Пайка электромонтажных соединений кратко

Обновлено: 06.07.2024

Содержимое публикации

Раздел: Применение пайки в электромонтажных работах

Цель урока: научиться производить подготовку электрических изделий к пайке и выполнять непосредственную пайку электрических соединений.

Образовательные:

- обобщить, систематизировать и закрепить знания, умения, и навыки обучающихся по данной теме;

- учить обучающихся применять полученные ранее знания;

- вырабатывать умения и навыки для пайки электрических соединений;

- находить выход при решении производственных ситуаций;

- приобщать обучающихся к самостоятельной практической деятельности;

- формировать познавательный интерес у обучающихся к работе с электрооборудованием.

Воспитательные:

- воспитание сознательной дисциплины и норм поведения, самостоятельности и ответственности за выполненную работу;

- воспитание трудолюбия, доброжелательности, умения оптимально использовать отведенное для работы время ;

- воспитание познавательного интереса к своей работе;

- формирование интереса выполнять свою работу, добиваясь её высокого качества;

- воспитание интереса к своей будущей профессии;

- формировать умение работать в коллективе;

- воспитать бережное отношение к сырью, инвентарю, оборудованию;

- воспитать уважение к профессии, аккуратность при работе, наблюдательность и трудолюбие;

Развивающие:

- развивать память, логическое мышление, ответственность за выполненную работу;

- развивать способность применять усвоенные теоретические знания в практической работе;

- развивать и усовершенствовать практические умения и навыки работы с электрооборудованием;

-способствовать развитию усидчивости, воли, трудолюбия, убеждений;

-формировать умение и привычки самообразования, самосовершенствования и самостоятельности.

Тип урока: Урок выполнения простых комплексных работ.

Методы обучения: Словесно – наглядный; наглядно – демонстрационный; самостоятельная работа обучающихся.

Учебно-производственные работы:

1. Пайка электромонтажных соединений.

2. Сборка клеммной коробки.

3. Оборудование, приспособления, материалы: паяльник, подставка для паяльника, флюс, припой, медные провода, клеммы, стриппер, доска для пайки, бокорезы.

4. Литература:

2. Общий курс слесарного дела: Учеб. для ПТУ/ Н.И. Макиенко. 3-е изд., испр.- М.: Высш. шк., 1989. – 335 с.: ил.

3. Обучение в электромонтажных мастерских: Учеб. пособие для техникумов/ А.Г. Бурда. – М.: Радио и связь, 1988. – 232 с.: ил.

1. Организационный момент урока. (5 мин)

1.2. Проверка готовности к занятию;

1.3. Проверка внешнего вида, рабочей документации, соответствие безопасным условиям работы и санитарии.

2. Вводный инструктаж.(40 мин)

2.3.Актуализация знаний обучающихся для выполнения учебно-производственных работ урока.

2.4. Объяснение технологии проведения пайки электрических соединений.

3. Текущий инструктаж (4ч 40мин)

3.1 Обучающиеся получают задания для практических самостоятельных работ.

3.2.Мастер производственного обучения осуществляет текущий инструктаж.

- проверить организацию рабочих мест;

- проверить правильность выполнения трудовых приемов;

- индивидуальное инструктирование отстающим обучающимся;

- проверить соблюдение правил техники безопасности и норм, санитарных правил;

- проверить аккуратность и правильность ведения самоконтроля;
- оценивание обучающихся на разных этапах вводного инструктажа.

3.3. Контроль за соблюдением технологического процесса, выполнением учебно-производственных работ: 1. Пайка электромонтажных соединений. 2. Сборка клеммной коробки.

3.4. Проверка правильности выполнения обучающимися операций по изготовлению электрического оборудования.

- подготовка материалов к пайке;

- уборка рабочих мест.

4. Заключительный инструктаж (35мин)

4.2. Анализ умения выполнять производственные работы самостоятельно с использованием технологической карты;

4.3. Разбор типичных ошибок при приготовлении теста и изделий;

4.4. Демонстрация лучших работ;

4.5. Оценка работы обучающихся, комментарии;

4.7. Выдача домашнего задания.

Конспект урока:

Пайка электрических соединений.

Пайка - это процесс получения неразъемного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва.

Пайку широко применяют в разных отраслях промышленности. В машиностроении ее используют при изготовлении лопаток и дисков турбин, трубопроводов, радиаторов, ребер двигателей воздушного охлаждения, рам велосипедов, сосудов промышленного назначения, газовой аппаратуры и т. д. В электропромышленности и приборостроении пайка является в ряде случаев единственно возможным методом соединения деталей. Ее применяют при изготовлении электро- и радиоаппаратуры телевизоров, деталей электромашин, плавких предохранителей и т. д.

К преимуществам пайки относятся: незначительный нагрев соединяемых частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки; сохранение размеров и форм детали; прочность соединения.

Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.

Припои. Качество, прочность и эксплуатационная надежность паяного соединения в первую очередь зависят от правильного выбора припоя. Не все металлы и сплавы могут выполнять роль припоев.

Припои должны обладать следующими свойствами:

иметь температуру плавления ниже температуры плавления спаиваемых материалов;

в расплавленном состоянии (в присутствии защитной среды, флюса или в вакууме) хорошо смачивать паяемый материал и легко растекаться по его поверхности;

обеспечивать достаточно высокие сцепляемость, прочность, пластичность и герметичность паяного соединения;

иметь коэффициент термического расширения, близкий к соответствующему коэффициенту паяемого материала.

В зависимости от температуры плавления припои классифицируют следующим образом: твердые (тугоплавкие) — высокопрочные, имеющие температуру плавления выше 500 °С; мягкие (легкоплавкие) — меньшей прочности, имеющие температуру плавления ниже 500 °С.

Легкоплавкие припои широко применяют в различных отраслях промышленности и быту; они представляют собой сплав олова со свинцом. Разные количественные соотношения олова и свинца определяют свойства припоев.

Оловянно-свинцовые припои по сравнению с другими обладают высокой смачивающей способностью, хорошим сопротивлением коррозии. При пайке этими припоями свойства соединяемых металлов практически не изменяются.

Тугоплавкие припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы. Из них широко применяют медно-цинковые и серебряные. Для получения определенных свойств и температуры плавления в эти сплавы добавляют олово, марганец, алюминий, железо и другие металлы.

Добавка в небольших количествах бора повышает твердость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.

Флюсы. С повышением температуры скорость окисления поверхности спаиваемых деталей значительно возрастает, в результате чего припой не пристает к детали. Для удаления оксида применяют химические вещества, называемые флюсами. Флюсы улучшают условия смачивания поверхности паяемого металла расплавленным припоем, предохраняя поверхность паяного металла и расплавленного припоя от окисления при нагреве и в процессе пайки, растворяют имеющиеся на поверхности паяемого металла и припоя оксидные пленки.

Различают флюсы для мягких и твердых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.

Устройство электропаяльника. По способу нагрева паяльники делятся на электрические, жаровые, бензиновые и газовые. Для монтажа аппаратуры наибольшее распространение получили электрические паяльники. Основная часть паяльника (рис. 1) — нагревательный элемент (обмотки) 4 представляет собой провод из сплава нихрома, намотанный виток к витку на стальную трубку и изолированный от нее слюдой. Обмотки могут быть двухслойными или выполняться в виде съемного элемента. В стальную трубку с одной стороны вставляется медный паяльный стержень 1, наружный конец - рабочая часть паяльника называется жалом или носиком. На другой конец стальной трубки надевается ручка 6 из дерева или изоляционного материала, через которую пропускают шнур с вилкой. Концы шнура обматываются асбестовыми нитями 5, пропускаются через отверстия в стальной трубке и соединяются с концами обмоток. Нагревательный элемент сверху покрыт слоем слюды и асбеста 3 для электро- и теплоизоляции. Поверх асбеста укреплен стальной кожух 2, состоящий из двух половинок, скрепляемых при помощи колечек. По форме паяльного стержня паяльники делятся на торцевые и курковые (Г- образные). Паяльники на напряжение 8, 12, 24, 36, 42 В безопасны, удобны и долговечны, так как провод обмоток имеет большую толщину.

Рисунок 1 - Устройство электропаяльника

Запиленный или загрязнившийся паяльник необходимо залудить, т. е. покрыть тонким слоем припоя. Для этого после достаточного прогрева жало паяльника надо погрузить в канифоль и довести гранью по куску припоя. Если паяльник нормально прогрет, но не залудился, следует все операции повторить.

Технология пайки. Процесс пайки сводится к следующему. Предварительно зачищенные выводы деталей, провода т. п. покрывают тонким слоем припоя (лудят). Затем спаивают детали плотно прикладывают друг к другу. На паяльник берется необходимое количество припоя и канифоли. Паяльник прикладывается к детали с большей массой таким образом, чтобы обеспечить наилучшую теплопередачу. После растекания расплавленного припоя его распределяют плавным движением паяльника. Рекомендуется иметь два купи канифоли: первый — для очистки паяльника, второй — для пайки.

Для обеспечения надежного контактного соединения при пайке необходимо выполнение следующих требований:

1. Жало паяльника должно быть без раковин и хорошо обслужено.

2. Паяльник должен быть хорошо прогрет. Признак достаточного прогрева — вскипание канифоли (но не сгорание) и обильное выделение дыма.

3. Количество флюса, вносимого в место пайки, должно быть минимальным. Флюс не должен растекаться за пределы места пайки.

4. Количество припоя, вносимого в место пайки, определяется опытным путем таким образом, чтобы обеспечивалось заполнение отверстий и просматривались контуры деталей.

5. Место пайки должно быть достаточно прогрето паяльников до полного растекания припоя.

6. Соединяемые детали должны быть неподвижными до полного затвердевания припоя.

7. Время пайки одного контактного соединения - не более 5 секунд.

Контроль качества паяемых соединений. Качество пайки проверяется внешним осмотром в необходимых случаях с применением лупы. Хорошо выполненной пайкой следует считать такую, на которой ясно видны контуры соединенных деталей (витки, колечки, изгибы), но все щели заполнены припоем. Пайка имеет глянцевитую поверхность, без трещин, наплывов, острых выпуклостей.

Механическую прочность пайки проверяют пинцетом с надетыми на его концы трубками из поливинилхлорида. Усилие притяжения вдоль оси провода должно быть не более 10 Н. Запрещается перегибать провод около места пайки. Проверке подлежат все припаянные жилы проводов и выводы электрорадиодеталей. Посла контроля пайки и приемки места спая окрашивают прозрачным цветным лаком, наносимым на место спая в виде небольшого мазка мягкой кисточкой.

Дефекты. Наиболее распространенные при пайке дефекты, причины их возникновения и способы устранения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Виды дефектов при пайке

Припой не смачивает поверхность паяемого металла

Недостаточная активность флюса

Наличие на поверхности оксидной пленки, жировых и других загрязнений

Увеличить количество флюса или добавить в него фтористые соли Улучшить обработку поверхностей

Наплывы (натеки) припоя

Недостаточный прогрев деталей (припой не расплавился)

Повысить температур у пайки

Припой при хорошей смачиваемости не затекает в зазор

Подобрать оптимальный размер зазора

Поверхность паяного шва имеет большую шероховатость

Превышена температура или время пайки

Уменьшить температуру или время пайки

Значительная разница в коэффициентах теплового расширения припоя и металла

Подобрать соответствующий припой

Смещение и перекосы в паяных соединениях

Некачественное скрепление деталей перед пайкой

Исключить смещение соединяемых деталей при затвердевании припоя

Безопасность труда. При паяльных работах и лужении следует выполнять определенные требования безопасности.

Рабочие места, предназначенные для выполнения работ по пайке мелких деталей, должны оборудоваться местными вытяжными устройствами, обеспечивающими непосредственно на месте пайки скорость движения воздуха не менее 0,6 м/с.

В помещениях, где выполнялись паяльные работы, должно производиться мытье полов (сухая уборка пола не разрешается).

Хранение одежды в помещениях, где производится пайка, запрещается.

В непосредственной близости от рабочих мест, предназначенных для выполнения работ по пайке мелких деталей мягкими припоями, должны устанавливаться: умывальник; бачок с 1 %-ным раствором уксусной кислоты для предварительного обмывания рук; легкообмываемые переносные емкости для сбора бумажных или хлопчатобумажных салфеток и ветоши. Около умывальника постоянно должны быть мыло, щетки и салфетки для вытирания рук (применение полотенец общего пользования не разрешается).

Подготовка металлов и процесс пайки связаны с выделением пыли, а также вредных паров цветных металлов и солей, которые вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, поражение кожи и отравление. Поэтому при пайке и лужении необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

рабочее место паяльщика должно быть оборудовано местной вентиляцией;

не допускается работа в загазованных помещениях;

по окончании работы и перед принятием пищи следует тщательно мыть руки с мылом;

химикаты нужно засыпать осторожно, малыми порциями, не допуская возникновения брызг (попадание кислоты в глаза может вызвать слепоту; испарения кислот также очень вредны);

не допускаются ручные операции (промывка, протирка изделий, розлив и др.), при которых возможно непосредственное соприкосновение кожи работающего с дихлорэтаном (огнеопасная ядовитая жидкость) или содержащими его смесями;

при нагреве паяльника следует соблюдать обшие правила безопасного обращения с источником нагрева;

необходимо провести визуальный осмотр инструментов и оборудования, убедиться в его исправности;

у электрического паяльника рукоятка должна быть сухой и не проводящей тока;

посадка учащегося должна быть прямой, локти должны касаться плоскости стола, расстояние от места пайки до глаз должно быть 350. 400 мм, паяльник обходимо держать как карандаш.

Упражнения: организация рабочего места, зачистка проводов, подготовка проводов и клемм для выполнения работ, лужение, пайка, сборка клеммной коробки, уборка рабочего места.

ПАЙКА ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИИ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОПАЯЛЬНИКА.

СБОРКА КЛЕММЕННОЙ КОРОБКИ

Учебная цель: обучение обучающихся приемам лужения, многопроволочных медных проводов.

Материально-техническое оснащение. Инструмент и приспособления: стриппер, электропаяльник, монтерский нож, подставка к паяльнику, клеммы. Материалы: припой, канифоль, флюс, набор многопроволочных монтажных проводов.

Организация рабочего места

1.Подготовить необходимые инструменты, приспособления.

1. Снять стриппером с 3 многопроволочных медных проводов изоляцию на расстоянии 8. 10 мм. Стриппер необходимо держать режущими частями таким образом, чтобы зазор между его режущими частями был больше диаметра жилы, но меньше диаметра изоляции.

2. Зачистить жилу монтерским ножом или наждачной бумагой

1.Многопроволочную жилу свернуть плоскогубцами без насечек.

2. Одну сторону 3-х многожильных проводов соединить вместе, скрутив в одну жилу.

Подготовка к пайке и лужению

Подготовить рабочее место и паяльник к пайке.

Запиленный или загрязнившийся паяльник необходимо залудить, т. е. покрыть тонким слоем припоя. Для этого после достаточного прогрева жало паяльника надо погрузить в канифоль и довести гранью по куску припоя. Если паяльник нормально прогрет,но не залудился, следует все операции повторить.

Подготовка к пайке

Пролудить жилы по всей длине. Для этого нанести на провод и клемму флюс, взять на пяльник капельку припоя и прогреть жилу. Операцию выполнить таким образом, чтоб не загрязнилась и не оплавилась изоляция проводов.

Пайка электрических соединений

Подготовить клемму к пайке. Для этого приложить жало паяльника к клемме, прогреть плавно провести паяльником от начала к концу лепестка. . Подвести жало паяльника снизу под лепесток, прогреть и убрать паяльник так, чтобы освободилось отверстие в лепестке клеммы.

Пинцетом вставить жилу по центру отверстия и плотно прижать к лепестку клеммы. Выполнить пайку так, чтобы отверстие лепестка было заполнено припоем и просматривались контуры жилы.

В настоящее время почти все электромонтажные соединения РЭА осуществляют тремя способами: ручной пайкой электропаяльником; машинной пайкой погружением в расплавленный припой и волной расплавленного припоя.

В данном параграфе подробно рассматривается ручная пайка электропаяльником, машинные способы пайки будут рассмотрены в гл. VI.

Основными требованиями, предъявляемыми к электромонтажным паяным соединениям, являются низкое переходное сопротивление и высокая надежность. Поэтому любая РЭА предъявляет повышенные требования к качественному выполнению всех электромонтажных соединений. Работа электромонтажника осложняется возросшей плотностью монтажа.

В современной РЭА плотность только самих монтажных соединений доходит до 10—12 шт. на одном квадратном сантиметре.

В связи с улучшением прочностных характеристик фольгированных диэлектриков резко сократились зазоры между печатными проводниками (до 0,25 мм) и уменьшились (по ширине до 0,3 мм) контактные площадки. Ограниченная термоустойчивость элементов печатного монтажа вынуждает снижать температуру пайки, поддерживая ее в узком интервале, и жестко ограничивать время пайки - дискретных радиокомпонентов до 3 с, некоторых микросхем до 2 с. Во избежание повреждения многовыводных микросхем и модулей необходимо ввести очередность их распайки на плате.

Большая плотность монтажа резко ограничивает размеры соединений и предъявляет повышенные требования к точности их выполнения и обеспечения стабильности и повторяемости их свойств. Это делает ручную пайку электромонтажных соединений РЭА незаменимой и приводит к необходимости ее совершенствования.

Марку припоя и флюса для монтажных соединений выбирают в зависимости от рода металлов, подвергаемых пайке, допустимого нагрева паяемых деталей, конструктивных требований и условий эксплуатации деталей и узлов.

Основными критериями при выборе электропаяльника являются: максимальная рабочая температура, теплоемкость наконечника и время его повторного разогрева; масса Vi теплоемкость паяемых (соединяемых пайкой) деталей. Причем рабочая температура и теплоемкость неразрывно связаны с мощностью и конструкцией паяльника.

Максимальнаярабочаятемпература берется по установившемуся тепловому режиму, когда количество теплоты, выделяемое нагревательной обмоткой, равно количеству теплоты, теряемому в окружающую среду. Рекомендуемая максимальная температура наконечника должна быть на 50 — 70 °С выше конечной температуры плавления припоя.

Теплоемкость наконечника является показателем количества теплоты, запасенного в нем для выполнения пайки. Это количество теплоты должно быть передано от наконечника паяльника к месту соединения деталей за время пайки, которое обычно не превышает 3 — 5 с. Теплоемкость зависит от геометрических размеров наконечника, его материала и мощности паяльника (она либо слишком мала, либо завышена, что приводит к непропаю или перегреву участка пайки).

Время повторного разогрева наконечника— это период, в течение которого он набирает максимальную рабочую температуру после каждого цикла пайки (считается от момента отведения электропаяльника от запаянного узла до момента прикосновения электропаяльника ко вновь запаиваемому узлу). Это время является косвенной функцией мощности паяльника, его теплоемкости и габарита паяного узла и должно быть минимальным (до 10 с). Масса рабочего наконечника и электрическая мощность электропаяльника должны соответствовать массе соединяемых деталей (приблизительно). Данные для выбора диаметра медного наконечника в зависимости от мощности электропаяльника приведены в табл. 1.

Таблица 1.
Данные для выбора диаметра медного наконечника

При электромонтаже и пайке деталей в качестве основного инструмента применяют электрические паяльники с напряжением питания не более 36 В. Корпус электропаяльника должен быть заземлен.

Во время работы электромонтажника электропаяльник должен находиться на рабочем месте с правой стороны. Токоподводящий шнур электропаяльника должен быть гибким, так как от его эластичности зависит удобство работы с электропаяльником и скорость выполнения операций пайки.

с нагревательным элементом в виде нихромовой спирали (внутренним и наружным обогревом наконечника);
с импульсным нагревательным элементом в виде нихромовой петли, которая одновременно является наконечником;
с электроконтактным нагревом (паяльные клещи).

Для пайки радиокомпонентов, печатного монтажа, микропроводов и интегральных микросхем применяют малогабаритные электропаяльники различной мощности (от 12 до 50 Вт) с внутренним нагревательным элементом. Температура нагрева торца паяльного наконечника достигает 260 °С.

Поперечный разрез электропаяльника, предназначенного для пайки радиокомпонентов, показан на рис. 20.

Рис. 20. Конструкция электропаяльника с заземлением:
1 — наконечник, 2, 6 — гайки, 3 — трубка, 4 — термопара, 5 — керамика, 7 — основание, 8 — винт, 9 — втулка, 10 — термостойкие изоляционные трубки, 11 — ручка, 12 — держатель (пластина), 13 — жгут из проводов питания, термопары и заземления, 14 — нагревательный элемент

Для пайки монтажных проводов со штепсельными разъемами применяют паяльники мощностью от 60 до 90 Вт со сменным нагревательным элементом (рис. 21).

Рис. 21. Электропаяльник со сменным нагревательным элементом:
1 — наконечник, 2 — корпус, 3 — сменный нагревательный элемент, 4 — ручка, 5 — провода питания

Для пайки печатных узлов с полупроводниковыми элементами применяют электропаяльники с автоматической регулировкой температуры. Датчиком температуры для них обычно служит термопара, спай которой помещается в паяльном жале на расстоянии 30 — 40 мм от рабочего конца паяльника. Показания термопары по номограммам пересчитываются на рабочую температуру. Точность регулировки нагрева составляет ±2°С на спае термопары, причем на рабочем торце наконечника она может падать до 20 — 30 °С за счет инерционности теплового поля. Однако такие колебания не выводят паяльник за пределы рабочей зоны.

Для пайки кабельных наконечников (различных типов и сечений) с монтажными проводами, а также крупных электроэлементов с массивными выводами применяют электропаяльники с наружными нагревательными элементами (рис. 22) мощностью от 90 до 120 Вт. Температура разогрева торца паяльного наконечника у этих паяльников достигает 400°С.

Рис. 22. Молотковый электропаяльник с наружным нагревательным элементом:
1 — наконечник, 2 — нагревательный элемент, 3 — корпус, 4 — ручка, 5 — провода питания

Для пайки электромонтажных соединений твердыми припоями (ПСр) с температурой плавления от 400 °С и выше применяют специальный электропаяльник, наконечник которого выполнен из нихромовой проволоки. Петля одновременно выполняет функцию нагревательного элемента. Перед пайкой петлю из нихромовой проволоки облуживают припоем, которым производят пайку (рис. 23). Для пайки крупногабаритных электромонтажных соединений твердыми припоями иногда применяют контактные клещи с угольными электродами.

Рис. 23. Электропаяльник с нагревательным элементом, выполненным в виде петли:
1 — петля (наконечник), 2 — втулка, 3 — гайка, 4 — изоляционное основание с токоподводами, 5 — корпус, 6 — провода питания

Паяльные наконечники характеризуются геометрическими параметрами (длиной, диаметром, формой загиба наконечника и формой заточки его рабочего конца); конструктивно-компоновочными особенностями (способом размещения нагревательного элемента); креплением к корпусу паяльника; основными технологическими показателями (теплоемкостью, теплопроводностью, теплоотдачей в атмосферу, материалом наконечника и его покрытием). Длина наконечника колеблется в зависимости от расположения паяльных соединений в схеме и может быть от 2—10 до 30—50 мм. Для наконечников обычно применяют медь марки Ml (реже М2, М3), никель, вольфрам.

В процессе пайки рабочая часть наконечника из меди довольно быстро изнашивается и окисляется, поэтому медные наконечники электропаяльников для увеличения срока службы покрывают тонким слоем железа или никеля толщиной 40 — 60 мкм.

Геометрия рабочей части наконечника электропаяльника должна обеспечивать необходимую для качественной пайки дозу жидкого припоя. Основные типы паяльных наконечников и форма заточки их рабочей части приведены на рис. 24.

Рис. 24. Форма заточки рабочей части паяльных наконечников:
а — пирамидка, б - четырехгранный клин, в — клин, г — конус, д — срезанный конус, е - паяльный наконечник

Для выпайки микросхем из платы используют специальные наконечники, надеваемые на жало электропаяльника (рис. 25).

Рис. 25. Насадки (к электропаяльникам), применяемые для выпайки микросхем в круглых <а) и прямоугольных (б) корпусах

После выбора и подготовки электропаяльника к пайке рекомендуется выполнить пробные пайки для установления режима паяльника (температуры рабочей части наконечника). Достигнув соответствующего качества пайки эталонных образцов, можно приступать к пайке РЭА. Для лужения выводов радиокомпонентов, жил проводов применяют специальные электрованны, содержащие расплавленный припой. Лужение осуществляют вручную погружением деталей в расплавленный припой (рис. 26).

Рис. 26. Ванна для ручного лужения выводов радиокомпонентов:
1 — тигель с расплавленным припоем, 2 — корпус, 3 — термопара, 4 — ручка, 5, 6 — провода термопары и питания, 7 — нагревательная обмотка

Электромонтажная пайка представляет собой соединение металлических деталей (выводов радиокомпонентов с контактными площадками печатной платы) в нагретом состоянии расплавленным металлом или сплавом (припоем). В отличие от сварки при пайке не происходит расплавления основного металла соединяемых деталей, так как температура плавления припоя всегда ниже температуры плавления основного металла.

В качестве припоев применяют различные цветные металлы и сплавы. Низкотемпературные припои (оловянно-свинцовые, кадмиевые, висмутовые) имеют температуру плавления ниже 450 СС и применяются для пайки электромонтажных соединений. Высокотемпературные припои (медные, медно-цинковые, серебряные) имеют высокую температуру плавления (700-900 °С) и применяются для пайки соединений, несущих большую токовую нагрузку.

Припои должны обеспечивать высокое качество соединений и простоту выполнения пайки. Оловянно-свинцовые припои, наиболее широко распространенные в радиоэлектронной промышленности, полностью удовлетворяют этим требованиям. Они применимы для всех способов пайки (ручной — электропаяльником, машинной — погружением и волной припоя) и со всеми флюсами. У них удовлетворительная коррозионная стойкость во многих средах, температурный интервал пайки совпадает с температурным интервалом активности распространенных флюсов, поверхностное натяжение расплавленных припоев обеспечивает заполнение достаточно узких зазоров.

Для успешного проведения процесса пайки и получения качественного соединения применяют активные вещества — флюсы. По своему состоянию флюсы могут быть твердыми (канифоль чистая), мягкими (различные пасты на основе канифоли) и жидкими (составы кислот или спиртовые флюсы на основе разведенной канифоли).

Все флюсы должны удовлетворять основным требованиям: своевременно и полностью растворять оксиды основного металла, равномерным слоем покрывать поверхность металла у места пайки, предохраняя его от окисления в продолжение всего процесса пайки. При электромонтажной пайке РЭА в основном применяют флюс ФКСп (30 — 40 %-ный раствор канифоли в этиловом спирте).

Прочность механических соединений пайки (сварки) проверяют покачиванием проводника около места соединения пинцетом или на вибрационных стендах. Проверенные паяные электромонтажные соединения рекомендуется закрашивать цветными прозрачными лаками, что исключает повторный осмотр.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВ ПАЙКИ ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Пайка - это процесс получения неразъемного соединения материалов в твердом состоянии при нагреве ниже температуры их автономного плавления при смачивании, растекании и заполнении зазора между ними расплавленным припоем и последующей кристаллизации жидкой фазы с образованием спая.

Основным требованием, предъявляемым к электромонтажным паяным соединениям, является обеспечение низкого переходного сопротивления и высокой надежности. Пайка почти всех электромонтажных соединений РЭА осуществляется тремя способами: вручную электропаяльником; погружением в расплавленный припой с использованием специального оборудования; волной расплавленного припоя.

Пайка бывает: низкотемпературная (нагрев припоя до 450 °C); высокотемпературная (нагрев припоя свыше 450 °C). Соответственно — припои бывают: Легкоплавкие; Тугоплавкие. Для низкотемпературной пайки используют, в основном, электрический нагрев, для высокотемпературной — в основном, нагрев горелкой. В качестве припоя используют сплавы: Оловянно-свинцовые; Медно-серебряные; Медно-цинковые; Галлиевые ; Висмутовые .

Пайка монтажных соединений электрическим паяльником должна обеспечивать высокое качество и надежность электрического контакта, а также необходимую прочность паяного соединения. Марка припоя и флюса для пайки монтажных соединений выбирается в зависимости от металлов, подвергаемых пайке, допустимого нагрева паяемых деталей, конструктивных требований и условий эксплуатации деталей и узлов. Основными критериями при выборе электропаяльника являются: максимальная рабочая температура; теплоемкость наконечника и время его повторного разогрева; масса и теплоемкость паяемых (соединяемых пайкой) деталей.

Конструкция электропаяльника зависит от его назначения и способа выполнения нагревательного элемента. Электропаяльники подразделяются на следующие группы: с импульсным нагревательным элементом в виде нихромовой петли, которая одновременно является наконечником; с заземлением; со сменным нагревательным элементом; молотковые электропаяльники с наружным нагревательным элементом.

Существует несколько методов пайки проводов, но для начинающих рекомендуется ручной способ. Такой вариант подходит для соединения металлических проводников, для пропилена и других пластиков используется другая технология.

Процесс пайки абсолютно доступный и понятный. Соединяемые концы обрабатываются специальным веществом, после чего фиксируются с помощью припоя. Температура плавления припоя должна быть ниже, нежели металлов, которые использованы в проводниках. Качественная спайка выдерживает вес, превышающий материал проводников.

Временем пайки считается период от разогрева припоя до полного его застывания. Общая продолжительность создания одного соединения составляет 4-5 минут.

Как правильно паять

Чтобы надежно спаять провода из меди, нужно подготовить паяльник. Если перед работой не облудить жало, то припой будет не прилипать, а скатываться шариками со стержня. Так происходит, потому что жало покрыто слоем оксида меди и нагара, образовавшегося во время предыдущей пайки.

Подготовка паяльника

Некоторые специалисты для удобства работы точат жало плоским напильником, чтобы придать ему форму лопатки или плоской отвертки. Угол заточки должен быть 45-60 градусов.

Необгораемое жало (вечное) ни в коем случае точить нельзя, для него используют специальные губки.

Очищенное механическим способом жало нужно нагреть, а потом залудить. Для этого его покрывают флюсом.

Если флюс твердый (канифоль), достаточно просто погрузить в него наконечник. Канифоль расплавится и покроет разогретую поверхность. После этого паяльником нужно прикоснуться к прутку припоя и разогреть его. Расплавленный припой покроет жало, защитив его от дальнейшего окисления.

Процедуру лужения паяльника необходимо повторять по мере образования нагара на нем. Происходит это потому, что температура жала намного выше температуры плавления припоя, и со временем он начинает подгорать. Чтобы уменьшить вероятность возникновения такого явления, рекомендуется применять паяльник с регулировкой температуры.

Подготовка проводов

Соединяемые медные провода также нужно подготовить к пайке. Вначале снимают с концов изоляцию на расстоянии примерно 4 см, зачищают, скручивают между собой и проводят лужение. Медны провода можно залудить следующим образом:

нагреть скрутку паяльником;
покрыть флюсом;
нанести небольшое количество припоя, распределяя его по поверхности провода.

Далее пайка многожильных и одножильных медных проводов осуществляется одинаково. Два или более соединяемых проводника нагреваются вместе, и на них наносится припой. После нанесения его необходимо на время остывания обеспечить неподвижность соединения. Не допускается ускорять остывание путем его смачивания или обдува воздухом.

Последовательность выполнения пайки проводов

Технологический процесс спаивания двух металлических тонких проводников состоит из следующих этапов.

1. Зачистка поверхностей проводников, удаление коррозии, других загрязнений. Процесс выполняется аккуратно до блеска металла. Любой сторонний налёт сделает соединение ненадёжным.

2. Зачищенные концы проводников покрывают флюсом. Это специальное вещество, которое хорошо удаляет фрагменты окисла, а также предотвращает окисление проводов в процессе эксплуатации. При выборе флюса предпочтение стоит отдавать твёрдым и пастообразным веществам, жидкость в этом деле малопригодна.

3. С помощью паяльника расплавляется припой и ровным тонким слоем наносится на концы проводников. Припой должен хорошо соединиться к металлу.

4. Соединить провода временной скруткой или с помощью пинцета. В качестве альтернативы можно использовать тиски.

5. Нанесение флюса на стыковку для предупреждения образования ржавчины под припоем.

6. Расплавить паяльником припой и распределить вещество вокруг состыкованных концов проводников. Если фиксация оказалась слабой, рекомендуется подобрать другой вид припоя.

Пайка VS-сварки

Для обеспечения хорошего контакта чаще всего применяется пайка или сварка медных проводов. Что лучше из этих методов? Однозначно, сварка. Дело в том, что пайка – процесс достаточно трудоемкий и длительный, особенно если требуется соединить кабель медный многожильный. Плюс к этому, спаечные соединения со временем разрушаются из-за присутствия третьего, более рыхлого и легкоплавкого металла – припоя. Наличие переходного сопротивления в местах стыков разных сплавов способствует появлению разрушающих химических реакций и прочих негативных процессов.

Паяльник и припой

Для пайки медных проводов традиционно используются паяльники. Существует несколько их видов, в том числе электрические и газовые. Пайка медных проводов осуществляется при помощи электрического паяльника с медным жалом. Этот инструмент представляет собой медный стержень, иногда с никелевым покрытием, который установлен в корпусе нагревательного элемента.

Нагревательный элемент работает от постоянного или переменного тока. Напряжение питания может варьироваться от 12 до 220 В. Для пайки медных проводов электропроводки в доме подходит самый обычный паяльник мощностью 60 Вт. Если надо спаять тонкие проводки электроприбора, то подойдет и менее мощный инструмент. Важно, чтобы он хорошо прогревал медный материал и расплавлял припой.

Чтобы обеспечить высокое качество пайки и прочность соединения, необходима неподвижность во время остывания расплавленного припоя. Провода можно держать руками, но удобнее использовать пинцет или зажимы.

Для пайки медных проводов применяют оловянно-свинцовый припой. Чаще всего это ПОС-61, но можно взять и ПОС-40. Маркировка указывает на состав – припой оловянно-свинцовый с содержанием олова 61%.

Припой обычно производится в прутках диаметром около 8 мм или в виде паяльной проволоки диаметром 2 мм. Нередко используют универсальный припой для пайки медных проводов, который выглядит как полая трубка из оловянно-свинцового сплава. Внутри такой трубки находится порошок из флюса.

Пайка электромонтажных соединений

Основным требованием, предъявляемым к электромонтажным паяным соединениям, является обеспечение низкого переходного сопротивления и высокой надежности.

Пайка почти всех электромонтажных соединений РЭА осуществляется тремя способами:

1) вручную электропаяльником;

2) погружением в расплавленный припой с использованием специального оборудования;

3) волной расплавленного припоя.

Работа электромонтажника в настоящее время осложняется возросшей плотностью монтажа. В современной РЭА плотность только самих монтажных соединений составляет 10… 15 соединений на 1 см2.

Применение фольгированных диэлектриков с улучшенными прочностными характеристиками позволило резко сократить зазоры между печатными проводниками (до 0,25 мм) и уменьшить контактные площадки (до 0,3 мм по ширине). В связи с ограниченной термостойкостью элементов печатного монтажа приходится снижать температуру пайки, поддерживая ее в узком интервале, а также сокращать время пайки.

Большая плотность монтажа обусловливает ограничение размеров соединений и ужесточение требований к точности их выполнения и обеспечению стабильности свойств.

С.р.Тема1 Основные требования, предъявляемые к припоям.

(Г. В. Ярочкина. Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Монтаж и регулировка. Стр. 9-15)

Тема2 Основные требования, предъявляемые к флюсам.

(Г. В. Ярочкина. Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Монтаж и регулировка. Стр. 15-17)

Тема 2.5 Технология пайки. 7?

Тема 2.6 Сварка монтажных соединений8

Широкое распространение в радиоприборостроении получили неразъемные соединения, выполняемые сваркой. Крупные и средние детали сваривают из заготовок. Детали малых размеров сваривают на участках предварительной сборки после окончательной механической обработки.

Различают следующие виды сварки:

— электрическая сварка давлением (точечная, роликовая, стыковая);

— газовая (применяется реже);

— а в производстве микросхем используют холодную сварку.

Точечная сварка служит для соединения листовых деталей внахлестку. Этим методом можно сваривать листовые детали из малоуглеродистой стали толщиной до 6 ..10мм, а из алюминия или медных сплавов – до 3 мм. Точечная сварка характеризуется высокой производительностью. Недостатком является плохая герметичность конструкции и повышенная концентрация напряжений вблизи сварных точек, а также характерные круглые отпечатки торцов электродов на наружных поверхностях.

Роликовая сварка применяется для получения герметичных швов внахлестку. Свариваемые заготовки или детали перемещают между роликами – электродами, в результате чего образуется непрерывный сварной шов, а на наружной поверхности остается непрерывный отпечаток от ролика.

Стыковая сварка обеспечивает надежное соединение деталей или заготовок из различных металлов. При стыковой сварке сопротивлением детали разогреваются проходящим через зону их соединения электрическим током и при достижении пластического состояния металла сдавливаются, благодаря чему осуществляется прочное соединение. Стыковая сварка оплавлением заключается в оплавлении и осадке деталей под током или без него.

Электродуговая сварка служит для соединения листовых деталей и элементов значительной толщины и сложности.

Лазерная сварка основана на применении лазеров оптических квантовых генераторов. Рабочим элементом твердотельных ОКГ может быть рубиновый кристалл в виде стержня. Источник питания обеспечивает необходимую энергию для системы подкачки (газоразрядной лампы), дающей мощный световой импульс. Излучаемая световая энергия с помощью оптической системы концентрируется на обрабатываемой детали, закрепленной на специальном столе. Лазерная сварка применяется для приваривания выводных концов к тонкопленочным схемам.

Тема 2.7 Выполнение монтажных соединений склеиванием 9

Раздел 3. Технология электрического монтажа радиоэлектронной аппаратуры и приборов.

Тема 3.1. Подготовка проводов, кабелей и выводов к монтажу 10

Тема 3.2. Закрепление концов проводов и выводов 11

Тема 3.3. Технология электрического монтажа соединений методом навивки 12

Тема 3.4 Технология ультразвуковой пайки электромонтажных соединений 13

Читайте также: