Пайка_практическая работа

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ

1. Цель практической работы: научиться получать неразъемные соединения из различных металлов при помощи пайки

2. Оборудование, приборы и материалы:

1. паяльник;

2. припой;

3. плоскогубцы или пинцет;

4. бокорезы;

5. свободные провода;

6. тиски;

7. электротехнические детали;

8. фольгированный текстолит.

Пайка – технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.

В современном производстве пайка является одним из процессов получения неразъёмных соединений металлов. На сегодняшний день пайка получила довольно широкое применение во многих отраслях промышленности, в таких как: машиностроение, приборостроение, электротехника и электроника, радиоэлектроника, космическая отрасль и т. д.

Пайкой, как и сваркой можно соединять многие материалы, например, медь, латунь, вольфрам, электроизоляционные керамические материалы, алюминий, высокопрочные, конструкционные, нержавеющие, жаростойкие и жаропрочные, углеродистые и низколегированные, инструментальные стали, твердые сплавы, тугоплавкие металлы, чугуны.

Достоинства и преимущества пайки:

1. Позволяет соединять металлы в любом сочетании;

2. Соединение возможно при любой начальной температуре паяемого металла;

3. Возможно соединение металлов с неметаллами;

4. Паяные соединения легкоразъёмные;

5. Более точно выдерживается форма и размеры изделия, так как основной металл не расплавляется;

6. Позволяет получать соединения без значительных внутренних напряжений и без коробления изделия;

7. Повышенная производительность процесса позволяет паять за один приём большое количество изделий;

8. Высокая культура производства: возможна полная механизация и автоматизация процессов пайки.

Образование паяного соединения сопровождается спаем между припоем и паяным материалом.

Спай – переходный слой, образовавшийся в результате смачивания при температуре пайки и последующего взаимодействия на границе «основной металл – припой».

Припой – металл или сплав, вводимый в зазор меду деталями или образующийся меду ними в процессе пайки и имеющий более низкую температуру начала автономного плавления, чем паяные материалы.

Паяное соединение – элемент паяной конструкции, состоящий из:

а) паяного шва и диффузионных зон при общем нагреве;

б) паяного шва из ЗТВ при локальном нагреве.

Галтель паяного шва – участок паяного шва, образовавшаяся в результате действия капиллярных сил у края зазора на наружных поверхностях соединяемых деталей.

Диффузионная зона – участок паяного соединения, характеризующийся измененным химическим составом основного материала и образовавшийся в результате диффузии компонентов припоя.

Существуют пять основных типов паяных соединений: косостыковое, ступенчатое, гребенчатое, прямое, нахлесточное.

Типы соединений представлены на рисунке 1.

Рис. 1 Типы соединений

Качество паяного соединения зависит от многих показателей: 1) зазора; 2) величины нахлестки; 3) шероховатости поверхности; 4) радиуса галтельного участка; 5) угла скоса кромок. 6) степени подготовки поверхности; 7) структуры и фазового состава материалов; 8) величины зерна.

Из сказанного следует, что для обеспечения полноценной пайки необходимо проводить тщательный контроль как качества металла, так и подготовки деталей на стадии, предшествующей пайки.

К паяным соединениям, независимо от вида и способа пайки, предъявляются следующие условия:

1. Поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачищены, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течением времени пленки окислов.

2. Деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Определенные трудности при этом возникают в случае больших поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности паяльника может не хватить для ее нагрева.

3. Во время процесса пайки место пайки необходимо защитить от воздействия кислорода воздуха. Эту задачу выполняет флюс (колофоний), образующий защитную пленку над местом пайки. Флюс содержится в припое в виде тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по поверхности жидкого металла.

Ход работы

Пайка радиодеталей

Включите паяльник в розетку и смочите губку водой. Когда паяльник нагреется и начнет плавить припой, покройте жало паяльника припоем, а затем протрите его о влажную губку. При этом не держите жало слишком долго в контакте с губкой, чтобы не переохладить его. При протирании жала о губку с него удаляются остатки старого припоя. В процессе работы для поддержания жала паяльника в чистоте время от времени протирайте его о губку!

Перед пайкой радиодетали ее следует подготовить. С помощью узких плоскогубцев согните выводы детали таким образом, чтобы они входили в отверстия платы. Полезно иметь специальное приспособление для гибки выводов деталей под определенные расстояния между монтажными отверстиями.

Вставьте деталь в отверстия на плате. При этом следите за правильным размещением (полярностью) детали, например, диодов или электролитических конденсаторов. После этого слегка разведите выводы с противоположной стороны платы, чтобы деталь не выпадала из своего места. Не следует разводить выводы слишком сильно.

!Перед пайкой еще раз протрите жало паяльника о влажную губку!

Расположив жало паяльника между выводом и платой, как изображено на рисунке, разогрейте место пайки. Время разогрева должно составлять не более 1-2 секунд, чтобы не вывести из строя деталь или плату.

Через 1-2 секунды поднесите припой к месту пайки. При касании припоем жала паяльника может брызнуть флюс. После того, как необходимое количество припоя расплавится, отведите проволоку от места пайки. Подержите жало паяльника в течение секунды у места пайки, чтобы припой равномерно распределился по месту пайки. После этого, не сдвигая деталь, уберите паяльник. Не сдвигая деталь, подождите несколько мгновений, пока место пайки не остынет окончательно.

Теперь можно отрезать излишки выводов с помощью бокорезов. При этом следите за тем, чтобы не повредить место пайки.

Проверьте место пайки!

• качественное место пайки соединяет контактную площадку и вывод детали и имеет гладкую и блестящую поверхность.

• если место пайки имеет сферическую форму или имеет связь с соседними контактными площадками, разогрейте место пайки до расплавления припоя и удалите излишки припоя. На жале паяльника всегда остается небольшое количество припоя.

• если место пайки имеет матовую поверхность и выглядит исцарапанным, то говорят о «холодной пайке». Разогрейте место пайки до расплавления припоя и дайте ему остыть, не сдвигая детали. При необходимости добавьте немного припоя.

После этого можно удалить остатки флюса с платы с помощью подходящего растворителя. Эта операция не является обязательной – флюс может оставаться на плате. Он не мешает и ни в коем случае не влияет на функционирование схемы.

Пайка свободных проводов:

1. Снять изоляцию с концов провода.

2. Скрутить отдельные проводки – жилы.

3. Залудить концы проводов. Во время лужения разогретое жало паяльника необходимо подвести к проводу одновременно с припоем. Провод необходимо хорошо разогреть, чтобы припой равномерно распределился по поверхности жгута. Легкое потирание жалом помогает распределению припоя по всей длине лужения.

4. Подвести свободные провода друг к другу.

5. Удерживая соединяемые выводы параллельно друг другу, нанесите на них небольшое количество расплавленного припоя. Место пайки должно прогреваться быстро, расход припоя при этом - 2-3 мм (при диаметре 1,5 мм). Как только припой равномерно заполнит промежутки между соединяемыми выводами, необходимо быстро отвести паяльник. Место пайки должно оставаться в покое, пока припой не затвердеет полностью. Если детали сдвинутся раньше, то в пайке образуются микротрещины, снижающие механические и электрические свойства соединения.

Пайка печатных плат

В электронике, как правило, используют припой, содержащий 60% олова и 40% свинца. Этот сплав плавится уже при 180°C. Современные припои, используемые при пайке электронных схем, выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смолой (колофонием), выполняющей функции флюса. Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами, как медь, латунь, серебро и т.д., если выполнены следующие условия. 1. Припой и жало паяльника подводятся к монтажной точке одновременно. Жало паяльника должно касаться как обрабатываемого вывода, так и платы (рис. 2).

Рис. 2 2.

Положение жала паяльника не изменяется, пока припой не покроет равномерным слоем все место контакта.

В зависимости от температуры паяльника это продолжается от полусекунды до секунды. За это время происходит достаточный нагрев места пайки. Жало паяльника следует обвести по полукругу вокруг обрабатываемого контакта, одновременно перемещая припой во встречном направлении. Таким образом, на место пайки наносится еще около 1 мм припоя. Место пайки нагрето настолько, что расплавившийся припой под действием сил поверхностного натяжения равномерно распределяется по всей контактной площадке. После того, как необходимое количество припоя нанесено на место пайки, можно отвести проволоку припоя от места пайки. Быстро отвести жала паяльника от места пайки. Пока еще жидкий и покрытый тонким слоем флюса припой обретает свою окончательную форму и застывает.

Типичные ошибки начинающих и методы их исправления

• Начинающие монтажники касаются места пайки только кончиком жала паяльника. При этом к месту пайки подводится недостаточно тепла. Опытный монтажник обладает чувством оптимальной теплопередачи. Он прикладывает жало паяльника таким образом, чтобы между ним и местом пайки образовалась как можно большая площадь контакта. Кроме того, он очень быстро вводит между жалом и деталью немного припоя в качестве теплопроводника.

• Начинающий монтажник расплавляет немного припоя и с некоторой задержкой подводит его к месту пайки. При этом часть флюса испаряется, припой не имеет защитного слоя и на нем образуется оксидная пленка. Профессионал, напротив, всегда касается места пайки одновременно паяльником и припоем. При этом место пайки обволакивается каплей чистого расплава еще до того, как флюс успеет испариться.

• Начинающие монтажники часто не уверены, не перегрето ли место припоя. Они слишком рано отводят жало паяльника от места пайки, затем вынуждены опять подводить его для подогрева, вновь отводят, и т.д. Результатом является серое место пайки с неровными границами, так как соединяемые детали были нагреты недостаточно сильно, а сам процесс длился слишком долго и колофоний успел испариться. Мастер, напротив, нагревает место пайки быстро и интенсивно и завершает процесс резко и окончательно.

4