Учимся как правильно паять паяльником

Пайка — технологический процесс соединения металлических деталей, существующий уже не одно тысячелетие. Изначально он использовался ювелирами для создания украшений. Ведь известная уже в те времена кузнечная сварка для ювелирного дела не годилась, а процесс пайки металлов при помощи легкоплавких сплавов‑припоев оказался как нельзя кстати. Золото паяли с помощью припоев серебряно‑медных, серебро — медно‑цинковыми, а для меди самым лучшим составом оказался сплав олова и свинца.

По прошествии времени, с развитием электротехники, а затем радиоэлектроники, пайка стала, и остаётся поныне, основным методом монтажа деталей для создания различных схем. Появились роботизированные конвейерные системы, автоматически, без участия ручного труда, выпускающие в час сотни печатных плат и узлов современной аппаратуры, основным методом сборки которых является пайка. Но старый добрый ручной паяльник не утратил своей актуальности и сегодня.

Какие существуют виды паяльников



А он за долгие годы претерпел много изменений и усовершенствований.

виды паяльников

  1. Начиналось все давным‑давно с массивных паяльников‑молотков, нагреваемых на огне или углях. Широко распространённые когда‑то бензиновые паяльные лампы даже имели сверху специальные держатели для нагревания этих молотков. Таким паяльником вполне можно было запаять прохудившийся чайник или самовар. А рыболовы‑любители, самостоятельно изготовлявшие себе всю оснастку в те времена, делали с их помощью блесны и мормышки, обеспечивавшие уловы не хуже современных воблеров и твистеров.
  2. В 20‑е годы XX в., когда началось повсеместное распространение радио‑ и электрооборудования, был изобретён паяльник электрический. Поначалу он тоже был похож на молоток, но затем пришёл к своей классической стержневой форме, в которой существует до сих пор.
  3. Он представляет собой ручку из тепло‑ и электроизолирующего материала, через которую проходит электрический провод, соединённый с трубчатым нагревательным элементом, закреплённым на другом её конце. В трубчатый нагреватель вставляется стержень‑жало, с помощью которого, собственно, и производится пайка. В качестве нагревательного элемента традиционно используется нихромовая спираль, намотанная на слой асбестового изолятора. Жало — медный стержень, заточенный на конце соответствующим образом.

  4. Классическая конструкция электропаяльника продержалась довольно долго. Она хороша для мощностей нагревателя в диапазоне 25~200 Вт. Но миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры поставила перед этими приборами новые требования. Появилась потребность в инструментах небольшой мощности, быстро разогревающихся и позволяющих мгновенно регулировать температуру жала.
  5. Поэтому в традиционном электропаяльнике инерционный нихромовый термоэлемент был заменён на керамический. В таких приборах полое с одного конца жало надевается на разогретый керамический стержень. За счет хорошего теплового контакта и малого теплового рассеяния, жало нагревается практически мгновенно, а измеритель температуры, находящийся от него в непосредственной близости, позволяет установить степень нагрева с высокой точностью.

    Кроме того, эти модели паяльников значительно долговечнее обычных, что очень важно для конвейерной сборки радиоаппаратуры.

  6. Определённую популярность приобрели паяльники импульсные, в которых жало представляет собой часть цепи вторичной обмотки трансформатора, намотанной очень толстым проводом. Напряжение в такой обмотке очень мало, зато по ней протекает ток силой в несколько ампер, что и приводит к сильному нагреву.
  7. Выполнены они обычно в форме пистолета с тумблером‑курком, позволяющим включить прохождение тока на несколько секунд. Этого достаточно для выхода жала на рабочую температуру. Недостаток таких приборов — невозможность точной регулировки температуры тем не менее для бытового применения они достаточно удобны.

  8. Более экзотичным вариантом являются паяльники индукционные, в которых разогрев ферритового термостержня осуществляется высокочастотными индукционными токами. Регулировка температуры в них происходит автоматически за счёт изменения магнитной проницаемости стержня при его нагреве до точки Кюри.
  9. Развитием первоначальной идеи нагрева горелкой паяльной лампы стали современные модели газовых паяльников. В них нагревание жала осуществляется газовой горелкой, расположенной прямо в корпусе трубчатого стержня. Газ поступает от заправляемого баллончика, находящегося в ручке.
  10. Они хороши для автономной работы в отсутствие электричества. Жало у таких паяльников легкосъёмное, при его извлечении, прибор превращается в миниатюрную газовую горелку, которой можно производить пайку высокотемпературными припоями.

Какие существуют припои


Какие существуют припоиКак уже говорилось выше, соединение деталей при пайке производится с помощью специальных сплавов металлов — припоев, которых существует великое множество, на все случаи жизни. Но в основном их можно поделить на два больших класса:

  1. Низкотемпературные или мягкие. Температура плавления менее 350°C. В свою очередь, делятся на несколько видов:
    • Оловянно‑свинцовые. Цифра в их обозначении показывает процентное содержание олова: ПОС‑18 (температура плавления — 277°C), ПОС‑30 (256°C), ПОС‑40 (235°C), ПОС‑50 (222°C), ПОС‑61(190°C), ПОС‑90 (222°C). Для монтажа радиоэлектронных изделий наиболее широко применяется ПОС‑61, или его импортные аналоги, например, 60/40 Alloy. Для остальных применений, в том числе бытовых, не требующих очень высокого качества соединений, используется чаще всего ПОС‑30.
    • Безоловянистые — свинцовые (327°C), свинцово‑серебряные (304°C).
    • Легкоплавкие — сплавы Вуда (60,5°C), д’Арсэнваля (79,0°C), Розе (97,3°C).
    • Специальные, например,для пайки алюминия — Авиа‑1 (200°C), Авиа‑2 (250°C).

  2. Высокотемпературные или твёрдые. Их температура плавления больше 350°C, поэтому они не применяются при работе электропаяльниками.Предназначены для пайки медных сплавов, серебра, стали. Дают очень высокую прочность соединения.
  3. Представлены несколькими классами:

    • Медные (1083°C)
    • Медно‑цинковые или латунные (830~870°C)
    • Медно‑фосфористые (700~830°C)
    • Серебряные (720~830°C)

Оловянно‑свинцовые припои наиболее широко используются во многих областях промышленности и быта. Они выпускаются в виде прутков или проволоки. Для применения в монтаже радиоэлектронных изделий используются трубчатые припои в виде проволоки с наполнителем‑флюсом в середине.

Разновидности флюсов для пайки радиодеталей


Разновидности флюсов для пайки радиодеталейФлюсы представляют собой специальные составы, предназначенные для очистки и лужения поверхностей деталей, соединяемых пайкой. Лужение — процесс предварительного покрытия деталей припоем, облегчающее их окончательное соединение. Он является необходимым и рекомендуемым в технологии пайки, т. к. поверхности, покрытые слоями окислов и загрязнений не дадут надёжного соединения с припоем, а, значит, качественного результата паяного соединения. Для удаления таких окислов и загрязнений и применяются флюсы:

  1. Некислотные. Самым известным и, пожалуй, до сих пор одним из лучших флюсов была и остаётся обычная канифоль, или очищенная сосновая смола. Ее содержит и большинство специальных флюсов, выпускающихся для применения в радиоэлектронной промышленности. Для пайки электронных схем до сих пор не придумано ничего лучше. Именно канифоль содержится внутри пруткового припоя. Достоинство её в том, что после пайки она легко удаляется и не создаёт агрессивной среды, разрушительно действующей с течением времени на паяное соединение.
  2. Химически активные. Содержат кислоты, поэтому требуют тщательной промывки соединения после пайки. Большинство известных составов содержит хлористый цинк. Применяются в основном для соединения изделий из чёрных и цветных металлов.

Чтобы паять с канифолью можно использовать как в первоначальном виде, так и в спиртовом растворе. Из выпускаемых промышленностю составов она содержится в радиотехнических флюсах «ЛТИ‑120», «Канифоль‑гель» и др.

Из активных флюсов можно назвать Ф‑34А, ФСГЛ, «Глицерин‑гидразин» и др.

Вспомогательные материалы


Приступая к пайке радиодеталей, следует тщательно подготовить рабочее место. Оно должно быть хорошо освещено и иметь хорошую вентиляцию, т. к. при этой работе обычно выделяется достаточно много едкого дыма и газов.

Неплохо иметь в составе инструментов небольшие тиски, лупу с зажимом «третья рука», вакуумный отсос для припоя. Также нужно держать под рукой пинцет, шило, плоскогубцы или утконосы, кусачки‑бокорезы, мелкий напильник или надфиль, кусочки наждачной бумаги, ветошь и губку. Перед началом пайки следует удобно разложить на рабочем месте все инструменты, приспособления и реактивы.

Температура пайки


Температура пайки паяльника для микросхем не должна превышать — 250°C, при пайке радиодеталей нагрев жала не должен подниматься выше 300°C. Паяльник без регулятора температуры может при длительной работе и скачках сетевого напряжения разогреваться до 400°C. Если в составе оборудования нет специальной паяльной станции, желательно для понижения температуры приобрести в магазине электротоваров обычный диммер, используемый для регулировки яркости света. Тем более что при повсеместном переходе на экономлампы, которые с ним не работают, спрос на него, а соответственно и цены снижаются.

Подготавливаем главный инструмент к работе

Подготавливаем главный инструмент к работеУ обычного, медного, без специального покрытия жала при пайке, особенно при завышенной температуре, окись меди, образующаяся на стержне, растворяется в смеси припоя и флюса. На рабочем его конце образуются выемки и раковины, из‑за которых как ещё более ускоряется его разрушение, так и ухудшается качество пайки.

Поэтому перед началом работы с паяльником и в её процессе их необходимо удалять. Для этого нужно зачистить рабочую часть жала напильником, придав ему необходимую форму: конуса, плоской отвёртки или скошенного среза.

Включив паяльник в сеть и дождавшись его разогрева, зачищенное до красного медного цвета жало необходимо залудить. Это не так трудно. Достаточно, окунув рабочий его конец в канифоль, расплавить небольшой кусочек припоя, положенный на подставку паяльника или на другую металлическую поверхность.

Затем в расплавленном припое потереть рабочими гранями жала по металлу подставки пока конец стержня не покроется ровным и равномерным слоем припоя. Паяльник должен быть достаточно хорошо разогрет, признаком чего служит легкое и быстрое размягчение, как канифоли, так и припоя.

Как только вы начинаете работать жало паяльника постепенно начинает обгорать, даже если вы всё делаете правильно. Об этом свидетельствует его почернение и покрытие окалиной, поэтому процесс чистки и лужения следует периодически повторять. Для того чтобы не снимать много меди напильником, можно в это время зачищать стержень, потерев его по кусочку наждачной бумаги, разложенной на столе, а потом повторно залудить.
Все это не касается специальных необгораемых стержней. Их нельзя зачищать напильником. Мало того, нужно их никелированный блестящий слой бережно охранять от повреждений и царапин. Тем не менее такие паяльники также необходимо залуживать при работе. А вот для них эта процедура не так проста и требует сноровки.

Для этого нужно их очистить от налёта, образующегося при высокой температуре, сильно потерев о специальную губку, или чуть влажный кусок махрового полотенца, а затем сразу же окунуть в канифоль и в её расплаве, потереть о жало прутком припоя.

Подготовка деталей к пайке

Для того чтобы качественно склеить две детали, нужно их смазать клеем, подождать немного, смазать снова, а затем крепко сжать. То же самое и в процессе пайки: для получения качественного соединения, детали следует сначала залудить — покрыть тонким слоем припоя. Этот процесс требует определённого опыта и знаний. Для каждого вида материала, соединяемого пайкой, существует своя технология.

Лужение — неотъемлемая часть процесса

Лужение — неотъемлемая часть процессаВыводы большинства радиодеталей для облегчения их монтажа выходят с завода уже залуженными. Тем не менее перед началом установки на плату их следует снова покрыть слоем припоя. Зачищать снова уже не нужно, достаточно, взяв на жало паяльника каплю припоя, равномерно распределить ее по выводам деталей.

Для того чтобы качественно и правильно паять медные провода, следует начать с лужения без изоляции. Их следует предварительно зачистить наждачной бумагой, затем опустив в разогретую паяльником канифоль или, смазав спиртовым её раствором, покрыть расплавленным припоем.

Медный провод в эмалевой изоляции, необходимо предварительно зачистить, убрав покрытие наждачной бумагой или соскоблив лезвием ножа. Для тонких проводов сделать это не так просто. Их изоляцию можно обжечь в пламени горелки или зажигалки, но это значительно ухудшает прочность самого провода.

Можно воспользоваться проверенным способом: положить конец провода на таблетку отечественного аспирина (импортный чаще всего не годится) и прижав разогретым жалом паяльника протащить несколько раз по расплавленному препарату.

Надо сказать, что такая процедура буквально съедает жало паяльника. К тому же при этом выделяется очень едкий дым, вдохнув который можно обжечь дыхательные органы, так что прибегать к этому способу нужно в самом крайнем случае.

Для облуживания деталей из чёрных металлов, бронзы и других необходимо использовать активные флюсы. Для таких соединений не требуются легкоплавкие и высококачественные радиотехнические припои — можно воспользоваться и обычным, более дешёвым, ПОС‑30.

Тщательно зашкурив поверхности перед пайкой, нужно покрыть их флюсом, например, хлористым цинком, хорошо прогреть и качественно облудить места соединений. После этого, ещё раз прогрев вместе обе соединяемые поверхности, пропаять их, крепко прижав друг к другу, и затем зафиксировать до остывания припоя. Чем массивнее детали, тем мощнее нужен паяльник. Во время пайки нужно постараться их не сдвинуть, так как массивные детали долго держат температуру.

Алюминий следует паять специальными припоями с использованием специальных флюсов. Правда, набравшись немного опыта, можно соединить и обычным припоем. Но это проходит только для чистого металла, а многие алюминиевые сплавы очень трудно поддаются пайке.

Рассмотрим технику пайки паяльником подробнее

Радиодетали, подготовленные к пайке нужно вставить в отверстия платы, укоротить кусачками до нужной длины и, прогрев паяльником вместе с дорожкой печатной платы, поднести к ним пруток припоя, а когда капля его растечётся ровным слоем по месту пайки, убрать паяльник и дождаться остывания припоя, стараясь также в это время не сдвинуть детали с места.

Пайку миниатюрных транзисторов и микросхем следует производить особенно осторожно, стараясь не допускать их перегрева. При монтаже чипов лучше всего припаять сначала выводы питания и «земли», дождаться надёжного застывания припоя и только затем, прикасаясь паяльником и прутком припоя на долю секунды, распаять все остальные контакты. Предварительно можно смазать места пайки спиртовым раствором канифоли, это значительно повысит качество соединений.

Главные условия качественной пайки — хорошая зачистка и облуживание перед соединением, хороший прогрев во время него. Припой полуды в месте пайки должен быть полностью расплавлен на обеих деталях — это обеспечит надёжное соединение. Но при этом он не должен быть и перегрет. Мастерство хорошей пайки в том и заключается, чтобы найти тот оптимальный баланс, который обеспечит наивысшее качество работы.

Меры безопасности при пайке

О выделении едких газов при пайке уже было сказано. Место работы должно хорошо проветриваться и вентилироваться. Процесс пайки может сопровождаться брызгами раскалённого припоя и флюса, поэтому следует остерегаться ожогов, а особенно беречь глаза. Лучше всего использовать для этого защитные очки. Да и просто при нечаянном прикосновении открытыми частями тела к раскалённому инструменту можно получить сильный ожог.

Большинство электрических паяльников, кроме батарейных и низковольтных, действуют от сетевого напряжения, поэтому при работе с ними строго обязательно соблюдать все правила электробезопасности.

Не следует разбирать паяльник — потом, после сборки, существует опасность нарушения изоляции и пробоя высокого напряжения на его корпус, а это уже чрезвычайно опасно.

При работе необходимо также следить за проводом питания паяльника. Попадание его на раскалённое жало может вызвать повреждение изоляции провода и риск удара электрическим током. Также это может привести к короткому замыканию и к пожару.

Научитесь правильно работать с паяльником из этого видео


Самое интересное, что все разновидности паяльников, появлявшиеся за все время их существования, находят применение и сегодня.

Как соединить пайкой две массивные детали в полевых условиях, когда электричество недоступно, или нет подходящего по мощности электрического паяльника? Помочь сможет молотковый паяльник, нагретый на костре или с помощью паяльной лампы.

А пылящийся в кладовке старый 100‑Вт электропаяльник, непригодный для работы с современными электронными схемами, вполне справится с ремонтом латунных или бронзовых изделий или украшений.

Тому же, кто увлекается самостоятельным изготовлением ювелирных украшений, незаменимым помощником станет универсальный газовый паяльник‑горелка.

Поделиться:
1 Комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.