Рассчитать припой

Определение термина

Припой для пайки – низкотемпературный металл или сплав, предназначением которого является заполнение зазоров между соединяемыми путем пайки металлами. Основной целью рассматриваемого материала является получение качественного, прочного и надежного монолитного соединения. По сути, припой – наполнитель, температура плавления которого значительно меньше температуры плавления основного металла.

Прочность и качество пайки по большей части зависит от тиноля. Таким образом, параметры соединения определяют выбор наиболее подходящего припоя для того или иного металла (стали, латуни, меди, чугуна и т. п.). Может производиться пайка мягкими припоями, а также пайка твердыми припоями.

Как паять паяльником

Необходимо зачистить провод.

Затем плотно скрутить его жилы, если провод многожильный.

Берем на паяльник припой, разогреваем канифоль, после этого провод погружаем в расплав и равномерно с помощью паяльника распределяем припой по поверхности проводника.

Облуженый проводник является результатом предыдущих действий.

Пайку следует производить быстро, чтобы избежать перегрева кристалла, если паяете выводы проводниковых элементов (диодов, транзисторов и др.). Используйте при этом теплоотвод, например, пинцет.

Как выбрать припой для пайки?

По химическому составу они подразделяются на свинцово-оловянные, медно-фосфорные, цинковые, титановые, серебряные и другие. По температуре плавления они разделены на низкотемпературные (до 450 гр. С), а также высокотемпературные (температура плавления выше 450 гр. С). Если вам нужен припой для пайки алюминия, то с большой вероятностью подойдет тот, который предназначен для соединения медных деталей, так как они нередко бывают универсальными.

Также выбор осуществляется в зависимости от метода обработки металла, тонкости работы. Например, пайка волной припоя – метод соединения, применяемый чаще в пайке плат, когда плата прямолинейно проводится сквозь гребень волны, тем самым требуя соответствующего «наполнителя». Таким образом, волна остается свободной от окислов.

Выбор осуществляется в зависимости от характеристик соединяемого металла (меди, алюминия, стали, чугуна), нормы расхода так называемого наполнителя для соединения металлических изделий. Обратите внимание на то, что у каждого припоя для конкретных металлов существуют свои нормы расхода, которые желательно знать.

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Основным компонентом при пайке электрическим паяльником является оловянно-свинцовый припой. Он выпускается в виде проволоки или трубки разных диаметров. Трубчатый припой внутри заполняется канифолью. Такой припой очень удобен при работе, так как не требует дополнительного брать на жало паяльника флюс.

Припой представляет собой сплав легкоплавких металлов. Как правило, в состав припоя входит олово. Можно паять и чистым оловом, но оно дорогое и поэтому в олово добавляют дешевый свинец. Олово является экологически чистым металлом и его можно применять в качестве припоя для пайки в чистом виде пищевой посуды и медицинских инструментов. Если согнуть или сжать трубочку из чистого олова, то она хрустит. Чем больше в составе припоя свинца, тем темнее поверхность припоя.

Припои маркируются буквами и цифрами. Например ПОС-61, что обозначает П – припой, О – оловянный, С – свинцовый, 61 – % содержания олова. ПОС-61 является самым распространенным, так как подходит для пайки в большинстве случаев. В народе ПОС-61 часто называют третник , так как в его составе третья часть свинца (Pb).

Припои бывают мягкие и твердые. Температура плавления мягких припоев ниже 450˚С. Твердые припои плавятся при нагреве свыше 450˚С и для пайки электрическим паяльником не используются.

Удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцового припоя (проводимость) составляет 0,1-0,2 Ом/метр, алюминия 0,0271, а меди 0,0175. Как видите, припой проводит ток в десять раз хуже, чем медь или алюминий.

Наиболее распространенным припоем является ПОС-61, его еще называют третник. Он отлично подходит для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом и не дорогой. Подходит практически для всех случаев пайки в быту.

Классификация припоев

Припои подразделены на три основные группы в зависимости от температуры плавления:

• Мягкие. Предназначены для пайки обладают температурой плавления до 400°С;
• Температура плавления твердых составляет свыше 500°С;
• Полутвердые – материалы, обладающие температурой плавления в диапазоне от температуры плавления чистого олова до 400°С.

Говоря о том, чем паять, мягким или твердым припоем, стоит сказать, что оба владеют пределом прочности до 50-70 МПа при растяжении. Они применяются в большинстве случаев для токоведущих частей, которые не являются одновременно несущими конструкциями аппаратов и машин. Работа с металлами мягким, а также на половину твердым материалом производится посредством паяльника, либо при помощи погружения металлических деталей в расплавленный тиноль.

Относительно твердых тинолей, предназначенных для пайки, то они имеют предел прочности до 500 МПа, используются в качестве тинолей первой категории прочности во время пайки токоведущих частей, допускающих высокое нагревание деталей, которые воспринимают основную механическую нагрузку. Работа производится с помощью электроконтактного способа, с применением графитовых или электродов из меди, а также не без участия электрической сварки. Детали незначительных размеров допустимо соединять металл автогеном.

Флюс для пайки паяльником

Флюс это вспомогательное вещество, необходимое для освобождения поверхностей спаиваемых деталей от окислов и лучшему растеканию припоя по поверхности металла при пайке. Без применения флюса выполнить паяльником качественную пайку практически не возможно.

При приготовлении наиболее популярных флюсов для пайки электрическим паяльником, применяется канифоль. Ее получают из древесины деревьев хвойных пород, в основном сосны. При температуре около 50°С канифоль размягчается, а при 250°С начинает кипеть.

Канифоль не устойчива к воздействию атмосферной влаги – гидролизуется. Она состоит на 85-90% из абиетиновой кислоты. Если не удалить остатки канифоли после пайки то происходит окисление места пайки. Многие этого не знают и считают, что канифоль для металла безвредна. Кроме того, впитывая воду из атмосферы, канифоль увеличивает свою проводимость и может нарушать работу электронных устройств, особенно высоковольтных их цепей.

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем.

В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. Лить нужно очень медленно и ни одной капли не прольете. Со временем спирт испаряется и флюс становится густым. Тогда нужно его разбавить спиртом до требуемой консистенции.

В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные и стальные поверхности. На основе аспирина легко готовится и жидкий флюс для пайки паяльником, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.

Система обозначения

В большинстве случаев обозначение (маркировка) припоя начинается с буквы «П», которая символизирует первую букву определения. Числовые обозначения в маркировке припоя показывают на содержание компонентов, и идут после буквы «П». Содержание компонентов тиноля указывается в процентах (округленно).

Стоит также обратить внимание на то, что буква или буквосочетание, стоящие в конце маркировки тиноля, указывает на то, что данный компонент составляет содержание припоя (оставшееся).

Обозначения компонентов:

• А – состав содержит алюминий;
• Ж – состав содержит железо;
• И — состав содержит индий;
• К или Кд – в состав входит кадмий;
• М – состав содержит медь;
• О – в состав входит олово;
• С — в состав входит свинец;
• Ср – в состав входит серебро;
• Су – в состав входит сурьма;
• Ф – состав содержит фосфор;
• Ц – в состав входит цинк.

Тиноль для стали и меди

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Паста не заменима при пайке паяльником в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наносится лопаткой в нужном количестве на место пайки и затем прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта работы с паяльником.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния. Хранить пасту нужно в герметичной упаковке. Срок хранения пасты не более полгода, так как опилки припоя со временем окисляются.

Пайка меди, стали может осуществляться твердым припоем, поскольку для соединения стали и меди требуется высокая температура плавления тиноля в пределах 840-880 гр. С. Твердым припоем помимо стали и меди также может производиться пайка такого металла, как томпак. При выборе припоя для соединения стали, меди следует проявляться высокую осторожность и внимательность.

Сфера применения

В разных отраслях народного хозяйства применяются различные материалы для пайки, на основе разнообразных металлов: меди, олова, цинка, сурьмы и т. д. Чаще всего тиноли можно встретить в форме чашек, проволоки, анодов, трубок, листов. Наиболее распространенными являются, пожалуй, мягкие, а также бессвинцовые тиноли для пайки различных металлов: стали, меди.

Мягким припоем чаще всего можно воспользоваться в электричестве, микроэлектронике. Мягкий материал имеет широкое разнообразие форм, химических составов.

Среди множества форм следует выделить основные, наиболее распространенные:

• Цилиндры;
• Пасты;
• Литые;
• Стержни;
• Порошки;
• Проволочные;
• Стержни;
• Полосы и фольга;
• Формованные.

Если вы решились воспользоваться мягким припоем, знайте, что его температура плавления достаточно высокая (в пределах 400-500 гр. С). Пожалуй, самым популярным является на сегодняшний день сплав свинца и олова, однако могут применяться и другие сплавы.

Несмотря на преимущества классических тинолей, в будущем с большой вероятностью лидерство получат бессвинцовые материалы, поскольку они имеют одно очень выгодное преимущество – экологичность, к которой так все стремятся. Таким образом, в состав так называемого наполнителя не входит вредный для организма и здоровья человека свинец.

Огромного внимания заслуживает тот факт, что подобное преимущество в будущем позволит использовать экологический материал в пайке практически повсеместно, где обрабатываемые и соединяемые материалы будут безвредно контактировать с продуктами питания, питьевой водой, с человеком. Не сложно догадаться, что экологичность позволит значительно расширить круг применения данного бессвинцового материала.

Расход припоя во время пайки

Нормы расхода – отдельная тема для разговора. Существующие для подсчета нормы расхода серебряного тиноля формулы позволяют взглянуть на величины, которые не соответствуют такому понятию, как нормы расхода материала в процессе газовой обработки.

В результате ряда проведенных экспериментов по соединению серебряным тинолем ПСр-45 стали известны нормы расхода: на один квадратный сантиметр соединяемых деталей при обработке металла вполне хватает 0,3 грамм материала.

Такой нормы расхода материала должно хватать для пайки качественного и долговечного соединения металлических деталей из стали, меди, а также других металлов. Стоит отметить, что применение тиноля свыше нормы расхода не даст более качественный результат.

Так, можно дать совет и порекомендовать следующую формулу для вычисления нормы расхода серебряного тиноля для работы с газовой горелкой: Gпр=0,3Fпр, где Gпр — данные нормы расхода низкотемпературного материала в граммах двух поверхностей, а Fпр является площадью спаиваемых поверхностей в сантиметрах квадратных.

Во время соединения иными серебряными тинолями нормы расхода на сантиметр квадратный площади будут меняться соответственно изменениям удельного веса тиноля. Данный способ подсчета нормы расхода для пайки не является абсолютно точным, поскольку технологии не в силах точно определить выход тиноля на поверхность в зоне создания соединения металлических деталей, а, следовательно, становится допустимой какая-либо ошибка в определении площади и нормы расхода материала в процессе пайки стали и др. металлов.