Пайка. инструмент, припои, флюсы

Вспомогательные материалы

Вспомогательные материалы представлены компонентами, которые не входят непосредственно в образуемые паяные соединения, но принимают участие в его образовании:

• паяльные флюсы — вспомогательные материалы, удаляющие оксиды с поверхности паяемых материалов и припоя, а также предотвращающие их образование;
• стоп-пасты и стоп-покрытия — вспомогательные материалы, используемые для подготовки поверхности конструктивных элементов и наносимые на паяемые участки, где нежелательным является применение жидкого припоя;
• припои — вспомогательные материалы, представленные специальными тугоплавкими или легкоплавкими сплавами, что зависит от входящих в состав металлов.

Синтетические клеи и ацетоны, используемые чаще всего в электромонтажных работах, относятся к пожароопасным и вредным вспомогательным веществам, поэтому их применение потребует неукоснительного соблюдения противопожарных и санитарно-гигиенических норм.

Основные вспомогательные материалы для пайки представлены припоями и флюсами, а также газовыми средами, облегчающими нанесение стоп-материалов на покрытия.

Лужение или обработка флюсом

Выполнение лужения подразумевает покрытие соединяемой поверхности изделий тончайшим слоем припоя. Данная процедура используется на подготовительном процессе, а также промежуточном и завершающем. Использование подготовительной процедуры значительно облегчает финальное соединение элементов, так как уже облуженные детали легко спаиваются.

Лужение концов проводов различного диаметра относится к самым распространенным паяльным операциям. На очищенную от изоляции жилу наносится флюс, после чего по ее поверхности проводится жало с припоем. Расплавленный металл легко переходит на жилу и завершается процедура лужения. Для улучшения процедуры рекомендуется проводить механическую зачистку поверхности жил проводов и кабелей. Радиодетали не требуют этой предварительной процедуры и с легкостью припаиваются на платах.

Для различных соединяемых металлов используются свои флюсы. Они предназначены именно для работы с определенными материалами. Флюсы для электрической пайки алюминия подходят и для изделий из стали нержавеющего типа. При этом необходимо обязательно очищать поверхность изделий от их остатков по окончании пайки во избежание коррозии.

Подготовка паяльника к работе

В быту используются «обычные» электрические паяльники. Есть, работающие от 220 В, есть — от 380 В, есть — от 12 В. Последние отличаются небольшой мощностью. Используются, в основном, на предприятиях в помещениях с повышенной опасностью. Можно их применять и в бытовых целях, но нагрев их происходит медленно, да и мощность маловата…

Выбрать надо тот, Который удобно «лежит» в руке

Выбор мощности

Мощность паяльника выбирается в зависимости от характера работы:

• Для работы с электронными элементами — 40-60 Вт.
• С толщиной спаиваемых деталей до 1 мм — 80-100 Вт.
• Толстостенные элементы — со стенкой 2 мм — требуют мощности от 100 Вт и выше.

Паяльники бывают разной мощности, работают от разного напряжения

В домашнем хозяйстве достаточно иметь два паяльника — один маломощный — 40-60 Вт, и один «средний» — около 100 Вт. С их помощью можно будет покрыть около 85-95% потребностей. А пайку толстостенных деталей все равно лучше доверить профессионалу — тут нужен специфический опыт.

Подготовка к работе

Когда паяльник включается в сеть первый раз, часто он начинает дымить. Это выгорают смазочные материалы, которые были использованы в процессе производства. Когда дым перестает выделяться, паяльник выключают, ждут пока он остынет. Дальше надо заточить жало.

Сначала надо выжечь смазку

Заточка жала

Далее надо подготовить к работе жало. Это цилиндрический стержень, сделанный из медного сплава. Фиксируется при помощи прижимного винта, который находится в самом конце термокамеры. В более дорогих моделях жало может быть слегка заточено, но, в основном, заточки нет.

Как подготовить паяльник к работе

Изменять будем самый кончик жала. Использовать можно молоток (сплющивать медь как вам нужно), напильник или наждак (просто стачивать ненужное). Форму жала выбирают в зависимости от предполагаемого типа работ. Его можно:

• Сплющить в виде лопатки (как у отвертки) или сделать плоской с одной стороны (угловая заточка). Этот тип заточки нужен, если паяться будут массивные детали. Такая заточка увеличивает плоскость соприкосновения, улучшает передачу тепла.
• Сточить край жала в острый конус (пирамидку) можно, если предполагается работа с мелкими деталями (тонкие провода, электродетали). Так проще контролировать степень нагрева.
• Тот же конус, но не такой острый подойдет для работы с проводниками большего диаметра.

Более универсальным считается заточка «лопаткой». Если ее сформировать при помощи молотка, медь уплотняется, корректировать наконечник надо будет реже. Ширину «лопатки» можно делать больше или меньше, подрабатывая ее по сторонам напильником или наждаком. С этим типом заточки работать можно с тонкими и средними паяемыми деталями (поворачивать жало в нужное положение).

Лужение паяльника

Если жало паяльника не имеет защитного покрытия, его необходимо залудить — покрыть тонким слоем олова. Это защитит его от коррозии и быстрого износа. Делают это при первом же включении инструмента, когда дым перестал выделяться.

Первый способ лужения жала паяльника:

• довести до рабочей температуры;
• прикоснуться к канифоли;
• расплавить припой и растереть его вдоль всего жала (можно деревянной щепкой).

Второй способ. Смочить тряпку раствором хлористого цинка, нагретое жало потереть о тряпку. Расплавить припой и куском поваренной каменной соли растереть его по всей поверхности жала. В любом случае медь должна покрыться тонким слоем олова.

Разновидности паяльников по разным признакам

Кроме того, что паяльники для проводов и плат классифицируются на виды по мощности и напряжению, есть и другие критерии их разделения. Знать, какие виды паяльников бывают, и по каким признакам они подразделяются, необходимо для того, чтобы выбрать подходящий прибор в зависимости от возлагаемых на него задач.

По конструктивным особенностям паяльники бывают следующих видов:

1. Стержневые — это самые распространенные варианты инструментов для пайки. Их устройство и принцип работы описан в материале выше. Такой вид лучше всего подходит для выполнения спаечных работ по дому — когда необходимо отремонтировать бытовую технику или соединить два электрических провода, исключив уменьшение сопротивления в месте соединения
2. Пистолетные — они так называются по причине сходства по внешней форме с огнестрельным оружием. Рабочая часть инструмента располагается непосредственно под углом 90 градусов от рукоятки, что повышает удобство проведения соответствующих работ. Применяются такие паяльники при проведении ремонтных работ
3. Паяльные станции — их еще называют стационарными паяльниками. Такое название приборы получили по причине комплектации блоками управления, посредством которых регулируется напряжение, мощность, сила тока, температура

Стержневые приборы еще называют бытовыми, так как они нашли свое применение среди домашних умельцев. Однако ими пользуются не только домашние мастера, но и профессионалы. При проведении более сложных спаечных манипуляций, применяются паяльные станции, которые подразделяются на три основных вида:

• Инфракрасные — процесс пайки реализуется посредством инфракрасного излучения. Длина волны инфракрасного излучения составляет от 2 до 10 мкм, а зона прогрева колеблется от 10 до 60 мм
• Термовоздушные — плавление припоя осуществляется посредством воздействия на него потоком горячего воздуха (подобно работе фена). Температура прогретого воздуха, выходящего из сопла инструмента, составляет от 100 до 500 градусов. Фокусирование потока воздуха осуществляется посредством сопла. Создание потока реализуется за счет применения компрессора или турбины. Турбинные модели имеют встроенный электромотор внутри прибора, который соединен с крыльчаткой. Вращение двигателя приводит в действие крыльчатку, что в итоге способствует созданию воздушного потока. Компрессорные модели паяльников создают давление воздуха посредством диафрагменных компрессоров, расположенных в конструкции станции
• Цифровые — это современные профессиональные паяльники, принцип работы которых идентичен со стержневыми приборами. Отличительная их особенность в том, что специалист в зависимости от спайки соответствующих деталей, задает соответствующие параметры напряжения, тока и мощности

Еще одним немаловажным признаком, по которому классифицируются паяльники, является принцип их нагрева.

Виды кислот для пайки

Теперь попробуем разобраться, как правильно паять паяльником с кислотой радиатор и другие сложные конструкционные изделия.  Посмотрим на примере, какие кислотные растворы подходят для определённой группы изделий и металлов.

Оцинкованное железо

Обращаем внимание на то что в данном случае вам лучше всего использовать хлорат цинка, который можно купить в готовом виде в специализированных магазинах, или приготовить самостоятельно. Берём небольшое количество соляной кислоты, примерно 100 мл, бросаем в него кусочек цинка

Небольшой фрагмент цинка можно снять вручную с пальчиковых батареек. При совершении химической реакции цинк полностью растворится, выделяя при этом водород. Далее потребуется подождать время, чтобы раствор остыл. Наверху образуется прозрачно-жёлтая основа, которую нужно аккуратно перелить в стеклянную посуду.  Осадок необходимо утилизовать, не рекомендуется удалять осадок в канализационную систему, иначе это чревато повреждением металлических труб.  Далее можно использовать готовую массу для выполнения работы. Обязательно проветриваем помещение.
Нержавеющая сталь. Вы никогда не задавались вопросом, как правильно паять паяльником с кислотой провода новогодних гирлянд? Мы поможем вам узнать некоторые нюансы при работе с дефектами нержавеющей стали. В качестве материала используют ортофосфорную кислоту. В состав компонента входят- 50%-  материал хлористого цинка;  0,5%- состав аммиака; вода с концентрацией pH в объёме 2,9%.  В промышленном варианте смесь имеет светло-жёлтый или прозрачный оттенок. При достижении температуры в 213С, вещество преобразуется в H4P2О7 , которая имеет название пирофосфорная кислота. Такой состав при высокой температуре обезжиривает рабочую поверхность металла.

Кислотные растворы для пайки

В некоторых случаях, пирофосфорная расплавленная кислота, поможет решить проблему, как правильно паять паяльником с кислотой медные провода, при этом допускается применение ортофосфорной кислоты для следующих металлов:

• Нержавейка.
• Латунь.
• Металл с основой никеля.
• Медная группа металлов.
• Металлы с содержанием углеродистой стали и низколегированная группа.

Пайка проводов

Разберемся, как правильно паять паяльником провода. Прежде всего их концы, предназначенные для соединения, освобождаются от изоляции

Соединяемые провода важно качественно прогреть. Для этого размеры жала должны соответствовать габаритам деталей

Если паяльник слишком большой, то в процессе работы будут повреждены соседние элементы. При его малых размерах пайка окажется ненадежной, поскольку детали трудно прогреть.

Подготовка провода заключается в удалении с его конца изоляции. Ее снимают ножом или кусачками. Многожильный провод следует скрутить, чтобы не торчали отдельные части, и залудить. Для этого он опускается в ванночку с канифолью, паяльником берется капля припоя и проводится несколько раз по медным жилам. В процессе лужения провод нужно прогревать и поворачивать, чтобы покрытие было со всех сторон. Для подготовки к дальнейшей работе залуженный конец окунают в расплавленную канифоль и производят таким образом «лакировку». Ее излишки можно будет потом легко удалить рукой.

Припой является слабым сплавом и ломается от небольших нагрузок. Соединяемые провода предварительно зачищают и скручивают. Для этого они должны иметь общую ось. Их центры следует совместить, после чего один провод скручивается вдоль длины другого. Аналогичная операция проделывается со вторым концом. На место соединения наносится расплав канифоли, а затем — припой. Скрутку следует прогреть 2-3 сек.

Одножильные провода зачищают до блеска и окунают в канифоль. Затем их соединяют, прогревают 3-5 сек. и наносят припой. На оголенный провод надевают термоусадочную трубку большего диаметра, который уменьшается от повышенной температуры, после чего образуется надежная изоляция. Если спайка быстро остывает, для подогрева используют зажигалку. Освоив, как правильно паять провода, можно приступить к более сложным операциям.

Скручивать вместе медный и алюминиевый провода недопустимо из-за тепловыделения в переходном сопротивлении контакта. Их фиксацию производят через промежуточный элемент, которым может быть болтовое соединение с разделением шайбами, клеммный зажим, прослойка другого металла. Припой для пайки алюминия на основе олова подходит также к медному проводу и может быть для них надежным промежуточным слоем.

Меры безопасности при пайке

Паять правильно- это значит, в том числе, и паять безопасно.

Два основных фактора опасности при паяльных работах — это высокая температура и вредные для здоровья газы, выделяющиеся при плавлении паяльной прволокия и кипении флюса.

Исходя из этого, меры безопасности должны быть следующими:

• Перед началом работы следует осмотреть оборудование на предмет отсутствия механических повреждений, целостности кабеля питания и вилки, надежности крепления жала.
• Рабочее место должно хорошо вентилироваться, лучше всего — быть оборудованным вытяжной вентиляцией.
• Рабочее место недопустимо захламлять, в рабочей зоне должны быть только те предметы, которые будут паяться прямо сейчас.
• Каждый раз, выпуская электропаяльник из рук, кладите его на специальную массивную подставку, исключающую опрокидывание.
• Следует остерегаться брызг припоя и флюса, для чего надо обязательно использовать защитные очки или прозрачный щиток.
• Для фиксации деталей следует применять только инвентарные приспособления: пинцеты, зажимы, устройство «третья рука».

В случае, если брызги попали на кожу, необходимо промыть пораженное место струей холодной чистой воды и нанести антисептическую заживляющую мазь. При попадании брызг в глаза или на другие слизистые оболочки, а также в случае сильных ожогов следует немедленно обратиться к врачу.

При работе следует соблюдать и общие меры электробезопасности, а при использовании газовой паяльной горелки — дополнительные меры пожарной безопасности.

Другие виды пайки

Сухая пайка паяльным карандашом, применяется в тех случаях, когда растекание припоя из рабочей зоны нежелательно — при изготовлении украшений и предметов художественного творчества. Жало берут бронзовое и лужению его не подвергают.

Скрученные жилы большого сечения пропаивают погружением в чашку, заполненную расплавившимся припоем, или футорку. Футорка имеет электроподогрев, на поверхности находится слой кипящего флюса, через который проходят концы жил  при окунании.

Для медных изделий большой массы, таких, как трубы, применяют пайку в пламени горелки. Высокая температура факела удаляет окисный слой.

Пайка горелкой

Вначале проводят лужение тугоплавким припоем, после чего детали можно спаивать низкотемпературными составами.

Секреты хорошей пайки

Двигайтесь энергично

К сожалению, при перегреве легко повредить компоненты или печатную плату. Самое главное правило в пайке – научиться паять правильно и не перегревать плату и радиодетали. Паяйте четко и быстро. Держите пальцами массивные радиодетали или плату недалеко от места пайки, чтобы контролировать нагрев платы.

Установите температуру жала паяльника немного меньше, чем хотелось бы. Так можно проверить, достаточно ли этого для качественной пайки. Используйте 30-ваттный паяльник и кратковременную пайку, чтобы избежать перегрева контактов.

При работе с двухсторонней печатной платой проверьте пайку обоих слоев металлизации на предмет качественной и правильной пайки. Хороший паяный шов будет блестящим и конической формы. Если шов выглядит рыхлым, с налетом, то такой эффект называется некачественной «холодной пайкой». Происходит это из-за недогрева, отсутствия флюса и слишком быстрого остывания припоя. Как правильно паять в этом случае понятно — использовать и чуть дольше греть припой.

Отводите тепло от термочувствительных компонентов

Некоторые радиодетали (диоды, транзисторы и др.) весьма чувствительны к перегреву. Они требуют дополнительного отвода тепла радиатором, который крепится к их корпусу. Можно пользоваться небольшими радиаторами, прижимающимися к корпусу детали для ее охлаждения.

Научитесь распознавать достаточное количество припоя

Шов с правильным количеством припоя выглядит гладким и блестящим. Визуальный контроль является одним из лучших способов проверки паяных соединений. Припой должен плавиться на поверхностях контактов, а не на жале паяльника. Именно такой подход дает прочное соединение с поверхностью металла.

Припой должен покрывать пространство между паяными контактами равномерно, не образуя наплывов или недопаяных мест.

Держите жало в чистоте

Кипящая канифоль или другой флюс из трубчатого припоя может оставить на жале или на шве нагар. Этот нагар является нежелательным остатком после процесса пайки. Он ухудшает качество шва, свойства смачиваемости и механическую прочность соединения. Очистите жало паяльника с помощью .

Убедитесь в полном остывании припоя

Полное остывание припоя может занять от 5 до 10 секунд – все это время лучше не шевелить паяными контактами. Чтобы удержать горячие радиодетали используйте , или с увеличительным стеклом для визуального контроля.

Потренируйтесь на кошках

В качестве «кошки» можете взять старые радиодетали и попаять их между собой. Перед ответственной пайкой всегда проверяйте инструмент. Никто не совершенен, даже профессионалы, так что тренировка всегда пойдет на пользу делу. Как паять профессионально просто поймете со временем.

В конце хочу привести картинку, немного похожую на инфографику на тему как научиться правильно паять. Эти основы пайки для начинающих я переводил сам, так что пользуйтесь на здоровье.

Необходимые материалы и инструменты

Для того чтобы своими руками выполнять работы по впаиванию SMD-компонентов, понадобится наличие определенных инструментов и расходных материалов, к которым можно отнести следующие:

• паяльник для пайки SMD-контактов;
• пинцет и бокорезы;
• шило или игла с острым концом;
• припой;
• увеличительное стекло или лупа, которые необходимы при работе с очень мелкими деталями;
• нейтральный жидкий флюс безотмывочного типа;
• шприц, с помощью которого можно наносить флюс;
• при отсутствии последнего материала можно обойтись спиртовым раствором канифоли;
• для удобства паяния мастера пользуются специальным паяльным феном.

Пинцет для установки и снятия SMD-компонентов

Использование флюса просто необходимо, и он должен быть жидким. В таком состоянии этот материал обезжиривает рабочую поверхность, а также убирает образовавшиеся окислы на паяемом металле. В результате этого на припое появляется оптимальная сила смачивания, и капля для пайки лучше сохраняет свою форму, что облегчает весь процесс работы и исключает образование «соплей». Использование спиртового раствора канифоли не позволит добиться значимого результата, да и образовавшийся белый налет вряд ли удастся убрать.

Припой для пайки

Очень важен выбор паяльника. Лучше всего подходит такой инструмент, у которого возможна регулировка температуры. Это позволяет не переживать за возможность повреждения деталей перегревом, но этот нюанс не касается моментов, когда требуется выпаивать SMD-компоненты. Любая паяемая деталь способна выдерживать температуру около 250–300 °С, что обеспечивает регулируемый паяльник. При отсутствии такого устройства можно воспользоваться аналогичным инструментом мощностью от 20 до 30 Вт, рассчитанным на напряжение 12–36 В.

Использование паяльника на 220 В приведет к не лучшим последствиям. Это связано с высокой температурой нагрева его жала, под действием которой жидкий флюс быстро улетучивается и не позволяет эффективно смачивать детали припоем.

Специалисты не советуют пользоваться паяльником с конусным жалом, так как припой трудно наносить на детали и тратится уйма времени. Наиболее эффективным считается жало под названием «Микроволна». Очевидным его преимуществом является небольшое отверстие на срезе для более удобного захвата припоя в нужном количестве. Еще с таким жалом на паяльнике удобно собирать излишки пайки.

Жало для паяльника «Микроволна»

Использовать припой можно любой, но лучше применять тонкую проволочку, с помощью которой комфортно дозировать количество используемого материала. Паяемая деталь при помощи такой проволочки будет лучше обработана за счет более удобного доступа к ней.

Конструкции и разновидности

Процесс спаивания заключается в заполнении пространства между проводниками расплавленным материалом, преимущественно оловянно-свинцовыми припоями. Температура плавления припоев должна быть ниже, чем нагреваемая площадь жала. Паяльник должен выбираться в зависимости от типа и рода работ, необходимых для выполнения. Паяльники бывают электрическими и нагреваемыми под воздействием открытого огня.

Конструкции и разновидности паяльников:

• С нихромовым нагревателем, изготовленным из проволки, намотанной на поверхность изолятора, внутрь которого вставляется жало. Такие инструменты медленно нагреваются и имеют сокращённое время службы.
• С керамическим нагревателем, к выводам которого подводится электрический ток. Подобные паяльники характеризуются ускоренным нагревом и увеличенным сроком использования.
• Импульсные инструменты обладают мгновенным нагревом. Они включаются при помощи нажатия и удерживания кнопки. Всего через 2−3 секунды наконечник разогревается до необходимой температуры для работы с припоем. Паяльник выполнен в форме пистолета с наконечником.
• Газовые паяльники можно использовать автономно, это и является их основным достоинством. Рабочая часть жала направляется непосредственно на пламя горелки, посредством чего и происходит нагрев.

Для выполнения определённых видов паяльных работ электрические паяльники выбираются по мощности. Чтобы произвести пайку полупроводниковых элементов в схеме, достаточно мощности от 15 Вт до 25−40 Вт, в зависимости от размера нагреваемой поверхности радиоэлектронного компонента. Определённые виды паяльников имеют специальное назначение. Для лужения проводов хорошо подходят паяльники мощностью от 40 Вт и выше. Для соединения больших металлических площадей используют инструменты с мощностью 65 Вт, 80 Вт, 100 Вт, 150 Вт, 200 Вт, 300 Вт и 500 Вт. Электропаяльники выпускаются с разными питающими напряжениями:

• промышленные — 380 В;
• бытовые — 220 В, 36 В, 24 В, 12 В, 6 В;
• специальные — 42 В и 110 В, применяются на железнодорожном транспорте.

Преимущества и недостатки пайки

Самым главным преимуществом пайки перед другими видами соединений проводов является надёжность. Спаянный электрический узел в плане надёжности может уступить лишь соединению, выполненному сваркой.

На весь период эксплуатации вы можете забыть о спаянном соединении, никакого дополнительного обслуживания оно не потребует.

Пользуясь пайкой, вы можете соединить проводники разные по сечению, одножильные с многожильными.

Этот метод относится к низким по себестоимости. Главное, чтобы у вас был паяльник, а припой с канифолью стоят совсем недорого, при этом расход их совсем мизерный.

Также несомненным преимуществом пайки является то, что с её помощью можно одновременно соединять более 2-х проводов.

К недостаткам пайки можно отнести высокую трудоёмкость и обязательное наличие навыков в пользовании паяльником.

Простая пайка проводов

Первый пример это припаивание проводов.

Что потребуется

Для снятия изоляции с проводов понадобится стриппер.
С помощью него можно быстро удалить изоляцию. Бокорезы, кусачки, нож, зубы или паяльник не смогут так же легко справиться с этой задачей.

Для пайки проводов подойдет жидкая канифоль, или ФКЭТ.
Жидкая канифоль лучше всего обволакивает жилки проводов. Она дешевая, практичная и удобная.

Какое жало лучше выбрать

Для проводов нужно много припоя. Мини волна практичнее всего для пайки любых проводов, чем обычный конус или плоское жало.

Пошаговый процесс

Стриппером снимаем изоляцию, скручиваем провода.
Наносим флюс на спаиваемые провода, берем припой на жало. Температура жала не больше 300 °C.
Несколькими движениями вперед и назад лудим скрученные провода. Если припой образовался в комочки, то добавляем ждем остывания место пайки, чтобы не повредить кисточку. Добавляем еще флюс и снова проводим по месту пайки паяльником. Припоя не должно быть много или мало.

Лучше всего залудить оба провода перед спаиванием вместе, однако не получится надежно их скрутить. Поэтому, легче сразу сделать скрутку и затем спаять их.

Основная проблема при ремонте наушников это стойкая изоляция проводов.

Особенности залуживания проводов

Чтобы залудить такие провода, необходимо с помощью припоя и канифоли тщательно пройтись по месту пайки.
Для пайки понадобится массивное жало, большая капля припоя и жидкая канифоль. Так же наносится флюс, но пайка немного другая. Теперь главная задача это сжечь изоляцию. Это можно сделать при помощи большой капли припоя. Продольными движениями вперед и назад проводим припой по месту пайки. Изоляция сжигается медленно. Не нужно повышать температуру выше 300 °C и использовать кислоту. Если не получается залудить, то пробуем снова, но уже вместо канифоли используем ЛТИ-120. Этот флюс поможет залудить провода не хуже паяльной кислоты.