Что такое пайка и как правильно пользоваться паяльником (советы специалиста)

Пайка пользуется большим спросом при сборке либо ремонте различного радио- и электротехнического оборудования, в т.ч. в бытовых условиях. Она обеспечивает надежное соединение проволоки и небольших деталей из меди, алюминия. Эту технологию используют для пайки электрических схем.

В чем суть пайки

Пайка является одним из неразъемных видов соединений. Процесс пайки заключается в предварительном расплавлении одного металла (припоя) с последующим его растеканием по поверхности соединяемых кромок металлических изделий (проводов, деталей микросхем и т.д.). После завершения процедуры (кристаллизации жидкого металла) образуется их неразъемное соединение.

Что нужно для пайки

Для организации паяльных работ нужен тепловой источник. А для их качественного выполнения требуется выполнение двух важных условий:

• абсолютная чистота поверхностей соединяемых деталей;
• применение припоя со значительно меньшей температурой плавления, чем соединяемого металла.

Инструменты, материалы для пайки:

• электропаяльник;
• припой;
• защитная подставка для оборудования;
• флюс;
• паяльные жала;
• дополнительные инструменты (лопатки, пинцеты, прочие).

Паяльник

В домашних условиях допускается паять паяльниками, которые предназначены для подсоединения к стандартной сети 220 В либо 12 В.

Паяльные устройства на 220 В оборудованы 3-х контактной вилкой, которая обеспечивает надежное заземление, на 12 В – плоской 2-х контактной вилкой. Бытовой паяльник имеет обычную пластиковую либо деревянную рукоятку, из которой выходит электрический кабель длиной около 1 м с вилкой для подсоединения к электропитанию.

Для пайки электронных микросхем к плате используют маломощные паяльные приспособления, рукоятка которых выполнена в форме пистолета из пластика и дополнительно оборудована курком-кнопкой для нагревания паяльного жала.

Припой

При соединении металлических проводов чаще всего выполняется пайка оловом со свинцом, но допускается добавка и прочих металлов. Припой может представлять собой отрезки проволоки разного диаметра либо иметь форму трубки, внутреннее пространство которой заполнено канифолью. По мнению специалистов, второй вариант наиболее удобный в эксплуатации.

Также припои бывают мягкими с температурой плавления до 450 ºС и твердыми – от 450 ºС. Для бытовых электропаяльников используют мягкие припои, так как твердые сплавы достаточно сложно расплавить маломощным инструментом.

Флюс

При пайке обязательно используют вспомогательный компонент – флюс, который обеспечивает:

• растворение окислов, которыми покрыты поверхности сплавляемых деталей;
• качественное сцепление припоя с металлическими поверхностями;
• равномерное растекание тонким слоем паяльного сплава на поверхностях соединяемых изделий.

Флюсом чаще всего выступает чистый канифоль либо разбавленный спиртом, глицерином.

Паяльные пасты

Спаять тонкие стальные элементы можно, используя паяльные пасты, содержащие флюс с припоем. Такие составы применяют для спайки элементов на труднодоступных участках.

Пасту наносят на запаиваемые поверхности, затем расплавляют жалом паяльника. Такой припой многие умельцы изготавливают самостоятельно в домашних условиях. Достаточно смешать жидкий флюс с опилками из олова.

Подставка для паяльника

Во время паяльных работ жало электропаяльника нагревается до значительных температур. Поэтому для инструмента обязательно нужна подставка. Для более мощных устройств на ней обустраивают 2 опоры – отдельно для корпуса и рукояти. В качестве основы подойдет обычный кусок фанерного листа.

Оплетка для удаления припоя

Вспомогательной оплеткой пользуются при демонтаже элементов платы в случае необходимости удаления паяльного сплава. Это тонкая плотная медная сетка, покрытая флюсом.

Оплетка работает по следующему принципу: под воздействием капиллярных сил расплавляется припой на плате, оплеточная сетка его впитывает в себя.

Выбор паяльника

Чтобы самостоятельно выполнить ремонт паяльника бытового применения рекомендуется приобретать простые аппараты с медным жалом. Такого инструмента вполне достаточно для пайки проводов, мелких радиодеталей, элементов микросхем.

Для выполнения профессиональной спайки крупных деталей не обойтись без стационарной паяльной станции, укомплектованной паяльником с феном, позволяющий более эффективно прогревать электронные платы, а также паять СМД элементы.

Мощность нагревателя

Зависимо от предполагаемых работ паяльные аппараты подбирают по мощности:

• 25-40 Вт – спайка тонкой стальной проволоки и мелких электронных деталей;
• 40-80 Вт – соединение металлических элементов толщиной до 1 мм;
• от 100 Вт – паяние изделий толщиной до 2 мм.

Пайку более толстых изделий, например кабелей, рекомендуется доверять профессиональным спайщикам с соответствующим опытом работы и наличием специального оборудования.

Уход за жалом паяльника

Паяльные жала изготавливают с наконечниками разной формы. Подбирая данный инструмент нужно учитывать параметры спаиваемых изделий. Чтобы разогрев соединяемых компонентов был быстрым и мощным, важно достичь максимальной площади соприкосновения жального наконечника с соединяемыми металлическими поверхностями.

Практически все паяльные жала изготавливают из меди без дополнительного покрытия.

В процессе работы на них формируется слой окислов, в результате к их поверхности перестает прилипать припой, рабочая кромка требует очистки и лужения. Соответственно с каждой такой зачисткой жало стачивается.

Есть специальные жала с никелевым и хромовым покрытием, которое предупреждает окисление медной поверхности и повышает жаростойкость металла.

Паяльные жала со специальным покрытием более долговечны от простых медных аналогов, но на них хуже удерживается припой, они требуют особого ухода. Для их очистки после выполнения паяльных работ применяют вискозную губку и латунную стружку.

Выбор температуры пайки

Паяльные работы предполагают достижения оптимального температурного режима:

• температура плавления спаиваемых металлов должна быть выше температуры плавления паяльного сплава на 60-80 ºС;
• температура плавления жала паяльника должна быть выше температуры плавления спаиваемых металлов на 10-20 ºС.

Обычные бытовые паяльные устройства для начинающих мастеров не оборудованы температурным датчиком. Поэтому оптимальная температура паяльника, когда при соприкосновении с жалом канифоль расплавляется и начинает бурно кипеть, шипеть, а образующиеся пары издают смолистый запах. Если расплавленный припой начинает трещать, наблюдается шлейф дыма, значит, жало паяльника перегрето.

Профессиональное паяльное оборудование имеет датчик температур, поэтому на нем сразу выставляют температуру нагревания на 70-110 ºС выше температуры плавления паяльного сплава.

Рабочее место и дополнительные инструменты

Основы пайки – это не только сам технологический процесс, используемое оборудование и расходные материалы. Для эффективного выполнения паяльных работ важно правильно подготовить рабочее место.

Для удобства спайки металлических изделий вполне подойдет обыкновенный деревянный стол. Чтобы не испортить его декоративную поверхность можно приобрести специальный термостойкий коврик из силикона либо вырезать из листовых пиломатериалов небольшую доску.

Рабочее помещение обязательно должно хорошо проветриваться. Освещение должно быть не менее 500 Люкс.

Пинцеты и лопатки

При самостоятельном выполнении паечных работ рекомендуется использовать вспомогательные инструменты: небольшие лопатки, пинцеты. Ими значительно проще перемещать, устанавливать в нужном положении на этапе спайки мелкие стальные детали.

Полезная статья: Разделка кромок под сварку

Оптика и микроскопы

В процессе паечных работ, чтобы правильно паять, также рекомендуется использовать оптику. Стандартная ручная лупа для такой работы не очень подходит. Лучше использовать микроскоп либо увеличительные стекла, неподвижно зафиксированные на штативе с подставкой.

Вентиляция помещения и правила безопасности

Помещение, в котором планируется выполнение паяльных работ, должно иметь хорошую вентиляцию. Лучше всего, если рабочее место будет оборудовано вытяжкой. Если такого помещения нет, тогда паять паяльным инструментом рекомендуется с перерывами через каждый час. Соответственно во время отдыха нужно тщательно проветривать помещение и выходить на свежий воздух.

Основные меры безопасности при выполнении паяльных работ:

• проверка исправности паяльной станции и электрического кабеля перед его подключением к электросети;
• раскаленное жало в перерывах между спайкой элементов конструкции не должно соприкасаться с другими инструментами, деталями и прочими предметами;
• в процессе пайки паяльником надо соблюдать безопасную дистанцию, чтобы раскаленный сплав не попал на кожный покров;
• в перерывах между спайкой деталей паяльник всегда нужно класть на подставку;
• брать инструмент можно исключительно за рукоятку;
• в процессе паяльных работ строго запрещено принимать пищу.

Не выполнение перечисленных требований чревато получением ожогов кожи, отравлением, поражением электротоком.

Процесс пайки электропаяльником

Технология пайки предполагает предварительный выбор паяльного устройства и жала зависимо от параметров деталей, подлежащих соединению, подготовки рабочего места, вспомогательных инструментов и расходных материалов.

Подготовительные работы

Самостоятельно научиться паять несложно. Достаточно изучить основы паяльного дела, рекомендации специалистов и первое время пользоваться пошаговой инструкцией. Опыт приходит с практикой.

Подготовка паяльника к работе заключается с очистки рабочей поверхности паяльного жала от нагарообразования и нанесения на него паяльного сплава. Но для очистки нагара запрещается использование острых режущих инструментов (ножей, лезвий и прочих).

Выполнение пайки

Непосредственно перед пайкой нужно подготовить соединяемые металлические поверхности. Для этого с контактных площадок убирают лаковые покрытия и любые загрязнения, а с проводки снимают изоляционный материал. Затем с металлических поверхностей снимают окисную пленку.

Способы пайки

Чтобы добиться качественного соединения элементов конструкции, их минимального сопротивления электротоку после спайки, важно полностью удалить с поверхности изделий оксидную пленку. Данную процедуру выполняют флюсом с кислотой и лужением.

Необходимые материалы для лужения проводов:

• нагретый паяльник;
• паечная проволока;
• канифоль.

Окончание провода паяльным жалом прижимают к канифоли, затем по мере прогревания несколько раз проворачивают по кругу до расплавления канифоли. Затем провод вынимают, проводят по нему жальным наконечником, обмазанным припоем. На проводе формируется тонкое оловянное покрытие.

Отличия технологии при использовании флюса

Данная технология значительно проще, но требует правильного выбора самого флюса. Принцип действия: просто кончик провода смазывают флюсовым составом.

Подбор флюса зависимо от спаиваемых металлов:

• Ц12, ЦА15, П250А – для спайки однотипных алюминиевых изделий;
• ПОС40(50,60) – для паечного соединения медных компонентов;
• ЛТИ120 – для соединения паяльником алюминиевой детали с медной.

Для плат запрещено использовать флюсовые составы на основе кислоты, только на водной либо спиртовой основе.

Чем отмывается флюс после пайки

По окончанию спайки деталей флюс отмывают зубной щеткой либо ватной палочкой, предварительно смоченной в специальном бензиновом растворителе «Калоша».

Полезная статья: Сварочный выпрямитель это

Как правильно паять провода

Основная цель – соединение двух элементов из металла (чаще проводов) легкоплавким паяльным сплавом. В результате запаянный участок проводки должен хорошо пропускать электроток с минимальным сопротивлением.

Перед пайкой соединяемые провода надо правильно скрутить.

Варианты скруток зависимо от предназначения проводки:

• простая – для одно-, многожильных проводов без изоляции;
• простая последовательная «британская» – для гибких электрокабелей сечением менее 1,4 мм2, которые не подвергаются механическим нагрузкам;
• желобковая – для проводов с легкоплавкой изоляцией из пластмассы;
• бандажная – для жестких одножильных проводов, через которые проходит электрический ток.

Как правильно делать скрутки смотрите на рисунке ниже:

Особенности пайки многожильных проводов

Многожильные электрические провода эксплуатируют в условиях регулярных механических воздействий. Пайка проводов осуществляется высокопрочным легкоплавким припоем. Предварительно выполняется британская скрутка соединяемой проводки (смотрите на рисунке ниже).

Можно ли паять медный провод с алюминиевым

Припаять провод алюминиевый к медному проводу очень трудно, место спайки сильно нагревается. В месте стыка образуются разные токи, так как алюминий с медью имеют разные удельные сопротивления. Подобные соединения чаще всего выполняют с помощью болта, шайбы и гайки.

Как чистить и консервировать жало

Каждый паяльщик обязан знать, как отпаять либо припаять отдельный элемент металлической конструкции, выпаять детали из электронной платы, как правильно чистить и хранить паяльный прибор.

Для чистки паяльного жала используют мягкую волокнистую либо пористую прокладку из натурального войлока. Также используют прокладки из поролона, если других нет, но этот материал может подгорать и налипать на паяльное жало.

Лучший метод очистки в 2 этапа. Сначала жало защищают губкой «путанкой», изготовленной из стальной ленты, затем прокладкой из войлока. После такой очистки разогретое жало, выключив паяльник из розетки, опускают в канифоль, удерживают, пока паяльный сплав не перестанет пузыриться. Далее жало вынимают, удерживают окончанием вниз, с его поверхности стекает лишняя канифоль. После полного остывания инструмент кладут в коробку, предназначенную для его хранения.

Работа с электронными компонентами

С помощью паяльных устройств осуществляется пайка SMD компонентов, ремонт электронной техники, делают микросхемы. Но это самая сложная технология, которая требует определенного опыта и навыка выполнения работ, в т.ч. применения специального оборудования для спайки металлических деталей.

Но просто запаять на плате неисправный элемент можно и без особых навыков с помощью стандартного паяльного приспособления, применяемого в быту.

Как паять микросхемы

Проще всего выполняется пайка микросхем с выводными деталями (с ножками). Их предварительно фиксируют воском либо пластилином в отверстиях платы с одной стороны, затем припаивают с другой стороны. По окончанию паечных мероприятий плату лакируют.

Лужение самодельной платы

Самостоятельная пайка плат предполагает выполнение такой процедуры, как лужение. Для этого с самодельной платы мягкой наждачкой убирают окислы, сформировавшиеся на медных дорожках. Для качественной пайки можно использовать даже обыкновенную канифоль.

Полезная статья: Ультразвуковой метод контроля

Как паять SMD компоненты

Для бытовой пайки SMD компонентов чаще всего используют фен. Для соединения нескольких десятков таких деталей паяльником понадобится очень много времени.

Технология пайки паяльным феном своими руками достаточно простая:

• на контакты платы наносят паяльную пасту;
• пинцетом размещают на плате СМД элементы;
• нагревают плату феном без паяльника, включив минимальную скорость воздушного потока.

Когда плата прогреется до нужной температуры, паста-припой расплавится, и за счет поверхностного эффекта все детали встанут на свои места.

ИМС и чипы

ИМС – интегральная микросхема либо чип отличается тонкой внутренней конструкцией и повышенной чувствительностью к перегреванию. Поэтому они требуют достаточно осторожной пайки с тщательным отводом тепловой энергии. Такая процедура под силу только опытному мастеру.

Микросхемы DIP с выводами через 2,51 мм паяют паяльными приспособлениями небольшой мощности. Выводы таких схем имеют заводское лужение. Поэтому для соединения компонентов достаточно нанести на кончик жала минимальное количество паяльного сплава ПОС-61 и коснуться им соединительной точки.

В качестве флюса в данном случае применяют ТАГС или канифоль на спиртовой основе.

Микросхемы выпайка

Пластина паяльщика содержит микросхемы, которые после выпайки согласно ТУ производителя нельзя использовать для повторной эксплуатации, так как существуют большие риски их перегрева.

Но опытные домашние паяльщики умудряются выпаивать детали из платы, обеспечивая отвод тепловой энергии нихромовой проволокой, которую прикладывают к выпаиваемым ножкам элементов. Но все равно риск повреждения микросхемы достаточно высокий.

Полезная статья: Сколько весит баллон кислорода

Пайка массивных деталей

При спаивании крупных металлических деталей одно из важных условий – их неподвижное соединение. Поэтому их предварительно фиксируют струбцинами, затем осуществляют точечную припайку в нескольких местах. Затем снимают крепления и полностью пропаивают участки соединения, швы заполняют жидким припоем.

Чтобы отремонтировать с помощью пайки массивные элементы применяют специальный тугоплавкий сплав, способный сохранять качественную герметичность, в т.ч. выдерживающий высокую температуру.

Как паять трубы

Для соединения медных труб применяют высокотемпературную технологию пайки. Припоем выступают твердые сплавы с активированной флюсовой пастой, которая не требует удаления излишков.

Существует 3 варианта пайки труб:

• флюс паяют с максимальной раздачей;
• с неполной раздачей и умеренным сжатием;
• в паечных фитингах – муфтах из бронзы, латуни либо меди.

Как паять алюминий

При паянии алюминиевых деталей используют бронзовое жало, флюс Ф61А, паечный состав «Авиа». Жало имеет специальные насечки в виде рисунка поверхности напильника. Этими насечками с алюминиевых деталей снимают оксидную пленку.

Если нет необходимости в прочном соединении элементов, их спайка выполняется с целью создания электрического контакта. Используют технологию спаивания алюминиевых деталей с предварительным омеднением.

Поверхность запаиваемого изделия обрабатывают медным купоросом, который тщательно растирают жесткой щеткой. А когда на поверхности детали появляется медное пятно, осуществляют лужение и непосредственно паяние изделий.

Полезная статья: Визуальный и измерительный контроль

Пайка свинца

Изделия из свинца с помощью паяльной станции соединяют в редких случаях. Чем можно заменить паяльник в таком случае. Чаще всего для этого используют газовое пламя. Горючим газом в данном случае выступает водород либо смесь ацетилена с воздухом (кислородом).

Перед пайкой свинцовые поверхности очищают механическим способом, соединительные участки смазывают жиром. Для предупреждения натекания паяльного сплава поверхности дополнительно обрабатывают сажей.

В качестве припоя для соединения деталей используют сплав олова со свинцом.

Как припаять светодиод

В состав светодиодной ленты с лампами входит медная подложка. Она обладает такой же теплоемкостью, как толстый кабель, и забирает тепловую энергию в процессе нагревания.

Перед тем как паять медные провода, залуживают контакты. Паечный сплав применяют в минимальном объеме. Паяльник держат ручкой из пластмассы от себя. Сначала к контакту прикладывают провод, затем сверху разогретое паяльное жало.

Пайка светодиодов осуществляется не более 1 секунды.

Видео уроки как паять

Как правильно паять паяльником разные детали, смотрите видео-уроки ниже:

4 признака качественной пайки

Качество паечного соединения оценивают по следующим признакам:

• отсутствию на поверхности изделий излишков паяльного сплава;
• яркому блеску сформировавшегося металлического слоя после пайки;
• отсутствию оплавления, целостности изоляции;
• прочности соединения на разрыв.

Преимущества и недостатки пайки

Технология пайки металлических деталей является достаточно востребованной. Но несмотря на это она имеет свои плюсы и минусы.

Преимущества:

• надежность соединения;
• сохранение формы, размеров паяемых изделий;
• чистота соединительных швов, не требующих дополнительной обработки;
• сохранение структуры спаянных металлов.

Недостатки:

• невысокие прочностные показатели;
• низкая производительность;
• пониженная термостойкость.

Но стоит отметить, что такая технология соединения металлических элементов, заменяющая сварку, отличается низкой себестоимостью.

Важные советы

Перед тем как самостоятельно распаять либо спаять детали, стоит ознакомиться с некоторыми рекомендациями специалистов:

1. Для облегчения паяльных работ рекомендуется использовать «третью руку». Это могут быть штативы, тески и прочие приспособления, с помощью которых припаиваемые компоненты друг к другу перед соединением фиксируют, обеспечивая их полную неподвижность.
2. Для увеличения прочности соединения отдельных проводов нужно выполнять их предварительную скрутку между собой.
3. Поверхности паяемых деталей рекомендуется прогревать не острием паяльного жала, а его боковой частью, которая обеспечит большую площадь контакта, соответственно лучшую отдачу тепловой энергии.
4. Легче всего работать с трубчатыми припоями с флюсом внутри, в качестве которого выступает канифоль. Это позволит значительно сократить численность промежуточных этапов, предусмотренных технологией пайки, благодаря одновременной подаче на соединяемые металлические поверхности обоих паяльных сплавов.

Но, даже тщательно изучив технологию пайки металлов и рекомендации опытных спайщиков, чтобы начинающему мастеру научиться с нуля правильно и качественно спаять провода, различные мелкие детали, особенно микросхемы, нужна хорошая практика.

Поэтому прежде чем спаять важные детали, например, при самостоятельном выполнении ремонта бытового электронного оборудования, стоит учиться на любой ненужной плате от старой электротехники. Сначала стоит демонтировать отдельные элементы конструкции, затем их паять паяльником с канифолью, снова демонтировать и так повторять процедуры до полного автоматизма.