубчатом припое внутренняя часть наполнена канифолью, благодаря чему процесс пайки протекает гораздо проще.

Благодаря введению в сплав свинца уменьшается стоимость расходных материалов. Его количество в составе можно узнать, познакомившись с маркой выбранной трубки. Например, ПОС-62, где «П» означает припой, «ОС» говорит об оловянно-свинцовом содержании, «62» – процент присутствия химического элемента.

В бытовой сфере предпочтительно использовать припой с низким содержанием олова. А для лужения посуды предпочтительно выбирать составы с большим его содержанием. Также в процессе пайки используются мягкие и твердые припои. К мягкой разновидности относятся расходные материалы, плавящиеся при температуре ниже 450 градусов.

Стоит отметить, что обычному электрическому паяльнику очень сложно расплавить твердые припои, именно поэтому мастера рекомендуют использовать в быту только мягкие разновидности.

Обязательное условие пайки заключается в применении флюса – дополнительного компонента, который обеспечивает растворение окислов пленки соединяемых конструкций. Он гарантирует отличное сцепление и улучшает условия растекания сплавов.

В домашней мастерской в качестве флюса применяется обычная канифоль. Ее размягчение начинается при нагреве в 50 градусов. Максимальная температура плавления составляет 200 градусов, но при такой температуре она начинает кипеть.

На сегодняшний день канифольный флюс можно встретить в разных формах: в виде порошка, густоватого раствора и небольших кусков. Но не всегда их можно применять для спаивания металлических элементов. Например, серебро или нержавейку предпочтительнее паять кислотным флюсом.

Наверняка о паяльной пасте слышали немногие, однако этот элемент обязательно используется мастерами в процессе соединения металлических изделий и в ремонте микросхем. Только используют ее в местах, куда сложно дотянуться обычным припоем. Наносится паста непосредственно на компонент, затем прогревается жалом паяльника.

Паяльную пасту можно приобрести в специализированном магазине либо сделать своими руками. Для этого потребуются оловянные опилки. Их необходимо смешать с жидким флюсом до получения густой консистенции. Хранить готовую пасту следует в плотно закрываемой упаковке. Но не стоит забывать, что даже домашняя паяльная паста имеет срок хранения. Использовать ее можно в течение 6 месяцев со дня приготовления.

Во время спаивания различных элементов основная часть работы возлагается на жало, которое нагревается до высокой температуры. После создания каждого соединительного шва паяльник откладывается в сторонку на небольшой промежуток времени. Ни в коем случае нельзя класть его на стол. Для домашних электрических моделей предпочтительно использовать специальные подставки. У мощных паяльников роль держателя выполняют 2 опоры, которые установлены на фанерном основании.

Для бытовых электрических моделей вполне сгодится конусообразный держатель, которой можно сделать самостоятельно либо приобрести в строительном магазине. Современные модели подставок оснащены регулировкой рабочей температуры. Они имеют дисплей, на котором указывается показатель нагрева жала.

Еще одним незаменимым элементом, предназначенным для спаивания металлических изделий, является оплетка. Ее используют только тогда, когда есть необходимость удалить припой. По внешнему виду она напоминает плотный сетчатый материал, поверхность которого покрыта флюсом из тончайших проволок меди. Принцип действия оплетки очень прост: сетка укладывается на рабочее место и впитывает расплавленный припой. Стандартная ширина оплетки составляет 5 мм. Продается она в виде рулонов, диаметр которых равен 5 см.

Из этого следует, что одного рулона оплетки хватит для длительного использования.

Прежде чем приступать к соединению металлических конструкций или восстановлению микросхем бытовых приборов, необходимо провести предварительную подготовку к предстоящим работам. В противном случае мастеру будет неудобно и некомфортно, а вся последовательность действий собьется.

Рабочего места

Очень важно, чтобы вентиляция в выбранном помещении работала бесперебойно, так как в процессе спаивания происходит образование вредных паров. А при отсутствии вытяжки они будут скапливаться в замкнутом пространстве, постепенно оседая в организме человека.

Если же помещения не оборудовано вытяжкой, можно воспользоваться привычной всем форточкой. Вот только процесс спаивания придется останавливать на некоторое время, чтобы сделать проветривание комнаты.

Очень важно, чтобы освещение в выбранном для работы пространстве было ярким. В качестве дополнительной подсветки на рабочей зоне можно установить лампу-прищепку.

Паяльника

Как известно, паяльники различаются по мощности. Модели с показателем в 20–50 Вт подходят для работы с электроникой. С их помощью можно восстанавливать разрывы тонких проводов. Модели мощностью 100 Вт и выше предназначены для спаивания слоев меди, толщина которых не превышает 1 мм. Инструмент в 200 Вт и выше позволяет специалистам работать с массивными конструкциями. Из этого следует, что для домашней эксплуатации вполне достаточно маломощного паяльника.

Современные модели имеют удобную и красивую форму, напоминающую слегка увеличенную шариковую ручку. Только держаться необходимо не за кончик, а за верхнюю защищенную часть конструкции.

Прежде чем приступать к работе, паяльник необходимо подготовить. Если это первичное включение, с корпуса инструмента необходимо убрать заводскую жидкость. Не сделав этого в процессе нагрева, возникнут задымление и неприятный запах. Если вдруг у мастера не возникает желания производить очистку от смазки, необходимо подключить паяльник к удлинителю и выставить его на улицу примерно на 20 минут. Устройство быстро нагреется, а остатки заводского масла выгорят, растворившись в воздухе.

Далее необходимо проковать молотком жало и придать ему форму. Далее требуется снять с жала оксидную пленку. Для этого необходимо взять мелкозернистую наждачку или бархатный напильник. После очищения жала необходимо облужить припой.

Деталей

Процесс спаивания всегда состоит из нескольких этапов, и прежде всего необходимо подготовить металлическую поверхность, а именно: удалить окисную пленку, обезжирить – и только после приступать к облуживанию.

Обязательное условие подготовки – это зачистка старых проводов. При помощи наждачки снимается окисная пленка, однако лезвием будет гораздо удобнее. При подготовке гибких проводов придется обработать каждую отдельную проволоку. Главный признак готовности деталей к спаиванию заключается в появлении равномерного блестящего цвета поверхности, не имеющего остатков оксидной пленки.

Прежде чем спаивать детали, важно их обезжирить гладкой (неворсистой) ветошью, смоченной в ацетоне.

Что касается новых проводов, у них окисная пленка отсутствует. Их облуживание делается сразу после снятия изоляции. Залужевывать медные провода требуется под флюсом. В случае когда работа происходит с алюминием, процедуры зачистки и облуживания придется совместить.

Как пользоваться паяльником?

Наверняка каждый человек знает принципы действия паяльника, но не каждому приходилось с ним работать. Соответственно, первичные попытки соединить несколько разных деталей не увенчиваются успехом. Профессионалы в данной области советует неопытным мастерам начинать с обрезков проводов. Таким образом, они смогут научиться с нуля правильно держать паяльник, наносить расходный материал и создавать аккуратные соединительные швы.

Начинать лучше всего с одножильных проводов. Освоив технику простого соединения, можно приступать к более сложным работам, а именно к многожильным проводам.

Существует несколько признаков, позволяющих понять, что молодой мастер сделал качественное соединение:

• поверхность твердого припоя приобрела серебристый цвет с небольшим отблеском;
• отсутствуют капли и потеки;
• соединенные элементы прочно зафиксированы относительно друг друга – их невозможно разорвать руками;
• изоляция не имеет признаков оплавления.

После успешного окончания обучения на многожильных проводах можно приступать к жилам большого сечения.

Далее предлагается познакомиться с пошаговой техникой пайки проводов, которую используют профессионалы.

• Необходимо снять примерно 3–5 см изоляции.
• Произвести зачистку и обезжиривание соединяемых жил.
• Требуется сформировать плотную закрутку проводов.
• Сделанный проводной сросток обрабатывается флюсом.
• Жалом паяльника набирается припой – делается спаивания скрутки. Нагрев необходимо продолжать до полного обволакивания припоем. При необходимости данную процедуру придется повторить несколько раз. В готовом исполнении припой должен покрывать все части сростка.
• Спаянный сросток изолируется.

Данная технология предназначена для проведения работ с медными и алюминиевыми проводами, которые чаще всего встречаются в бытовой жизни. По окончании спаечных работ необходимо обработать концы проводов флюсом. А затем убрать его остатки. Далее берется безворсистый тканевый материал, который необходимо обмакнуть в мыльную пену и обработать место спаивания. В качестве просушки можно использовать фен либо сухую ветошь.

Возможные проблемы

К сожалению, не всегда даже у опытных мастеров процесс спаивания разных металлических элементов проходит удачно. В некоторых случаях могут возникнуть проблемы, которые легко выявляются визуально.

• Слабое нагревание соединяемых элементов. Если говорить профессиональным языком, данная проблема называется «холодная пайка». В такой ситуации припой становится тусклым, а его механическая прочность ослабевает. Он очень быстро разрушается.
• Сильный нагрев компонентов. В такой ситуации припой не покрывает поверхность соединяемых элементов. Говоря простыми словами, фиксация полностью отсутствует.
• Случайный сдвиг соединяемых компонентов, произошедший до затвердевания припоя. К сожалению, такая проблема возникает очень часто, когда посторонние шумы и звуки не дают мастеру сконцентрироваться на своей работе. В такой ситуации возникает разрыв пленки припоя, что можно увидеть невооруженным взглядом. Соответственно, соединение между элементами пропадает.

Единственным решением для всех представленных дефектов является повторная процедура пайки.

О том, как правильно паять паяльником, смотрите в следующем видео.