Как научиться паять? С чего начать освоение навыков пайки?

Какой паяльник выбрать?

Это специальное излучающее тепло приспособление мощностью от 15 до 40 Вт, достаточной для припаивания проводов, плат и микросхем. Существуют паяльники, мощность которых выше. Они предназначаются для небольшой пайки – для перепаивания неудачно соединенных проводов толстого диаметра или для распаивания разъемов XLR.

В устройстве паяльника используется медь, поскольку этот металл имеет высокую теплопроводность. Подача тепла к проводу происходит за счет электротока. Устройство паяльника содержит изолятор, в качестве которого выступает слюда. В целях безопасности он предотвращает контакты проводов с металлической трубкой и кожухом паяльника.

Научиться паять правильно — легко, но при условии удачно выбранного инструмента. Среди большого разнообразия этих устройств мастеру-любителю, решившему заняться починкой оргтехники, стоит выбрать акустический паяльник, который отличается малыми размерами и хорошей работоспособностью. Он имеет низкую теплоемкость, что желательно для тонких паечных работ при сборке микросхем.

Начинающему мастеру лучше остановить свой выбор на приборе, мощность которого не превышает 40 Вт. Важно, чтобы паяльник также не был слабее 15 Вт, поскольку мощности в таком изделии будет недостаточно даже для соединения простых проводов оргтехники. Покупать предпочтительнее инструмент с трехнаправляющим заземляющим штекером. Его наличие предотвратит возможные рассеивания напряжения во время движения электротока к металлической трубке.

Для выполнения работ по присоединению калибровочных проводов, шасси и витражных работ подойдет промышленный паяльник.

С чего начать?

• Подготовка жала. Для этого, используя плоскогубцы и надфили, нужно зачистить рабочую часть паяльника. Жало должно иметь угол 30-45 градусов. В том случае, если кончик поврежден, его нужно снова заточить, придав необходимую форму. После этого выполняется лужение кончика – разогретый паяльник следует окунуть сначала в канифоль, а потом – в припой.
• Необходимо в целях безопасности подготовить подкладку под паяльник. Это обусловлено тем, что прибор разогревается до температуры более 300 градусов и работает под высоким электрическим напряжением. Важно во время эксплуатации паяльника оптимизировать свое рабочее место. Желательно, чтобы в качестве подкладки использовался кусок текстолита или фанеры. Также необходимы специальные ванночки для припоя и канифоли.
• Очистка поверхностей соединяемых металлов под припой. Для этого понадобится наждачная бумага, растворитель или паяльная кислота. Важно, чтобы на поверхностях, на которые будет наноситься припой, не оставалось остатков масел, жиров и других загрязнений.

Чем и как лудить/паять?

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

Устройство и разновидности электропаяльников с медным луженым жалом

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

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

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

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

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

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

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

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

Какое жало лучше?

Рабочие части паяльников в зависимости от размеров бывают двух видов:

• обычные, диаметр которых составляет 0,5 см;
• миниатюрные с диаметром 0,2 см, применяемые для пайки очень тонких проводов и деталей из меди.

Рабочие части паяльников могут иметь формы иглы, конуса и лопатки. Последняя форма является самой распространенной, поскольку дает возможность зачерпывать необходимое количество припоя. К тому же для удобства паяния жало может быть прямым или изогнутым.

Особенности пайки проводов

Итак, как соединять провода? Последовательность работы стандартная для всех видов пайки. Соединяемые концы проводов лудятся. Но для надежного крепежа их рекомендуется плотно скрутить между собой. Во время процедуры жало паяльника одной рукой направляется в места соединения, а другой к этому месту подводится проволочный припой.

В некоторых случаях скручивание проводов невозможно. Тогда соединяемые концы проводов необходимо уложить параллельно друг к другу и сжать плоскогубцами. Работа выполняется одной рукой, вторая – направляет жало паяльника с припоем к месту соединения. Удерживание концов провода должно выполняться после выведения жала паяльника из зоны пайки.

Иногда возникает потребность соединить конец одного провода со срединой другого. Скрутка в таком случае производится путем обвивания конца провода вокруг другого, к которому он крепится.

Нужно помнить, что пайка проводов встык невозможна, поскольку ее надежность зависит от прочности механического соединения.

Вопрос о том, как научиться паять провода, является одним из самых актуальных среди пользователей Интернета. Освоив технику сращивания и пайки, мастера получают возможность самостоятельно, без помощи специалистов выполнить ряд следующих задач:

• оборудование бесшовного отопления;
• удлинение шнура для электрогитары;
• соединение usb-кабеля с антенной и др.

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

Скрутки проводов

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

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

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

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

Припои и флюсы

Успешная пайка возможна при умелом подборе необходимого припоя – сплава олова и свинца. Самым распространенным считается припой марки ПОС-40 и ПОС-60. Они характеризуются низкой температурой плавления (183 градуса) и применяются в большинстве паечных работ для соединения стальных элементов. Этот стандартный припой имеет форму проволоки с диаметром 2,5 мм, что очень удобно для работы с микросхемами.

Для пайки частей из алюминия желательно приобрести специальный алюминиевый припой. Во время работы важно помнить, что, нагреваясь, оловянно-свинцовые соединения выделяют газы, которые очень вредны для человека. Поэтому работу с ними рекомендуется выполнять в хорошо проветриваемом помещении с использованием специальных респираторов, перчаток и защитных очков.

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

Характеристики припоев и флюсов широкого применения

Последовательность работы

Процедура пайки не представляет собой ничего сложного. Вопрос о том, как научиться паять с нуля, решается просто. Для этого достаточно обзавестись необходимым материалом и, следуя инструкциям, приступить к тренировкам.

Как научиться паять правильно, станет ясно, если придерживаться пошаговой инструкции. Необходимо:

• Установить паяльник на подставку и включить в электросеть.
• Макнуть в канифоль. Это выполняется через 5-7 минут после подключения к розетке. Цель этой процедуры заключается в том, чтобы проверить температуру нагрева жала и избавиться от окалин. Паяльник считается готовым к эксплуатации, если канифоль закипает и плавится. Если же она только размягчается, то жало недостаточно разогрето. При перегреве паяльника канифоль шипит и разбрызгивается. В таком случае устройству необходимо немного остыть.
• Обработать поверхности лужением. Расплавленным припоем покрываются места соединений металлических изделий.
• Облуженные поверхности прижать друг к другу. В местах их совмещения паяльником нанести новую порцию припоя. Соединенные детали должны быть прижаты до тех пор, пока припой не остынет и не затвердеет.

Другие виды пайки

Прочие виды пайки, осуществимые дома

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

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

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

Ручная высокотемпературная пайка в пламени

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

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

Настольные паяльные станции

Как паять алюминий

Флюсы для пайки алюминия

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

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

Омеднение алюминия для пайки

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

Мелкая пайка

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

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

Пайка радиоэлектронных компонент на печатную плату

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

Неправильно и правильно распаянные печатные платы

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

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

Что такое термоусадка?

Во время сращивания проводов профессионалы рекомендуют применять специальные термоусадочные трубки. Диаметр их обязательно должен быть в два раза больше, чем у провода. Трубка надевается на один конец провода. После осуществления его механического сцепления с другим проводом и пайки термоусадка перетаскивается на место их соединения.

Она должна располагаться так, чтобы с каждого конца шва оставалось по 1 см. После этого пайка выполняется заново. Термоусадка должна равномерно покрывать и нагревать соединение проводов. В результате воздействия на трубку высоких температур она запаивается, обеспечивая надежную изоляцию в зоне соединения, а также прочность механического сцепления.

Как научиться паять платы?

Перед тем как приступить к сложной пайке, например, к работе с диодными лентами, специалисты рекомендуют начинающим мастерам обзавестись недорогими бюджетными платами. Потренировавшись на них и освоив стандартные приемы пайки, спустя некоторое время новичок научится паять микросхемы.

Этот вид пайки состоит из последовательных этапов:

• Подготовительный. Перед началом работы нужно обеспечить прочное соединение и понизить сопротивление. С этой целью поверхность нужно хорошенько очистить от жиров и пыли. Для обезжиривания можно применять салфетки и мыльный раствор. Ацетон используется, когда нужно начистить поверхность схемы до блеска. В качестве более безопасного растворителя рекомендуется метил гидрат. Он так же эффективен, как и ацетон, но имеет не такой резкий запах.
• Размещение спаиваемых деталей платы. Прежде чем научиться паять схемы, нужно знать места расположения всех ее элементов. В самую первую очередь пайке подлежат плоские детали. Это резистор и варистор. После приступают к конденсатору, транзистору, трансформатору, микрофону и потенциометру. Такая поочередность гарантирует безопасность элементов платы, чувствительных к температурному воздействию.
• Нагревание соединения для улучшения теплопроводимости металла. Жало паяльника необходимо на несколько секунд прислонять к компонентам схемы. Важно при этом не допустить её перегрева. О нем будут свидетельствовать появившиеся на поверхности пузыри. В таком случае паяльник нужно убрать из зоны пайки.
• Нанесение припоя. Выполняется до тех пор, пока на схеме не появится небольшое возвышение.
• Снятие излишков. Выполняется после затвердения и остывания припоя. Рекомендуется не спешить, а дать время схеме некоторое время остыть. Это важно, поскольку можно нарушить произведенные соединения, и работу придется выполнять заново.

Научиться паять схемы должен каждый мужчина. Это даст возможность собственноручно чинить штекеры, модемы и т. д.

Пайка как процесс не ограничивается только работой с медными проводами и микросхемами. Овладев умением использовать паяльник на проводах, можно переходить к последующим, более сложным операциям с применением различных припоев и разнообразных металлов.