Технология пайки

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 73

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 74

Содержание

Классификация припоев

Условно можно разделить современные припои на две группы:

Плавящиеся под низкими температурами.
Плавящиеся под высокими температурами.

Как уже отмечалось, низкотемпературная пайка выполняется под 450°C и ниже. Сам припой для такого рода операций должен размягчаться уже при 300°C. К подобным материалам относят широкую группу оловянных сплавов с добавлением цинка, свинца и кадмия.

Высокотемпературные средства расплава задействуются для пайки при температурах порядка 500°C. Преимущественно это медные составы, в которые также входит никель, фосфор и цинк

Важно отметить, что, к примеру, припой олово-свинец-кадмий помимо более низкой температуры плавления будет отличаться от медных сплавов и механической прочностью. Соотношение по стойкости перед физическим давлением можно представить так: 20 – 100 МПа против 100 – 500 МПа

Особенности паяния

Особенности технологического процесса зависят от характеристик соединяемых элементов. Рассмотрим некоторые типы металлов.

Сталь

Пайку стали выполняют припоями на оловянной основе, без каких-либо исключений. Перед выполнением работ следует предварительно подготовить поверхность, с помощью механической обработки. Очищенные детали обезжиривают. После этого элементы стыкуются с зазором не более 3 мм. Отличительной особенностью работы со сталью – способ нагрева припоя. Он должен получать тепло не от горелки, а от самих заготовок. По окончанию работ с поверхности необходимо удалить остатки расходных материалов.

Чугун

Обработке поддается любой тип чугуна, за исключением белого. Данный металл содержит графит, который снижает адгезию. Поэтому в качестве флюса необходимо использовать борную кислоту.

При работе с чугуном запрещено превышать температурный порог 750 Сº. В противном случае начнется необратимый процесс изменения структуры металла.

Титан

Пайку титана считают одной из самых сложных работ. Это связано с его поверхностным слоем, который насыщен различными газами. В качестве предварительной подготовки используют травление или пескоструйную обработку.

Специалисты рекомендуют проводить спайку в вакуумной среде, для повышения качества соединения. Для работы без защиты используйте серебряный флюс.

Работы проводятся при температуре 900 Сº.

Нихром

Данный металл не доставляет проблем. Нихром — это сплав никеля и хрома. Он отличается пластичностью и высокой жаростойкостью. Его температура плавления находится в диапазоне 1100-1400 Сº, что позволяет выбрать любой подходящий припой.

Серебро

Пайку серебра под силу выполнить не только профессиональному ювелиру, но и обычному человеку, который не сталкивался с ремонтом украшений. Для спайки используют тугоплавкий серебряный припой и буру, в качестве флюса.

По завершению работы можно обработать изделие лимонной кислотой или йодом. В первом случае украшение посветлеет, а во втором – приобретет темный оттенок.

Золото

Ремонт дорогостоящих украшений – тонкий процесс. В случае порчи золотых изделий рекомендуем обратиться к квалифицированному специалисту. Для выполнения соединения необходимы специальные приспособления и особый припой.

Ради разовых работ покупать дорогостоящее оборудование нецелесообразно.

Медь

Данный металл абсолютно не требователен к флюсам. Лучше всего подойдет хлорид цинка или спиртовой раствор канифоли. А вот с припоем нужно быть аккуратнее: олово повышает хрупкость соединения, свинец придает вязкость, поэтому рекомендуем использовать составы на серебряной основе.

Рабочая температура не должна превышать 900 Сº.

Как выбрать нужный припой и флюс?

При выборе сплава для пайки руководствуются его температурой плавления, видом соединяемых материалов, размером деталей, требуемыми характеристиками (прочностью, коррозионной стойкостью и т. д.), методом соединения и его сложностью. При пайке алюминия используют сплавы на основе серебра, олова, цинка, меди и кремния (ЦОП-40, ПОС, 34А, АВИА-1, АВИА-2, ВПТ-4, 34-А, П250А, П300Б и т. д.).

Если нужно соединить стальные детали, подойдет латунный (Л-62, Л-68), оловянно-свинцовый (ПОС-41) или чисто медный припой. Для работы с нержавейкой рекомендуется использовать сплавы на основе олова и цинка с добавлением свинца и кадмия, например, марок П-81 и HTS528.

Для пайки медных деталей берут как мягкие, так и твердые припои. Для починки радиодеталей больше подойдут первые, для пайки жил, фитинга на трубах могут применяться как легкосплавные (1S и Rosol 3), так и твердосплавные (Rolot 2). Серебряные сплавы отличаются высоким качеством и используются для получения соединений при работе с медью, латунью или серебром. Они применяются тогда, когда через шов должно проходить электричество.

Не менее важен и правильный выбор флюса. Самый доступный вариант – канифоль. Она лучше всего подходит для пайки в быту. Ее используют при ремонте радиодеталей, плат, соединении небольших медных, латунных, железных, никелевых деталей. Для пайки этих и более крупных элементов подойдет также глицерин-гидразиновый флюс, канифоль-гель «Актив» и ЛТИ-120. Последний активно используется при пайке проводов.

При работе с алюминием крайне важна качественная обработка поверхности флюсом – на ней быстро образуется оксидная пленка, которая препятствует адгезии. Для этого металла используют самые активные вещества – паяльную и ортофосфорную кислоту, Ф-64. Они же, вызывая сильную химическую реакцию, являются и самыми токсичными.

Что может понадобиться для пайки

Для пайки необходим источник тепла: открытое пламя, электрическая спираль или луч лазера. Последний способ подходит даже если нужно спаять чистейшим металлическим материалом. В домашних условиях используют электрический прибор, который предназначен для:

различных электросхем и в том случае, когда нужно спаять радиодеталь;
ремонта электрического оборудования;
лужения припоем изделий из металла.

Итак, что же нужно для пайки паяльником? Об этом подробнее дальше.

Для работы рекомендуется использовать специальную подставку

Паяльник

Ручное устройство используется для:

прогрева соединяемых деталей;
нагрева припоя;
нанесения жидкого припоя на элементы, подлежащие соединению.

Припой

Для эксплуатации агрегата мастеру может потребоваться припой — сплав олова со свинцом. Он бывает, как в форме трубки, так и проволоки. Трубчатый припой более удобен в эксплуатации.

Для домашних целей паяют сплавами с меньшим процентом содержания олова. Кроме того, используют мягкие и твердые припои. Первые имеют температуру плавления до 450 градусов, остальные относятся к твердым.

Флюс

Процесс обязательно осуществляют под флюсом, который обеспечивает:

максимальное сцепление с ним сплава;
растворение окисных пленок.

Зачастую применяют канифоль, а также составы в которые она входит. Для размягчения материала достаточно температуры 50 градусов, при 200 градусов она уже кипит.

С помощью флюса можно определить готовность к пайке

Паяльные пасты

Паяльные пасты также необходимы для пайки. Они представляют собой смесь из припоя и флюса. Позволяют осуществить пайку в любых местах. Состав наносят на компонент, а затем жалом прогревают его.

Приготовить состав можно своими руками в домашних условиях. Для этого необходимо соединить оловянные опилки и жидкий флюс. Масса должна по консистенции напоминать гель.

Подставка для паяльника

Подставка для инструмента необходима в первую очередь для безопасности. В процессе эксплуатации прибор нагревается до максимальной температуры, поэтому в перерывах между работой его следует ставить на подставку. Для мощных приборов используют подставку с двумя опорами, которая может крепко держать прибор.

Оплетка для удаления припоя

Пайка с оплеткой осуществляется, когда работа заключается в удалении припоя с печатной платы при демонтаже деталей. Принцип следующий: в процессе сетка «принимает» припой, за счет капиллярных сил.

Перед каждой эксплуатацией прибор нужно проверять на техническую исправность

Простая пайка проводов

Первый пример это припаивание проводов.

Что потребуется

Для снятия изоляции с проводов понадобится стриппер.
С помощью него можно быстро удалить изоляцию. Бокорезы, кусачки, нож, зубы или паяльник не смогут так же легко справиться с этой задачей.

Для пайки проводов подойдет жидкая канифоль, или ФКЭТ.
Жидкая канифоль лучше всего обволакивает жилки проводов. Она дешевая, практичная и удобная.

Какое жало лучше выбрать

Для проводов нужно много припоя. Мини волна практичнее всего для пайки любых проводов, чем обычный конус или плоское жало.

Пошаговый процесс

Стриппером снимаем изоляцию, скручиваем провода.
Наносим флюс на спаиваемые провода, берем припой на жало. Температура жала не больше 300 °C.
Несколькими движениями вперед и назад лудим скрученные провода. Если припой образовался в комочки, то добавляем ждем остывания место пайки, чтобы не повредить кисточку. Добавляем еще флюс и снова проводим по месту пайки паяльником. Припоя не должно быть много или мало.

Лучше всего залудить оба провода перед спаиванием вместе, однако не получится надежно их скрутить. Поэтому, легче сразу сделать скрутку и затем спаять их.

Основная проблема при ремонте наушников это стойкая изоляция проводов.

Особенности залуживания проводов

Чтобы залудить такие провода, необходимо с помощью припоя и канифоли тщательно пройтись по месту пайки.
Для пайки понадобится массивное жало, большая капля припоя и жидкая канифоль. Так же наносится флюс, но пайка немного другая. Теперь главная задача это сжечь изоляцию. Это можно сделать при помощи большой капли припоя. Продольными движениями вперед и назад проводим припой по месту пайки. Изоляция сжигается медленно. Не нужно повышать температуру выше 300 °C и использовать кислоту. Если не получается залудить, то пробуем снова, но уже вместо канифоли используем ЛТИ-120. Этот флюс поможет залудить провода не хуже паяльной кислоты.

Принцип работы инструмента

Функционирует рассматриваемый прибор достаточно просто, что уже понятно из его устройства. Посредством провода на нихромовую проволоку подается напряжение. За счет применения тонкой нихромовой проволоки, по ней начинает протекать ток, вызывая ее нагрев. Нагревающаяся проволока из нихрома передает тепло на стержень из меди.

Нагретым стержнем осуществляется плавление припоя (олова), посредством которого осуществляется соединение деталей. О том, как паять паяльником, описано подробно в материале ниже. Однако перед тем как научиться работать прибором, его необходимо купить. Чтобы выбрать паяльник правильно, следует разобраться со всеми его конструктивными особенностями.

Флюсы для тугоплавких металлов

Основная составляющая флюсовых добавок, применяемых при работе с твердыми припоями – это борные соединения, объединенные под общим названием «бура» (Na2B4O7).

С целью повышения активности флюсов этого класса в них добавляется небольшое количество фтора с образованием таких активных соединений как фтористый калий и кальций.

Для работы с изделиями из меди и ее твердых сплавов желательно применять химически чистую буру, являющуюся универсальным флюсовым составом, оптимально подходящим для условий высокотемпературной пайки.

Следует заметить, что флюсовые добавки для мягких и твердых припоев выпускаются в самых различных исполнениях (в виде жидкости, кристаллов или порошка) и нередко объединяются с припоями.

Такой прием позволяет упростить операцию их дозирования и нормировать расход этой важной для качественной пайки составляющей

Общие сведения о технологии

Это метод соединения, при котором задействуется связующий расплав (припой) с подходящими для конкретных условий характеристиками. И активный элемент пайки, и заготовки подвергаются предварительному нагреву, благодаря которому формируется податливая для соединения структура материалов. Температурный режим должен быть превосходить пиковую точку нагрева, минуя которую металлические детали размягчаются и начинают переход в жидкое состояние

Важной характеристикой любого вида пайки является время термического воздействия под расплавом. Это промежуток от начала нагрева до отвердения припоя уже после выполнения соединения

В среднем операция занимает 5-7 мин, но могут быть и отклонения от этого диапазона – это зависит от характеристик заготовки и площади обрабатываемого узла.

Отличия пайки металла от сварки

Существует два основных метода скрепления двух металлов: cварка и пайка. В первом случае элементы скрепляются за счет расплавления кромки металла. Это может быть как нагрев, так и скрепление при помощи нагнетания давления. В случае пайки заготовки скрепляют между собой при помощи присадочного материала – припоя.

В некоторых случаях пайка является более щадящим и экономичным способом скрепления заготовок. Также пайка обладает рядом преимуществ:

Обе детали не нагреваются да температуры плавления. Таким образом получается сохранить их физические и химические свойства.
Заготовки не требуют тщательной очистки и обработки, как это требуется при сварке.
Оборудование для пайки стоит намного меньше, чем сварочные аппараты.
Возможность изготовления сложных узлов и конструкций.
Прочность полученного стыка. Детали не гнуться и не деформируются после спаивания.

Рассмотрим подробнее методы пайки разных металлов.

Преимущества и недостатки

Паяние считается более эффективным в сравнении с другими способами скрепления кабелей.

Главными его преимуществами являются:

Низкая стоимость. 1 упаковки флюса и припоя хватает для скрепления 1000 проводов.
Простота. Научиться пользоваться паяльником может любой начинающий мастер.
Прочность соединения. Клеммы, скрутки, обжимки не обеспечивают столь высокой надежности, как пайка.
Возможность одновременного скрепления проводников разного сечения. Количество элементов в 1 точке достаточно велико.
Отсутствие необходимости в применении дорогого или габаритного оборудования. Использовать переносное устройство проще.

Способ имеет и недостатки:

Необходимость подключения паяльника к электрической сети. Работающие от аккумулятора устройства характеризуются недостаточной мощностью.
Неразборное соединение. Отпаять провод, не повредив его, сложно. Требуется повторное расплавление припоя.

Виды припоев для пайки медных труб и проводов

Виды припоев для пайки медных жил и труб выглядят следующим образом:

Марка	Характеристика
1S	Мягкий сплав в состав сплава которого входит серебро. Применяется для медных труб, но может использоваться также для изделий из латуни и бронзы, так как может выдерживать высокие температуры и имеет высокую коррозионную стойкость. Для повышения качества желательно использовать дополнительно флюс, как обыкновенный, так и порошковый
Rosol 3	Мягкий сплав для соединения которым нужно использовать флюс. Температура плавления такого материала составляет 240 градусов Цельсия. Они применяют для сварки труб и проводов из меди. Также хорошо взаимодействует с тонкими металлами.
Rolot 94	Твердый припой. Материал высокого качества пайки, что предназначен для капиллярной и щелевой пайки труб, у которых нет фитинга. Помимо меди хорошо соединяется с красной бронзой и латунью. Температура плавления составляет от 730 градусов Цельсия, что предполагает использование только с толстыми заготовками. У него достаточно большой интервал между температурой плавления и кипения.
Rolot 2	Твердый припой. Относится к сплавам специального типа. В его составе имеется серебро. Используется для всех видов пайки меди и дает соединения высокого качества.

Виды припоев для пайки алюминия

Марка	Характеристики
Авиа 1	Используется практически для всех сплавов из алюминия и является универсальным расходным материалом. Благодаря низкой температуре плавления подходит для соединения проводов. Это мягкий сплав, температура плавления которого до 200 градусов Цельсия. Основой является олово (55%), а также в него входит цинк (25%) и кадмий (20%).
Castolin 190	Флюсованный твердый сплав, температура плавления которого составляет 580 градусов Цельсия. Используется как для соединения алюминиево-медных сплавов, так и для чистого алюминия. Состав обладает высокой текучестью и адгезией. Применяется для таких видов как капиллярное спаивания, так и с зазором. Марку часто используют для ремонта электроники и бытовой техники. Поставляется в прутках по 50 см.

Вилы припоев для пайки нержавейки

Марка	Характеристика
HTS528	Универсальный присадочный материал, подходящий для всех процедур по спаиванию нержавеющей стали различных сортов. Это твердый припой, температура плавления которого составляет 760 градусов Цельсия. Материал имеет флюсовое покрытие, которое придает ему красный цвет. Размер одного прутка составляет 45 см при весе в 20 грамм.
П-81	Это твердый припой, температура плавления которого составляет 650 градусов Цельсия. Припой часто используется профессионалами для ремонта. В составе встречается нержавеющая сталь, чугун, никель, серебро и прочее. Предел прочности наплавленного материала составляет 170 МПа. Поставляется в прутках по 59 см и диаметром около до 3 мм.

Выбор припоя

При подборке припоя нужно обращать внимание на температуру плавления материала. Она должна быть ниже, чем этот же показатель у основного материала, иначе он будет расплавляться, что приведет к изменению структуры

Но тут стоит учитывать и особенности эксплуатации, так как при низкой температуре плавления состав не сможет выдержать высокотемпературные режимы использования. Здесь уже больше подойдут твердые марки.

Также важен основной материал. Но здесь не всегда идет полное соответствие, как в сварке. К примеру, виды припоев для пайки медных проводов будут содержать медь в своем составе, но для пайки алюминия могут использоваться припои, в которых нет алюминия.

Для длительных операций, когда нужно много паять, лучше подбирать материал в длинных прутках, чтобы лишний раз не прерывать температурную обработку. Для домашней сферы лучше всего подходят проволочные припои и аморфные, так как их применение происходит периодически и в малых количествах.

Классификация пайки по температурным режимам

На сегодняшний день применяют мягкую, твердую и высокотемпературную пайку, которая используется в основном на производствах и в строительстве. Первые же две техники во многом схожи – например, в обоих случаях рабочая температура составляет 450°С и ниже. Для сравнения, высокотемпературные соединения выполняются в режиме не менее 600°С, а чаще – выше 900°С.

При этом и низкотемпературная обработка может обеспечить качественное соединение. Наиболее выигрышным будет применение твердого припоя, благодаря которому достигается высокая прочность и тугоплавкость деталей. Добавление меди в зазор или стык будет способствовать и повышению ковкости заготовки. Если же требуется получить гибкую и упругую структуру, то используют мягкую пайку.

Пайка массивных деталей

Наконец, кратко расскажем о пайке деталей с высокой теплоёмкостью, таких как кабельные муфты, баки или посуда

Требование к неподвижности соединения здесь наиболее важно, крупные детали предварительно соединяют струбцинами, мелкие — комками пластилина, перед пропайкой соединения его прихватывают точечно в нескольких местах и снимают скрепы

Паяют массивные детали как обычно — сперва полуда на месте соединения, затем заполнение шва жидким припоем. Однако припой в этих целях используют специальный, обычно тугоплавкий и способный сохранять высокую герметичность, а также хорошо выдерживающий частичный нагрев.

При такой пайке крайне важно поддерживать детали хорошо прогретыми. Для этих целей паяльный шов непосредственно перед местом спаивания подогревают газовой горелкой, а вместо обычного электрического паяльника используют массивный медный топорик

Его также постоянно подогревают в пламени горелки, попутно смачивая припоем, а затем заполняют соединение, частично расплавляя предыдущий шов на несколько миллиметров.

Подобная техника пайки с подогревом может использоваться и при работе обычным паяльником, например, при спайке толстых жил кабеля. Жало в этом случае выступает лишь оперативным инструментом для тщательного распределения олова, а основным источником нагрева служит газовая горелка.

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.

Пайка медных труб

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.

Подготовительный этап

Прежде чем освоить правильные приёмы обращения с припоями и паяльником в домашних условиях, следует пройти специальный курс, предполагающий обучение пайке и всему, что предшествует этой процедуре. Можно обучаться самостоятельно, но при освоении работы с ювелирными изделиями, сложными электронными схемами, без опытного наставника не обойтись.

С точки зрения организации процесса, пайка металлов с использованием специальных припоев – это набор достаточно простых по своему содержанию операций. Однако, несмотря на кажущуюся лёгкость, правильно паять с первого раза сможет не каждый. При первом знакомстве возникают некоторые затруднения, связанные с отсутствием чёткого представления о том, что и в какой последовательности нужно делать.

Рекомендуется соблюдать определённые правила подготовки к проведению паяльных операций, суть которых сводится к следующему:

необходимо правильно выбрать основной рабочий инструмент, которым предстоит паять;
следует побеспокоиться об изготовлении удобной и функциональной подставки, подготовить место, где придется паять большую часть времени;
обучающийся должен запастись подходящими расходными материалами, без которых не обходится ни одна подобная процедура (припой, жидкий или пастообразный флюс).

И, наконец, начинающий пользователь должен освоить основные технологические приёмы пайки, предполагающие определённую последовательность целенаправленных действий.

Паять можно электрическим паяльником, газовой горелкой или паяльной лампой. Платы, микросхемы принято паять специальными фенами, термостанциями, обеспечивающими равномерный разогрев. Выбор того или иного типа инструмента и подставки или держателя для него определяется температурными условиями, при которых предполагается проводить рабочие операции.

Следующее по порядку требование предполагает подготовку обязательных компонентов, позволяющих правильно спаять любое металлическое соединение. К ним принято относить различные виды припоя, флюсовые добавки и специальные жидкости для пайки, необходимые для улучшения её качества (канифоли и спиртовые составы для лужения).

Выбор инструмента

Что нужно для пайки паяльником? Инструменты бывают разные. Они отличаются по мощности, скорости нагрева, потребляемому напряжению. В зависимости от этих характеристик они используются для выполнения конкретных задач. Флюсы, обеспечивающие более равномерный разогрев спаиваемых деталей и лучшее прилипание к ним припоя, тоже отличаются в зависимости от задачи. Канифолью не запаять BGA-микросхему на плату. А ортофосфорная кислота — это немного перебор для того чтобы припаять или залудить два медных провода. Сам припой тоже бывает очень разным по составу, что обуславливает как температуру его плавления, так и области применения в приборах.