Подготовка к пайке и сварке

     Перед пайкой  жилы зачищают мелкой наждачной  бумагой до блеска, залуживают и закрепляют между собой. Основные виды соединений проводов под пайку показаны в таблице и на рисунке.

 

 

     Вид соединения  выбирается в зависимости от  материала жилы, ее сечения и  др. При пайке алюминиевых жил  рациональна скрутка желобком, в  котором под слоем расплавленного  припоя легче защищать жилы от оксидной пленки. Бандажная скрутка удобна для жил больших сечений, которые свить между собой трудно. В последнем случае удобно применить и совмещении бандажной скрутки с формированием желобка. Для бандажа берется медная проволока диаметром 0,6—1,5мм, но не больше диаметра паяемых жил. Бандажная проволока залуживается, как и каждая подготовленная для пайки жила, в отдельности.

     На пайку одной скрутки припоя потребуется больше, чем способно донести жало паяльника. Поэтому кончик палочки припоя подносят непосредственно к жалу паяльника, прогревающего скрутку, чтобы припой, расплавляясь, затекал в скрутку. Количества припоя будет достаточно, если он обволакивает скрутку так, что витки бандажа или скрутки просматриваются из-под слоя припоя.

     После пайки остатки канифоли удаляют ватным тампоном, смоченным в ацетоне. Оксидную пленку, препятствующую пайке алюминиевых жил, необходимо разрушать в процессе пайки. Предварительное залуживание облегчает пайку алюминиевых жил. Его проводят расплавленным припоем под слоем швейного масла или расплавленной канифоли с добавлением в расплав стальных опилок. Опилки под нажимом жала паяльника, “натирающего” жилу, разрушают пленку, обеспечивая хорошее залуживание. Предварительная зачистка алюминиевой жилы наждачной бумагой, обильно смазанной вазелином, также упрощает залуживание: вазелин, оставаясь на жиле, изолирует зачищенные места от кислорода. Пайку залуженной жилы ведут аналогично пайке медных проводов.

 

 

 

 

ПАЙКА

Для начала разберемся с  процессом пайки. Пайка это процесс образования механического и электрического контакта между металлическими поверхностями, способного выдерживать значительные механические нагрузки. Пайка образуется при высоких температурах (от 180 до 250°С) спаиваемых поверхностей и расплавленного олова. Для качественной пайки недостаточно нагреть одну поверхность с оловом и прислонить к ней другую: обязательное условие образования надежного контакта - равные температуры спаиваемых поверхностей. Естественно что добиться этого можно только при помощи верно подобранного инструмента.

 

Важное замечание: низкая температура  жала паяльника приведет к размягчению припоя но не к его расплавлению. Результат - холодная пайка (узнать можно по зернистой структуре контакта). Перегретое жало - чрезмерное выпаривание припоя. И тот, и другой дефект приводит к рассыпанию / расслоению контакта через некоторое время эксплуатации.

 

Не нужно забывать и о предельных температурах электронных компонентов: пайка при температуре ~ 250°С не должна проходить более 10 сек. Это уже закон проверенный временем: интегральные компоненты можно запросто пережечь.

 

Подводя итог выше сказанному определим  требования для паяльного оборудования радиолюбителя:

1. Желательно приобретать не  просто паяльник, а паяльную станцию.  Скажете дороже? Да, но не на много. Цены на хорошие паяльные станции начинаются от 800 руб. Дороже чем паяльник на радиорынке? Но зато какие преимущества: регулируемый диапазон нагрева (вероятность пережечь компоненты спадает на нет); поддержание постоянной температуры жала (жало не перегорает - снижаются затраты на расходники); важная особенность всех паяльных станций - наличие подставки под паяльник (вещь необходимая) и ванны для очистной губки - не захотите покупать станцию будете искать эти вещи отдельно.

2. Мощность паяльника вещь во многом определяющая качество пайки. При пайке печатных плат вполне достаточно паяльника с мощностью 25-40 Вт. Лично я уже 10 лет пользуюсь станциями с мощностью 40 Вт и не знаю проблем. Конечно при пайке проводов сечением в 10 мм : вам и 100 Вт будет мало - но здесь речь идет о пайке плат.

3. Напряжение питания - на территории  России стандартом является напряжение 220 ±10% В, 50 Гц. Хотите паять подключаясь к сети электропитания - покупайте паяльник / станцию с таким питанием. Для пайки в автомобиле или в местах где сложно найти розетку можно найти паяльник с питанием 12/18/24 В или газовые паяльники.

4. Важный параметр при пайке  плат - форма жала. Сейчас для паяльников / станций предлагается широкий  ассортимент жал - лопатка, конус, игла и т.д. Какое выбирать дело ваше: каждому удобно паять тем чем он привык. Я пользуюсь лопатками разных размеров.

5. Немаловажный параметр - стойкость  жала. Вы можете найти термостойкие  жала которым не страшен длительный  перегрев. Удобно, но дорого.

6. Нельзя не упомянуть о антистатических  паяльных станций. Если вы готовы  выложить более 100$ за паяльную  станцию - вы получите антистатическую  защиту (полезно при пайке полевых элементов и других капризных бяк). Нет таких денег - не расстраивайтесь - можно самостоятельно доработать станцию / паяльник: заземление жала в большинстве случаев помогает. Это конечно не та антистатика, которая есть в навороченных станциях, но помогает не хуже.

 

Ну как, обзавелись паяльным оборудованием? Следующий шаг - расходные материалы. Вам понадобится флюс - для удаления окислов с контактных площадок плат и выводов компонентов и припой.

 

Выбор флюса - отдельный вопрос. Ваш  дедушка паял с канифолью - снисходительно улыбнитесь - раньше другого не было. Чем плоха канифоль - канифоль, спиртовой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов. Главный недостаток - при высоких температурах удаляется не только оксид металла - удаляется и сам металл. Посмотрите на жало дедушкиного паяльника - все в рытвинах, черное и с зазубринами. Это действие канифоли. Другой главный недостаток - очистка платы после пайки с канифолью большая проблема. Смыть остатки можно только спиртом или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то острым). Остатки флюса на плате не только некрасиво с эстетической точки зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводников возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных гальваническими процессами на загрязненной поверхности.

 

Каков же выход - на современном рынке  материалов можно найти широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не разрушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки. Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно для использования.

 

Выбор припоя. Дедушка  порекомендовал вам оловянный прут сечением 10 мм? Еще раз улыбнитесь. Сейчас для пайки пользуются припойной  проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5-2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки. Продается такой припой в мотках - на радиорынках, в колбах - в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год).

 

Активатор жала. Активатор  жала или TipCleaner продается в очень  маленьких баночках. Он необходим  для увеличения срока службы жала паяльника. Перед каждой пайкой и  после неё (имеется в виду в  начале и в конце работы) опустите жало в эту баночку. На нем образуется защитное покрытие, препятствующее образованию нагара.

 

Ну что, готовы к пайке? Последнее что вам нужно - ручной инструмент: нож, кусачки, пассатижи. Если в процессе работы понадобится что  еще - поймете сами.

Перед тем как паять  плату необходимо подготовить рабочее  место: позаботьтесь о емкости с низкими бортами и достаточно большой площадью для мусора - откусанных выводов и снятой оплетке. Очень хорошо подходит пластиковая одноразовая тарелка (не стоит касаться её жалом разогретого паяльника:). Позаботьтесь и об освещении - свет должен падать на плату так чтобы рука с паяльникам не закрывала его.

Теперь вы настоящий  ПАЯЛЬНИК (правда, еще не опытный, но это наверстывается).

Прежде чем приступить к пайке разберитесь с платой. Если вы делали её самостоятельно - скорее всего она без паяльных покрытий: голая медь. Перед пайкой все контактные площадки придется облудить: покройте их флюсом и нанесите олово паяльником так, чтобы не закрыть отверстия в плате. При правильно подобранной температуре и хорошем флюсе, олово с жала паяльника само "обтечет" всю контактную площадку, как только вы её коснетесь. Не стоит брать на жало паяльника огромные капли олова: касаетесь жалом прутка и через секунду на жале будет необходимое количество.

Плата, покрытая оловом - промышленное изготовление - избавляет  от этой работы, но и стоит соответственно.

Плата готова? При необходимости  удалите остатки флюса и можете приступать к пайке.

Одна из основных ошибок начинающих радиолюбителей - компоненты паяют, а потом откусывают лишнюю длину ножек. При этом качественного контакта добиться сложно - повышенный теплоотвод и усложненный доступ жала к месту пайки только ухудшают образование надежного соединения. Формуйте выводы компонентов и обрезайте их перед пайкой.

 

Как я уже отмечал - при правильной технологии олово  будет "обтекать" контакт самостоятельно. Обращайте внимание на состояние выводов компонентов: серые матовые выводы - окисленные. Придется лудить с флюсом. Будьте осторожны - можно пережечь компонент. Хотите избежать неприятностей - покупайте компоненты в радиоэлектронных магазинах - там они правильно хранятся.

 

 

 

 

 

 

Пайка

Пайку применяют в  тех случаях, когда отсутствует  возможность применения сварки и  опрессовки. Пайку производят с помощью пропано-кислородной горелки. Пайку однопроволочных жил 2,5 - 10 мм2 можно выполнять также с помощью паяльника. При соединении сплавов АЕ-1 и АЕ-2 с алюминием электроконтактной сваркой оплавлением величина удельного электрического сопротивления представляет собой среднее арифметическое величин электрических сопротивлений исходных материалов . При сварке сплавов между собой наблюдается некоторое повышение удельного электрического сопротивления, которое составляет не более 4—6%.

Механическая прочность соединений сплавов АЕ-1 и АЕ-2 между собой и с алюминием уменьшается резко по сравнению с холодной сваркой давлением. При сварке сплава АЕ-1 с АЕ-1 предел прочности уменьшается с 13 до 9 кгс/мм2, сплава АЕ-2 — от 21 до 13 кгс/мм2 .

Пайка

Пайка отличается от сварки тем, что соединяемые металлы находятся в твердом состоянии, а в процессе сварки исходные металлы доводятся до пластического или жидкого состояния.

Во время пайки металлы  сращиваются ё результате растекания жидкого припоя по нагретым и соприкасающимся поверхностям. Вязкость припоев в жидком состоянии мала, и, пока припои находятся в расплавленном состоянии, они не скрепляют и не могут соединять сращиваемые поверхности. Соединение происходит после того, когда припой затвердеет. В связи с этим при пайке очень важен переход припоя из жидкого состояния в твердое при охлаждении. Основой процесса пайки служит прочное сцепление припоя с соединяемыми поверхностями.

Прочность сцепления  припоя с соединяемыми поверхностями  зависит от диффузионных процессов, на которые влияют многие факторы: подготовка поверхности, окисление припоя, температура пайки и др.

 

 Несмотря на указанные трудности, разработаны достаточно надежные методы соединения и оконцевания изолированных проводов, кабелей и шин из алюминия и алюминиевых сплавов.

Пайку проводов с однопроволочными жилами сечением до 10 мм проводят обычно паяльником непрерывного или периодического действия. Пайку сечений более 16 мм2 с многопроволочными жилами и оконцевание их медью выполняют паяльной лампой или газовой горелкой.

Соединение проводов и кабелей сечением свыше 16 мм2 с  многопроволочными жилами выполняют  с предварительным облуживанием припоем 1-го или 2-го концов жил, подготовленных ступенями по повивам.

Пайка алюминиевых шин  и шин, изготовленных из сплавов АЕ-1 и АЕ-2, лучше всего происходит при использовании припоя 34 с флюсом 34А. Нагрев под пайку ведется паяльной лампой. Остатки флюса 34А во избежание коррозии снимаются со шва после пайки.

Пайка алюминия

При пайке алюминия и  алюминиевых сплавов встречается много трудностей вследствие быстрого образования на поверхности детали химически стойкой пленки окиси алюминия, поэтому алюминий необходимо паять химически активными флюсами, которые растворяли бы оксидную пленку.

Составы припоев дают прочные паяные швы, устойчивые против коррозии в атмосферных условиях. Более удобным в технологическом отношении является припой 34А, так как имеет наиболее низкую температуру плавления.

Приведены данные о механической прочности швов, паянных припоем 34А.

Для пайки алюминия могут быть использованы также припои на основе цинка, олова, кадмия. Эти припои можно использовать при электромонтажных работах, связанных с пайкой соединений из проводов, кабелей, шин и других изделий из алюминиевых проводниковых сплавов.

Приведены составы припоев на основе олова, цинка и кадмия.

Приведенные припои менее  устойчивы против коррозии, чем припои.