Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования 8 разряд

Пайка

Пайка – соединение однородных или разнородных металлов, а также металлов с неметаллами, с помощью расплавленного припоя. Как правило, процессу пайки предшествует лужение. 

Лужение (полудка) – операция, при которой металл покрывается слоем расплавленного припоя. Пайка медных жил и проводов малого сечения осуществляется с помощью паяльника (электропаяльника), для пайки медных жил большого сечения и алюминиевых жил используют пламя пропанокислородной или ацетиленокислородной горелки, паяльной лампы либо способ заливки предварительно расплавленным припоем.

При пайке меди и сплавов применяют мягкие припои марки ПОС (оловянно-свинцовые), а также твердые припои ПМЦ (медно-цинковые) и ПСр (серебрянные). При пайке алюминия применяют припои марки А (цинкооловянно-медные), твёрдые припои ЦО-12 (цинкооловянные) и ЦА-15 (цинкоалюминиевые), а также мягкие оловянно-кадмиево-цинковые припои.

Оловянно-свинцовые припои марки ПОС (цифра от 18 до 90 показывает содержание олова) применяют:

– ПОС-61 (температура плавления 183 ºС) – при пайке РЭА;

– ПОС-40 (235 ºС) – для пайки соединения проводов;

– ПОС-30 (250 ºС) – для пайки свинцовых оболочек кабелей.

Трубчатые припои изготавливают в виде трубочки диаметром 1–5 мм, заполненной канифолью, служащей в качестве флюса.

Добавки в оловянно-свинцовые припои сурьмы, кадмия, а особенно висмута позволяют снизить температуру их плавления (до 60,5 ºС у сплава Вуда). Однако легкоплавкие припои отличаются малой механической прочностью и хрупкостью.

Твёрдые припои обладают высокой механической прочностью и применяются для выполнения соединений, работающих при повышенной температуре. Температура плавления латуней ПМЦ с содержанием меди 36–54 % (остальное – цинк) составляет 825–860 ºС. 

Серебряные припои содержат 25–70 % серебра, 26–40 % меди, 4–35 % цинка, имеют температуру плавления 720–765 ºС и отличаются высокой электропроводностью.

Припои для пайки алюминия:

– А (40 % олова, 58,5 % цинка, 1,5 % меди, температура плавления 400–425 ºС) широко применяется для соединения алюминиевых жил проводов и кабелей, обладает невысокой коррозионной устойчивостью, место пайки требует покрытия влагостойким лаком и тщательной изоляции;

– ЦО-12 (12 % олова, 88 % цинка, 500–550 ºС) отличается ещё меньшей коррозионной устойчивостью. 

Его применяют для пайки алюминиевых жил кабелей внутри муфт, герметическая заделка которых исключает попадание к месту пайки влаги и воздуха;

– ЦА-15 (85 % цинка, 15 % алюминия) отличается высокой механической прочностью и устойчивостью к коррозии. Недостаток – высокая температура плавления (550–600 ºС);

– мягкие оловянно-кадмиево-цинковые припои (40–55 % олова, 20 % кадмия, 25 % цинка и до 15 % алюминия, 200–250 ºС) применяют для пайки обмоточных алюминиевых проводов, а также для соединения алюминия с медью.

Для разрушения оксидной плёнки, а также для защиты поверхности соединяемых металлов от окисления при нагреве применяют различные флюсы. При пайке меди и сплавов мягкими припоями используют активные (кислотные), пассивные (бескислотные), активированные и антикоррозийные флюсы.

Активные флюсы используют при пайке железа, стали и сплавов на основе железа, а также меди, латуни и бронзы. После пайки место спая требует тщательной промывки в воде. Если на металле остался активный флюс, то он через некоторое время покрывается ржавчиной и зеленеет, происходит разрушение как спая, так и основного металла. Широко применяемая паяльная кислота представляет собой 30%-ный раствор хлористого цинка в воде.

Бескислотные флюсы (канифоль в чистом виде, а также с добавками спирта и  глицерина) используют для пайки меди и сплавов на основе меди мягкими припоями при монтаже РЭА. В промышленном производстве для пайки печатных плат используют флюс ЛТИ-120 (этиловый спирт 65–70 %, канифоль 20–25 %, диэтиламин 5 %, триэтаноламин 1–2 %).

Активированные флюсы приготавливают на основе канифоли с добавками небольшого количества соляно-кислого или фосфорно-кислого анилина, салициловой кислоты и т. п. Они позволяют производить пайку без предварительной зачистки поверхности соединяемых металлов (достаточно обезжиривания). 

Активированным флюсом является также паяльный жир, содержащий 10 % хлористого цинка и широко используемый при пайке оцинкованного железа. Промывка спая в воде от остатков таких флюсов не требуется.

Антикоррозийные флюсы изготавливают на основе фосфорной кислоты (с добавлением различных органических соединений и растворителей), а также на основе органических кислот. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии.

При пайке твёрдыми припоями меди и её сплавов используют буру (тетраборно-кислый натрий) и другие флюсы, содержащие соединения фтора, хлора и бора с калием, натрием, литием, цинком, кадмием, аммонием, а также триэтаноламин.

Для удаления оксидной плёнки с поверхности алюминия под слоем расплавленного припоя применяют также механические способы: паяльники с ультразвуковой вибрацией жала, кисточки из стальных волосков и стальные скребки.

При соединении пропаянной скруткой алюминиевых жил малого сечения (до 10 мм2) на них выполняют двойную скрутку с желобком. При этом на расстоянии 20–30 мм, в зависимости от сечения, жилы расположены параллельно.

Место соединения нагревают пламенем пропанокислородной горелки и палочкой припоя А, введённой в пламя, протирают желобок с одной стороны, разрушая при этом оксидную плёнку. По мере нагрева жилы начинают облуживаться и желобок заполняется припоем. Аналогично заполняют припоем желобок с другой стороны, а также облуживают жилы с внешней поверхности. После остывания место соединения изолируют. Соединение медных жил выполняют пропаянной скруткой без желобка. Жилы зачищают до металлического блеска, скручивают, покрывают слоем флюса и прогревают паяльником с добавлением припоя, либо опускают в расплавленный припой.

Соединение алюминиевых жил пайкой в разъёмных формах выполняют непосредственным сплавлением палочки припоя в форму, либо способом полива расплавленным припоем.

Последовательность операций, выполняемых при пайке непосредственным сплавлением палочки припоя:

1 Соединяемые жилы предварительно разделывают ступенями и лудят припоем марки А. Процесс лужения жилы начинается с нагрева её в пламени пропанокислородной горелки или бензиновой паяльной лампы. После начала плавления палочки припоя А, введённой в пламя горелки, наносят припой на всю ступенчатую поверхность повива проволок, и на их торец. При этом, для полного облуживания проволок, их поверхность тщательно натирают стальной кисточкой.

2 У предполагаемого края формы на жилы подматывают асбестовый шнур и укладывают концы жил в разъёмную форму. Форму укрепляют на жилах специальными зажимами и проволочным бандажом.

3 Для защиты изоляции от перегрева на жилы надевают защитный экран, а при больших сечениях жил устанавливают охладители.

4 Нагревают форму, начиная со дна средней части и далее по всей поверхности до начала плавления припоя, пруток которого вводят в пламя и сплавляют в литниковое отверстие до заполнения формы.

5 Расплавленный припой перемешивают стальной проволокой и удаляют с поверхности расплавленного металла шлаки; одновременно легким постукиванием по форме производят уплотнения припоя, после чего нагрев прекращают.

6 После остывания места соединения снимают экраны и форму, опиливают заусенцы, покрывают влагостойким лаком и изолируют.

Последовательность операций, выполняемых при пайке алюминиевых жил способом полива расплавленным припоем:

1 Припой марки ЦО-12 или ЦА-15 разогревают в тигле вместимостью 7–8 кг до температуры 650–700 °С, которую определяют по началу плавления погружаемой в припой алюминиевой палочки. Такое относительно большое количество припоя в тигле и высокая температура нагрева необходимы для обеспечения надёжного и достаточно полного расплавления проволок спаиваемых жил.

2 Концы жил разделывают ступенчато, либо обрезают ножовкой в стальных шаблонах под углом 55° к горизонту.

3 Закрепляют формы, под которыми устанавливают тигель и лоток для стекания припоя, сделанный из кровельного железа.

4 Паяльной ложкой черпают расплавленный припой и льют его в литниковое отверстие до тех пор, пока не произойдёт расплавление торцов жил. Момент расплавления определяют щупом из стальной проволоки.

5 При пайке концов жил, скошенных под углом 55°, в процессе полива припоя производят счистку плёнки окиси с поверхности жил стальным скребком.

6 При остывании припой дает усадку, поэтому во избежание образования раковины по мере усадки производят доливку припоя в литниковое отверстие формы.

7 Процесс пайки в одной форме не должен превышать 1–1,5 мин. Перед началом пайки следующей жилы, тигель с припоем вновь подогревают до 650–700 °С.

Медные жилы можно спаять в медных гильзах ГМ способом полива расплавленным припоем.

Последовательность выполнения операций:

1 Припой ПОССу 40-0,5 разогревают в графитовом или стальном тигле примерно до 290 °С.

2 Зачищают до металлического блеска концы жил и внутреннюю поверхность гильзы.

3 Покрывают флюсом концы жил и вставляют их в гильзу так, чтобы стык находился в середине заливочного отверстия.

4 Для уплотнения места соединения с обеих сторон между концом гильзы и краем изоляции подматывают на жилы асбестовый шнур. Сразу по окончании пайки, пока не остыл припой, протирают гильзу тряпкой, смазанной паяльной мазью. 

5 Во избежание перегрева изоляции жил длительность полива припоя не должна превышать 1,5 мин. За это время необходимо обеспечить полное облуживание гильзы.

При оконцевании алюминиевых многопроволочных жил припайкой наконечников для лучшего проникновения припоя в зазор между жилой и наконечником применяют алюминиевые наконечники с сечением на одну ступень больше, чем жила.

Последовательность выполнения операций:

1 Жилу разделывают ступенчатым способом и лудят.

2 Внутреннюю поверхность гильзы наконечника зачищают стальной щёткой и тоже лудят.

3 Надевают наконечник на жилу так, чтобы центральная проволока жилы выступала из шейки наконечника на 5–6 мм.

4 Зазор между жилой и наконечником уплотняют снизу асбестовым шнуром и закрепляют на жиле экран.

5 Пламя горелки направляют на верхнюю часть наконечника и выступающую жилу, нагревают их и сплавляют палочку припоя до заполнения всего пространства между гильзой наконечника и жилой.

Медные жилы можно оконцевать медными наконечниками.

Последовательность выполнения операций:

1 Конец жилы облуживают и надевают наконечник, у нижнего торца которого накладывают бандаж из двух – трёх слоев асбеста.

2 Наконечник прогревают пламенем пропанокислородной горелки, паяльной лампы или паяльником и заливают предварительно расплавленный припой ПОС, наблюдая чтобы он проник между проволоками жилы.

3 Тканью, смазанной паяльной мазью, сгоняют и разглаживают подтеки припоя на поверхности наконечника.

4 Асбестовый бандаж снимают и на его место накладывают изоляцию.