Паяние – процесс получения неразъёмного соединения различных металлов при помощи расплавленного промежуточного металла, плавящегося при более низкой температуре, чем соединяемые металлы.
Паяние широко применяется в различных отраслях промышленности. В электропромышленности и приборостроении паяние является в ряде случаев единственно возможным методом соединения деталей.
К преимуществам пайки относятся:
– незначительный нагрев соединяемых частей (сохранность структуры и механических свойств металлов);
– чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки;
– сохранение размеров и форм деталей;
– достаточно высокая точность соединения;
Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.
Припой – промежуточный сплав или металл, применяемый при пайке.
Припои должны обладать свойствами :
– иметь температуру плавления ниже температуры плавления спаиваемых металлов;
– в расплавленном состоянии, взаимодействуя с защитной средой, флюсом или в вакууме хорошо смачивает паяемый материал и легко растекаться по его поверхности;
– обеспечивать достаточно высокие характеристики (прочность, пластичность и герметичность) паяемого соединения;
– с паяемыми материалами не образовывать коррозийно-нестойкой пары;
– иметь коэффициент температурного расширения, близкий к коэффициенту паяемого материала;
Лужение – покрытие поверхности припоем. Применяется для защиты подготовленных болтовых соединений или пайки поверхности.
2. Припои и флюсы, их разновидности и состав .
Припои бывают:
– легкоплавкие (мягкие), температура плавления до 500°С;
– тугоплавкие (твердые), температура плавления выше 500°С.
Лёгкоплавкие припои применяются во всех отраслях промышленности и в быту.
Состав : сплав олова со свинцом (марка ПОС), содержанием олова от 18% –ПОС18 до 90% –ПОС90.
Удельная проводимость этих припоев – 9÷13% удельной проводимости меди. Существуют также мягкие припои с добавками алюминия, серебра. Еще более мягкие припои, в состав которых входят висмут и кадмий.
Для пайки медных жил применяют припой ПОС18, а для тонких медных проводников – более мягкие припои (ПОС40; ПОС50; ПОС61). Лёгкоплавкие припои выпускают в виде «чушек», проволоки, литых прутков, дерён, фольги, трубок с внутренней набивкой канифолью, диаметром от 2 до 5мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.
Твёрдые припои – медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр).
Медно-цинковые припои (ПМЦ36; ПМЦ48 и др.) и медно-фосфорные припои (ПФОЦ 7;3;2 и др.) обладают хрупкостью и не стойки к вибрациям, ударным нагрузкам, электрическое сопротивление швов очень мало.
Серебряно- медные припои (медь 40; серебро 25; цинк 35) отличаются малым удельным электрическое сопротивлением. Широко применяются для пайки токоведущих частей, для чёрных и цветных металлов. При этом образуется механически прочные и коррозийно-стойкие швы.
Припой на алюминиевой основе с добавлениями меди, кадмия, олова отличаются повышенной механической прочностью и стойкостью к атмосферной коррозии.
Для пайки алюминиевых жил проводов применяют цинково-оловянный припой марки А (40% олова), цинково-оловянный ЦО12 (12% олова и 88% цинка) припой.
Флюс – второе важное вещество при пайке. Очищает поверхности спаиваемых металлов от окислов, загрязнений. Предохраняет спаиваемые металлы от окислений в процессе пайки, снижает поверхностное натяжение припоя, улучшает растекание припоя и смачиваемость им спаиваемых поверхностей.
Флюсы бывают :
– твёрдые порошкообразные вещества (бура, борная кислота, канифоль);
– жидкости (водный раствор хлористого цинка, спиртовой раствор канифоли);
– пасты (применяются редко).
По действию, оказывающему на металл, подвергаемый пайке, флюсы делят на группы:
– Активные (кислотные) флюсы – соляные кислоты, хлористые и фтористые соединения металлов и т.д.
После пайки этим флюсом место обработки тщательно промывается. При монтаже электрорадио-приборов применение активных флюсов недопустимо.
– Бескислотные флюсы – канифоль и флюсы, приготовленные на её основе с добавлением спирта, глицерина и др. неактивных веществ.
– Активированные флюсы – канифоль с добавкой активаторов (небольших количеств солянокислого или фосфорно-кислотного аммиака).
– Антикоррозийные флюсы – на основе фосфорной кислоты с добавлением органических соединений и растворителей. Остатки этих флюсов не вызывают коррозий.
3. Основной инструмент при паянии – паяльник .
Жало периодически зачищать напильником.
Конструкции паяльников бывают:
– с внутренним нагревом;
– микропаяльники (пайка микросхем, плёночных схем и т.д.) мощность 4 и 6 Вт;
– с автоматической стабилизацией температуры жала. Состоит из двух электрически связанных между собой узлов: блок стабилизации температуры и собственно паяльника.
4. Заделка концов проводов и кабелей под пайку .
Медные жилы паяют мягкими припоями. Одно и многопроволочные жилы сечением 1,5÷10мм² спаивают пропаянной скруткой.
Изоляцию с конца жилы удаляют на длине 15мм, зачищают жилу наждачной бумагой, скручивают жилы и пропаивают паяльником или в ванночке с расплавленным припоем. Оконцевание проводов сечением 1÷2,5мм² выполняют в виде кольца с последующей полудой. Для этого снимают изоляцию с конца жилы на длине 30÷35мм.
Зачищают, выгибают круглогубцами жилу в виде кольца, пропаивают и после остывания изолируют поливинилхлоридной (ПВХ) трубкой или изолентой до кольца.
Алюминиевые провода паяют припоями марок А или ЦО12 (либо ЦА15). Паяют пропанобутановой или бензиновой паяльной лампой. Однопроволочные жилы сечением 2,5÷10мм² паяют паяльником с помощью двойной скрутки :
 |
|||
 |
|||
После остывания места пайки изолируют изолентой путём обматывания спаянных жил с заходом на изоляцию провода.
Медь с алюминием паяется аналогично.
Алюминиевые многопроволочные жилы сечением 16÷150мм² снимают изоляцию на длине 50÷70мм. Перед снятием бумажной изоляции у места её обреза накладывают нитяной бандаж. Затем пассатижами ослабляют, повив проволок жилы, и бензином удаляют пропиточный состав. Жилы с резиновой изоляцией этой операции не требуется. Жилы секторной формы округляют с помощью универсальных плоскогубцев. Очищенный от изоляции конец жилы разделывают ступенями. На край изоляции навивают несколько витков шнурового асбеста во избежание плавления изоляции во время пайки. .
Оконцевание алюминиевых жил выполняют наконечниками. Размер наконечника будет по сечению на одну ступень выше. Если жила 50мм², берут наконечник, 70мм² для проникновения припоя в зазор между наконечником и жилой.
Соединение жил одно– и многопроволочных сечением 16÷40мм² выполняют методом полива предварительно расплавленного припоя. .
Однопроволочные жилы сечением 16÷50мм² паяют в медных гильзах. Применяют припои ЦО12 или ЦА15. Припой разогревают до температуры 600°С. Перед пайкой производят ступенчатую разделку жил (многопроволочные) или обрезают концы ножовкой под углом 55° к горизонтали.
ТБ при пайке и лужении.
Работа с расплавленными припоями связана с опасностью получить ожоги. Поэтому следует остерегаться:
– попадания расплавленного припоя на незащищенные руки;
– попадания на одежду;
– попадания, на наклонную поверхность, по которой припой может скатиться в неопределённые места;
– падение капель припоя с высоты во избежание разбрызгивания.
Условия для применения различных марок флюса:
– хорошо проветриваемое помещение;
– отсос вредных испарений от каждого рабочего места при массовых работах.
Для уменьшения опасности паяльников необходимо:
– не допускать перегрева паяльника;
– применять паяльник с регулировкой температуры (меньший ток во время того, как паяльник лежит на подставке, больший непосредственно во время паяния);
– предотвращать возможность передавливания, перетирания или касания нагретого тела (жала) токоведущего шнура паяльника.
6.Электросварка
Электросварка – процесс получения неразъёмного соединения твёрдых металлов осуществляемый за счёт плавления металла и последующего остывания.
Применяется для сварки практически любых металлов и сплавов, при любой форме свариваемых деталей.
Разновидности :
1. бездуговая, методом контактного разогрева;
2. дуговая, угольным электродом на отрицательном токе и дуговая ручная;
3. автоматическая, плавящимися и не плавящимися электродами.
Пример : ТСК–500 вторичное напряжение равно 60÷65В, напряжение дуги примерно 20÷30В, пределы регулирования сварочного тока 165÷650А. Для применения установки сварочного тока на верхней крышке кожуха расположена шкала с делениями. Более точно сила тока определяется по амперметру.
Осциллятор преобразует ток промышленной частоты и низкого напряжения в ток высокой частоты (250÷300кГц) и высокое напряжение (2,5÷6кВ), подключается к трансформатору для обеспечения возбуждения сварочной дуги.
Пайка :
1.площадь электрического контакта соединяемых деталей, образуемая припоем, должна быть возможной;
2.возможные механические нагрузки на паяном соединении должны нести элементы конструкции соединяемых деталей, а не припой.
Тема 3: Соединение и оконцевание проводов .
План :
1. Требование, предъявляемое к контактным соединениям.
2. Материалы, инструменты и применяемые приспособления.
3. Способы оконцевания проводов опрессовкой и пайкой.
4. Разъёмные соединения.
5. Брак и меры предупреждения.
1. Требования, предъявляемые к контактным соединениям. Разъёмные и неразъёмные соединения. Применение .
Электрический контакт, образуемый при соединении проводов к зажимам или между собой должен отвечать следующим требованиям:
– надёжность при всех условиях эксплуатации, для которых предназначено устройство;
– быть стабильным и не вызывать дополнительного нагрева контактного соединения из-за потерь в контакте;
– тип, габарит, простое устройство и требование к типу.
Контактные соединения в зависимости от назначения могут быть разъёмные и неразъёмные.
Разъёмные контакты применяют :
– при частных разборках контактного соединения (зажимы электромашин, зажимы РУ и т.д.);
– при выполнении контактного соединения на месте установки устройства и отсутствия удобств, для осуществления неразъёмного соединения (настенные выключатели, розетки и т.д.);
Неразъёмные соединения применяют:
– при отсутствии необходимости во время эксплуатации разборки контакта (соединения проводов, кабелей, постоянного ответвления проводов, соединения нескольких катушек, радиосхем и т.д.);
– при отсутствии доступа для осмотра состояния контактного соединения и т.д.
2. Материалы, инструменты и приспособления, применяемые при соединении, ответвлении и окольцевании проводов.
Для производительности работ используют различные инструменты и приспособления.
Для развязки отдельных медных и алюминиевых жил, а также бронированных и небронированных кабелей (пример: секторные ножницы).
Клетнёвка – для накладывания проволочных бандажей, для закрепления брони кабеля (имеет вид деревянного бруска с рукояткой и полуобоймой).
При вращении клетнёвки вокруг кабеля бандажная проволока, проходя по её кривому каналу, натягивается.
Бронерезка – для надрезания стальной брони кабеля.
Спецножи с регулируемой глубиной резания – для кольцевых и спиральных, продольных надрезов свинцовых и алюминиевых оболочек кабеля.
Надрезы любого направления на пластмассовых оболочках производят с помощью монтёрского ножа с внутренней режущей кромкой.
Термоклещи – для удаления с токоведущих жил проводов пластмассовой изоляции. Губки клещей оборудованы набором кольцевых и продольных ножей для проводов с жилами сечением 1,5÷6мм². На губках установлены закрытые нагреватели, питаемые от источника 36 В.
Универсальные клещи – для снятия резиновой, пластмассовой и хлопчатобумажной изоляции проводов и кабелей сечением 0,75÷1,5мм². Они снабжены ножами для перекусывания жил.
При ступенчатой разделке каждую ступень разделывают и закрепляют бандажом. Ширина бандажа зависит от диаметра ступеней и обычно составляет 8÷12мм. В зависимости от требуемой прочности бандажи выполняют из вязальной оцинкованной проволоки диаметром до 1мм,
крученым шпагатом диаметром 1мм или суровой ниткой. По необходимости бандажи укрепляют клеем БФ.
Для оконцевания изоляции жил разделанных проводов и нанесения маркировки применяют маркировочные муфты, отрезки ПВХ трубок, изоляционные маркировочные оконцеватели целые и наборные, а так же наборные оконцеватели из липкой маркировочной ленты.
 |
Так же используется сварка.
3.Способы оконцевания проводов опрессовкой, пайкой и электросваркой .
Опрессовку выполняют ручными клещами, механическим или гидравлическим прессом с помощью сменных пуансонов и матриц (в зависимости от сечения).
Пуансоны и матрицы подбирают по диаметру трубчатой части наконечника или соединительной гильзы.
Различают 2 способа опрессовки :
– местного вдавливания;
– сплошного обжатия.
Наиболее распространён первый способ. При опрессовке следят, чтобы лунки были соосны центру жилы и друг другу. Лунки делают на лицевой стороне наконечника.
Однопроволочные алюминиевые жилы сечением 2,5÷10мм² опрессовывают в гильзах типа ГАО.
Процесс : очищают до блеска жилы и гильзу, и сразу же смазывают кварцевой пастой. Опрессовывают и изолируют место опрессовки.
Жилы сечением 25÷120мм² и многопроволочных сечением 16÷240мм² опрессовывают в алюминиевых и медно-алюминиевых наконечниках ТА и ТАМ, опрессовку соединений – в алюминиевых гильзах .
Прессовку многопроволочных медных сечением 1,5÷2,5мм² выполняют пресс – клещами. Перед опрессовкой в кольцевом наконечнике снимают с конца жилы изоляцию на длине 25÷30мм². Зачищают жилу, скручивают плоскогубцами, выбирают соответственный пуансон, матрицу, наконечник, надевают наконечник с уложенной в него жилой на стержень пуансона так, чтобы жила выходила через желобок пуансона. Производят отжим наконечника пресс – клещами до упора шайбы пуансона в торец матрицы.
При опрессовке гребенчатым пуансоном и матрицей, изоляцию снимают на длине 20÷25мм. Жилы не скручивают, а оборачивают двумя слоями медной или латунной фольгой толщиной 0,2мм и шириной 18÷20мм. Отжимают места соединений один раз.
Опрессовку одно и многопроволочных проводов сечением 4÷240мм² выполняют в наконечниках 2М. Опрессовку медных наконечников и гильз
делают одним зубом на наконечнике (одно вдавливание), на гильзе – два вдавливания, по одному на каждый конец соединяемых жил.
Разьёмные соединения
Болтовые и винтовые соединения дороже опрессовкой, пайкой и т.д. требуя контроля и периодического подтягивания. В тоже время их выполнение не требует специального инструмента и аппаратуры.
При подготовке концы зачищают, а алюминий смазывают кварцевой пастой. Используют люстровые зажимы для соединения осветительной аппаратуры. Придают жиле кольцевую форму, надевают на винт гровер (разрезанная, пружинная шайба), прямоугольную шайбу с отбортовкой, присоединяют провода к соединительной планке, зажимают их винтом. Дополнительная изоляция не требуется. Эти соединения используют для проводов до 2,5мм². Ответвления проводов от магистрали выполняют с помощью сжимов в карболитовом корпусе. Сжимы изготовляют для ответвления проводов 1,5÷95мм² от магистралей 4÷150мм².
Последовательность ответвления :
– зачищают концы с магистрали и ответвления;
– зажим протирают бензином;
– надевают пластины на зачищенный магистральный провод;
– вводят ответвительный провод перпендикулярно магистрали;
– закрывают корпус зажима и стягивают его пружинно – резьбовыми кольцами.
5.Брак и меры предупреждения (самостоятельно),
Техника безопасности
При работах, связанных с разделкой, оконцеванием и соединением с помощью опрессовки применяют меры по ТБ, связанные с предупреждением травматизма рук, как и при работе со слесарным инструментом.
Тема 4: Заземление и защитные меры безопасности .
План
1. Защитное заземление.
2. Заземление, как средство электробезопасности.
3. Схемы заземления и занулений.
4. Монтаж наружного и внутреннего контуров заземлений.
5. Общие требования, нормы.
6. Контроль заземляющих устройств.
7. Схемы измерения сопротивления заземляющих устройств.
8. Техника безопасности при выполнении работ.
1 .Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землёй (или её эквивалентом) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Сопротивление заземляющих устройств – сопротивление, слагающееся из сопротивления растекания заземлителя и сопротивления заземляющих проводников.
Выносное – расположение заземлителей находится на некотором удалении от оборудования (не более 1–2км).
Контурное – заземлители располагаются по контуру вокруг оборудования и в непосредственной близости (оборудование находится в зоне растекания тока).
Выравнивание потенциала – метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.
Заземлител ь – проводник (электрод) или совокупность металлически соединённых между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землёй. Следует различать естественные и искусственные заземлители.
Естественные заземлители – электропроводящие части коммуникаций и сооружений используемые для целей заземления, находящиеся в соприкосновении с землёй (трубопроводы, кроме жидкости и газов; арматура железобетонных конструкций; свинцовые оболочки кабелей).
Искусственные – установленные в земле электроды специально для этих целей (бывают: вбитые, ввёрнутые, закопанные и т.д.).
Кроме заземлителя устройство содержит заземляющий проводник, соединяющий нетоковедущие части электроустановок с заземлителем.
Зануление – специальное соединение частей электроустановки (корпусов) с глухозаземлённой нейтралью генератора или трансформатора в сетях 3 х фазного тока, глухозаземлённым выводом источника однофазного тока, глухозаземлённой средней точкой источника в трёх проводных сетях постоянного тока.
При замыкании на корпус зануление создает цепь однофазного короткого замыкания. Что приводит к срабатыванию mах токовой защиты и аварийных участков к отключению от сети.
Зануление не эффективно при росте мощности электропотребителей с протяжённой сетью.
Нулевой защитный проводник соединяет зануляемые части с глухозаземлённой нейтральной точкой (нейтралью) генератора или трансформатора.
Защитное отключение – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током, т.е. защитное отключение, обеспечивает безопасность путём ограничения времени протекания через тело человека опасного тока.
Изолированная нейтраль – нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединённая через аппараты, компенсирующая емкостной ток в сети трансформатора, напряжение и др. аппараты, имеющие большое сопротивление.
Шаговое напряжение – напряжение, образующееся при протекании тока замыкания на землю между двумя точками почвы, отстающими друг от друга на расстоянии шага (0,8м).
Пайка - соединение деталей в твердом нагретом состоянии посредством расплавленного промежуточного присадочного материала, называемого припоем.
Пайку очень широко применяют в разных отраслях промышленности. В машиностроении пайку применяют при изготовлении лопаток и дисков турбин, трубопроводов, радиаторов, ребер двигателей воздушного охлаждения, рам велосипедов, сосудов промышленного назначения, газовой аппаратуры и т. д. В электропромышленности и приборостроении пайка является в ряде случаев единственно возможным методом соединения деталей. Пайку применяют при изготовлении электро- и радиоаппаратуры, телевизоров, деталей электромашин, плавких предохранителей и т. д.
К преимуществам пайки относят: незначительный нагрев соединяемых частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки; сохранение размеров и форм детали; прочность соединения.
Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.
Качество, прочность и эксплуатационная надежность паяного соединения в первую очередь зависят от правильного выбора припоя. Не все металлы и сплавы могут исполнять роль припоев. Припои должны обладать следующими свойствами:
иметь температуру плавления ниже температуры плавления спаиваемых материалов;
в расплавленном состоянии (в присутствии защитной среды, флюса или в вакууме) хорошо смачивать паяемый материал и легко растекаться по его поверхности;
обеспечивать достаточно высокие сцепляемость, прочность, пластичность и герметичность паяного соединения;
иметь коэффициент термического расширения, близкий к коэффициенту паяемого материала.
В результате длительного практического отбора и многочисленных научных исследований были подобраны группы припоев, обладающих оптимальным сочетанием свойств.
Припои в зависимости от температуры плавления условно делят на две группы: легкоплавкие (мягкие), имеющие температуру плавления до 500°С, и тугоплавкие (твердые), имеющие температуру плавления выше 500°С (рис. 349).
Легкоплавкие припои широко применяются в отраслях промышленности и в быту и представляют собой сплав олова со свинцом. Разные количественные соотношения олова и свинца определяют свойства припоев.
Оловянно-свинцовые припои по сравнению с другими обладают рядом преимуществ: высокой смачивающей способностью, хорошим сопротивлением коррозии. При пайке этими припоями свойства соединяемых металлов не изменяются или почти не изменяются.
Легкоплавкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов, серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др.
Пайку легкоплавкими припоями применяют в тех случаях, когда нельзя нагревать металл до высокой температуры, а также при невысокой требовательности к прочности паяного соединения. Соединения, паянные легкоплавкими припоями, достаточно герметичны.
Легкоплавкие припои выпускают в виде чушек, проволоки, литых прутков, зерен, лент фольги, трубок (заполняются канифолью) диаметром от 2 до 5 мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.
Легкоплавкие припои можно приготовить и непосредственно в цехе или мастерской. Для этого в металлических ковшах расплавляют олово и старый припой, затем добавляют небольшие кусочки свинца, хорошо размешивают. Для того чтобы припой не выгорал, поверхность посыпают толченым древесным углем.
Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, индий, ртуть и другие металлы.
Оловянно-свинцовые припои изготовляют следующих марок:
бессурьмянистые - ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М и ПОСК 50-18;
малосурьмянистые - ПОССу 61-0,5, ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 35-0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25-0,5 и ПОССу 18-0,5;
сурьмянистые - ПОССу 95 - 5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25 - 2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10 - 2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1 и ПОССу 4-6.
В обозначении марки буквы указывают: ПОС - припой оловянно-свинцовый, М - медь, К - калий; числа: первое - содержание олова, % , последующие - содержание меди и калия, % (остальное - до 100% - свинец). При слесарных работах чаще применяют припой ПОС 40.
Низкотемпературные припои применяют при паянии тонких оловянных предметов, при паянии стекла с металлической арматурой, деталей, которые особенно чувствительны к нагреву, а также в тех случаях, когда припой должен выполнять роль температурного предохранителя (в электрических тепловых приборах и др.).
Тугоплавкие (твердые) припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы. Из них широко применяют медно-цинковые и серебряные припои. Для получения определенных свойств и температуры плавления в эти сплавы добавляют олово, марганец, алюминий, железо и другие металлы.
Добавка в небольших количествах бора повышает твердость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.
Соединения, паянные медью и припоями на ее основе, имеют высокую коррозионную стойкость, и большинство из них выдерживает высокие механические нагрузки. Температура пайки припоями на медной основе составляет 850-1150° С.
Эти припои применяют для получения соединений, которые должны быть прочными при высоких температурах, вязкими, стойки ми против усталости и коррозии. Этими припоями можно паять сталь, чугун, медь, никель и их сплавы, а также другие металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Твердые припои делят на две основные группы: медно-цинковые и серебряные.
Согласно ГОСТу медно-цинковые припои выпускают трех марок: ПМЦ-36 для паяния латуни с содержанием 60 - 68% меди, ПМЦ- 48 - для паяния медных сплавов, содержащих меди свыше 68% ; ПМЦ-54 - для паяния бронзы, меди, томпака и стали. Медноцинковые припои плавятся при 700 -950°С.
В марке буква П обозначает слово "припой", МЦ - медно-цинковый, а цифра - процент меди. Эти припои поставляют в виде зерен. Зерна припоев по величине разделяют на два класса: класс А - зерна величиной от 0,2 до 3 мм, класс Б - зерна величиной от 3 до 5 мм.
Общие сведения о пайке. Припои и флюсы
Общие сведения. Пайка – это процесс получения неразъёмного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путём смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва. Пайку широко применяют в различных отраслях промышленности.
К преимуществам пайки относятся: незначительный нагрев соединяющихся частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; сохранения размеров и форм детали; прочность соединения.
Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.
Припои – это качество, прочность и эксплуатационная надёжность паяльного соединения. Припои должны обладать следующими свойствами:
иметь температуру плавления ниже температуры плавления спаиваемых материалов;
обеспечивать достаточно высокую сцепляемость, прочность, пластичность и герметичность паяного соединения;
иметь коэффициент термического расширения, близкий к соответст-вующему коэффициенту паяемого материала.
Легкоплавкие припои широко применяют в различных отраслях промышленности и быта; они представляют собой сплав олова со свинцом.
Легкоплавкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, индий, ртуть и другие металлы. При слесарных работах чаще применяют припой ПОС 40.
Тугоплавкие припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы, из них широко применяют медно-цинковые и серебряные.
Добавка в небольших количествах бора повышает твёрдость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.
Согласно ГОСТу медно-цинковые припои выпускают трёх марок: ПМЦ-38 для паяния латуни с 60…68% меди; ПМЦ-48 – для паяния медных сплавов, меди свыше 68%; ПМЦ-54 – для паяния бронзы, меди, томпака и стали. Медно- цинковые припои плавят при 700…950 градусах.
Флюсы применяют для удаления оксида химических веществ. Флюсы улучшают условия смачивания поверхности, растворяя имеющиеся на поверхности паяемого металла и припоя оксидные плёнки.
Различают флюсы для мягких и твёрдых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.
Инструменты для пайки. Виды паяных швов
Паяльники. Особую группу составляют паяльники специального назначения: ультразвуковые с генератором ультразвуковой частоты (УП-21); с дуговым обогревом; с вибрирующими устройствами и др.
Паяльники периодического подогрева подразделяются на угловые, или молотковые, и прямые, или торцовые. Первые применяют наиболее широко. Паяльник представляет собой определённой формы кусок меди, закреплённый на железном стержне с деревянной рукояткой на конце.
К паяльникам непрерывного подогрева относят газовые и бензиновые.
Электрические паяльники применяют широко, так как они просты по устройству и удобны в обращении. При их работе не образуются вредные газы, и нагреваются быстро – в течение 2…8 мин., что повышает качество пайки. Электрические паяльники бывают (а)- прямыми и (б)- угловыми.
Виды паяных швов. В зависимости от предъявляемых к спаиваемым изделиям требований паяные швы разделяют на три группы:
прочные , обладающие определённой механической прочностью, но не обязательно герметичностью;
плотные – сплошные герметичные швы, не допускающие проникновения какого-либо вещества;
плотнопрочные , обладающие и прочностью, и герметичностю.
Соединяемые детали должны хорошо подгоняться одна к другой.
Пайка мягкими и твёрдыми припоями
Пайка мягкими припоями делится на кислотную и бескислотную. При кислотной пайке в качестве флюса употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту при бескислотной – флюсы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Бескислотной пайкой получают чистый шов; после кислотной пайки не исключена возможность появления коррозии.
Пайку твёрдыми припоями применяют для получения прочных и тер-мостойких швов и осуществляют следующим образом:
поверхности подгоняют друг к другу припиливанием и тщательно очищают от грязи, оксидных плёнок и жиров механическим или химическим способом;
подогнанные поверхности в месте спая покрывают флюсом; на место спая накладывают кусочки припоя – медные пластинки и закрепляют их мягкой вязальной проволокой; подготовленные детали нагревают паяльной лампой;
когда припой расплавится, деталь снимают с огня и держат в таком положении, чтобы припой не мог стекать со шва;
затем деталь медленно охлаждают (охлаждать в воде деталь с напаянной пластинкой нельзя, так как это ослабит прочность соединения).
Безопасность труда. При пайке и лужении необходимо соблюдать следующие правили безопасности:
рабочее место паяльщика должно быть оборудовано местной вентиляцией (скорость движения воздуха не менее 0,6м/с);
не допускается работа в загазованных помещениях;
по окончанию работы и принятием пищи следует тщательно мыть руки с мылом;
серную кислоту следует хранить в стеклянных бутылках с притёртыми пробками; пользоваться нужно только разведённой кислотой;
при нагреве паяльника следует соблюдать общие правила безопасного обращения с источником нагрева;
у электрического паяльника рукоятка должна быть сухой и не проводящей тока.
Лужение
Покрытие поверхности металлических изделий тонким слоем соответствую-щего назначению изделий сплава (олова, сплава олова со свинцом и др.) называетсялужением.
Лужение, как правило, применяют при подготовке деталей к пайке, а также для предохранения изделий от коррозии, окисления.
Процесс лужения состоит из подготовки поверхности, приготовления полуды и её нанесения на поверхность.
Подготовка поверхности к лужению зависит от требований, предъявля-емых к изделиям, и способа нанесения полуды. Перед покрытием оловом поверхность обрабатывают щётками, шлифуют, обезжиривают и травят.
Неровности на изделиях удаляют шлифованием абразивными кругами и шкурками.
Жировые вещества удаляют венской известью, минеральные масла – бензином, керосином и другими растворителями.
Способы лужения. Лужение осуществляют двумя способами – погружением в полуду (небольшие изделия) и растиранием (большие изделия).
Лужение погружением выполняют в чистой металлической посуде, в которую закладывают, а затем расплавляют полуду, насыпая на поверхность маленькие кусочки древесного угля для предохранения от окисления. Затем изделие промывают в воде и сушат в древесных опилках.
Лужение растиранием выполняют, предварительно нанеся на очищенное место волосяной щёткой или паклей хлористый цинк. Затем равномерно нагревают поверхность изделия до температуры плавления полуды, которая наносится от прутка. После этого нагревают и в таком же порядке облуживают другие места. По окончанию лужения охладившееся изделие, промывают водой и сушат.
Склеивание
Общие сведения. Склеивание – это процесс соединения деталей машин, строительных конструкций и других изделий с помощью клеев.
Клеевые соединения обладают достаточной герметичностью, водо- и маслостойкостью, высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам. Склеивание во многих случаях может заменить пайку, клёпку, сварку, посадку с натягом.
Надёжное соединение деталей малой толщины возможно, как правило, только склеиванием.
Клеящие вещества. Существует несколько видов клея БФ, выпускаемый под марками БФ-2, БФ-4, БФ-6 и др.
Универсальный клей БФ-2 применяют для склеивания металлов, стекла, фарфора, бакелита, текстолита и других материалов.
Клей БФ-4 и БФ-6 применяют для получения эластичного шва при соедине-нии тканей, резины, ферта. По сравнению с другими клеями они имеют небольшую прочность.
Карбинольный клей может быть жидким или пастообразным (с наполни-телем). Клей пригоден для соединения стали, чугуна, алюминия, фарфора, эбонита и пластмасс и обеспечивает прочность склеивания в течении 3..5ч после приготовления.
Бакелитовый лак – раствор смол в этиловом спирте. Применяют для наклейки накладок на диски муфт сцепления.
Технологический процесс склеивания независимо от склеиваемых матери-алов и марок клеев состоит из следующих этапов: подготовка поверхностей к склеиванию – взаимная подготовка, очистка от пыли и жира и придание необходимой шероховатости; нанесения клея кистью, шпателем, пульвери-затором; затвердевание клея и контроль качества клеевых соединений.
Дефекты. Причины непрочности клеевых соединений:
плохая очистка склеиваемых поверхностей;
неравномерное нанесения слоя на склеиваемые поверхности;
затвердевание нанесённого на поверхности клея до их соединения;
недостаточное давление на соединяемые части склеиваемых деталей;
неправильный температурный режим и недостаточное время сушки клеевого соединения.
37 38 39 ..§ 2.9. Пайка, лужение, опрессовка, инструмент
Для получения надежного неразъемного контакта между проводниковыми материалами часто применяют пайку, лужение и сварку.
Пайка представляет собой процесс соединения материалов, находящихся в
твердом состоянии, посредством расплавленного присадочного металла,
называемого припоем и имеющего температуру плавления меньше температуры
плавления основного металла.
Припой должен хорошо смачивать основной металл, легко растекаясь по поверхности. Обычно припои представляют собой сплавы различных цветных металлов, иногда довольно сложного состава. Тесное соприкосновение жидкого припоя с основным металлом и хорошее смачивание его поверхности возможны лишь при полной чистоте этой поверхности. Для растворения и удаления окислов и загрязнений с поверхности металла, защиты его от окисления, уменьшения поверхностного натяжения, улучшения смачиваемости и растекания припоя служат флюсы.
Существуют два вида пайки: твердыми припоями и мягкими припоями. Оба вида различаются прежде всего температурой плавления припоев. К твердым относят припои с температурой плавления выше 500° С, к мягким- припои с температурой плавления ниже 400° С. Твердые припои обладают значительной механической прочностью и могут иметь предел прочности при растяжении до 490 Н/мм2 (50 кГс/мм2); предел прочности мягких припоев обычно не превышает 49-68 Н/мм2 (5-7 кге/мм2). В качестве твердых припоев применяются медные, медно-цинковые, медно-никелевые и серебряные припои.
Основой большинства флюсов для твердой пайки служит бура Na2B407, кристаллизующаяся с 10 частями воды с образованием крупных прозрачных бесцветных кристаллов Na2B407 10Н2О. Кристаллическая десятиводная бура начинает плавиться при 75° С, по мере нагрева она постепенно теряет воду, сильно вспучиваясь и разбрызгиваясь, и переходит в безводную соль - плавленую или жженую буру, плавящуюся при 783° С. В расплавленном состоянии буру можно нагревать до высоких температур без заметного испарения, она весьма жидкотекуча и энергично растворяет окислы многих металлов, особенно окислы меди.
Для усиления действия флюса к буре часто добавляют борную кислоту В(ОН)з,
благодаря которой флюс становится более густым, вязким и тугоплавким.
Для понижения рабочей температуры флюса, что особенно важно для
легкоплавких припоев, вводят хлористый цинк ZnCb, фтористый калий KF и
другие галоидные соли щелочных металлов.
Флюсы могут быть в виде порошка или пасты. Применяются также жидкие
растворы флюсов, например раствор буры в горячей воде. Иногда
целесообразно применять прутки припоя, поверхность которых покрыта
флюсом.
Пайку твердыми припоями выполняют электроконтактным способом.
Пайку мягкими припоями можно применять почти для всех металлов в различных сочетаниях, в том числе и для таких легкоплавких, как цинк, свинец, олово и их сплавы. Наиболее распространенные мягкие припои обычно содержат значительное количество олова. Мягкие припои изготовляют в виде прутков, болванок, проволоки (обычно диаметром 3 мм), трубок, набитых флюсом (масса флюса составляет около 5% массы припоя), порошка и пасты из порошка припоя с флюсом. Поверхности спая должны быть хорошо очищены механическими и химическими средствами или предварительно облужены. Для флюсов применяют сравнительно слабо действующие на металл органические вещества или неорганические соединения, действующие сильнее и разъедающие металл. К первой группе веществ можно отнести канифоль, хорошо очищающую медь и латунь от окислов, и стеарин, особенно подходящий для пайки свинца и свинцовых сплавов. Ко второй группе относят техническую соляную кислоту, хлористый аммоний (нашатырь) в порошке или кусках, фосфорную кислоту и т. д. Однако флюсы второй группы в судовых электромонтажных работах не применяются, так как они вызывают коррозию металлов.
Пайку мягкими припоями производят с помощью паяльника. Рабочую часть паяльника изготовляют из меди; форма паяльника должна соответствовать форме соединения, масса - размерам изделия и толщине металла (для быстрого нагрева паяльником места пайки до необходимой температуры).
Применение твердых припоев позволяет получить контактные соединения, обладающие большей механической прочностью, чем соединения с применением мягких припоев.
Лужение, т. е. покрытие металлических поверхностей топким слоем олова или оловянно-свинцового припоя, применяют для облегчения процесса пайки и защиты токоведущнх элементов от вредных воздействий внешней среды.
Во время электромонтажных работ применяют не только лужение паяльннком, но н погружение в расплавленный припой (например, прн контактном оконцеваннн жил кабелей штырем), для чего используют электро-тигли с электрическим нагревом. Технологический процесс лужения паяльником сводится к следующему: зачищают поверхность металла, покрывают ее флюсом, наносят припой на поверхность, нагревают, затем выравнивают слой припоя, перемещая паяльник в различных направлениях по поверхности металла.
При лужении погружением в расплавленный припой металлические поверхности предварительно зачищают и смачивают жидким флюсом. Зачищенные и обезжиренные детали помещают в раствор флюса (хлористого цинка), а затем опускают на 10-15 мин в ванну с расплавленным припоем; излишки припоя удаляют встряхиванием. Для охлаждения деталей используют ванну с холодной водой.
Классификацию способов дуговой сварки можно проводить по различным признакам, наиболее существенный из которых - способ воздействия дуги на металл. Действие дуги может быть прямым или косвенным. В первом случае металл включен в сварочную цепь и является одним из электродов дугового разряда. Металл нагревается главным образом за счет бомбардировки его поверхности электрически заряженными частицами. Удельная мощность на нагреваемой поверхности в области электродного пятна весьма высока. При дуге косвенного действия основной металл не включен в сварочную цепь, не является электродом дуги и нагревается преимущественно путем теплопередачи от газов столба дуги и ее излучений. Удельная мощность на нагреваемой поверхности в десятки раз ниже, чем при дуге прямого действия.
При выполнении электромонтажных работ электро-дуговую сварку применяют
для приварки наконечников при помощи специального устройства, имеющего
графитовый стержень. В результате действия дуги все проволочки жилы и
наконечник должны быть оплавлены и хорошо сварены между собой.
При контактном оконцеванни жил кабелей и проводов наконечниками широко
применяется холодная опрессовка. Это объясняется простотой ее выполнения
по сравнению с пайкой или сваркой. Опрессовка заключается в выдавливании
лунок в шейках наконечников и соответствующем смятии проволочек жил. Па
наконечниках, оконцовывающих жилы сечением до 10 мм2, эту операцию
выполняют с помощью ручных клещей; при жилах сечением от 16 мм2 и выше -
с помощью механизированного инструмента.
Опрессовку производят в следующем порядке. Оголенную часть нелуженой жилы зачищают, обтирают и вставляют в шейку наконечника соответствующего размера (рис. 2.21, а). Жилу кабеля с надетым на нее наконечником вкладывают в матрицу лицевой стороной к пуансону (рис. 2.21, б). С помощью соответствующего механизма пуансон вдавливается в матрицу; кабель придерживают, чтобы не допустить его смещения или попорота. Обжатие заканчивают, когда пуансон выдавит лунку необходимой глубины.
Опрессовку двумя лунками выполняют в два приема. Расстояние между лунками должно быть не менее 4 мм, а расстояние от края наконечника до ближайшей лунки- 5-10 мм в зависимости от сечения кабеля.
Качество электрического контакта и механическая прочность соединения наконечника с жилой кабеля зависят от глубины лунки. При слишком мелкой лунке уменьшается механическая прочность соединения и ухудшается контакт.
При слишком мелкой лунке уменьшается механическая прочность соединения и ухудшается контакт. При слишком глубокой лунке улучшается электрический контакт, но зато уменьшается механическая прочность соединения
Вследствие перерезания части жил и уменьшения толщины стенки наконечника.
Глубину лунок принимают равной 2,5-12 мм в зависимости от сечения жил.
Монтаж судового электрооборудования состоит из многих ручных операций. Поэтому обеспечение электромонтажников инструментом достаточно широкой номенклатуры и поддержание этого инструмента в рабочем состоянии имеют первостепенное значение. При выполнении электромонтажных работ широко применяется следующий ручной инструмент: универсальные секторные ножницы типа НУСК-300 для поперечной резки кабелей сечением до 300 мм2 (рис. 2.22,а); универсальные секторные ножницы типа НУСТ-15 для резки тросов и антенных проводов диаметром до 15,5 мм (рис. 2.22,6); шагающий нож типа 1ИН-65 для продольной резки найритовых и резиновых шланговых оболочек кабелей диаметром 20-65 мм (рис. 2.22, е); комбинированные ножницы для резки панцирной плетенки кабелей диаметром до 70 мм (рис. 2.22, г) ; ручной пресс типа РПК-50 для опрессовки кабельных наконечников и гильз на жилах сечением 10-50 мм2 (рнс. 2.22, д); ручные клещи типа КРП-1 для опрессовки кабельных наконечников и гильз на жилах сечением от 1 до 10 мм2 (рис. 2.22, е); ручные клещи типа КРПБ-2,5 для опрессовки кольцевых наконечников на жилах сечением 1, 1,5, 2,5 мм2; глубиномер для контроля глубины лунок наконечников и гильз; кабслегиб (рис. 2.22, ж).
Электрифицированный инструмент для работы на судах выпускается, как правило, на напряжение сети 36 В переменного тока. В состав электрифицированного инструмента для судового электромонтажника входят: электроножницы секторные ЭН-720
(рис. 2.23, а) для резки кабелей сечением до 720 мм2 - портативный
инструмент, удобный для работы в труднодоступных местах;
электрогидравлический пресс ЭГП-300 для холодной опрессовки кабельных
наконечников и соединительных гильз на жилах сечением 10- 300 мм2 (рис.
2.23,6); он имеет блок автоматического управления циклом работ,
обеспечивающий контроль качества и надежность опрессовки, защиту
инструмента от перегрузки; универсальный электрогайковерт УЭГ-3-5 и
УЭГ-5-8 для завертывания и отвертывания винтов, болтов, гаек; он имеет
сменные насадки - ключи или отвертки и автоматически обеспечивает
нормальные усилия затяжки резьбовых соединений (рис. 2.23, в);
электродрель универсальная быстроходовая с понижающим
трансформатором для сверловки отверстий диаметром до 7 мм;
электропаяльники молотковые и торцевые со сменными наконечниками и
электрокотелки.
При выполнении электромонтажных работ используется также слесарный инструмент: ключи
Гаечные двусторонние 8x10, 12x14, 17X19, 22x24, 27X30; ключ гаечный накидной 8Х10; ключ гаечный разводной 19 мм; отвертки слесарно-монтажные 200X1X9 и 200X1, 5X11; плоскогубцы комбинированные с диэлектрическими ручками 200X50X12; острогубцы-кусачки боковые с диэлектрическими ручками 160X50X10; щетка металлическая; молоток слесарный; напильник личной плоский типа А-100-200; напильник личной круглый типа Д-150-200; метр стальной складной; нож монтерский 200X20X16; кусачки L = 200; зубила 150X15; шило монтерское 150X20; ключи торцевые, ключи с гибким или карданным валом.
Инструмент и оснастка для холодной опрессовки кабельных наконечников и
гильз, а также для сварки должны не менее двух раз в год подвергаться
проверке
на исправность работы, отсутствие люфтов, глубину опрессовки наконечников и гильз, качество приварки и других операций в соответствии с инструкциями по эксплуатации.
Для обеспечения этого каждый инструмент должен быть замаркирован присвоенным ему номером. При отсутствии заводской нумерации маркировку выполняют набивкой индекса на ручке инструмента (ручной инструмент) или краской (ножной гидропресс или электрогидропресс). Данные проверки инструмента в действии и на соответствие чертежам и ГОСТ на наконечники и гильзы заносят в специальные журналы (не реже одного раза в шесть месяцев) и фиксируют в журнале подписями технолога и мастера ОТК цеха.
Умение паять в современной жизни, насыщенной электроприборами и электроникой, необходимо так же, как умение пользоваться отверткой и вантузом. Методов пайки металлов существует много, но прежде всего нужно знать, как паять паяльником, хотя в бытовых условиях осуществимы и могут понадобиться также другие ее способы. В помощь желающим освоить технологию ручных спаечных работ и предназначена эта статья.
Флюсы
Паяльные флюсы делятся на нейтральные (неактивные, бескислотные), химически с основным металлом не взаимодействующие или взаимодействующие в ничтожной степени, активированные, химически действующие на основной металл при нагреве, и активные (кислотные), действующие на него и холодными. В отношении флюсов наш век принес больше всего нововведений; большей частью все же хороших, но начнем с неприятных.
Первое – технически чистого ацетона для промывки паек в широкой продаже больше нет вследствие того, что он используется в подпольном производстве наркотиков и сам обладает наркотическим действием. Заменители технического ацетона – растворители 646 и 647.
Второе – хлористый цинк в активированных флюс-пастах часто заменяют тераборнокислым натрием – бурой. Соляная кислота – высокотоксичное химически агрессивное летучее вещество; хлорид цинка также токсичен, а при нагреве сублимирует, т.е. улетучивается не плавясь. Бура безопасна, но при нагреве выделяет большое количество кристаллизационной воды, что немного ухудшает качество пайки.
Примечание: бура сама по себе паяльный флюс для пайки погружением в расплавленный припой, см. далее.
Хорошая новость – теперь в продаже есть широчайший ассортимент флюсов на все случаи паяльной жизни. Для обычных спаечных работ вам понадобятся (см. рис.) недорогие СКФ (спиртоканифольный, бывший КЭ, второй в списке бескислотных флюсов в табл. I.10 на рис. выше) и паяльная (травленая) кислота, это первый в списке кислотный флюс. СКФ пригоден для пайки меди и ее сплавов, а паяльная кислота – для стали.
Пайки от СКФ нужно обязательно промывать: в состав канифоли входит янтарная кислота, при длительном контакте разрушающая металл. Кроме того, случайно пролитый СКФ мгновенно растекается по большой площади и превращается в очень долго сохнущую чрезвычайно липкую гадость, пятна от которой ничем не сводятся ни с одежды, ни с мебели, ни с пола со стенами. В общем СКФ для пайки хороший флюс, но не для ротозеев с растяпами.
Полноценный заменитель СКФ, но не такой противный при небрежном обращении – флюс ТАГС. Стальные детали более массивные, чем допустимо для пайки паяльной кислотой, и более прочно, паяют флюсом Ф38. Универсальным флюсом можно паять практически любые металлы в любых сочетаниях, в т.ч. алюминий, но прочность спая с ним не нормируется. К пайке алюминия мы еще вернемся.
Примечание: радиолюбители, имейте в виду – сейчас есть в продаже флюсы для пайки эмалированных проводов без зачистки!
Другие виды пайки
Любители мастерить также часто паяют сухим паяльником с бронзовым нелуженым жалом, т. наз. паяльным карандашом, поз. 1 на рис. Он хорош там, где недопустимо растекание припоя вне зоны пайки: в ювелирных изделиях, витражах, паяных предметах прикладного искусства. Иногда всухую паяют и микрочипы, монтируемые на поверхность, с шагом расположения выводов 1,25 или 0,625 мм, но это дело рискованное и для опытных специалистов: плохой тепловой контакт требует избыточной мощности паяльника и длительного нагрева, а обеспечить стабильность прогрева при ручной пайке невозможно. Для сухой пайки применяют гарпиус из ПОСК-40, 45 или 50 и флюс-пасты, не требующие удаления остатков.
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.
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. Паяльная станция точно поддерживает заданную температуру в зоне пайки, и, если станция газовая, то контролирует подачу туда газа. В таком случае горелка входит в ее комплект, но сама по себе паяльная горелка паяльная станция не более, чем каменоломня – собор Василия Блаженного.
Как паять алюминий
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.
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. Порошок медного купороса насыпают горкой в зону пайки. Зубную щетку пожестче, обмотанную голым медным проводом, окунают в дистиллированную воду и растирают ею с нажимом купорос. Когда на алюминии появится медное пятно, его лудят и паяют как обычно.
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. После монтажа компонент плату лучше покрыть лаком. Медь от этого сразу потемнеет, но на работоспособность устройства это никак не повлияет, если только речь не идет об СВЧ.
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. А большие тяжелые наплывы припоя – довольно инертные для уже ослабленных дорожек грузики. Радиолюбителям хорошо знаком эффект: спихнул нечаянно плату-«каракатицу» на пол – 1-2 или более дорожек отслоились. Не дожидаясь и первой перепайки.
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.
ИМС и чипы
По сути интегральная микросхема (ИМС) и чип одно и тоже, но для ясности, как в общем и принято в технике, микросхемами-«микрухами» оставим ИМС в DIP-корпусах, до больших по степени интеграции включительно, с выводами через 2,5 мм, устанавливаемые в монтажные отверстия или паечные пистоны, если плата многослойная. Чипами пусть будут сверхбольшие ИМС-«миллионники», монтируемые на поверхность, с шагом выводов 1,25 мм и меньшим, а микрочипами – миниатюрные ИМС в таких же корпусах для телефонов, планшетов, ноутбуков. Процессоры и прочих «камни» с жесткими многорядными штыревыми выводами не трогаем: они не паяются, а устанавливаются в специальные панельки, которые запаиваются в плату однократно при ее сборке на предприятии.
Заземление паяльника
Современные КМОП (CMOS) ИМС по чувствительности к статическому электричеству такие же, как ТТЛ и ТТЛШ, держат без повреждения потенциал в 150 В в течение 100 мс. Амплитудное значение действующего напряжения сети 220 В – 310 В (220х1,414). Отсюда вывод: паяльник нужен низковольтный, на напряжение 12-42В, включенный через понижающий трансформатор на железе, не через импульсник или емкостный балласт! Тогда даже прямой пробой на жало не испортит дорогущие чипы.
Остаются еще случайные, и тем более опасные, выбросы сетевого напряжения: сварку рядом включили, бросок сети был, проводка заискрила и т.п. Самый надежный способ уберечься от них – не отводить «бродячие» потенциалы с жала паяльника, а не пускать из туда. Для этого еще на спецпредприятиях СССР применялась схема включения паяльников, показанная на рис.:
Точка соединения C1 C2 и сердечник трансформатора подключаются непосредственно к контуру защитного заземления, а к средней точке вторичной обмотки – экранная обмотка (незамкнутый виток медной фольги) и заземлители рабочих мест. К контуру эта точка подключается отдельным проводом. При достаточной мощности трансформатора к нему можно подключать сколько угодно паяльников, не заботясь о заземлении каждого в отдельности. В домашних условиях точки a и b соединяют с общей клеммой заземления отдельными проводами.
Микросхемы, пайка
Микросхемы в DIP-корпусах паяются как прочие радиоэлектронные компоненты. Паяльник – до 25 Вт. Припой – ПОС-61; флюс – ТАГС или спиртоканифоль. Смывать его остатки нужно ацетоном или его заменителями: спирт берет канифоль туго, и между ножками отмыть им полностью не удается ни кисточкой, ни ветошью.
Что до чипов и тем более микрочипов, то паять их вручную настоятельно не рекомендуется специалистам любого уровня: это лотерея в весьма проблематичным выигрышем и весьма вероятным проигрышем. Если уж у вас дело дойдет до таких тонкостей как ремонт телефонов и планшетов, то придется раскошелиться на паяльную станцию. Пользоваться ею не намного сложнее, чем ручным паяльником, см. видео ниже, а цены вполне приличных паяльных станций ныне доступны.
Видео: уроки пайки микросхем
Микросхемы, выпайка
«По-правильному», ИМС для проверки при ремонте не выпаиваются. Их диагностика производится на месте специальными тестерами и методами и негодная удаляется раз и навсегда. Но любители не всегда могут себе это позволить, поэтому на всякий случай ниже даем ролик о методах выпайки ИМС в DIP-корпусах. Чипы с микрочипами умельцы тоже исхитряются выпаивать, напр., подсовывая под ряд выводов нихромовую проволочку и грея сухим паяльников, но это лотерея еще менее выигрышная, чем ручной монтаж больших и сверхбольших ИМС.
Видео: выпайка микросхем – 3 способа
Как паять трубы
Медные трубы паяют высокотемпературным способом любым твердым припоем для меди с активированной флюс-пастой, не требующей удаления остатков. Далее возможны 3 варианта:
- В медных (латунных, бронзовых) соединительных муфтах – паяльных фитингах.
- С полной раздачей.
- С неполными раздачей и сжатием.
Пайка медных труб в фитингах надежнее прочих, но требует значительных дополнительных расходов на муфты. Единственный случай, когда она незаменима – устройство отвода; тогда используется фитинг-тройник. Обе паяемые поверхности заранее не лудят, но покрывают флюсом. Затем трубу вводят в фитинг, надежно фиксируют и пропаивают стык. Пайка считается законченной, когда припой перестанет уходить в зазор между трубой и муфтой (нужен 0,5-1 мм) и выступит снаружи небольшим валиком. Фиксатор снимают не ранее чем через 3-5 мин по затвердевании припоя, когда стык уже можно держать рукой, иначе припой не наберет прочность и стык когда-то да потечет.
Как паяют трубы с полной раздачей, показано слева на рис. Давление «раздатая» пайка держит такое же, как и фитинговая, но требует доп. специнструмента для разворачивания раструба и повышенного расхода припоя. Фиксация впаиваемой трубы не обязательна, ее можно вдвинуть в раструб с проворотом, пока не заклинит намертво, поэтому пайку с полной раздачей часто делают в неудобных для установки фиксатора местах.
В домашней разводке из тонкостенных труб малого диаметра, где давление уже небольшое, а его потери несущественны, целесообразной может оказаться пайка с неполной раздачей одной трубы и сужением другой, поз. I справа на рис. Для подготовки труб достаточно круглой палки из твердого дерева с коническим острием в 10-12 градусов с одной стороны и усеченно-конической лункой в 15-20 градусов с другой, поз II. Концы труб обрабатывают, пока они без заклинивания не войдут друг в друга прим. на 10-12 мм. Лудят поверхности заранее, наносят на луженые еще флюса и соединяют до заклинивания. Затем греют до плавления припоя и подпирают зауженную трубу, пока ее не заклинит. Расход припоя выходит минимальным.
Важнейшее условие надежности такого стыка – сужение должно быть ориентировано по току воды, поз. III. Школьный закон Бернулли – обобщение для идеальной жидкости в широкой трубе, а у реальной жидкости в узкой трубе за счет ее (жидкости) вязкости максимум скачка давления смещается противоположно току, поз. IV. Возникает составляющая силы давления, прижимающая зауженную трубу к раздатой, и пайка получается очень надежной.
Что еще?
Ах да, подставки для паяльников. Классическая, слева на рис., пригодна для любых стержневых. Где на ней быть ванночкам для припоя и канифоли – дело ваше, какой-либо регламентации нет. Для маломощных паяльников с фартуком пригодны упрощенные подставки-скобы, в центре.
