Урок 3.1. Основы пайки. пАЯЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И РАБОЧЕЕ МЕСТО
Паяльник
Пайка – это метод неразъемного соединения деталей специальным расплавленным металлом, который так и называется – припой. Звучит круто, не правда ли? На самом деле пайка – это один из важнейших навыков для любого робототехника. Без пайки очень сложно собрать схемы состоящие из нескольких модулей или включающие в себя большое количество отдельных радиоэлектронных деталей.
О важности пайки можно говорить много и долго, но наверняка Вам не терпится перейти к практике, поэтому начнём с того, что же нам пригодится в этом увлекательном процессе.
Сегодня в продаже мы можем найти много приспособлений для пайки, но объединяет их простое явление – часть устройства нагревается и плавит металл. А вот отличаются они принципом нагрева (нихромовые, керамические, индукционные и импульсные), формой и конструкцией (стержневые паяльники, станции, пистолеты, фены), а также мощностью и температурой нагрева. Ниже несколько примеров разных устройств с их характеристиками.
Подберем паяльник для нашей цели: обучиться искусству пайки на примере логических схем из радиодеталей:
Стержневой паяльник обычно имеет пластиковую или деревянную рукоять. Прорезиненный держатель убережет от скольжения пальцев и неприятных ожогов. Полезным дополнением является регулятор температуры на корпусе паяльника или на станции к нему - так мы сможем менять температуру в зависимости от компонентов, с которыми работаем.
Оптимальная мощность паяльника для пайки радиодеталей составляет 30-40 Вт с температурой 250-400 °С. Универсальными являются электроинструменты мощностью 40-60 Вт — они подходят для большинства работ.
Керамический нагревательный элемент представляет собой полый цилиндр, в толще которого имеется токопроводящий слой. Нагреватель герметизирован, не окисляется, поэтому у него больший срок службы, чем у нихромовых вариантов. Но керамика отличается хрупкостью, поэтому приборы боятся ударов и падений, к тому же, к ним подходят только оригинальные жала. Самые популярные и универсальные жала - "конус" и "игла" с никелированным защитным покрытием для защиты от коррозии.
Средства для чистки жала паяльника
Каким бы не был паяльник, для долгой, безопасной и комфортной работы нужно знать основы ухода за ним – чистка и хранение! Чем же так загрязняется жало? Одна из этих причин заключается в том, что жало паяльника контактирует с различными типами веществ и со временем собирает их в виде остатков. Кроме того, ржавчина – обычная проблема для всех металлов, и паяльник – не исключение.
Жало раскалено до высоких температур (в чем и есть его предназначение), но плавит оно не только то, что нужно нам – иногда это может быть и едва задетая пластиковая изоляция, перегоревшая химия для пайки и многое другое. Происходит это от долгого контакта компонента/детали с паяльником или слишком высокой температуры. К грязному жалу плохо липнет припой, а аромат гари довольно неприятен и вреден. Быстро очистить паяльник от легкого нагара или грязи помогут специальные губки.
Губка для очистки паяльного жала предназначена для удаления окислов с поверхности жала и избытков припоя, что продлевает срок службы паяльника. Производится из чистой целлюлозы и поставляется в спрессованном виде. Перед использованием губку нужно смочить водой, отжав излишки.
Более жестким, но и действенным способом очистки является металлическая губка - она более эффективно снимает излишки припоя и загрязнения.
Если нагар въелся намного сильнее, чем ожидалось, и обычные губки уже не помогают, то можно воспользоваться специальным средством для очистки. Будьте осторожны - средство весьма едкое, используйте только в хорошо проветриваемом помещении или под вытяжкой.
Припой, флюс и канифоль
Припой - это то самое связующие вещество, которое соединяет детали и компоненты. Как правило, для этого применяются сплавы на основе свинца, олова, меди, кадмия и никеля. Припой имеет температуру плавления ниже, чем соединяемые им металлы, поэтому подбирается в зависимости от цели работы. Для пайки радиокомпонентов чаще всего используется сплав ПОС-60 (или 61), что расшифровывается как П - припой, О - олово, С - свинец, 60% (процент содержания олова).
Припой продается в разном виде - в виде катушки, спирали, отдельных прутьев, порошка и зёрен. Какую форму выбрать каждый решает сам в зависимости от личного удобства использования. То же самое касается и толщины прута припоя - чем меньше место соединения, тем аккуратнее должна быть пайка. Нам вполне подойдет проволока припоя толщиной до 1 мм.
Припой бывает не простой, а с полезным содержимым внутри - канифолью. Большинство проводников подвержены окислению, а на их поверхности быстро откладываются жировые частицы. Это сильно затрудняет процесс пайки и ухудшает качество соединения. Канифоль представляет собой очищенную смолу хвойных деревьев и отлично подходит для пайки за счет низкой температуры плавления. Являясь химически активным кислотным веществом, канифоль при нагревании очищает поверхность от оксидной пленки и инородных веществ. Баночка с канифолью верный спутник паяльника.
Флюсы, в том числе и канифоль, оберегают нагретый при пайке металл от окисления. способствуют лучшему растеканию припоя по шву, а также способствуют крепости соединения. Существует много видов флюсов на основе уже знакомой нам канифоли, глицерина, хлористого цинка, ортофосфорной кислоты. Некоторые из них, активные флюсы, требуют тщательной отмывки, т.к. продолжают свое "очищающее" воздействие и после процесса пайки, что может в итоге разрушить соединение. По форме флюсы могут быть твердыми, как канифоль, жидкими и наноситься кисточкой, или пастообразными.
Флюс ЛТИ-120 - это раствор сосновой канифоли и спирта с активаторами. Применяется для пайки элементов радиомонтажа и печатных плат легкоплавкими припоями. Нейтральный, отмывки не требует, но при желании растворяется спиртом или ацетоном. Этот флюс удобно наносить кисточкой на предполагаемое место спайки.
Вспомогательные приспособления и инструменты для пайки
Лужение и первая пайка
Когда рабочее место готово, можно приступить к работе! Почти. Новые паяльники чистые и красивые, но их жало следует подготовить к пайке – залудить. Что это значит? Лужение – это нанесение тонкого слоя расплавленного припоя на поверхность металлических изделий. Лужение производится для защиты металла от коррозии и для подготовки к пайке. Если жало полностью медное, то перед лужением его следует заточить и зачистить напильником или наждачной бумагой. Жала, покрытые специальным сплавом, предварительной грубой очистки не требуют.
Залудить жало паяльника просто :
- Подключите паяльник к электросети и дождитесь нагрева жала. Если есть возможность регулировать нагрев - установите температуру около 200 - 250°С.
- Окуните кончик жала в баночку с твердой сосновой канифолью. Канифоль будет быстро и легко плавиться и покрывать металл.
- На покрытое канифолью жало нанесите припой. Удобней всего собрать припой в капельку и окунать в него кончик жала.
- Повторите действия с канифолью и припоем несколько раз, пока остриё паяльника не станет равномерно поблескивать от прилипшего припоя. Паяльник залужен!