Як правильно паяти в домашніх умовах?

При збірці різних електротехнічних та радіотехнічних пристроїв популярна пайка. Вона забезпечує електропровідне з'єднання мідних проводів та інших мідних виробів один з одним, з компонентами електричних схем та іншими металевими деталями з чистої міді та мідних сплавів, а також робити пайку алюмінію. Паяння просте, дуже гнучке, дозволяє отримати низький перехідний опір компонентів, що з'єднуються.

Суть технології паяння полягає в нагріванні зони контакту з подальшим її заливанням рідким металевим легкоплавким припоєм. Після остигання розплав забезпечує електричний контакт. Перед тим як припаяти дроти, зазвичай необхідна додаткова обробка поверхонь, що з'єднуються (найчастіше т.зв. лудіння проводів), що гарантує довготривалу стабільність.

За відсутності вібрацій та ударних навантажень для дрібних деталей досягається непогана міцність з'єднання. У всіх інших випадках паяють із додатковою фіксацією.

Що може знадобитися для паяння?

Для паяння потрібне джерело тепла. Можна паяти з використанням відкритого полум'я, електричної спіралі, а також лазерного променя. Останній дозволяє паяти навіть чистим металом. В побуті користуються переважно електричним паяльником. Він призначений для:

• монтажу та ремонту різних електронних схем;
• конструювання та ремонту електротехнічного обладнання;
• лудження шаром припою різних металевих виробів.

Паяльник

Паяють ручним паяльником, який використовують для:

• прогріву компонентів, що з'єднуються;
• нагріву припою до переходу його в рідкий стан;
• нанесення рідкого припою на елементи, що з'єднуються.

Паяльник, зображений на малюнку вище, містить:

• ізольований слюдяною плівкою або склотканиною спіральний нагрівач із ніхромового дроту;
• мідне жало, що розташоване всередині спіралі;
• пластикову або дерев'яну рукоятку;
• корпус для розміщення жала паяльника та спіралі

Підключення до електричної мережі роблять кабелем довжиною приблизно 1 м, який через обмежувач радіусу вигину виходить із задньої частини рукоятки.

Дерев'яна або пластикова ручка має форму простої ручки. Електронні схеми паяють виробами невеликої потужності, обладнаних пістолетними ручками з кнопкою-курком для швидкого розігріву жала. Один із варіантів такого інструменту показаний на малюнку нижче.

Побутові паяльники призначені для підключення до мережі напругою 12 та 220 В.

220 — вольтові паяльники з міркувань забезпечення безпеки повинні комплектуватися 3-контактною вилкою, що забезпечує надійне заземлення. Для 12-вольтової техніки досить простої 2-контактної плоскої вилки.

Припій

Паяють припоєм - металом олова зі свинцем, можливі добавки інших металів. Припій має форму трубки чи дроту різного діаметра. Трубчастий припій заповнений усередині каніфоллю, паяти з його допомогою зручніше.

Свинець вводять у метал для зменшення вартості. Його питомий зміст різний, що прямо відбивається в марці.

Наприклад, ПОС-61 (дуже популярний третин) означає:

• П - припій;
• ОС – олов'яно-свинцевий;
• 61 - з 61-відсотковим вмістом олова.

У побуті паяють сплавами із зменшеним вмістом олова, лудіння посуду доцільно виконувати складом ПОС-90.

Крім того, паяють м'якими та твердими припоями. М'які склади мають температуру плавлення менше 450, решта відносять до твердих. Температура плавлення припою ПОС-61 становить 190 – 192 °С. Через складності розігріву високотемпературну пайку із залученням твердих припоїв електричним інструментом не виконують.

Складами з додаванням легкоплавких металів: алюмінію та кадмію – паяють алюміній. Через підвищену токсичність паяти з їх допомогою можна лише за відсутності альтернативи.

Флюс

Паяють обов'язково під флюсом - допоміжним компонентом, що забезпечує:

• розчинення окисних плівок на поверхні деталей, що з'єднуються;
• гарне зчеплення з ними паяльного металу;
• поліпшення умов розтікання сплаву поверхнею найтоншим шаром.

Зазвичай у цій якості використовують каніфоль, а також склади на основі її суміші зі спиртом, гліцерином та цинком.

Каніфоль має температуру розм'якшення трохи вище 50 ° С, при 200 ° С кипить. Хімічно каніфоль досить агресивна по відношенню до металів та гігроскопічна, при насиченні вологою швидко збільшує провідність. Залежно від добавок та їх концентрації демонструє властивості нейтральних чи активних флюсів.

Каніфольний флюс продається у вигляді порошку, шматками або розчином каніфолі.

Срібло, нержавіючу сталь та деякі інші метали можна паяти лише за допомогою спеціальних флюсів (відомі як кислотні флюси або паяльні кислоти).

Деякі монтажники, які паяють дроти, для поліпшення якості обслуговування виконують попереднє нагрівання на таблетці аспірину, пари якого виконують функції флюсу.

Паяльні пасти

Паяльна паста це композиція з припою та флюсу. Нею паяють у важкодоступних місцях, а також під час встановлення безвивідних електронних елементів. Склад наносять на компонент, який потім просто прогрівають жалом.

Пасту можна виготовити самостійно. Для цього олов'яну стружку змішують з рідким флюсом до гелеподібної консистенції. Зберігають пасту в герметичній упаковці, термін придатності через окислення олова не перевищує шести місяців.

Підставка для паяльника

Паяють жалом, нагрітим до високої температури, тому в перерві залишають інструмент на підставці. Для потужних паяльників її виконують із двома опорами: задня для рукоятки, передня – для корпусу. Опори монтують на фанерній основі, яку використовують служить для:

• установки коробки з каніфоллю;
• зберігання дроту припою (приклад наведено малюнку 3);
• чищення жала.

Для пристроїв малої потужності часто застосовують конусоподібний тримач, яку інструмент вставляють жалом.

Старші моделі підставок забезпечують регулятором робочої температури, РК дисплеєм для індикації температури жала. Подібний паяльний інструмент часто називають паяльною станцією.

Обплетення для видалення припою

З обплетенням паяють у випадках, коли необхідно видалення припою з друкованої плати при демонтажі деталей. Є щільною сіткою з покритих флюсом тонких мідних дротів.

Принцип дії ґрунтується на поверхневому ефекті: сітка «вбирає» припій, розплавлений на друкованій платі, за рахунок капілярних сил.

Зазвичай ширина обплетення становить близько 5 мм, поставка рулонна в корпусі діаметром приблизно 5 см.

Функції видалення припою може виконувати зовнішнє обплетення старого гнучкого коаксіального кабелю.

Заходи безпеки

Дотримання техніки безпеки:

• сприяє захисту від термічних опіків;
• запобігає виникненню пожежі;
• захищає від ураження електричним струмом.

Перш ніж починати паяти, слід переконатися у справності кабелю живлення. Жало не повинно стосуватись приводів, а також інших предметів. Паяльник потрібно завжди класти на підставку. Забороняється торкатися його корпусу, брати інструмент можна лише за ручку.

Підготовка робочого місця

Паяють завжди при нормальному загальному освітленні (не гірше 500 люкс), при необхідності створення комфортніших умов застосовують джерело місцевого освітлення.

Слід подбати про хорошу вентиляцію. Найкращі результати дає витяжка, за її відсутності паяють з перервами для провітрювання приміщення від пари каніфолі (кожну годину при інтенсивній роботі).

Вибір паяльника за потужністю

Паяють паяльниками різної потужності. Зазвичай виходять із того, що:

• малопотужні паяльники (20 - 50 Вт) зручні для роботи з електронікою, дозволяють паяти тонкі дроти;
• 100-ватним інструментом паяють шари міді завтовшки не понад 1 мм;
• 200 Вт і більше дозволяє паяти такі масивні деталі, які спочатку вимагають застосування потужних паяльників.

Про потужність приладу легко судити візуально: 50-ватний паяльник виявляється трохи більшим за авторучку, тоді як 200-ватний - має загальну довжину приблизно 35-40 см.

Підготовка паяльника до роботи

Перед першим увімкненням слід видалити з корпусу залишки заводського мастила. Їх вигоряння призводить до появи диму та неприємного запаху. Тому паяльник включають через подовжувач, виставляючи його надвір через кватирку на чверть години.

Потім молотком проковують жало паяльника: ущільнення міді збільшує термін служби. Кінчику жала надають форму:

• під кутом чи зріз – для точкової роботи;
• ножоподібну – таким жалом одночасно паяють кілька контактів (характерно для мікросхем);
• спеціальну – ними паяють деякі різновиди радіодеталей.

Перед тим, як почати паяти, слід очистити жало від оксидної плівки. Цю процедуру виконують дрібнозернистим наждачним папером або оксамитовим напилком, а також хімічним способом: зануренням у каніфоль. Очищене жало обслуговують припоєм.

При необхідності паяти в точці можна потужним паяльником. Для цього на його жало накручують мідний дріт діаметром 0,5 – 1 мм, використовуючи його вільний кінець для нагрівання припою.

Підготовка деталей до паяння

Паяють завжди у кілька етапів. Спочатку готують поверхню металевого провідника:

• видаленням окисної плівки з наступним знежиренням;
• облуджуванням (нанесення шару олова на поверхні, що входять в контакт).

1. Потім можна з'єднувати деталі.
2. Обов'язково зачищають дроти, що були у вжитку.
3. Окисну плівку знімають напилком, наждачним папером, лезом ножа. У разі гнучких проводів обробляють кожен дріт.
4. Ізоляцію емальованого дроту видаляють протягуванням поверхнею ПВХ-трубки, до якої його притискають нагрітим жалом.
5. Ознака готовності – рівномірно блискуча поверхня без залишків оксидної плівки.
6. Паяють завжди з знежиренням, тобто. протирають поверхню безворсовою тканиною або серветкою, змоченою ацетоном або уайт-спіритом.
7. У нових дротів окисна плівка відсутня. Їх обслуговують відразу після видалення ізоляції.

Залудити мідний провідник необхідно під флюсом, після прогрівання припій повинен покрити поверхню металу тонким шаром. За наявності напливів паяти не рекомендується, провід розташовують вертикально, проводячи паяльником зверху донизу. Надлишок розплавленого припою при цьому перетікає на жало.

Якщо ж необхідно паяти алюміній, то процедуру зачистки та обслуговування поєднують. Для цього поміщають провід, покритий каніфоллю, в наждачний папір, гріють його з одночасним обертанням.

Якість флюсу деяких видів знижується при тривалому зберіганні, а також під впливом вологи повітря. Тому такими флюсами паяють із додатковим контролем терміну придатності.

Покрокова техніка паяння проводів

Паяння проводів виконують у такій послідовності:

1. Знімають ізоляцію на довжині 3-5 см (на проводах більшого діаметра довжина ділянки, що видаляється більше).
2. При необхідності зачищають і знежирюють жили, що з'єднуються.
3. Формують щільне скручування проводів.
4. Обробляють отриманий зросток флюсом.
5. Набирають на жало припій і паяють скручування, прогрів продовжують до повного розтікання; за необхідності повторюють кілька разів. Припій має заповнити всі порожнини ростка.
6. Отриманий зросток ізолюють.

Паяння алюмінієвих проводів один з одним, а також з мідними немає принципових відмінностей за винятком складнішої процедури обслуговування.

Покрокова методика паяння радіодеталей на плату

Зазвичай радіодеталі та заводські друковані плати мають висновки та струмопровідні доріжки, які вкриті оловом. Їх можна паяти без попереднього обслуговування. Плати лудять тільки при їхньому самостійному виготовленні.

Процедура паяння включає такі кроки як:

1. Пінцетом відгинають висновки під необхідним кутом, потім вставляють їх в отвори плати.
2. Фіксують деталь пінцетом.
3. Набирають припій на жало, занурюють його в каніфоль, приставляють до точки з'єднання виведення з платою. Після нагрівання поверхонь припій перетікає на доріжки плати, виведення елемента, контакти мікросхем, рівномірно розподіляючись за ними під впливом сил поверхневого натягу.
4. Деталь утримують у потрібному положенні пінцетом до застигання припою.
5. Після завершення паяння слід обов'язково промити плату спиртом та/або ацетоном.
6. Додатково контролюють відсутність короткого замикання компонентів плати, що викликаються краплями припою.

Губки пінцета для кращої фіксації доцільно ув'язнити або використовувати спеціальний інструмент.

На повторно використовуваних платах настановні отвори очищають від залишків припою дерев'яною зубочисткою.

При роботі доцільно дотримуватись наступних правил:

• жало орієнтують паралельно площині плати;
• через небезпеку перегріву радіодеталей, а також відшаровування струмопровідних доріжок через перегрівання плати паяють не більше 2 секунд;
• перед набором припою слід очистити від окислів.
• Можливі проблеми при паянні

За наявності певних навичок, що швидко напрацьовуються, паяння забезпечує хороший контакт. Нечисленні проблеми легко виявляють візуально. До таких відносяться:

• слабкий прогрів компонентів, що з'єднуються, або т.зв. холодне паяння – припій набуває характерного тьмяного кольору, механічна міцність контакту падає, він швидко руйнується;
• перегрів компонентів – припій взагалі покриває поверхні, тобто. з'єднання фактично відсутнє;
• переміщення компонентів, що з'єднуються до повного затвердіння припою – видимий різкий розрив у плівці затверділого припою, з'єднання відсутнє.

Усунення цих дефектів здійснюють повторним паянням.

Висновок

З'єднання пайкою забезпечує високу якість у поєднанні з технологічністю. Процедура проста в реалізації (навчитися паяти можна за пару годин), але необхідно акуратно виконувати кілька послідовних операцій, ретельно дотримуючись технології роботи.