Лужение и пайка металла
Обновлено: 28.09.2024
Пайка — технологический процесс соединения металлических (или металлизированных) деталей расплавленным припоем, который, затвердевая, скрепляет спаиваемые детали. Соединение деталей происходит вследствие диффузии припоя в основной металл без расплавлена последнего. При этом температура плавления припоя значительно ниже температуры плавления основного металла.
Паяльник — это ручной инструмент различной формы и массы. Та часть паяльника, которой непосредственно паяют, выполнена из меди, нагрев медной части паяльника можно производить с помощью электричества (электрический паяльник), над газовым пламенем (газовый паяльник) или в горне.
Припои — это некоторые цветные металлы и их сплавы. В зависимости от механических свойств припои принято делить на мягкие и твердые.Припой выпускается в виде листа, ленты, прутков, проволоки, сеток, блоков, фольги, зерен, порошков и паяльной пасты.
Мягкими называют легкоплавкие припои с температурой плавления примерно до 400°С. Эти припои имеют малый предел прочности при растяжении — обычно не выше 50 — 70 МПа. Наиболее распространенными являются оловянно-свинцовые припои с содержанием олова от 18 до 90% марок ПОС-18 — ПОС-90. Надежное контактное соединение дает припой ПОС-30. Он имеет большую жидкотекучесть и дает лучшую смачиваемость поверхности в сравнении с менее дорогим ПОС-18. Для пайки алюминиевых деталей применяются оловянно-цинковые и другие припои.
Твердые припои имеют температуру плавления выше 500°С. Они имеют предел прочности при растяжении до 500 МПа. Наиболее распространенными являются медно-цинковые припои ПМЦ, медно-серебряные ПСР и медно-фосфористые ПМФ, в частности ПМФ-7 (последние припои не требуют флюса при пайке медных деталей).
Технологический процесс пайки состоит из следующих операций: подготовки поверхностей деталей, покрытия спаиваемых поверхностей флюсом, лужения поверхностей, пайки.
Подготовка поверхностей деталей заключается в удалении загрязнений жировых и окисных пленок. Очистка производится механическими и химическими способами.
Покрытие поверхностей флюсом производится непосредственно перед лужением и пайкой.
Флюс образует жидкую и газообразную защитную зону, предохраняющую поверхность металла и расплавленного припоя от окисления. Кроме того, он растворяет пленки окислов и загрязнения, образуя шлак, который легко удаляется. Большинство флюсов способствует лучшему смачиванию расплавленным припоем спаиваемой поверхности и уменьшает поверхностное натяжение припоя. По действию на металл флюсы разделяются на кислотные (хлористый цинк и флюсы на его основе);
• бескислотные (канифоль и флюсы на ее основе),
• активированные (на основе канифоли с добавкой некоторых реактивов и кислот, применяются для металлов, плохо поддающихся лужению и пайке) и др.
• При пайке твердыми припоями в качестве флюса применяются бура и флюсы на ее основе.
Остатки флюса и шлакдля предотвращения коррозии места пайки необходимо тщательно удалять механическим путем и промывкой. Исключение представляют канифольные флюсы, которые нет необходимости удалять. Поэтому они применяются для пайки изолированных проводов, которые нельзя промывать.
Крайне серьезно нужно относиться к соблюдению техники безопасности, поскольку при пайке и лужении, на работника могут воздействовать различные вредные факторы. К таковым следует отнести повышенную загазованность воздуха парами химических веществ, пожароопасность, брызги флюсов и припоев, повышенную температуру воздуха рабочей зоны. В данном случае крайне важно иметь средства индивидуальной защиты.
В работе важно использовать качественные материалы и инструменты. Припои используют при пайке изделий из латуни, бронзы, меди. Руководители должны провести грамотный инструктаж по работе с этим инструментом.
Работы, связанные с пайкой и лужением, должны проводиться в специально оборудованных и предварительно подготовленных помещениях. Обязательно должна присутствовать система вентиляции. Вентиляционные установки должны быть оснащены звуковой и световой сигнализацией.
В работе важно использовать качественные и исправные инструменты. Согласно правилам технической документации, паяльник должен пройти специальную проверку и испытания. Класс данного оборудования в обязательном порядке должен соответствовать условиям производства и категории помещения. Также нужно позаботиться о защите кабеля паяльника от соприкосновения с горячими предметами и защите от случайного механического повреждения.
Не меньшее значение имеет подготовка рабочего места. Они должны быть оборудованы вентиляцией. Не допускается проводить пайку и лужку без использования специальных защитных очков. Рабочее место должно быть оборудовано светильниками с непросвечивающими отражателями. Осветительные приборы нужно расположить таким образом, чтобы свет не «бил» в глаза работнику.
Клёпка, лужение, паяние.
Клепка – это операция получения неразъемного соединения материалов с использованием стержней, называемых заклепками. Заклепка, заканчивающаяся головкой, устанавливается в отверстие соединяемых материалов. Выступающая из отверстия часть заклепки расклепывается в холодном или горячем состоянии, образуя вторую головку.
Заклепочные соединения применяются:
в конструкциях, работающих под действием вибрационной и ударной нагрузки, при высоких требованиях к надежности соединения, когда сварка этих соединений технологически затруднена или невозможна;
когда нагревание мест соединения при сварке недопустимо вследствие возможности коробления, термических изменений в металлах и появляющихся значительных внутренних напряжениях;
в случаях соединения различных металлов и материалов, для которых сварка неприменима.
Для выполнения заклепочных соединений применяются следующие виды заклепок: с полукруглой головкой, с потайной головкой, с полупотайной головкой, трубчатая, взрывная, разрезная (рис. 29). Кроме того, применяются заклепки с плоскоконической головкой, с плоской головкой, с конической головкой, с конической головкой и подголовкой, с овальной головкой.
Заклепки изготавливаются из углеродистой стали, меди, латуни или алюминия. При соединении металлов подбирают заклепку из того же материала, что и соединяемые элементы.
Заклепка состоит из головки и цилиндрического стержня, называемого телом заклепки. Часть заклепки, выступающая с другой стороны соединяемого материала и предназначенная для формирования замыкающей головки, называется ножкой
Рис. 29. Заклепки:
а – с полукруглой головкой; б – с потайной головкой; в– с полупотайной головкой; г – трубчатая; д – взрывная; е – разрезная
Длина заклепки с полукруглой головкой измеряется до основания головки (длина тела), длина заклепки с потайной головкой измеряется вместе с головкой, длина заклепки с полупотайной головкой измеряется от грани перехода сферы к конусу до торца тела заклепки.
Диаметр заклепки определяется диаметром тела и измеряется на расстоянии 6 мм от основания головки. Диаметр отверстия под заклепку при горячей клепке должен быть на 1 мм больше диаметра заклепки.
Стальную заклепку диаметром до 14 мм можно расклепывать в холодном состоянии. Заклепки диаметром более 14 мм клепаются в горячем состоянии. Диаметры заклепок от 10 до 37 мм увеличиваются через 3 мм.
При клепке используются просверленные, проколотые или пробитые отверстия. При прочных, плотных и прочно-плотных заклепочных соединениях используются исключительно просверленные отверстия.
Заклепочные соединения бывают внахлестку, встык с одной накладкой, встык с двумя накладками симметрично, встык с двумя накладками несимметрично (рис. 30).
Рис. 30. Виды заклепочных соединений:
а – внахлестку; б – встык с одной накладкой; в – встык с двумя накладками, симметричные; г – встык с двумя накладками, несимметричные
С точки зрения прочности и плотности используются следующие виды заклепочных соединений: прочные, от которых требуется только механическая прочность; плотные, к которым предъявляются только требования плотности и герметичности; прочно-плотные, от которых помимо механической прочности требуется также герметичность соединения. Последнее достигается увеличением головки и наличием подголовка заклепки, достаточно частым размещением заклепок подчеканкой обреза соединяемых листов и головок заклепок.
Заклепочные швы делятся на продольные, поперечные и наклонные. Они могут быть однорядные, двухрядные и многорядные (параллельные и с шахматным расположением заклепок). Швы могут быть полные и неполные (рис. 31).
Рис. 31. Виды заклепочных швов:
а – однорядный; б – двухрядный; в – многорядный полный; г – многорядный неполный
Перед клепкой различных видов заклепочных соединений следует определить шаг клепки (шаг данного ряда – это расстояние между двумя ближайшими заклепками в этом ряду, шаг шва – это наименьшая кратность всех шагов в рядах) и расстояние от оси заклепок до края полосы.
В зависимости от диаметра заклепки, потребности и вида клепки используются ручная и механическая клепка.
Замыкающую головку получают ударной клепкой и клепкой давлением. Ударная клепка универсальная, но шумная; клепка давлением более качественна и бесшумна.
Для ручной клепки используются молотки для формирования головки заклепки, обжимки, поддержки, прихваты и клещи.
Для механической клепки используются пневматические или электрические молотки, клепальные клещи, подпоры подголовки заклепок, консоли. На больших промышленных предприятиях используются клепальные машины – эксцентриковые и гидравлические.
Заклепки можно нагревать в кузнечном горне, контактно, токами промышленной частоты на электрических нагревательных установках, а также газовым пламенем.Неправильная клепка имеет место вследствие недогретой или перегретой заклепки, плохой подгонки друг к другу соединяемых элементов, ошибки при формировании головки, чрезмерно короткого или длинного тела заклепки, искривления тела заклепки в отверстии, а также из-за слишком глубокого отверстия, просверленного для потайной головки.
Для клепки необходимо использовать исправный инструмент. На руки следует надеть рукавицы, глаза защитить очками. Следует правильно установить головку заклепки в поддержку или консоль, правильно установить обжимку на тело заклепки. Во время клепки нельзя касаться обжимки рукой.
Пайка – это процесс создания неразъемного соединения металлов с помощью присадочного связующего материала, называемого припоем, причем припой в процессе пайки доводится до жидкого состояния. Температура плавления припоя значительно ниже, чем соединяемых металлов.
Неразъемное соединение металлов пайкой может быть выполнено паяльником, в газовом пламени, пайкой в печах, в ванне, химическим способом, автогенной пайкой и др.
Для пайки припоем необходимы паяльники, припои, а также очищающие, травящие и предупреждающие окисление поверхности во время пайки средства.
Паяльник – это ручной инструмент различной формы и массы. Часть паяльника, которой непосредственно паяют, выполняется из меди. Нагрев медной части паяльника можно производить с помощью электричества (электрический паяльник), над газовым пламенем (газовый паяльник) или в горне.
Для нагрева паяльников и некоторого прогрева соединяемых металлов могут применяться паяльные бензиновые лампы (рис. 35).
Рис. 35. Паяльники:
а – обычный, нагреваемый пламенем; б – электрический; в – паяльная лампа
Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые (с добавлением или без добавления сурьмы). Температура плавления этих припоев от 183 до 305 °C.
Твердость припоя определяется маркой и химическим составом применяемых для припоя металлов. Припои делаются на основе меди, латуни, серебра, никеля и алюминия. Кроме того, различают жаропрочные и нержавеющие припои на основе никеля, марганца, серебра, золота, палладия, кобальта и железа. Температура плавления твердых припоев составляет от 600 до 1450 °C
К химическим очищающим и травящим средствам относятся: соляная кислота, хлорид цинка, бура, борная кислота, нашатырь. Можно очистить поверхность механическими средствами, абразивным материалом или напильником либо металлическими щетками. Во время пайки поверхность предохраняется от окисления такими средствами, как стеарин, скипидар и канифоль.
Хлорид цинка – это химическое соединение соляной кислоты с цинком. Получают его путем помещения в разбавленную соляную кислоту кусочков цинка. После окончания реакции (прекращение выделения водорода) хлорид цинка следует слить в другую посуду, оставив осадок в прежней посуде. Разбавлять кислоту следует путем добавления в нее воды, а не наоборот.
Мягкие припои применяются для неразъемного соединения и уплотнения металлов при незначительных требованиях к прочности и выносливости соединения на растяжение и удар, твердые припои – для неразъемных и герметичных соединений большой прочности и выносливости на растяжение и удары.
Припои выпускаются в виде листа, ленты, прутков, проволоки, сеток, блоков, фольги, зерен, порошков и паяльной пасты.
Лужением называется покрытие поверхности металлических изделий тонким слоем олова или сплавом на основе олова. Цинкование производится способом холодного электролитического или горячего покрытия металлических изделий тонким слоем цинка. Лужение и цинкование применяются, например, в слесарном деле при производстве бытовых изделий, в пищевой промышленности, в строительстве как средство для защиты от коррозии, окисления и образования химических соединений, вредных для здоровья и разрушающих металл.
Для лужения и цинкования в зависимости от детали и ее назначения нужно иметь чистое олово, цинк или их сплавы, паяльную лампу либо газовую горелку, очищающие средства, необходимые для обезжиривания и очистки поверхностей, подвергающихся лужению или цинкованию, ванны для плавки олова или цинка, обтирочный материал и клещи.
Подшипниковый сплав – это сплав металлов (олова, свинца, меди, сурьмы и др.), служащий для изготовления вкладышей подшипников скольжения заливкой. Во вкладышах из подшипникового сплава при вращении в них валов возникает очень незначительное трение.
Подбор наиболее соответствующих заданным условиям подшипниковых сплавов производят с учетом их физико-механических свойств, в частности антифрикционных свойств, способности выдерживать определенные давления и температуры, твердости, вязкости, литейных качеств и др.
Свойства подшипникового сплава определяет его главный компонент.
Различают подшипниковые сплавы на оловянной, свинцовой, алюминиевой, кадмиевой, цинковой, медной (бронза, латунь) и других основах. Чаще всего используют подшипниковые сплавы на основе олова, свинца или меди.
Жидкий подшипниковый сплав получают в графитовом или чугунном тигле. Тигель подогревают паяльной лампой, на кузнечном горне или пламенем газовых горелок.
Температура отливки подшипниковых сплавов на основе олова или свинца составляет от 450 до 600 °C. Температура плавления бронзы составляет от 940 до 1090 °C. На расплавленный подшипниковый сплав перед разливкой насыпается измельченный древесный уголь, который предохраняет сплав от окисления.
Металлизация напылением – это нанесение металлического покрытия на поверхность изделия путем разбрызгивания под давлением расплавленного металла.
Эта операция выполняется с помощью специальных пистолетов. Металлизация применяется с целью предохранения изделий от коррозии, а также для ремонта изношенных деталей машин, для исправления дефектных отливок, а также для исправления дефектов, возникающих в результате обработки резанием.
Пайка и лужение
Пайкой называют процесс соединения двух металлических частей с помощью расплавленного металла или сплава, называемого припоем и имеющего более низкую температуру плавления, чем соединяемые части. Пайку применяют для создания неразъемных соединений деталей из стали, цветных металлов и их сплавов, а также их сочетаний. Пайка распространена при выполнении электромонтажных работ, монтаже контрольно-измерительной аппаратуры, радио7 и электроприборов, изготовлении сосудов, радиаторов, твердосплавного режущего инструмента и т.п.
Процесс пайки состоит из прогрева спаиваемых частей до температуры плавления припоя, расплавления последнего, растекания и заполнения зазоров под действием капиллярных сил, диффундирования в металл с последующей кристаллизацией в паяном шве. При этом соединение деталей достигается без расплавления их кромок в результате смачивания поверхностей более легкоплавкими жидкими металлами.
Очистку поверхностей перед пайкой от окалины, оксидов, грязи и жира проводят с помощью напильников, металлических щеток, шаберов и химическими способами (травлением). После травления детали промывают и сушат. Обезжиривание осуществляют протиркой поверхности бензином, ацетоном, растворителем. Перед пайкой детали плотно подгоняют одну к другой, используя струбцины или другие приспособления.
При нагреве деталей, соединяемых пайкой, их поверхности окисляются. Для удаления оксидной пленки применяют паяльные флюсы и травильные вещества, которые растворяют оксиды, образуют легко удаляемые шлаки, способствуют лучшему смачиванию спаиваемых поверхностей расплавленным припоем и затеканию его в зазоры. При пайке деталей из стали, бронзы и латуни используют хлористый цинк, деталей из латуни — нашатырный спирт, деталей из цинка и чугуна — соляную кислоту. После травления соляной кислотой деталь промывают в содовом растворе, а затем в чистой воде. Хлористый цинк (травленая соляная кислота) представляет собой смесь из 50 % соляной кислоты и 50 % воды, в которую добавлены небольшие кусочки и стружка цинка. Чтобы хлористый цинк был коррозионно-стойким, его разбавляют нашатырным спиртом в количестве, равном 1/3 взятого объема.
По назначению припои подразделяют на мягкие и твердые с температурой плавления соответственно 180…300 и 700…1000 °С. Мягкие припои состоят в основном из свинцово-оловянных сплавов с σв = 28…47 МПа. Кроме высокой температуры плавления твердые припои характеризуются более высокими механическими свойствами; временно’е сопротивление разрыву паяных швов 260…300 МПа. Химический состав и область применения твердых припоев приведены в табл. 19–21, а составы флюсов — в табл. 22.
Для нагрева места пайки до рабочей температуры применяют паяльники периодического и непрерывного подогрева, паяльные лампы, газовые горелки, установки ТВЧ.
Таблица 19. Химический состав (ГОСТ 21930–76) и область применения оловянно-свинцовых припоев
Таблица 20. Химический состав (ГОСТ 23137–78) и область применения медно-цинковых припоев
Таблица 21. Химический состав (ГОСТ 19738–74) и область применения серебряных припоев
сплавов цветных металлов,
Таблица 22. Составы флюсов
Паяльники периодического подогрева молоткового и торцового типов изготовляют из красной меди как наиболее теплопроводной. Такой паяльник периодически подогревают паяльной лампой, газовой горелкой или в горне. К паяльникам непрерывного подогрева относятся электрические паяльники, позволяющие осуществлять пайку непрерывно; температура их рабочей части достигает 400 °С. Паяльная лампа дает возможность нагревать изделие до 700…900 °С.
Пайку низкотемпературными припоями используют для создания герметичного шва, а также соединения деталей, не требующего большой прочности. Пайку проводят следующим образом.
Поверхность очищают от грязи и коррозии шабером, напильником или надфилем до металлического блеска. Шлифовальную шкурку не применяют, так как содержащийся в ней клей загрязняет поверхность пайки. Поверхность подгоняют до плотного соединения путем гибки, правки и опиливания. Кисточкой наносят тонкий слой жидкого флюса. Твердый флюс (канифоль) наносят на поверхность, предварительно нагретую паяльником. Деталь при пайке должна быть расположена швом вверх. Как только место прикосновения паяльником прогреется и припой растечется, медленно и равномерно перемещают паяльник без отрыва вдоль шва, давая возможность припою заполнить зазор. Припой наносится тонким и равномерным слоем без пропуска. После окончания пайки выступающие приливы опиливают напильником и поверхность зачищают шкуркой.
Пайку твердыми припоями применяют, когда необходимо получить прочный теплоустойчивый шов. Для пайки твердосплавного инструмента, когда требуется высокая прочность соединения, используют индукционный нагрев и порошковый припой ПАН-21. Место пайки нагревают до температуры плавления припоя, добавляя буру, которая, расплавляясь, способствует лучшему разливу припоя.
Пайку заканчивают, когда припой полностью зальет все места соединения. Охлаждение проводят медленно, не применяя воды. Места пайки очищают от буры, припоя и промывают. Качество пайки проверяют внешним осмотром мест соединения, обращая внимание на отсутствие раковин и пропусков в местах соединения. Прочность шва контролируют легким постукиванием соединенных деталей о металлический предмет.
Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно-свинцовыми сплавами (припоями). Лужение осуществляют для защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей к пайке легкоплавкими припоями перед заливкой подшипников баббитом. Поверхность очищают от грязи и коррозии механическим или химическим способом. Химическую очистку применяют как для обезжиривания, так и для очистки детали от оксидов.
Лужение проводят натиранием и погружением. После механической зачистки поверхность промывают в кипящем 10 % — ном растворе каустической соды и в воде. Непосредственно перед лужением поверхность покрывают флюсом (хлористым цинком) с помощью кисти, куска войлока или пакли и посыпают порошком нашатыря, затем нагревают до температуры плавления олова или другого сплава, который наносят на поверхность в виде кусочков или порошка. Когда припой от соприкосновения с нагретой поверхностью начнет плавиться, его растирают паклей или холщовой тряпкой, пересыпанной порошком нашатыря. Припой должен распределяться равномерным слоем по всей поверхности. При лужении погружением очищенную и протравленную деталь погружают на 1 мин в ванну с раствором хлористого цинка, затем на 2…3 мин в ванну с расплавленным припоем, после чего деталь извлекают из ванны. Качество лужения проверяют внешним осмотром на равномерность распределения полуды, отсутствие вздутий и т.п.
Пайка. Инструмент, припои, флюсы
В процессе электромонтажа при соединении электрических цепей для получения контактного соединения чаще всего применяют пайку.
Пайка – образование соединения с помощью расплава припоя, при котором создаются межатомные связи после нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, смачивания их припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации.
Припой – материал для пайки и лужения с температурой плавления ниже температуры плавления паяемых материалов.
Важными свойствами припоя являются также растекаемость и способность затекать в узкие зазоры под действием капиллярных сил.
Затекание припоя в зазор – заполнение расплавленным припоем паяемого зазора.
При наличии загрязнений соединяемых поверхностей растекаемость припоя ухудшается, и возможно образование несмачиваемых зон, что снижает качество пайки (рис. 1)
- а) отсутствие смачиваемости;
- б) полное смачивание;
- в) частичное смачивание;
- г) хорошее смачивание.
Рисунок 1 – Распределение припоя (смачиваемость) на различных поверхностях
Подготовка поверхностей деталей, подлежащих пайке, заключается в удалении загрязнений, ржавчины, окисных и жировых пленок. На смачиваемость и растекаемость припоя существенное влияние оказывает форма шероховатостей поверхности. Если неровности образуют сеть пересекающихся канавок, то смачиваемость и растекаемость припоя будет усиливаться капиллярным действием канавок.
Таким образом, способ зачистки может оказать решающее влияние на качество пайки. Зачистку с образованием пересекающихся канавок получают наждачной шкуркой (это дает лучший результат, чем травление).
Как правило, соединяемые детали перед пайкой подвергаются лужению.
Лужение заключается в покрытии поверхностей соединяемых деталей тонкой пленкой припоя. Горячее лужение выполняют паяльником или путем погружения в ванну с расплавленным припоем.
При лужении припой покрывает основной металл, поэтому при пайке луженых поверхностей соединение происходит при более низкой температуре.
Для устранения пленки окислов с поверхностей металлов и припоя при пайке, защиты поверхности металлов и припоя от окисления в процессе пайки и уменьшения сил поверхностного натяжения расплавленного припоя на границе металл-припой служат специальные материалы – флюсы.
Правильный выбор флюса обеспечивает качественное соединение и существенно влияет на скорость пайки. Выбранный флюс должен быть химически активным и растворять окислы паяемых элементов, термически стабильным и выдерживать температуру пайки без испарения и разложения, проявляя химическую активность в заданном интервале температур.
Все флюсы можно разделить на четыре группы: активные или кислотные, антикоррозионные, бескислотные – на основе канифоли (эта группа флюсов нашла наиболее широкое применение при электрическом монтаже.
Остатки бескислотных флюсов легко удаляются спиртом. Такой флюс обладает низкой химической активностью, поэтому требует особо хорошей очистки соединяемых поверхностей от окисных пленок перед пайкой) и активированные – на основе канифоли, имеющие в своем составе различные катализаторы (вещества, повышающие активность флюса).
Подготовленные поверхности покрывают флюсом непосредственно перед горячим лужением или пайкой.
Механизм действия флюса (см. рисунок 2) заключается в том, что окисные пленки металла и припоя под действием флюса растворяются, разрыхляются и всплывают на его поверхности.
Рисунок 2 – Схема зоны лужения с помощью паяльника: 1 – наконечник паяльника; 2 – припой; 3 – сплав припоя с основным металлом; 4 – зона взаимодействия припоя с основным металлом; 5 – флюс; 6 – растворенный окисел; 7 – окисел на поверхности основного металла; 8 – основной металл; 9 – газообразный флюс.
Вокруг очищенного металла образуется защитный слой флюса, препятствующий возникновению окисных пленок. Жидкий припой замещает флюс и взаимодействует с основным металлом. Слой припоя постепенно увеличивается и при прекращении нагрева затвердевает.
В зависимости от технологии флюс может использоваться в виде жидкости (см. рисунок 3), пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом.
Рисунок 3 – Виды флюсов
Для улучшения качества пайки и повышения производительности труда при монтаже электрических цепей рекомендуется применять трубчатый припой с канифольным наполнителем. Припой представляет собой трубку из оловянно-свинцового сплава, внутри которой помещен канифольный флюс. Измененная форма сердцевины уменьшает вероятность образования пустот в трубчатом припое и перерывов в подаче флюса в процессе пайки. На рисунке 4 показаны трубчатые припои, выпущенные в виде катушек.
Рисунок 4 – Катушки с трубчатыми припоями разного диаметра
Для пайки в единичном и мелкосерийном производстве применяют электрические паяльники – см. рисунок 5. Действие таких приборов основано на выделении большого количества теплоты при прохождении электрического тока.
Основная часть паяльника – медный стержень с заостренным концом — «жалом», вставленный в металлическую трубку, вокруг которой расположен нагревательный элемент (нихромовая спираль в оболочке из жаропрочной изоляции — слюды или керамики). Концы спирали нагревательного элемента присоединены к медным изолированным проводам – шнуру, который выведен через полую пластмассовую ручку и заканчивается штепсельной вилкой. Нагревательный элемент закрыт сверху кожухом.
Рисунок 5 – Электрические паяльники
При включении паяльника в электрическую сеть ток проходит через нихромовую спираль и нагревает ее. Выделяющееся тепло передается медному стержню, который нагревается до температуры 300 — 350 °С.
Требуемую мощность паяльника выбирают в зависимости от массы и марки соединяемых деталей.
Для соединения больших, массивных деталей применяют молотковые паяльники, названные так из-за своей формы, похожей на молоток. Они разогреваются в печах или жаровнях и, обладая большой тепловой инерцией, долго остаются нагретыми.
Особый интерес представляет индукционное оборудование. В индукционных паяльниках происходит саморегуляция нагрева, они экономно расходуют электричество. Выпускают ультразвуковое паяльное оборудование (рис. 6). Ультразвуковой паяльник снабжен генератором, вырабатывающим сигнал высокой частоты.
Рисунок 6 — Ультразвуковое паяльное оборудование
Газовый. Очень удобны в работе газовые паяльники, разогрев которых происходит от сгорания газа. Газовое оборудование представлено огромным количеством моделей, отличающихся размерами, системой розжига, наличием регулятора температуры (рис. 7).
Рисунок 7 – Газовое паяльное оборудование
С помощью газового паяльного оборудования можно плавить твердые высокотемпературные припои. Выпускают посты для газовой пайки медных труб, в которые входят баллоны, редукторы, платформа и горелка.
Недостатками электрического или газового паяльников является невозможность одновременного прогрева большой площади при малой мощности. В этом случае используются другие виды оборудования.
При ручной пайке недостаточно наличия только паяльного оборудования. Не имея необходимых дополнительных приспособлений, невозможно бывает не то чтобы качественно, а вообще что-нибудь спаять. К таким приспособлениям относятся: паяльная лампа; пинцет; набор надфилей; кусачки; увеличительное стекло и штатив; струбцины; подставки.
Один из необходимых инструментов – это пинцет (рис. 8). Он служит для того, чтобы удерживать мелкие детали в положении, в котором их нужно припаять. Кроме того, зачастую металлический пинцет, зажимая выводы, служит теплоотводом, когда происходит пайка полупроводников или иных требовательных к температуре предметов.
Рисунок 8 — Пинцет
Еще одним инструментом, часто используемым при работе, является надфиль. Плоским надфилем можно очистить жало паяльника от нагара перед тем, как облудить его. Круглым надфилем с острым концом можно аккуратно прочистить монтажные отверстия на плате. Иногда приходится зачищать выводы компонентов схем, перед тем как смонтировать их на место.
Для работы с проводами и кабелями понадобятся кусачки-бокорезы. С их помощью отрезают провода, зачищают изоляцию, иногда механически снимают лишний припой.
Очень часто приходится паять крупные детали. Нагреть их паяльником, даже самым мощным, невозможно. В этом случае детали около места будущей пайки прогревают паяльной лампой, а после этого уже пропаивают паяльником. Паяльные лампы могут работать на бензине, керосине, газе. Некоторые модели работают на спирте. Чтобы зафиксировать детали между собой и на столе, неплохо иметь под рукой набор металлических струбцин. При их использовании можно точно сориентировать детали одну относительно другой и сохранить это положение в течение всего времени пайки и остывания.
Полезное приспособление для пайки – поставка. На нее можно не опасаясь возгорания помещать горячий паяльник. Такое простейшее оборудование зачастую делают своими руками.
При постоянных частых паяльных работах неплохо установить в помещении оборудование для дымоудаления.
Вакуумное паяльное оборудование используют для соединения изделий из сильно окисляющихся материалов. Паяные швы, произведенные в таких печах, отличаются чистотой и однородностью, что обеспечивает их прочность.
По причине менее высокой температуры и совершенно иного, чем при сварочных работах, воздействия на металл, паяные соединения более стойки к коррозии и к механическим воздействиям.
Контроль качества пайки проводится визуально, с использованием 4-х кратной лупы. Пайка должна быть блестящей, глянцевой или светломатовой, без пор и посторонних включений.
Лужение и пайка автомобильных кузовов. Часть 2. Оборудование и материалы.
По просьбам отписавшихся в комментариях к моему небольшому отчёту, пилю отдельный пост про технологию лужения и шпатлевания припоем.
Начну с материалов и оборудования. Для подобного ремонта нам понадобится:
1.Источник тепла
2.Припой
3.Флюс
4.Инструменты и расходники под мехобработку
Источников тепла огромное множество, условно разделю их на паяльники и горелки с фенами.
Почему именно так? Всё просто: паяльники (обычный, молотковый радиаторный, неэлектрический топориком) являются, по сути, точечными источниками тепла. Они концентрированно нагревают небольшую площадь, ограниченную размерами жала и полностью расплавляют припой на этой площади, не позволяя удерживать большое количество припоя в кашеобразном состоянии. Однако, для выравнивания горизонтальных поверхностей типа крыши или съёмных элементов типа передних крыльев, капота, багажника, дверей вполне подходят. Так же с помощью обыного паяльника можно просто лудить горизонтальные и вертикальные поверхности, например, рамки лобового или заднего стёкол. К достоинству следует отнести дешевизну этих инструментов — обычный 100вт паяльник, каким я сам пользуюсь, стоит в районе 300 рублей. Про недостатки я уже упомянул.
Молотковые и топориковые паяльники применяются, как правило, для пайки радиаторов, и вследствие их большей дороговизны и специфичности, применять для пайки кузова их я смысла не вижу, так как они обладают точно такими же недостатками.
Что касается различных горелок, то их тоже большое множество. Для удобства просмотра перечислю списком сразу с достоинствами и недостатками:
+Большой факел, позволяющий равномерно нагревать большую по площади поверхность
+ Относительно невысокая (900-1000 градусов) температура пламени, что облегчает удерживание припоя именно в кашеобразном, а не жидком состоянии
+Дешевизна самой лампы (порядка 700-800р), дешевизна и доступность топлива (бензин)
— Большой вес (порядка 1 кг вес лампы, плюс около кг плескающегося в ней бензина) и габариты лампы, что затрудняет длительную работу
— Лампе необходим довольно долгий прогрев, по хорошему не менее 15 минут, иначе в непрогретой лампе пламя перенасыщенно парами бензина, что приводит к мгновенному оседанию сажи на поверхности и делает пайку невозможной
Газовые горелки с одноразовыми сменными баллонами
+Компактность и малый вес
+Дешевизна (порядка 400 рублей за насадку)
— Ненадёжность и плохое качество исполнения дешевых горелок
— Одноразовость баллонов
— При долгом использовании одноразовые баллоны могут влететь в копеечку
— Затруднённая или невозможная работа при отрицательных температурах
Газовые горелки и резаки
+Наибольшая тепловая мощность и производительность
+Удобство и лёгкость
+Возможность подбирать мундштук и горелку под каждую конкретную вмятину
-Дороговизна оборудования
-Необходимость иметь газовые баллоны и периодически заправлять их
-При неаккуратном использовании очень легко перегреть основной металл
+Питание от электричества (впрочем, для кого то это может стать минусом)
+Равномерный нагрев по большой площади
+Полное отсутствие загрязнения поверхности
-Малая мощность
-Дороговизна
Если любую из горелок можно использовать как единственный самостоятельный источник тепла, то мощности фена хватит только на лужение, и то, довольно медленное, паять с одной лишь его помощью не получится. Лично я использую фен вместе с паяльником, вместе они дают хороший результат, но только вместе. Также иногда прибегают к помощи паяльной лампы, другими видами горелок не пользуясь так как не располагаю :)
С источниками тепла разобрались, идём дальше. Самый главный расходный материал — припой.
Наиболее распространены марки припоя ПОС-60(61, 63), ПОС 40 и ПОС 30.
В чём их отличие для нас, как для кузовщиков? Обратимся к диаграмме состояния свинец-олово.
Как мы видим, сплав содержащий примерно 62 процента олова имеет не только наименьшую температуру плавления и кристаллизации, что для нас мало важно, но также имеет чёткую границу между твёрдым и жидким состоянием, на научном языке точки ликвидуса и солидуса совпадают. Для нас это значит то, что припой ПОС 60 при достижении температуры 183 градуса и выше мгновенно расплавится и потечёт. Припои ПОС 40 и ПОС 30 при температурах свыше 183 градусов сперва переходят в смешанное кашеобразное сотояние (Жидк+ a), и только после плавятся полностью, что нам, собственно и нужно.
Поэтому применяем припои ПОС 40 и ПОС 30. Ещё одним их плюсом является заметно меньшая стоимость, чем у припоя ПОС 60.
В продаже можно встретить припои в тонких прутках и в 8мм прутках. Первые предназначены для пайки электроники и почему то всегда стоят значительно дороже (в перечёте на вес) 8мм прутков. К тому же, в процессе заполнения неровностей припоя будет уходить очень много, 100 граммовые катушки нам не подойдут. Поэтому берём припой в прутках 8мм, я беру на Авито и иногда на одной местной барахолке, цена составляет от 90р/пруток (в прутке около 200 грамм) на Авито. Также на Авито можно встретить плиты, бруски, кубы из припоя массой от нескольки грамм до нескольких десятков килограмм.
Я примемняю обычную паяльную кислоту — хлорид цинка. Моё мнение, что со своими задачами справляется полностью. Отмечу лишь то, что довелось мне как то паять железо с флюсом ЗИЛ-2, лудилось и паялось немного лучше, однако ЗИЛ-2 я встречал только в маленьких баночках по 60р за 20мл, что совершенно небюджетно ибо уходит кислоты очень много. Я покупаю кислоту в Чип и Дипе — 300р за 0.5л бутылку и 500 за 1л.
Что касается канифоли и её нейтральности по отношению к железу, скажу, что железо с её помощью лудится и паяется довольно плохо, плюс она загрязняет поверхность, что дополнительно забирает время на очистку и мешает ориентироваться в количестве наплавленного припоя.
4.Инструмент для мехобработки.
Припой слишком мягкий, чтобы обрабатывать его как сталь и слишком твёрдый, чтобы обрабатывать как шпатлёвку. Шлифовальные (зачистные) абразивные круги на болгарке мгновенно забиваются и засаливаются, а бруском и наждачкой можно тереть до бесконечности. Поэтому основным инструментом мех.обработки является большой напильник с крупной риской.
Жаль, нет возможности сегодня сфотать свою коллекцию напильников, но, думаю, по фото понятно, какие они должны быть. Обратите внимание на величину рисок, она должна быть именно такая и не меньше, на крупном напильнике между двумя рисками должна помещаться спичка, на более мелком толстая иголка. Напильники с меньшей риской будут очень быстро забиваться и приходить в негодность.
Также неплохие результаты можно достигнуть с помощью шлифования абразивными кругами на липучке. Зерна P60-P90, подходят оптимально, я чаще всего использую P60. Шлифовать лучше всего полировальной машинкой, у неё как раз низкие обороты и большая мощность, можно болгаркой. Эксцентриковой машинкой шлифовать не советую так как её мощности тупо не хватит. И ещё — при механической шлифовке в воздухе витает свинцовая пыль, что для лёгких ни разу не полезно. Лучше сразу позаботиться о защите органов дыхания или вытяжке.
Чтобы не делать пост слишком длинным, о непосредственно технологии пайки кузова расскажу в следующей части.
Так как я человек хоть и знакомый с технологией и знающий много нюансов, но всё таки, по большому счёт, ещё новичок в этом деле, рад буду услышать дополнения и конструктивную критику от опытных паяльщиков.
Читайте также: