Что нужно для пайки?

Технология пайки известна с давних времен, достаточно вспомнить знаменитую филигрань или самовары, при изготовлении которых она использовалась повсеместно. Сейчас области ее применения значительно шире: она необходима для соединения не только металлических, но и пластиковых изделий, например полипропиленовых труб. Однако иметь представление о том, как подобное происходит, – это одно, а вот знать, что нужно для пайки металлов, какие требуются припои, флюсы и инструмент, – совсем другое.

• Общие сведения о пайке
• Паяльник
• Припой
• Флюс
• Вспомогательные аксессуары
• Подготовка к работе

Общие сведения о пайке

Под ней понимается соединение двух металлов (неметаллов) с использованием дополнительного материала с температурой плавления меньшей, чем у основных. Выполняется оно для сборки отдельных элементов в единое целое либо для получения нового изделия. Сами детали не расплавляются, а общая конструкция образуется за счет диффузии припоя в структуру металла.

Это возможно в том случае, если тепловое воздействие на припой будет на 50-100°С больше, чем температура его плавления. Для нагрева используются специальные печи, газовые горелки, электрические паяльники и прочее аналогичное оборудование. Но только повышения температуры до нужной величины недостаточно. Под воздействием атмосферного кислорода на поверхности металлов образуется слой окисла, препятствующий образованию качественного соединения.

Для удаления окисной пленки и защиты места будущего шва от воздействия кислорода применяются специальные флюсы. Суть процесса пайки заключается в следующем:

• удаляется в месте контакта деталей окисная пленка (с помощью флюса);
• нанесенный на поверхность припой расплавляется и растекается по ней, заполняя поры и капилляры, образуя затем при застывании прочное соединение.

К числу наиболее часто и легко паяемых металлов относятся:

• сталь и железо;
• латунь;
• медь;
• бронза;
• золото;
• серебро.

Можно паять и алюминий, но при этом требуется использовать специальные флюсы. То же самое относится и к нержавеющей стали.

Таким образом, для выполнения подобного соединения как минимум необходимы:

• паяльник или специальное оборудование аналогичного назначения;
• припой;
• флюс;
• вспомогательные инструменты и приспособления.

Паяльник

По мере развития технологии изменялись как она сама, так и используемое оборудование. Первыми были жаровые паяльники, т.е. разогреваемые на внешнем огне, примеры которых показаны на фото ниже. Чаще всего они применялись для выполнения разнообразных лудильных работ.

Сейчас самыми распространенными являются электрические паяльники, отличающиеся размером и мощностью.

Хотя в таком же качестве достаточно широко используются и газовые горелки.

А для ручной пайки миниатюрных радиоэлементов и микросхем лучше всего подходят специальные станции.

Причем этим не исчерпывается перечень возможного оборудования, предназначенного для соединения металлов. Такое многообразие паяльников вызвано отличающимися условиями проведения работ. Основным параметром при выборе изделия, подходящего для конкретных целей, будет его мощность, именно она определяет то количество тепла, которое поступает от оборудования. Для пайки обычных радиоэлементов достаточно прибора в 40 Вт, а вот для соединения трубок с толщиной стенок до миллиметра необходима большая мощность – около 100 Вт. То же происходит и по мере увеличения размеров деталей, более массивные требуют для пайки больше тепла.

Дополнительным фактором, влияющим на выбор инструмента, является теплопроводность соединяемого материала: чем она выше, тем больший нагрев должен обеспечить паяльник. Подводимое тепло станет отводиться в сторону от места прогрева, что приведет к значительному ухудшению качества соединения.

Припой

Он соединяет в единое целое несколько элементов и, соответственно, должен обладать:

• высокой механической прочностью;
• хорошей электро- и теплопроводностью;
• достаточной текучестью при температуре пайки, обеспечивая попадание припоя в нужное место;
• высокой смачиваемостью и адгезией к паяемому металлу;
• стойкостью против воздействия коррозии.

Для выполнения пайки используют разные типы припоев. Они изготавливаются на основе различных металлов и в зависимости от своего состава разделяются на мягкие и твердые. Кроме того, свое влияние на эту классификацию оказывает температура плавления припоя.

Мягкие припои

Их отличительный признак – плавление при температуре ниже 400°С. Прочность паяного соединения с их использованием составляет до 10 кг/кв. мм. По своему составу и характеристикам мягкие припои бывают:

1. ПОС (припои оловянно-свинцовые) различных видов. Изготавливаются на основе комбинации олова и свинца в разном процентном соотношении, плавятся при 183-265°.
2. Малооловянистые, свинцово-оловянистые (температура плавления 327°) и свинцово-серебряные (304°).
3. Легкоплавкие, с температурой плавления 60-145° на базе сплавов свинца, висмута и кадмия. Основное их назначение – пайка деталей, критичных к перегреву. Механическая прочность подобного соединения незначительна.
4. Специальные. Используются в тех случаях, когда невозможно добиться качественного соединения обычными припоями, чаще всего при пайке алюминия. Их основу составляет олово.

Изготавливаются подобные припои в виде прутков, лент, трубок, заполненных канифольным флюсом. Основная область их применения – электромонтажные работы.

Твердые припои

Температура их плавления превышает 400°, прочность паяного шва составляет до 50 кг/ кв. мм. Бывают:

• медные (1083°);
• медно-цинковые (845-900°);
• медно-фосфористые (700-830°);
• серебряные (635-870°).

Обычно подобные припои имеют достаточно узкую область применения, причем в некоторых случаях их использование требует специального оборудования.

Флюс

Принято считать, что именно флюс определяет качество пайки. Если он подобран правильно и выбран нужный температурный режим, то результат всегда будет положительным. Для обеспечения паяемости различных металлов существует большое число разнообразных флюсов. Тем не менее все их виды должны отвечать следующим требованиям:

• плавиться при меньших температурах, чем припой;
• обладать хорошей текучестью при плавлении;
• растворять окислы соединяемого металла;
• не вступать в реакции с припоем и паяемыми металлами;
• покрывать место пайки, не допуская его окисления;
• легко удаляться при промывке после окончания пайки.

Наиболее широко применяются такие флюсы:

1. Кислотные. Обычно это раствор хлористого цинка в воде или флюс-паста на его основе с соответствующими наполнителями. Такие флюсы нельзя использовать для пайки электрорадиоизделий. После окончания работ они обязательно должны быть смыты, поскольку вызывают коррозию металлов.
2. Антикоррозионные. Их основу составляет фосфорная кислота с различными органическими растворителями.
3. ВТС – смесь вазелина с салициловой кислотой и этиловым спиртом.
4. Бескислотные. Наиболее востребованы среди радиолюбителей. Их основу составляет канифоль. Она является смесью смоляных кислот и в расплавленном состоянии способна растворять окислы. Канифоль химически малоактивна, и применять ее можно только в том случае, когда детали перед пайкой прошли соответствующую подготовку – защищены и залужены.В качестве флюса наиболее часто используется натуральная канифоль и ее раствор в спирте.
5. Активированные. При их изготовлении применяется канифоль с добавлением специальных веществ – активаторов. Одним из лучших в этой группе является флюс с анилином.

Это не полный перечень компонентов, используемых для пайки. Большинство из них применяется в условиях производства, в том числе и с твердыми припоями. В бытовых условиях, в радиолюбительской практике в ходу спиртоканифольные флюсы и припои типа ПОС. Для пайки некоторых сортов металлов, алюминия, нержавеющей стали используют специальные флюсы.

Однако перечисленным выше не ограничивается перечень инструментов, необходимых для пайки металлов. Есть целый класс предметов, значительно упрощающих выполнение работ.

Вспомогательные аксессуары

Среди них стоит отметить подставку под паяльник, например, такую, что показана на фото.

Конечно, они могут быть любыми, но гораздо удобней работать, если там есть салфетка, о которую можно вытереть жало паяльника. Для комфортной работы может потребоваться еще множество вещей.

Но для того, чтобы соединить несколько деталей или запаять оборванный провод, из приведенного набора вполне будет достаточно пинцета и ножа.

Подготовка к работе

Перед работой надо будет в обязательном порядке выполнить залуживание паяльника, особенно если он новый и для пайки будет использоваться в первый раз. Жало необходимо предварительно обработать напильником, потом паяльник разогревается, опускается в канифоль и затем в припой.

Для обеспечения его нормальной адгезии следует жалом несколько раз провести по деревянной дощечке из стороны в сторону. Операцию (кроме обработки напильником) требуется повторить несколько раз. Как примерно выглядит залуженное жало паяльника, показано на фото.

Вот теперь можно считать, что все нужное для пайки сделано.

Пайка относится к одному из старинных и широко распространенных способов соединения металлических и иных деталей. Она широко применяется в приборостроении, электротехнической промышленности и других областях. Существующие разнообразные паяльники и горелки, припои и флюсы позволяют решать самые разные задачи в любых сферах деятельности.