Сущность и применение пайки металлов

Описание приборов и инструментов, которые необходимые для пайки. Основные аспекты при выборе инструментов и приборов.

Как говорят, настоящий хозяин должен уметь многое, в том числе и паять. Не спорю, паять сложные платы это не просто, должны присутствовать знания, практика, дорогие приборы и инструменты. Но в хозяйстве, где нужно починить что-то элементарное, особых навыков и дорогостоящих приборов и инструментов для пайки не надо. Про то, как правильно паять сегодня говорить не будем, а вот про то, что нужно иметь из инструментов и приборов, как раз вспомним.

Приборы и инструменты для пайки:

Паяльник – главный прибор, без которого в пайке никуда. Выбирать паяльник нужно серьезно и не спеша. Основные критерии при выборе паяльника – это его мощность и размеры. Размер должен соответствовать тому, что вы будете паять, и почти во всех случаях он соответствует мощности паяльника, но бывают и исключения.

Для пайки радиодеталей и ремонта домашних электроприборов подходящий размер паяльника — 25 см и диаметр жала не более 4 мм.

Теперь о мощности. Как мы уже знаем со школьных лет, измеряется она в ваттах. Советую приобрести два паяльника: 25 ватт и 40-60 ватт. Первый подходит для паяния микросхем и различных небольших деталей, а второй для пайки деталей более больших размеров, залуживания плат и массивных контактов.

Подробую информацию о выборе паяльника смотрите здесь —  Как правильно выбрать паяльник

Тестер (по другому его еще называют мультиметр) штука весьма полезная. Определяют им наличие разрывов, измеряют напряжение и сопротивление. В нашем случае стоит выбирать недорогой тестер, с небольшим набором функций.

Подставка под паяльник

Так как главный паяльный агрегат нагревается до 300 градусов, подставка под него – очень полезная вещь. Советую обзавестись ей сразу же после покупки паяльника. Я этого не сделал, в итоге получил прожженный стол и несколько расплавленных предметов. Стоит она недорого, но я не тратил денег на покупку этого предмета, пошел другим путем, немного поискав в интернете, нашел отличную простенькую схему изготовления этой подставки, которой и следовал, в итоге, потратив немного времени и сил, я сэкономил немного денег.

Канифоль и припой

Припой – это сплав свинца с оловом. Дышать этим сплавом вредно, при пайке советую проветривать помещения. Используют припой для облуживания паяльных поверхностей.

Канифоль – это затвердевшая смола. Дышать этим веществом также вредно. Используют для снятия оксидных пленок и обезжиривания поверхностей.

Пинцет – опциональная вещь. Помогает работать с мелкими деталями, доставать что-либо из труднодоступных мест и т.п. Пинцет стоит брать немассивный с острым концом, так как им можно будет и соскребать, и ковырять.

Бокорезы. Их используют для зачистки проводов. Также бокорезами кусают различные предметы, которые мягче железа.

Напильник. Этот предмет понадобится для спиливания жала паяльника. В нашем случае стоит купить напильник небольшого размера.

Набор отверток. Думаю, зачем они нужны, говорить вам не надо. Стоит прикупить целый набор с различными насадками. Но экономить на наборе отверток не надо, дешевые выкрутки очень быстро съедаются и становятся непригодными для эксплуатации.

Для экономии времени все это желательно хранить в одном месте, в какую-либо коробку, чемодан или тумбочку.

Не спорю, это не весь перечень предметов, которые используются при пайке, но в статье описаны лишь те, что необходимо иметь в хозяйстве. Купить это все можно в магазине или на радио базаре.

Паяльник — это иснтрумент повышенной опасности, поэтому обращаться с ним необходимо очень осторожно! Кроме этого, при пайке выделяются вредные для здоровья пары олова и свинца, поэтому, прежде чем начать пяять, прочитайте эту статью — Что такое пайка? Безопасность при пайке. Жизнь и так слишком короткая, так что не стоит еще нам самим ее сознательно укорачивать!

Электрическое соединение радиоэлементов производится посредством пайки, которая  позволяет отремонтировать многие бытовые приборы и устройства. В некоторых ситуациях пайка соединяет те элементы, которые нельзя соединить даже сваркой. Современные технологии и приспособления для пайки позволяют охватывать достаточно широкий диапазон материалов. Но удовлетворить всем условиям работы одна соединительная среда не может, поэтому на практике применяются различные припои для пайки.

Что такое припой?

Припой представляет собой смесь легкоплавких металлов, которые способны обеспечить хороший контакт между двумя поверхностями, получаемый в результате пайки. При нагревании припой переходит из твердого в жидкое состояние, которое обеспечивает растекание по периметру припаиваемой детали или в месте их контакта. При этом происходит фиксация на молекулярном уровне за счет высокой степени адгезии.

По составу припои могут включать самые различные компоненты, предоставляющие им необходимые эксплуатационные свойства. Однако преимущественное большинство состоит из смеси свинца и олова, первый из которых обеспечивает твердость и тугоплавкость, а второй легкость и снижает температуру плавления. Также в составе могут быть и другие компоненты: серебро, никель, цинк, медь, кобольд, висмут, сурьма и другие.

Из-за многокомпонентности состава процесс расплавления также проходит несколько этапов: сначала разрежаются наиболее легкоплавкие составляющие, тугоплавкие в этот момент остаются в виде кристаллов. Затем плавятся и  они, смесь становится однородной и обеспечивает максимальное заполнение и контакт. Однако вместе с припоем используются флюсы, обеспечивающие лучшее заполнение и защиту от окисления.

Классификация

Все критерии классификации припоев представляют собой довольно обширную сферу, которая под силу, пожалуй, лишь узкопрофильным  специалистам. Поэтому для упрощения подборки конкретные марки ее изготавливают для конкретных целей – паять алюминий, ювелирные изделия, медную проволоку, радиокомпоненты и т.д. Главное, на что вам следует обратить внимание – это температурный параметр. Так как, к примеру, пайку микросхемы нельзя выполнять той же маркой ПОС, что и соединение жил кабеля, так как чувствительный компонент может сгореть и выйти со строя.

Припои для пайки классифицируются по следующим критериям:

Рис. 1. Самофлюсующиеся и с подачей флюса

• по основному паяльному элементу – оловянные припои, никелевые, кобальтовые, марганцевые, титановые, серебряные, циркониевые, ванадиевые, смешанные и т.д.
• по способу получения – бывают готовые или формируемые непосредственно во время пайки;
• по растворимости компонентов – встречаются полностью расплавляемые и частично;
• по форме выпуска – оловянная проволока, пруток, чушки, лист, гранулы, паста;

Форма выпуска припоя

При выборе оловянно-свинцового припоя наиболее важным критерием является последний, поэтому на нем мы и остановимся более детально.

К легкоплавким припоям относятся такие составы, которые переходят в жидкое состояние при температуре от 145 до 400°С. Но, при этом они обеспечивают относительно небольшую прочность, для легкоплавких сплавов сопротивление на разрыв составляет не более 7кг/мм2. Наиболее распространенные – оловянно-свинцовые.  Чаще всего мягкие припои используются в радиоэлектронике для печатных плат или деталей.

Твердые припои обладают значительно большей механической прочностью, но их температура плавления составляет более 400°С, что является неприемлемым для большинства радиодеталей, так как они могут пострадать даже от касания разогретым жалом паяльника. Двумя наиболее крупными группами в этой категории являются медные и серебряные составы. Медные сплавы, как правило, соединяются с цинком, но они слишком хрупкие, поэтому подходят для твердых сплавов, испытывающих только статическую нагрузку. Серебряные припои являются универсальными и могут использоваться для пайки любых точек соединения, однако стоимость этих марок также довольно высокая.

Паяльные пасты также представляют собой компонент для пайки радиодеталей, но применяются они для мелких элементов из легкоплавкого металла. Состав пасты содержит измельченные кусочки припоя в растворе жидкого  флюса. Их используют в тех платах или устройствах, где воздействие высокой температуры может нанести вред оборудованию. Пасты, как правило, паяются феном без электрического паяльника, или могут просто наноситься в качестве проводящего клеевого состава.

Нанесение смеси для пайки в точку крепления выводов наносится порционно и может выполняться при помощи специального трафарета, шприца или каплеструйным картриджем.

Рис 3. Нанесение паяльной пасты принтером, шприцом, трафаретом

Однако применение пасты для пайки обуславливает целый ряд требований, которые должны соблюдаться:

• перед началом вскрытия емкости обязательно выдерживается в комнатной температуре хотя бы 2 часа, использовать средства принудительного нагрева припоя для этого запрещено;
• после вскрытия смесь обязательно перемешивается до получения однородного вещества, так как в ходе хранения флюс может отделяться от припоя;

Рис. 4. Размешивается до однородной смеси

• перед нанесением поверхность должна очищаться от возможных примесей и загрязнителей, при длительной пайке процедура повторяется каждые 45 минут;
• монтаж электронных компонентов в нанесенную пасту должен производиться за 60 минут, иначе она начнет утрачивать свойства;
• после пайки остатки и излишки пасты отмывают, существуют те, которые отмываются обычной водой, другим требуется растворитель, некоторые могут не смываться.

Крайне негативно на функциональных характеристиках такого припоя сказывается помещение в среду с высокой или низкой температурой, а также воздействие влаги.

Изначально, причиной создания припоя без содержания свинца была потребность исключить вредное влияние на окружающую среду и человеческий организм. Такие припои массово используются для пайки алюминия или стали в пищевой промышленности, для труб подачи питьевой воды, лабораторного оборудования и инструментов.

Всего выделяют три наиболее распространенные группы бессвинцовых припоев:

• олово с медью – применяется для высокотемпературной пайки, относится к тугоплавким припоям, хорошо подходит для работы по медным изделиям;
• олово с серебром – подходят для низкотемпературной пайки, обеспечивают лучший контакт, чем у свинцовых припоев, но они имеют высокую цену.
• олово и с медью, и с серебром – также является мягким вариантом, который обладает меньшей стоимостью, чем предыдущий, и практически ничем не уступает ему в качестве соединений.
• олово с висмутом и серебром – может применяться для пайки меди при низких температурах;
• олово с цинком и висмутом – более дешевый вариант предыдущего, но имеет ряд сложностей в применении.

Основные свойства припоев

При выборе конкретной марки припоя для пайки медных проводов или алюминиевых сплавов необходимо руководствоваться их техническими характеристиками.

Однако для всех составов можно выделить перечень основных свойств:

• смачиваемость – показывает, насколько хорошо припой обволакивает и прилипает к паяемым деталям;
• прочность – определяет способность выносить механические усилия и нагрузки, для этот в состав могут добавлять бор, железо, никель цинк или кобальт;
• пластичность – способность к деформации, достигается за счет присадок из марганца, висмута, лития и т.д.;
• устойчивость к высоким температурам – важна для пайки твердыми сплавами, которые находятся в котельных, печах, трубопроводах, нагревательных приборах, свойство достигается путем добавления вольфрама,  циркония, ванадия, гафния, ниобия и т.д.
• устойчивость к коррозионному разрушению – повышается путем легирования медью или никелем.

Критерии выбора

Выбирая какой-либо состав для лужения медных деталей или пайки проводов важно учитывать ряд факторов, который повлияет и на качество работы, и на полученный результат.

Среди таких критериев, в первую очередь, обращают внимание на:

• типы соединяемых элементов, из какого материала изготовлены, их толщина и параметры соединяемых поверхностей;
• способ пайки, для которого подбирается припой – медным жалом классического паяльника, феном, паяльной станцией и т.д.;
• допустимый температурный режим – температура  плавления припоя должна быть меньше температуры плавления соединяемых элементов;
• наличие механического воздействия – определяется статическая или динамическая, возможно, вибрационная;
• устойчивость к агрессивной среде – для преждевременного разрушения припоя его тип должен предусматривать устойчивость к влаге, температуре, газам, пыли и прочим факторам, воздействующим на него в процессе эксплуатации.

Самые используемые марки

Наиболее популярными видами являются припои ПОС, в их основе свинец и олово, маркирующиеся ПОС-40, 60, 80 и т.д., здесь числовое обозначение указывает на процентное содержание олова. Выпускаются, как правило,  в форме паяльной проволоки, в зависимости от процентного соотношения основных компонентов могут относиться как к легкоплавким, так и к тугоплавким маркам.

Применяются для пайки меди, алюминия, латуни, бронз и других металлов:

• ПОС-90 – хорошо подходит для пищевой индустрии;
• ПОС-40 – используют для труб и деталей из латуни, железа и т.д.;
• ПОС-30 – в  кабельных соединениях;
• ПОС-61 – для работы с радиодеталями.

Из серебросодержащих марок часто встречаются припои ПСр- 15, 25,45, 65, 70, число после буквенного обозначения указывает на процент серебра. Этот тип охватывает как пайку меди в высокоточных приборах, так и медицинскую сферу.

Сплав Розе также называемый ПОСВ-50, один из припоев с самой низкой температурой плавления – от 90 до 100°С. Применяется в ювелирном деле, в пайке печатных плат, для плавких вставок и т.д.

Рис. 5. Сплав Розе

Видео в развитие темы

При написании статьи использовалась следующая техническая литература:

• ГОСТ 17325-79. ПАЙКА И ЛУЖЕНИЕ. Основные термины и определения.
• ГОСТ 21930-76. Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия.
• Гуляев А. П. Металловедение. М.: «Металлургия» 1986 г. 544 с.

Сущность и применение пайки металлов

Процесс соединения заготовок, в результате которого их материал не расплавляется, называется пайкой. То есть, материал не изменяет своих технических характеристик и качеств.

Пайка металлов происходит за счет смачивания поверхностей заготовок жидким припоем, которым заполняется зазор между двумя металлическими изделиями. При этом припой – это металл или сплав нескольких металлов, обычно олова и свинца.

Соединение с помощью пайки, без расплавления, дает возможность в будущем разъединить детали (распаять или перепаять заново), не нарушая их свойств. Качество пайки зависит от типов соединяемых металлов, от припоя и флюса, нагрева и вида соединения.

• Преимущества и недостатки
• Где применяется
• Разновидности
• Способы нагревания
• Припои
• Флюсы
• Особенности паяния

Преимущества и недостатки

К преимуществам процесса пайки можно отнести:

• возможность соединять сталь с цветными металлами;
• высокая технологичность процесса;
• возможность проводить паяльные операции в труднодоступных и неудобных местах;
• возможность соединять сложные по конструкции узлы и детали;
• процесс можно проводить не точно по контуру соединения, а по всей плоскости;
• нагрев при пайке обеспечивает термическую обработку металлических заготовок.

Что касается недостатков пайки, основной – это невысокая прочность паяного соединения на отрыв и сдвиг за счет мягкости припойного металла. Сложно проводить операции, которые касаются высокотемпературной технологии.

После сварки пайка находится на втором месте по применению в категории стыковки металлов. А в некоторых областях производства она занимает главенствующую позицию.

К примеру, в производстве компьютеров, сотовых телефонов и другой IT-ной техники. Ведь мельчайшие детали этой техники требуют компактного контакта между собой.

Кроме этого пайка применяется для соединения медных трубок в производстве холодильников, теплообменников, при соединении твердосплавных деталей между собой, к примеру, режущие пластины к резцам.

При проведении кузовных работах проводится соединение деталей к тонким металлическим листам. Лужение тоже является частью процесса пайки, а эту операцию применяют для защиты различных конструкций от коррозии металлов.

В общем, можно сказать, что если в каких-то ситуациях нельзя соединить две металлические заготовки между собой сваркой, болтовым соединением, шпильками, клепками, клеем или другими способами, то на помощь приходит именно пайка металла.

Классификация пайки металлов достаточно сложна, потому что в каждой категории приходится учитывать большое количество различных параметров. Имеет значения тип припоя, способ нагрева, присутствует ли в зазоре давление или нет, как кристаллизуется паяный шов.

Но чаще всего разделение проводится по температуре расплавленного припоя. Это низкотемпературный процесс (до 450 ℃) и высокотемпературный (свыше 450 ℃).

Низкотемпературную пайку чаще всего используют именно в электронике, потому что сама технология достаточно проста и экономична. При этом появляется возможность паять мелкие детали, что актуально для этой промышленности. К тому же этим способом можно проводить соединение разнородных металлов и материалов.

Что касается высокотемпературной технологии, то она обозначается высокими прочностными характеристиками места стыка, такое соединение может выдержать даже ударные нагрузки и высокое давление.

В мелкосерийном производстве высокую температуру обеспечивают газовыми горелками или токами индукционного типа средней или высокой частоты.

В классификации процесса пайки есть еще одно разделение, в основе которого лежит тип припоя. Самый распространенный способ – использовать готовый припой.

Кстати, это не обязательно стержни из сплавов, это может быть специальная паста. Припой просто расплавляется и затекает в зазор между деталями. Здесь проявляется капиллярное явление. Силы поверхностного натяжения заставляют расплавленный металл проникать во все поры и трещины деталей.

Вторая позиция в этом разделении – реакционно-флюсовая операция, для чего используется цинкосодержащий флюс. По сути, между нагретыми кромками заготовок из металла и флюсовым материалом происходит химическая реакция, конечный результат которой и есть припой.

Паяльные материалы можно нагревать разными способами. Если говорить о домашнем применении процесса пайки металлов, то самый распространенный вариант – паяльник или горелка.

Первый инструмент используется, если необходимо провести низкотемпературный процесс, второй – если высокотемпературный. Разнообразие современных паяльников велико. Среди них есть устройства с автоматической регулировкой температуры и другими полезными функциями.

В производстве используются в основном другие технологии: печная пайка, с помощью индукционных нагревателей, с погружением в специальные ванны с металлом или солями.

Применяется нагрев электросопротивлением, когда припой и соединяемые заготовки нагреваются за счет протекания по ним электрического тока, и прочие.

В реализации пайки элементов важны припои. Изготавливают их из чистых металлов или их сплавов. При выборе обращают внимание на две основные их характеристики: смачиваемость и температура плавления. Первое свойство – это сцепление припоя с заготовками, где прочность соединения между ними становится выше, чем между молекулами самого припойного материала.

Что касается температуры, то тут есть одно требование – температура плавления припойного металла должна быть ниже, чем тот же показатель у заготовок. Поэтому припойный материал делится на две категории: легкоплавкие и тугоплавкие.

Первые – материалы на основе олова и свинца в чистом виде или с добавлением различных компонентов. Вторые – материалы на основе серебра или меди. Это медно-цинковые припои, которыми можно паять медные, бронзовые и стальные заготовки.

Серебряные марки считаются лучшими, у них высокие прочностные характеристики, поэтому их применяют для стыка деталей, работающих под вибрацией или ударами.

Кроме основных видов в промышленности используются и другие разновидности. К примеру, никелевые применяют для деталей, работающих при высоких температурах.

Золотые – для соединения золотых украшений или пайки трубок, работающих под вакуумом. Магниевые – для стыковки магниевых заготовок или деталей из сплавов этого металла.

Сам припой может быть изготовлен в виде стержней, пасты, порошка, таблеток, тонкой фольги, гранул различного размера.

Основное требование к качеству соединения – это физический контакт припоя с металлом двух деталей. Поэтому очень важно, чтобы на кромках заготовок не образовалась оксидная пленка.

Именно для этого в процессе пайки и применяют флюсы. Их основная задача – удалить старую пленку и не дать возможности образоваться новой.

Классификация флюсов основана на ряде различий по составу и свойствам. Они бывают:

• активные и нейтральные;
• с низкой температурой нагрева и высокой;
• твердые, пастообразные, жидкие, в виде гелей;
• на основе воды и безводные.

Из всех разновидностей, что сегодня используются для пайки металлов, самыми распространенными являются борная кислота и ее натриевая соль (бура), хлористый цинк, канифоль и ортофосфорная кислота.

Так как в промышленности реализуются разные проекты, то в процессе пайки могут участвовать разные металлы. Поэтому технологии пайки могут отличаться, а некоторых случаях ее применение крайне затруднено.

Сразу надо оговориться, что стальные заготовки можно паять только припоями на основе олова. Цинкосодержащие материалы для этой операции не подходят за счет низкого смачивания. Вот технологическая карта проводимых этапов.

Кромки заготовок из металла очищают от грязи. Затем обрабатывают их наждачной бумагой или железной щеткой, удаляя тем самым оксидную пленку.

Проводится процесс обезжиривания с помощью любого растворителя. Заготовки стыкуются с зазором 2-3 мм. Производится нагрев паяльной лампой или другим нагревательным инструментом.

В зону нагрева добавляется флюс, а затем и припой. Обратите внимание, что последний должен нагреваться больше не от пламени огня, а от разогретых кромок заготовок. После окончания процесса с участка стыка удаляются остатки флюса и припоя.

Соединять пайкой можно только серый чугун или ковкий, белый паять нельзя. Правила пайки чугуна основаны на решении двух проблем. Первая – плохая смачиваемость металла за счет большого в нем содержания графита.

Решается проблема просто. Надо перед пайкой обработать поверхности соединения борной кислотой. Вторая проблема – в процессе нагрева в металле происходят изменения его структуры, поэтому пайку чугуна рекомендуют проводить при температуре не выше +750 ℃.

Пайка титана одна из самых сложных. На поверхности этого металла расположен альфированный слой, который насыщен атмосферными газами. Его и придется удалить или с помощью травления, или пескоструйкой. И даже после этого на поверхности останется оксидная пленка.

Чтобы соединение стало качественным, пайку проводят или в вакууме, или аргоном, или специальными флюсами. Последний вариант не гарантирует высокое качество конечного результата. При этом необходимо строго соблюдать температурный режим, который варьируется для данного металла в диапазоне 800-900 ℃.

Что касается припоев, то здесь используют или серебряные, или алюминиевые. Оловянные и свинцовые припои применяют редко, потому что с самим титаном они соединяются плохо. Хотя если нанести оловянный слой или свинцовый на поверхность титановой заготовки, то можно гарантировать неплохое качество пайки.

Пайка нихрома – самый простой процесс, потому что сам сплав (а это симбиоз хрома и никеля) является жаростойким и пластичным.

Температура его плавления в зависимости от добавок варьируется в пределах 1100-1400 ℃. То есть, для пайки можно использовать даже тугоплавкий припойный материал.

Пайка деталей из нихрома проводится при низкотемпературном режиме. Соединение сплава со сталью требует наличия высокотемпературного паяния. Многие мастера дома делают припои своими руками, смешивая вазелин (100 г), глицерин (5 г) и хлористый порошковый цинк (7 г).

Область применения пайки дает возможность соединять между собой детали из разных цветных металлов. Конечно, к выбору методов пайки надо подходить с позиции соответствия и технологии соединения, и правильного выбора расходных материалов.

Но, как показывает практика, в основе процесса лежит тип самих соединяемых заготовок, то есть, насколько высока их температура плавления.

Отталкиваясь от этого, и выбирается сам вид паяной операции. Ведь температура плавления припоя должна быть ниже, чем у металла соединяемых деталей. И нарушать этот закон нельзя ни в коем случае. Нарушили – получили некачественное соединение или, вообще, не получили спайки.

Первое, что необходимо сделать — подготовить все необходимое для пайки: паяльник, небольшую губку, припой, плоскогубцы или пинцет, бокорезы.

Включите паяльник в розетку и смочите губку водой. Когда паяльник нагреется и начнет плавить припой, покройте жало паяльника припоем, а затем протрите его о влажную губку. При этом не держите жало слишком долго в контакте с губкой, чтобы не переохладить его.

Протирая жало о губку, вы удаляете с него остатки старого припоя. И в процессе работы для поддержания жала паяльника в чистоте время от времени протирайте его о губку.

Перед пайкой спаиваемые места нужно залудить или использовать уже залуженные детали. Ручной пайке уже, наверное, сотни или тысячи и с тех пор почти ничего не изменилось в технологии, смола (канифоль) она была и тогда смола, а олово и свинец также не изменились.

Методика обучения пайке

Если вы никогда не паяли, предлагаем воспользоваться одной из двух методик, в основе которых, как в и любой другой методике, лежит практика.

Методика 1. Возьмите 300 мм голого провода диаметром 23 мм (или изолированного, с которого надо снять изоляцию) и разрежьте его на 12 одинаковых кусков длиной 25 мм, чтобы из них сделать куб, закрепив точки соединения посредством пайки.

Допускается использовать только плоскогубцы с длинными губками, паяльник, припой, флюс. И никакого другого инструмента и приспособлений. Это должно научить вас держать конструкцию неподвижной во время ее охлаждения.

После того как куб будет готов, дать ему остыть, а затем положить его на ладонь и сжать руку в кулак. Если хотя бы одно из соединений нарушится, надо проделать все еще раз, взяв новые куски проводов.

Методика 2. Нарезать куски медной проволоки длиной 30—50 мм и толщиной 2—3 мм. Обмотать освобожденный от изоляции монтажный провод вокруг этой проволоки (2 — 3 витка) и соединить его путем пайки. Инструмент тот же, что и выше. Это упражнение надо повторять до тех пор, пока не будут получаться аккуратные, блестящие, прочные соединения.

Основные правила пайки

При пайке надо соблюдать несколько правил, тогда и пайка будет получаться надежной и аккуратной. Лучше всего пользоваться припоями ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40 и спирто-канифольными флюсами, необходимо прогреть место соединения до такой температуры, чтобы приложенный к нему припой мог расплавиться.

Припой должен расплавиться благодаря теплу, отдаваемому местом соединения, место соединения следует тщательно зачистить, место соединения должно быть неподвижным до тех пор, пока расплавленный припой не затвердеет, не перегревать места соединения, припоя не должно быть слишком мало, припоя не должно быть слишком много.

Частая ошибка заключается в том, что припой расплавляют паяльником в надежде на то, что он стечет с паяльника и прилипнет к месту соединения. Это грубая ошибка! Опыт многих практиков показывает, что качество пайки во многом определяется мастерством монтажника.

У опытного монтажника: ниже давление паяльника на печатную плату при пайке, меньше перепаек элементов, меньше время пайки при заданной температуре паяльного наконечника (внутренние дефекты на печатных платах практически не появляются, если время пайки меньше 3 с).

К паяемым деталям прикладываем жало паяльника всей лопаточкой, для эффективной теплопередачи. Пайка должна быть быстрой и качественной.

Не забываем про перегрев деталей. Не получилось с первого раза, даем радиодеталям остыть. Время прогрева подбираем экспериментальным путем — если слишком быстро, то деталь не прогреется и пайка получится плохая.

Флюс наносим непосредственно перед пайкой, когда все приготовления деталей закончены, чтобы он не испарялся.

Хорошую пайку видно сразу, припой ложится тонким и ровным слоем, блестит. Нет наплывов, трещин и серых мест. Дополнительную крепость соединения придает предварительная скрутка проводов.

Как правильно паять микросхемы

В этом выпуске вы узнаете: как правильно паять микросхемы, в видео показано несколько способов, в том числе и с паяльной пастой. Пайка микросхем — процесс сложный, но научится может каждый!

Полезные советы и наблюдения

Пайка — это не наляпывание припоя, как смолы или цемента, на соединяемые детали. Это процесс всасывания припоя в микрозазоры за счет капиллярных явлений и адгезии (прилипания) припоя за счет поверхностных явлений.

Все это электростатические силы, хотя это не привычная для вас электростатика, это силы межмолекулярного взаимодействия на близких расстояниях. И здесь нужно четко помнить, как работают явления смачивания и капиллярности.

Во-первых, если конец жала стряхнут от излишка припоя или вытерт о тряпку, то эта блестящая поверхность обладает сильным притяжением расплавленного припоя. Она может высосать его откуда. Это нужно, например, при отпайке элементов или исправлении пайки.

Для удаления большего количества припоя применяется кусок экранирующей оплетки от кабеля. Существует паяльник с ложбинкой на конце, которая как ложка заполняется припоем при касании старой пайки, хотя сейчас принято применять вакуумный отсос.

Во-вторых, если вы возьмете на кончик жала мало припоя, то нечему будет всасываться в зазор между спаиваемыми деталями, и нечему будет окружать этот зазор по периметру.

В-третьих, если припоя много, то пайка будет в виде слишком большой капли и может замкнуть соседние контакты.

В-четвертых, если канифоли или флюса недостаточно на жале паяльника, а так же при недостаточной температуре, то пайка получается не блестящей, рыхлой и непрочной. То же получается при слишком высокой температуе, когда флюс исчезает раньше, чем сделает доброе дело.

В-пятых, если канифоли или флюса много в зазоре, то он там кипит и выплескивает припой в виде брызг на соседние контакты.

В-шестых, при нужном количестве припоя и нужной температуре паяльника (и не слишком большой массе спаиваемых деталей) припой аккуратно самостоятельно обтекает спаиваемые контакты и самостоятельно всасывается в микрозазоры между ними. То есть, форма и прочность пайки формируются сами, как нужно.

Помните, что две зачищенные хоть до зеркального блеска медные детали никогда не соединятся вместе (разве что вы их склепаете или сварите). При пайке они соединяются тонким слоем припоя, который всасывается между ними, только если они уже хорошо залужены (покрыты предварительно тонким слоем припоя).

В первый раз нужно выяснить, через какое время паяльник перегревается. Если через пять-десять минут после включения им уже невозможно паять (припой слетает, а кончик окисляется, — чернеет), то нужен электронный терморегулятор или хотя бы трансформатор с переключателем или плавной регулировкой.

Можно паять и перегревающимся паяльником без регулятора, но тогда его периодически нужно выключать. Но паяльник быстро остывает. В общем, не так просто поддерживать нужную температуру, поэтому этот метод применяется редко, не для качественных паек, а по необходимости.

Канифоль расходуют немного, а не суют в нее паяльник и не задымляют всю комнату. Пары канифоли не особо полезны, поэтому не паяют в комнатах без окон. Должна быть тяга, но не охлаждающая паяльник. Например, открытая форточка здорово задувает паяльник, поэтому не так просто обустроить себе удобное и безопасное рабочее место. Нужно проветривать после пайки или при долгой пайке.

Практически на 1 каплю припоя достаточно чуть коснуться канифоли, то есть она расходуется в 10 раз меньше, чем припой. Она нужна только для тонкой смазки поверхности двух контактов.

Некоторые зачищают провода паяльником или специальной электрической обжигалкой или зажигалкой. Фторопластовая изоляция не плавится паяльником, а при горении испускает белый дым с высоким содержанием фтора и фтористых соединений. Попадание этого дыма в глаза приведет к их химическому ожогу.

Когда счищаете изоляцию кусачками, то провод зажимаете пинцетом одной рукой, а другой легко сжимаете кусачками (НЕ ДОСТАВАЯ ДО ЖИЛОК) и тянете изоляцию. Если кусачки острые, то изоляция легко слезает.

Нужно держать кусачки плоской частью, направленной от провода, чтобы срезаемая изоляция упиралась в эту плоскую часть, а не зажималась стороной, заточенной на угол. Нельзя сильно сжимать при этом кусачки, то есть они не должны ни в коем случае оставлять надрезы и вмятины на медных жилах.

Если при зачистке у вас оторвалось несколько жилок вместе с изоляцией или вы заметили вмятины от кусачек, то обрежьте провод и снова зачищайте конец. Особенно трудно пинцетом держать фторопластовый провод, так как последний всегда мылкий на ощупь. Пинцет с гладкими губками может не удержать провод.

Пинцет с зубчатыми губками может повредить изоляцию или жилки. В данном случае желательно не использовать пинцет с тонкими кончиками, так как площадь зажима будет мала, и придется нажимать сильнее и может быть и это не поможет.

Если провод выскальзывает, то лучше накрутить его на кончик пинцета, чтобы увеличить площадь трения. В любом случае пинцет с широкими губками предпочтителен, как меньше травмирующий провод.

Секреты хорошей пайки от постоянного автора сайта Электрик Инфо Бориса Аладышкина

От качества пайки зависит, будет ли работать конструкция, а если будет, то как? Ведь достаточно всего одной непропайки, чтобы замолчал целый приемник или усилитель.

Прежде, чем приступать к сборке или ремонту печатных плат следует потренироваться «на кошках». В данном случае это будут старые печатные платы или отдельные проводники.

Паяльник ни в коем случае нельзя перегревать. Если нет паяльника с задатчиком температуры, то степень нагрева можно определить, коснувшись им кусочка канифоли: должен появиться легкий вьющийся дымок приятного соснового запаха.

Припой должен плавиться достаточно легко, а на месте пайки растекаться, образуя блестящую контурную пайку.

Спаиваемые детали нужно удерживать плотно прижатыми друг к другу до полной кристаллизации припоя. Ни в коем случае, даже если очень спешите, не надо охлаждать пайку, обдувая ее воздухом изо рта или касаясь мокрым (слюнявым) пальцем. Пайка в этом случае получится рыхлой, ноздрястой как тесто.

Спаиваемые детали надо предварительно зачистить до металлического блеска и облудить, то есть нанести тонкий слой припоя. Особенно аккуратно и осторожно следует производить лужение печатных плат.

Зачищенную наждачной бумагой плату сначала надо промыть спиртом или ацетоном, а затем покрыть с помощью кисточки спирто-канифольным флюсом.

После этого плату можно облудить паяльником, при этом припоя надо набирать не слишком много. Хорошие результаты можно получить, используя оплетку экранированного провода: пропитав ее припоем и флюсом сверху прижать паяльником и обойти все дорожки.

Правда, некоторые авторы не рекомендуют лудить платы, мол, они будут иметь кустарный вид, все равно не получатся как фирменные. Ну, тут, как говорится, на вкус и цвет товарищей нет.

Перегрев паяльника можно определить опять же при касании куска канифоли. Канифоль в этом случае кипит с брызгами и извергает потоки дыма, который не вьется тонкой струйкой, а валит клубами. Перегретый паяльник быстро выгорает, жало становится черным, припой не плавится и растекается, а скатывается в шарики на поверхности платы. Дорожки платы, особенно тонкие, неминуемо отстают и выгорают, плата становится безнадежно испорченной.

Поэтому лучше всего пользоваться паяльником с регулятором температуры, и чем точнее будет поддерживаться заданная температура, тем лучше качество пайки.

Простейшие регуляторы мощности на тиристоре, конечно, позволяют регулировать степень нагрева жала, но поддерживать ее не будут. Представьте себе, что припаиваете тонкий проводник к массивной детали. Например, к «земляному» проводу на печатной плате.

Паяльник, который только что паял прекрасно, сразу остывает и начинает размазывать припой по поверхности. Если же пользоваться терморегулятором, то остывший паяльник быстро разогреется до установленной температуры, причем тем быстрее, чем больше его мощность.

Как выбрать паяльник и организовать рабочее место для пайки

Припои и флюсы для пайки

Практически во всех сферах электромонтажных работ, моделирования, робототехники, радиоэлектроники используются токоведущие провода, как соединительный элемент электрической цепи.

Среди огромного разнообразия методов соединений для получения качественного электрического контакта может выполняться пайка, клеммное обжатие, болтовое соединение, гильзовая обжимка. Но ни один контакт не может длительно сохранять электрические параметры без предварительного покрытия проводника слоем олова. Поэтому в данной статье мы рассмотрим, как лудить провода и для чего выполняется эта процедура.

Зачем нужно лудить провода?

Не смотря на то, что большинство проводников изготавливается из цветных металлов, особо не подверженных коррозионному разрушению, их поверхность, со временем, все же окисляется. Это приводит к возникновению полупроводникового слоя с довольно большим показателем омического сопротивления, значительно превышающим сопротивление металла. Из-за чего в местах окисления алюминиевых и медных проводов будет возникать чрезмерный нагрев и металла, и окружающих его элементов – изоляции, деталей, конструктивных частей. Перегрев, в свою очередь, может, как вывести со строя оборудование, так и привести к воспламенению горючих частей.

Процесс лужения подразумевает под собой нанесение защитного проводящего слоя на проводник. Такой слой должен равномерно распределяться по контактной поверхности и прочно закрепляться на ней, для чего разработана специальная технология.

Материалы и инструменты, чтобы лудить провода

Для того чтобы лудить провода вам понадобятся специальные вещества, слесарный и электрический инструмент. Их желательно заготовить заранее, чтобы вам не пришлось  отвлекаться от работы и переделывать определенные этапы по-новому.

• Инструмент для снятия изоляции – необходим для удаления диэлектрика с токоведущих частей, позволяет очистить с поверхности проводов полимерный, тканевый или лаковый состав. Можно использовать специализированные приспособления, но их приобретение выльется в приличную сумму, поэтому начинающие радиолюбители и мастера пользуются острым ножом или скальпелем, чтобы зачищать жилы.
  Рис. 1: специализированное приспособление для снятия изоляции
• Приспособления для удержания и манипуляций с проводами – пассатижи, кусачки, пинцет и прочие. Позволяют перекусить токоведущие жилы, удерживать их под воздействием высоких температур, гнуть, подносить к паяльнику, чтобы лудить и т.д.
• Приборы для разогрева припоя – в зависимости от метода пайки выделяют устройства локального и общего воздействия. Первые из них представлены паяльниками и станциями, которые позволяют лудить провод в определенной точке. Они подходят, чтобы лудить провода малого и среднего сечения локально. Вторые представлены тигелями и печами, которые наполняются лудильной смесью для погружения металлических жил или мест пайки, они позволяют выполнять большие объемы работы и лудить провода большого сечения или целые детали.
  Рис. 2: разновидности устройств для разогрева припоя
• Флюсы и припои – являются расходными материалами, используются для покрытия проводов, при пайке скруток и т.д. Флюсы наносятся перед тем, как лудить провода, чтобы очистить поверхность и сделать ее более восприимчивой. И те и другие представлены широким ассортиментом, припои отличаются по химическому составу, тугоплавкости и электротехническим свойствам. Одни из них предназначены для медных проводников, другие только для алюминиевых проводников. Флюсы также имеют большой ассортимент, в быту чаще всего используют канифоль и паяльную кислоту, реже применяют подручные средства.

Перечень необходимых материалов и инструментов подбирается непосредственно перед тем, как лудить провода исходя из конкретных задач и особенностей обрабатываемой детали. А о назначении, применении и типах наиболее распространенных припоев и флюсов вы можете узнать из таблиц ниже.

Таблица 1: Наиболее распространенные флюсы для пайки

Таблица 2: Наиболее популярные припои для пайки паяльником

Пошаговая инструкция

Наиболее простым и распространенным способом, чтобы лудить поверхность, является обработка паяльником, поэтому рассмотрим детально такой способ. После того, как вы подготовили все необходимое, чтобы лудить провода, выполните следующие операции:

• Определите длину обрабатываемого участка – рекомендуется лудить отрезки в пределах от 10 до 50мм. Если нет каких-либо конкретных требований к этому параметру, то оптимальным будет расстояние в 10 – 20мм.
• Очистите отрезок провода от изоляционного покрытия, в данном примере используется острый нож, но можете применять и другие инструменты.
  Рис. 3: удалите изоляцию

Соблюдайте осторожность при удалении слоев диэлектрика, чтобы не повредить жилу, что особенно  актуально для многожильных проводов, так как это существенно уменьшит их поперечное сечение.

Для этого можете использовать тот же нож, но это не всегда представляется удобным. Так как тонкие проводники легче обрабатывать наждачной бумагой, напильником или химическими реагентами. Многожильные марки проводов необходимо распушить, чтобы обработать их со всех сторон.

Дождитесь плавления флюса и аккуратными движениями проверните провод под жалом. Добейтесь равномерного распределения канифоли по поверхности. Если вы не будете лудить канифолью, а используете какие-либо специальные флюсы, технология их применения может отличаться.

Поверните провод у жала паяльника, чтобы слой  олова попал на всю площадь электрического контакта.

В виду большого разнообразия медных и алюминиевых проводов, типов электрических соединений лудить такие элементы нужно по-разному, соблюдая определенную технологию. Такие знания доступны опытным радиолюбителям, но мы рассмотрим самые часто встречающиеся из них.

Советы профи о том, как лудить провода

Если под рукой нет заводского флюса, очистить поверхность от оксидов поможет таблетка аспирина, деревянная дощечка или пластик. Каждый из этих компонентов достаточно расположить под проводник и паяльник, а выделяемые из них при нагревании вещества дадут нужный эффект.

Наиболее эффективно лудить аспирином – это универсальное средство, пластик хорошо подходит для мелких многожильных марок кабельно-проводниковой продукции. Дерево требует длительного нагревания и прожигания до появления дыма, поэтому его целесообразно использовать как вспомогательный элемент.

Новые детали, которые вы достаете из упаковки, можно сразу паять, их ножки уже очищены заводом изготовителем, и их не нужно лудить, так как припой равномерно и прочно сцепиться с поверхностью без этого.

Рис. 9: пайка  новой детали без лужения

Если вы собираетесь лудить большую длину или обмоточные провода, лучше возьмите тигель, паяльником эту процедуру выполнять нецелесообразно.

Рис. 10: обжечь покрытие тонких проводов

Для того чтобы припаять или залудить скрутку слаботочных проводников, к примеру, в гарнитуре мобильного телефона или наушниках, медную поверхность очищают от лака. Но делать это вручную довольно сложно, поэтому куда проще обжечь жилы зажигалкой и очистить от нагара.

Чтобы эффективно лудить металл старайтесь работать не ребром конца паяльника, а его плоской частью. Это увеличит площадь рабочей поверхности и улучшит прогревание.

Учтите, что со временем классические паяльники разогреваются еще больше, поэтому легкоплавкие припои могут скатываться с жала еще до того, как вы поднесете их к проводам. Чтобы избежать такого эффекта, не стоит включать устройство заблаговременно, сделайте это непосредственно перед тем, как начать лудить провод.