Сварка и пайка металлов относятся к неразъемным соединениям. Однако у таких способов существует важное отличие. При сварке происходит соединение металлов благодаря местному нагреву детали до температуры, когда он начинает плавиться. В результате образуется соединение двух деталей в одно целое. Паяльная операция подразумевает получение прочного соединения разных деталей или конструкций.

Существующие методы пайки

Технология пайки классифицируется по нескольким показателям:

• температура;
• давление;
• припой.

Температурный показатель зависит от нагрева металла. В этом случае пайка бывает:

• высокотемпературная;
• низкотемпературная.

Разделяет эти два способа показатель температуры. Границей разделения считается 450 градусов.

Существует также определение пайки в зависимости от приложенного давления:

• пайка металла с применением фиксированного зазора;
• прессовая пайка.

Вернуться к оглавлению

Как паять вольфрам: особенности

Вольфрамовые изделия имеют высокую прочность, что дает возможность применять их в определенных отраслях:

• ракетостроении;
• электроламповой отрасли;
• радиотехнике.

Вольфрам может иметь чистый вид или входить в состав сплава. Этот цветной металл очень хрупок и отличается тугоплавкостью, поэтому его обработка вызывает много сложностей. В связи с этим пайка вольфрама требует своеобразного подхода.

Операция пайки делается при температуре, которая меньше температуры рекристаллизации материала. Обычно она равна 1450 градусам. Если температура намного выше, то начинает уменьшаться прочность металла. Намного легче паять вольфрамовые изделия с деталями из этого же материала. Пайка с различными материалами всегда проходит очень сложно, так как материалы имеют различные параметры линейного расширения.

Прежде чем начинать паяльные работы, поверхность вольфрамовых деталей подвергается тщательной очистке. Ее делают несколькими способами:

• механической очисткой;
• травлением в кислоте, при этом применяют азотную или фтористоводородную кислоту.

Если кислота отсутствует, ее заменяет сильно нагретый едкий натр. После очистки вольфрам протирается спиртом, можно промыть его горячей водой.

Чтобы достигнуть идеальной чистоты и высокой плотности шва, паяльные работы нужно проводить в вакууме. Существует также несколько других восстановительных сред, однако они требуют предварительного покрытия металла никелем. Таким образом получается высокое смачивание вольфрама текущим припоем.

Вернуться к оглавлению

В домашних условиях наиболее распространена пайка деталей радиотехники. Операция не вызывает никаких сложностей, ее может выполнять практически любой человек. Пайку всегда можно легко демонтировать, она отличается водоустойчивостью.

К негативной стороне можно отнести низкую прочность. Нет совместимости с другими металлами. Пайка плохо переносит холод и высокую температуру.

Чтобы выполнять паяльные работы, необходимо иметь припой из легкого плавкого металла.

Припой изготавливается из сочетаний свинца с оловом. Благодаря наличию конкретного материала припои могут иметь разную температуру плавления. Именно это обстоятельство и предопределяет основную сферу их работы. Чаще всего пользуются припоем, у которого температура плавления достигает 200 градусов.

В домашних условиях паяльные работы должны проводиться очень быстро.

Дело в том, что флюс, обеспечивающий текучесть припоя, начинает быстро обугливаться. Иногда требуется проведение дополнительной зачистки. Пока припой полностью не остынет и не станет твердым, запрещается двигать детали.

Высококачественным признается уровень пайки, когда припой тончайшим слоем обволакивает место пайки.

Вернуться к оглавлению

Как паять сталь: нюансы

Для того чтобы начать пайку стали, необходимо подобрать соответствующий способ. При этом учитывается:

• стойкость окисной пленки;
• взаимодействие стали и припоя;
• изменение характеристики стали, после термического процесса пайки.

Очень легко удаляются окислы, когда подвергается пайке углеродистая сталь. Намного сложнее удалить окисную пленку, когда работа проводится с легированной сталью, в состав которой входит хром, алюминий, титан и кремний.

Дело в том, что после нагрева на поверхности стали появляются трудно растворимые окислы Ме203, М203.

Чтобы паять сталь, пользуются припоями, в состав которых входит:

• олово;
• свинец;
• серебро;
• медь;
• никель;
• палладий.

Эти материалы оказывают небольшое влияние на свойства стали, они практически ее не растворяют.

Вернуться к оглавлению

Как паять детали из жести?

Стандартным способом спаивания жести является применение припоя, в котором содержится большое количество олова, флюса и паяльника, имеющего шило.

Профессионалы советуют использовать следующие марки припоя:

• ПОС 40;
• ПОС 30;
• ПОС 4-6.

Такой выбор припоя связан с химическими показателями материалов, когда выполняется пайка оловом. В этих припоях, кроме олова, содержится также:

• сурьма;
• мышьяк;
• медь;
• висмут.

Эти марки припоев отличаются показателем сопротивления срезу, благодаря определенному количеству примесей. Кроме того, они увеличивают сопротивление шва на разрыв после окончания пайки. Если в составе припоя недостаточно олова, то повышается количество сурьмы.

В некоторых случаях применяется ПОС 90 с большим количеством свинца. Для оцинкованного материала делается несколько другой подход.

Для пайки оцинкованного железа обязательно должен присутствовать флюс. Он играет роль химического окислителя и одновременно растворителя. Благодаря флюсу исчезает процесс окисления. Вдобавок ко всему, металл смачивается железом, и получается шов высокого качества. Чаще всего в качестве флюса используют соляную кислоту и канифоль.

В радиотехнике больше всего применяют канифоль. Только в некоторых случаях применяют хлористый цинк и борную кислоту.

Для работы используют паяльник, мощность которого должна превышать 40 Вт. Все работы желательно выполнять электрическим паяльником. Он позволяет проводить пайку в удобном положении, шов получается очень прочным и надежным.

Как способ неразъемного соединения металлов пайка известна с давних пор. Паяными металлическими изделиями пользовались в Вавилоне, Древнем Египте, Риме и Греции. Удивительно, но за тысячелетия, прошедшие с тех пор, технология пайки изменилась не так сильно, как этого можно было бы ожидать.

Пайкой называется процесс соединения металлов посредством введенного между ними расплавленного связующего материала - припоя. Последний заполняет зазор между соединяемыми деталями и, застывая, прочно соединяется с ними, образуя неразъемное соединение.

При пайке припой нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления, но не достигающей точки плавления металла соединяемых деталей. Становясь жидким, припой смачивает поверхности и заполняет все зазоры за счет действия капиллярных сил. Происходит растворение основного материала в припое и их взаимная диффузия. Застывая, припой прочно сцепляется с паяемыми деталями.

При пайке должно выполняться следующее температурное условие: Т 1 <Т 2 <Т 3 <Т 4 , где:

• Т 1 - температура, при которой паяное соединение работает;
• Т 2 - температура плавления припоя;
• Т 3 - температура нагрева при пайке;
• Т 4 - температура плавления соединимых деталей.

Отличия пайки от сварки

Паяное соединение по своему виду напоминает сварное, однако по своей сути пайка металлов радикально отличается от сварки. Основное отличие состоит в том, что основной металл не расплавляется, как при сварке, а лишь нагревается до определенной температуры, значение которой никогда не достигает температуры его плавления. Из этого основного различия вытекают все остальные.

Отсутствие расплавления основного металла делает возможным соединение пайкой деталей самых маленьких размеров, а также многократное разъединение и соединение спаянных деталей без нарушения их целостности.

Из-за того, что основной металл не расплавляется, его структура и механические свойства остаются неизменными, отсутствует деформация паяемых деталей, выдерживаются формы и размеры получаемого изделия.

Пайка позволяет соединять металлы (и даже неметаллы) в любом сочетании друг с другом.

При всех своих достоинствах пайка все же уступает сварке по прочности и надежности соединения. Из-за низкой механической прочности мягкого припоя, низкотемпературная пайка встык является непрочной, поэтому для достижения необходимой прочности детали необходимо соединять с перекрытием.

В наше время среди различных способов создания неразъемных деталей, пайка занимает второе место после сварки, а в некоторых областях ее позиции являются главенствующими. Трудно себе представить современную IT-промышленность без этого компактного, чистого и прочного способа соединения элементов электронных схем.

Применение пайки широко и многообразно. Ею соединяют медные трубы в теплообменниках, холодильных установках и всевозможных системах, транспортирующих жидкие и газообразные среды. Пайка является основным способом крепления твердосплавных пластин к металлорежущему инструменту. При кузовных работах с ее помощью крепят тонкостенные детали к тонкому листу. В виде лужения используют для защиты некоторых конструкций от коррозии.

Широко используется пайка и в домашних условиях. Ею можно соединять между собой детали из различных металлов, уплотнять резьбовые соединения, устранять пористость поверхностей, обеспечивать плотную посадку втулки разболтавшегося подшипника. Везде, где использование сварки, болтов, заклепок или обычного клея по каким-либо причинам невозможно, затруднительно или нецелесообразно, пайка, сделанная даже своими руками, оказывается спасительным выходом из ситуации.

Виды пайки

Классификация пайки носит довольно сложный характер из-за большого числа классифицируемых параметров. Согласно технологической классификации по ГОСТ 17349-79 пайка металлов подразделяется: по способу получения припоя, по характеру заполнения припоем зазора, по типу кристаллизации шва, по способу удаления оксидной пленки, по источнику нагрева, по наличию или отсутствию давления в стыке, по одновременности выполнения соединений.

Одной из основных является классификация пайки по температуре плавления используемого припоя. В зависимости от этого параметра пайку подразделяют на низкотемпературную (используются припои с температурой плавления до 450°C) и высокотемпературную (температура плавления припоев выше 450°C).

Низкотемпературная пайка более экономична и проста в исполнении, чем высокотемпературная. Ее преимуществом является возможность применения на миниатюрных деталях и тонких пленках. Хорошая тепло- и электропроводность припоев, простота выполнения процесса пайки, возможность соединения разнородных материалов обеспечивают низкотемпературной пайке ведущую роль при создании изделий в электронике и микроэлектронике.

К преимуществам высокотемпературной пайки относится возможность изготовления соединений, выдерживающих большую нагрузку, в том числе и ударную, а также получение вакуумно-плотных и герметичных соединений, работающих в условиях высоких давлений. Основными способами нагрева при высокотемпературной пайке, в единичном и мелкосерийном производстве, является нагрев газовыми горелками, индукционными токами средней и высокой частоты.

Композиционная пайка применяется при пайке изделий, имеющих некапиллярные или неравномерные зазоры. Она осуществляется с использованием композиционных припоев, состоящих из наполнителя и легкоплавкой составляющей. Наполнитель имеет температуру плавления выше температуры пайки, поэтому он не расплавляется, а лишь заполняет собой зазоры между паяемыми изделиями, служа средой распространения легкоплавкой составляющей.

По характеру получения припоя различают следующие виды пайки.

Пайка готовым припоем - самый распространенный вид пайки. Готовый припой расплавляется нагревом, заполняет зазор между соединяемыми деталями и удерживается в нем благодаря капиллярным силам. Последние играют очень важную роль в технологии пайки. Они заставляют расплавленный припой проникать в самые узкие щели соединения, обеспечивая его прочность.

Реакционно-флюсовая пайка , характеризующаяся протеканием реакции вытеснения между основным металлом и флюсом, в результате которой образуется припой. Наиболее известная реакция при реакционно-флюсовой пайке: 3ZnCl 2 (флюс) + 2Al (соединяемый металл) = 2AlCl 3 + Zn (припой).

Чтобы паять металл, кроме подготовленных соответствующим образом паяемых изделий необходимо иметь источник тепла, припой и флюс.

Источники тепла

Существует множество способов нагрева паяемых деталей. К самым распространенным и наиболее подходящим для пайки в домашних условиях относится нагрев паяльником, горелкой с открытым пламенем и строительным феном.

Нагрев паяльником осуществляют при низкотемпературной пайке. Паяльник нагревает металл и припой за счет тепловой энергии, аккумулированной в массе его металлического наконечника. Кончик паяльника прижимается к металлу, в результате чего происходит нагрев последнего и расплавление припоя. Паяльник может быть не только электрическим, но и газовым.

Газовые горелки - наиболее универсальный вид нагревательного оборудования. К этой категории можно отнести и паяльные лампы, заправляемые бензином или керосином (в зависимости от типа паяльной лампы). В качестве горючих газов и жидкостей в горелках может использоваться ацетилен, пропан-бутановая смесь, метан, бензин, керосин и пр. Газовая пайка может быть как низкотемпературной (при паянии массивных деталей), так и высокотемпературной.

Существуют и другие способы нагрева при пайке:

• Пайка индукционными нагревателями, которая активно используется для припаивания твердосплавных резцов режущего инструмента. При индукционной пайке паяемые детали или их части нагреваются в катушке-индукторе, через которую пропускается ток. Преимуществом индукционной пайки является возможность быстрого нагрева толстостенных деталей.

• Пайка в различных печах.
• Пайка электросопротивлением, при которой детали нагреваются теплотой, выделяющейся вследствие прохождения электротока через паяемые изделия, являющиеся частью электрической цепи.
• Пайка погружением, выполняющаяся в расплавленных припоях и солях.
• Прочие виды пайки: дуговая, лучами, электролитная, экзотермическая, штампами и нагревательными матами.

Припои

В качестве припоев используются как чистые металлы, так и их сплавы. Чтобы припой мог хорошо исполнять свое предназначение, он должен обладать целым рядом качеств.

Смачиваемость . Прежде всего, припой должен обладать хорошей смачиваемостью по отношению к соединяемым деталям. Без этого будет просто отсутствовать контакт между ним и паяемыми деталями.

В физическом смысле смачивание подразумевает явление, при котором прочность связи между частицами твердого вещества и смачивающей его жидкости оказывается выше, чем между частицами самой жидкости. При наличии смачивания жидкость растекается по поверхности твердого вещества и проникает во все его неровности.

Пример несмачивающей (слева) и смачивающей (справа) жидкостей

Если припой не смачивает основной металл, пайка невозможна. В качестве такого примера можно привести чистый свинец, который плохо смачивает медь и не может поэтому служить припоем для неё.

Температура плавления . Припой должен иметь температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых деталей, но выше той, при которой соединение будет работать. Температура плавления характеризуется двумя точками - температурой солидуса (температура, при которой плавится самый легкоплавкий компонент) и температурой ликвидуса (наименьшим значением, при которой припой становится полностью жидким).

Разница между температурами ликвидуса и солидуса называется интервалом кристаллизации. Когда температура соединения находится в интервале кристаллизации, даже незначительные механические воздействия приводят к нарушениям кристаллической структуры припоя, в результате чего может возникнуть его хрупкость и возрасти электрическое сопротивление. Поэтому необходимо соблюдать очень важное правило пайки - не подвергать соединение никакой нагрузке до полного окончания кристаллизации припоя.

Кроме хорошей смачиваемости и необходимой температуры плавления, припой должен обладать еще рядом свойства:

• Содержание токсичных металлов (свинца, кадмия) не должно превышать установленных значений для определенных изделий.
• Должна отсутствовать несовместимость припоя с соединяемыми металлами, которая может привести к образованию хрупких интерметаллических соединений.
• Припой должен обладать термостабильностью (сохранением прочности паяного соединения при изменении температуры), электростабильностью (неизменностью электрических характеристик при токовых, тепловых и механических нагрузках), коррозионной стойкостью.
• Коэффициент теплового расширения (КТР) не должен сильно отличаться от КТР соединяемых металлов.
• Коэффициент теплопроводности должен соответствовать характеру эксплуатации паяного изделия.

В зависимости от температуры плавления припои подразделяют на легкоплавкие (мягкие) с температурой плавления до 450°С и тугоплавкие (твердые) с температурой плавления выше 450°С.

Легкоплавкие припои . Наиболее распространенными легкоплавкими припоями являются оловянно-свинцовые, состоящие из олова и свинца в различном соотношении. Для придания определенных свойств в них могут вводиться другие элементы, например, висмут и кадмий для понижения температуры плавления, сурьма для увеличения прочности шва и т.д.

Оловянно-свинцовые припои имеют низкую температуру плавления и относительно невысокую прочность. Их не следует применять для соединения деталей, испытывающих значительную нагрузку или работающих при температуре выше 100°С. Если все же приходится применять пайку мягкими припоями для соединений, работающих под нагрузкой, нужно увеличивать площадь соприкосновения деталей.

К наиболее широко используемым относятся оловянно-свинцовые припои ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-61, ПОС-90, имеющие температуру плавления примерно 190-280°С (из них самый тугоплавкий - ПОС-18, самый легкоплавкий - ПОС-61). Цифры означают процентное содержание олова. Кроме основных металлов (Sn и Pb) припои ПОС содержат также небольшое количество примесей. В приборостроении ими паяют электросхемы, соединяют провода. В домашних условиях с их помощью соединяют самые различные детали.

Припой	Назначение
ПОС-90	Пайка деталей и узлов, подвергающихся в дальнейшем гальванической обработке (серебрение, золочение)
ПОС-61	Лужение и пайка тонких спиральных пружин в измерительных приборах и других ответственных деталей из стали, меди, латуни, бронзы, когда не допустим или нежелателен высокий нагрев в зоне пайки. Пайка тонких (диаметром 0,05 - 0,08 мм) обмоточных проводов, в том числе высокочастотных, выводов обмоток, выводных концов ротора двигателей с ламелями коллектора, радиоэлементов и микросхем, монтажных проводов в полихлорвиниловой изоляции, а также пайка в тех случаях, когда требуется повышенная механическая прочность и электропроводность.
ПОС-40	Лужение и пайка токопроводящих деталей неответственного назначения, наконечников, соединение проводов с лепестками, когда допускается более высокий нагрев, чем в случаях использования ПОС-61.
ПОС-30	Лужение и пайка механических деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, стали и железа.
ПОС-18	Лужение и пайка при пониженных требованиях к прочности шва, деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, пайка оцинкованной жести.

Тугоплавкие припои . Из тугоплавких припоев чаще всего используются две группы - припои на основе меди и серебра. К первым относятся медно-цинковые припои, которые используются для соединения деталей, несущих лишь статическую нагрузку. Из-за определенной хрупкости их нежелательно применять в деталях, работающих в условиях ударов и вибрации.

К медно-цинковым припоям относятся, в частности, сплавы ПМЦ-36 (примерно 36% Сu, 64% Zn), с интервалом кристаллизации 800-825°C, и ПМЦ-54 (примерно 54% Cu, 46% Zn), с интервалом кристаллизации 876-880°C. С помощью первого припоя паяют латунь и прочие медные сплавы с содержанием меди до 68%, осуществляют тонкую пайку по бронзе. ПМЦ-54 используют для пайки меди, томпака, бронзы, стали.

Для соединения стальных деталей в качестве припоя используют чистую медь, латуни Л62, Л63, Л68. Соединения, паянные латунью, обладают более высокой прочностью и пластичностью в сравнении с соединениями, паянными медью, они способны вынести значительные деформации.

Серебряные припои относятся к наиболее качественным. Сплавы марки ПСр кроме серебра содержат медь и цинк. Припоем ПСр-70 (примерно 70% Ag, 25% Cu, 4% Zn), c температурой плавления 715-770°C, паяют медь, латунь, серебро. Его используют в тех случаях, когда место спая не должно резко уменьшать электропроводность изделия. ПСр-65 используют для пайки и лужения ювелирных изделий, фитингов из меди и медных сплавов, предназначенных для соединения медных труб, используемых в системах горячего и холодного питьевого водоснабжения, им паяют стальные ленточные пилы. Припой ПСр-45 используют для пайки стали, меди, латуни. Его можно применять в тех случаях, когда соединения работают в условиях вибрации и ударов, в отличии, например, от ПСр-25, который удары выдерживает плохо.

Другие виды припоя . Существует множество других припоев, предназначенных для пайки изделий, состоящих из редких материалов или работающих в особых условиях.

Никелевые припои предназначены для пайки конструкций, работающих в условиях высоких температур. Обладая температурой плавления от 1000°C до 1450°C, они могут использоваться для пайки изделий из жаропрочных и нержавеющих сплавов.

Золотые припои, состоящие из сплавов золота с медью или никелем, используются для пайки золотых изделий, для пайки вакуумных электронных трубок, в которых недопустимо наличие летучих элементов.

Для пайки магния и его сплавов применяют магниевые припои, содержащие помимо основного металла также алюминий, цинк и кадмий.

Материалы для пайки металлов могут иметь различную форму выпуска - в виде проволоки, тонкой фольги, таблеток, порошка, гранул, паяльных паст. От формы выпуска зависит способ их ввода в стыковую зону. Припой в виде фольги или паяльной пасты укладывается между соединяемыми деталями, проволока подается в зону соединения по мере расплавления ее конца.

Прочность паяного соединения зависит от взаимодействия основного металла с расплавленным припоем, которое в свою очередь зависит от наличия физического контакта между ними. Оксидная пленка, присутствующая на поверхности паяемого металла, препятствует контакту, взаимной растворимости и диффузии частиц основного металла и припоя. Поэтому ее необходимо удалять. Для этого применяются флюсы, в задачу которых входит не только удаление старой окисной пленки, но и препятствие образованию новой, а также снижение поверхностного натяжения жидкого припоя с целью улучшения его смачиваемости.

При пайке металлов применяются различные по составу и свойствам флюсы. Флюсы для пайки имеют различия:

• по агрессивности (нейтральные и активные);
• по температурному интервалу пайки;
• по агрегатному состоянию - твердые, жидкие, геле- и пастообразные;
• по виду растворителя - водные и неводные.

Кислые (активные) флюсы, например "Паяльную кислоту" на основе хлорида цинка, нельзя использовать при пайке электронных компонентов, так как они хорошо проводят электрический ток и вызывают коррозию, однако, из-за своей агрессивности, они очень хорошо подготавливают поверхность и поэтому незаменимы при пайке металлических конструкций. И чем химически более стоек металл нем активнее должен быть флюс. Остатки активных флюсов нужно обязательно тщательно удалять после завершения пайки.

Широко распространенными флюсами являются борная кислота (H 3 BO 3), бура (Na 2 B 4 O 7), фтористый калий (KF), хлористый цинк (ZnCl 2), канифольно-спиртовые флюсы, ортофосфорная кислота. Флюс должен соответствовать температуре пайки, материалу паяемых деталей и припоя. Например, бура используется для высокотемпературной пайки углеродистых сталей, чугуна, меди, твердых сплавов медными и серебряными припоями. Для пайки алюминия и его сплавов применяют препарат, состоящий из хлористого калия, хлористого лития, фтористого натрия и хлористого цинка (флюс 34А). Для низкотемпературной пайки меди и её сплавов, оцинкованного железа используется, например, состав из канифоли, этилового спирта, хлористого цинка и хлористого аммония (флюс ЛК-2).

Флюс может применяться не только в виде отдельного компонента, но и входить составным элементом в паяльные пасты и таблетированные виды так называемых флюсующихся припоев.

Паяльные пасты . Паяльная паста - это пастообразное вещество, состоящее из частиц припоя, флюса и различных добавок. Паяльная паста обычно используется для поверхностного монтажа SMD-компонентов, но удобна и для пайки в труднодоступных местах. Пайка радиодеталей такой пастой осуществляется с помощью термовоздушной или инфракрасной станции. Получается красивая и качественная пайка. Однако из-за того, что большая часть паяльных паст не содержит активных флюсов позволяющих паять, например сталь, большинство их подходят только для пайки электроники.

Пайка стали

Пайка стали своими руками не представляет особой сложности. Стальные изделия с успехом можно паять даже легкоплавкими припоями, например, ПОС-40, ПОС-61 или чистым оловом. А, например, легкоплавкие припои на основе цинка малопригодны для пайки углеродистых и низколегированных сталей из-за плохого смачивания, затекания в зазор и низкой прочности паяных соединений в результате образования по границе шва и стали интерметаллидной хрупкой прослойки.

В общем виде пайка стали осуществляется в такой последовательности.

• Производится очистка от загрязнений паяемых деталей.
• С соединяемых поверхностей удаляется окисная пленка - механической зачисткой (металлической щеткой, шлифовальной шкуркой или кругом, дробеструйной обработкой) и обезжиривание. Обезжиривание можно осуществлять едким натром (5-10 г/л), углекислым натрием (15-30 г/л), ацетоном или другим растворителем.
• Детали в месте соединения покрываются флюсом.

• Осуществляется сборка изделия с фиксированием деталей в нужном положении.

• Изделие разогревается. Пламя должно быть нормальным или восстановительным - без избытка кислорода. В сбалансированной газовой смеси пламя только нагревает металл и иного воздействия не оказывает. В случае сбалансированной газовой смеси пламя горелки обладает ярко-синим цветом и небольшой величиной. Пересыщенное кислородом пламя окисляет поверхность металла. Факел пламени горелки, насыщенный кислородом бледно-голубого цвета и маленький. Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя в разные стороны, при этом время от времени касаются припоем соединения. Нужная температура достигается тогда, когда припой начинает плавиться при прикосновении к деталям. Не нужно создавать избыточного нагрева. Обычно с практикой достаточность нагрева определяется по цвету поверхности металла и появлению дыма флюса.

• На соединяемые стыки наносится флюс.

Пайка металла: нанесение флюса. На фото припой покрытый оболочкой из флюса.

• В зону стыка подается припой (в виде проволоки, или кусочка, уложенного в стык) и производится подогрев детали и припоя до расплавления последнего и затекания в стык. Под влиянием капиллярных сил припой сам втягивается в зазор между деталями.

Припой должен плавиться не от пламени горелки, а от теплоты прогретого соединения.

• После завершения пайки, изделие очищается от остатков флюса и лишнего припоя.

Если есть возможность, можно соединяемые детали сначала залудить припоем в месте контакта. Затем детали соединить и нагреть до температуры плавления припоя. В этом случаи может получиться более прочное соединение.

Температура пайки определяется маркой припоя.

Причины неудачи . Если припой не распределяется по поверхности деталей, то это может быть по следующим причинам:

• Недостаточный прогрев деталей. Продолжительность прогрева должна соответствовать массивности деталей.
• Плохая предварительная очистка поверхности от загрязнений.
• Использование неподходящего флюса. Например, нержавеющая стали или алюминий требуют очень химически активных флюсов. Или флюс может не соответствовать температуре пайки.
• Использование неподходящего припоя. Например, чистый свинец так плохо смачивает металлы, что им паять нельзя.

Пайка других металлов

Особенности пайки чугуна . Паяются серый и ковкий чугуны, белый не подлежит пайке из-за плохой обрабатываемости и хрупкости. При пайке чугуна возникают две проблемы, мешающие получению качественного соединения: возникновение объемных и структурных изменений в условиях местного газопламенного нагрева, и плохая смачиваемость чугуна из-за присутствия в нем включений свободного графита.

Первую проблему помогает решить пайка при температурах не выше 750°С.

Для решения второй проблемы, инструкции по пайке чугуна содержат требования удаления свободного графита с паяемых поверхностей. Это можно делать несколькими способами: тщательной механической зачисткой, окислением графита в летучий оксид углерода обработкой соединяемого стыка борной кислотой или хлоратом калия, выжиганием углерода пламенем горелки с последующей очисткой проволочной щеткой. Существуют также высокоактивные флюсы для чугуна, которые хорошо удаляют графитовые включения.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Чаще всего для пайки печатных плат в радиотехнических изделиях и бытовой технике предпочитают использовать обычную канифоль из сосновой смолы, но ее можно заменить другими компонентами. В расплавленном виде она способствует растеканию оловянного припоя по медным дорожкам платы. Это позволяет надежно припаять ножки радиодеталей и концы соединительных проводов. Канифоль позволяет эффективно паять медные, жестяные и серебряные изделия. Для того чтобы паять оцинкованное, нержавеющее железо, радиатор, ведра, кастрюли, различные сплавы, латунь и другие металлы можно использовать кислотные растворы.

Флакон с кислотным раствором для пайки металлов

Кислотные растворы

Важно правильно выбрать кислотный раствор. Зависит это от вида металла, из которого сделаны детали. Это может быть алюминиевый или медный радиатор, чайник, который надо спаять, медь, латунь или кровельное железо:

1. Оцинкованное железо. Места, где необходимо паять, обрабатывают кислотным раствором, правильно его называют (хлоратом цинка). Такой состав можно купить в специализированных магазинах, проще всего приготовить его самостоятельно.

Для этого достаточно в 100 мл соляной кислоты бросить кусочки цинка, который можно снять с корпуса пальчиковых батареек. После окончания химической реакции цинк растворится, выделяя при этом большое количество водорода.

Правильно будет осуществлять процесс в хорошо проветриваемом помещении, при отсутствии открытого огня.

После того, как раствор остынет и отстоится, верхнюю прозрачно-желтую часть переливают в чистую стеклянную посуду. Осадок сливают в грунт, в канализацию с металлическими трубами не рекомендуется. Кислотой можно повредить трубы и герметичные прокладки. Оставшаяся часть раствора готова для обработки кровельного оцинкованного железа.

Как запаять листы кровельного железа

1. Нержавеющая сталь. Прежде чем паять, поверхность зачищается и обрабатывается ортофосфорной кислотой, в состав которой входят следующие элементы:
   

• до 50% хлористого цинка;
• аммиак до 0,5%;
• растворяется водой с концентрацией рН – 2,9%.

Ортофосфорная кислота применяется для пайки в качестве флюса и для очищения металла от ржавчины

Раствор бывает прозрачным светло-желтого цвета или бесцветным, при нагреве до 213ºС преобразуется в H 4 P 2 О 7 (пирофосфорную кислоту), которая обезжиривает поверхность металлов. Состав растворяет оксидную пленку на различных металлах и сплавах:

• нержавеющая сталь;
• латунь;
• сплавы никеля;
• сплавы меди;
• сплавы углеродистых металлов и низколегированной стали.

Применение кислот

Чтобы паять металлические изделия (трубы, радиатор, ведра, кастрюли), поверхность элементов тщательно зачищается, можно напильником или наждачной бумагой. На очищенные участки кисточкой наносят кислотный раствор, после чего на поверхности паяльником расплавляют до жидкого состояния припой.

Жидкий припой облуживает зачищенные места, при кипении кислотный флюс выходит на поверхность. Когда припой застывает, спаиваемые элементы надежно и герметично фиксируются.

Паять можно мощным паяльником или открытым огнем от газовой горелки. Можно использовать различные источники тепла в зависимости от площади разогреваемой поверхности и температуры плавления припоя.

Остатки кислотного флюса смываются водой, лучше мыльным, щелочным раствором, это исключит дальнейшую коррозию металла.

Обработанные и спаянные элементы нержавеющей стали

Кислотой можно повредить кожу и мышечную ткань, при вдыхании паров поражаются дыхательные органы. Контактируя с воздухом, соляная кислота вступает в химическую реакцию, над открытой емкостью заметен дымок. Работать правильно в этих условиях в защитных очках, резиновых перчатках, противогазе, можно в респираторе.

При попадании раствора на кожу промыть этот участок тела 6%-ным щелочным раствором или простым мылом. Не рекомендуется флюсами с кислотой паять радиотехнические платы. Кислотные составляющие с них трудно смываются и способствуют распаду медных дорожек. Их лучше заменить, для этого есть специальная паста.

Хранить растворы с кислотой для пайки правильно будет в емкостях из следующих материалов:

• стекло;
• керамика;
• фарфор;
• фторопласт.

Такая посуда не вступает в реакцию с кислотой, в ней длительное время можно сохранить приготовленный состав.

Пайка без паяльника

В бытовых условиях при отсутствии паяльника можно паять медные провода диаметром до 2 мм. Для пайки радиаторов, посуды используют специальный припой, паяльные лампы, газовые горелки, так как медь стержня паяльника не в состоянии разогреть большую площадь поверхности. Существует несколько способов:

1. Лужение и пайка проводов в расплавленном припое . Предварительно провод нагревают, прикладывают к кусочку канифоли, она плавится и равномерно растекается по поверхности соединения. Провод скруткой опускается в расплавленный припой в жестяной банке на костре, можно греть на паяльной лампе. Для того чтобы запаять скрутку, желательно ее подержать в кипящем олове до 1 минуты. Медные провода прогреются, и сплав заполнит все промежутки между скрученными проводами. Таким способом можно паять мелкие детали из меди, латуни и других сплавов.

Залуженный и спаянный медный провод

1. Пайка проводов в желобе . Зачищенные и скрученные провода укладываются в отрезок трубки 2-3 см из алюминия, диаметром 0,5-1см, распиленной вдоль. Сверху засыпается смесью мелкой стружки припоя и канифольной пыли, снизу эта конструкция разогревается зажигалкой, свечкой или малой паяльной лампой.

Разогрев припоя паяльной лампой (горелкой)

Смесь плавится и тщательно обволакивает все места соединения проводов. После застывания алюминиевый желоб убирают, место соединения изолируют.

Стружку припоя можно наточить крупнозернистым напильником.

1. Тонкий медный провод до 0,75 мм можно уложить на фольгу из алюминия, насыпать смесь из канифоли и стружки олова, герметично завернуть и разогреть 3-4 минуты. Припой равномерно заполнит все элементы на месте спайки, после остывания фольгу можно снять и выбросить.

Как готовится паяльная паста

Паста для пайки продается в магазинах радиодеталей, но можно приготовить самостоятельно. В 32 мл соляной кислоты добавляют 12 мл обычной воды, потом кусочки цинка – 8,1 г. Для этого используется эмалированная посуда.

После окончания реакции растворения, в состав вносят олово – 8.7 г. Когда закончится вторая реакция растворения, выпаривают воду до пастообразной консистенции раствора. Паста перемещается в фарфоровую емкость, куда засыпают порошок, в составе которого:

• свинец – 7,4 г;
• олово – 14,8 г;
• сухой нашатырь – 7,5 г;
• цинк – 29,6 г;
• канифоль – 9,4 г.

Эта паста замешивается на 10 мл глицерина, подогревается и перемешивается.

Как правильно паять, последовательность действий:

• детали на месте пайки зачищают, провода скручивают;
• паста наносится кисточкой, тонким слоем;
• поверхность для спайки разогревается зажигалкой плазменной, горелкой, свечкой или спиртовой таблеткой, можно даже спичками или на костре до момента, когда паста расплавится;
• после плавления элементы пайки удаляются от источника тепла, припой застывает.

Паста очень эффективна, когда необходимо паять медный провод, мелкие детали из сплавов, основой которых является медь, латунь, например радиатор, самовары и другие изделия.

Пайка посуды

Ведра и кастрюли, с отверстиями не более 5-7 мм в диаметре, рекомендуется паять, не используя паяльник, припоем ПОС-60. Дырявые места на посуде можно надежно запаять. Для этого дырки тщательно зачищаются наждачной бумагой изнутри емкости. Отверстию по краям придается конусная форма, очищенные места кисточкой обрабатываются раствором паяльной кислоты.

Для того чтобы исключить утечку припоя с наружной стороны, все донышко или отдельные места, где требуется запаять отверстия, закрывают тонкими жестяными пластинами. С внутренней стороны в зачищенные отверстия насыпают порошкообразный припой с канифолью. Места пайки разогревают на открытом огне до плавления припоя и заполнения им всех щелей.

Для радиаторов зачистка и пайка осуществляются с наружной стороны. Чтобы исключить протекание припоя внутрь, отверстие закрывают пластиной жести, оцинкованного железа, можно заменить на медь или латунь. Выбор зависит от материала, из которого сделан радиатор. Однородные металлы и сплавы, схожие по своему составу, легче запаять.

После окончания процесса пайки радиаторов внутренняя и внешняя поверхности тщательно промываются щелочным, мыльным раствором для того, чтобы исключить воздействие кислотных составляющих на металл.

Флакон с флюсом для пайки алюминия

Когда надо запаять детали из алюминия, используются специальные припои:

• смесь 4:1 олово с цинком;
• смесь 30:1 олово с висмутом;
• порошок 99:1 олова и алюминия.

Последовательность обработки поверхности аналогичная, как и для подготовки железной посуды. Для того чтобы качественно запаять алюминий, в порошок добавляют канифоль, но температура плавления должна быть выше 500ºС. Припой в отверстии рекомендуется помешивать, можно тонким медным жалом паяльника.

Паста для пайки печатных плат

Состав не сильно отличается от пасты, которую используют, чтобы припаять без паяльника, в порошок входят следующие компоненты:

• олово – 14,8 г;
• канифоль – 4 г;
• цинковая пыль – 738 г;
• свинцовый порошок – 7,4 г.

Для пастообразной консистенции добавляют диэтиловый эфир – 10 мл, его можно заменить, использовать глицерин – 14 мл.

Последовательность пайки:

• зачищаются ножки и дорожки печатной платы;
• для того чтобы запаять, ножки деталей вставляются в отверстия платы;
• места, где надо запаять на плате смазываются пастой;
• паста разогревается паяльником до плавления;
• припой растекается и застывает, обеспечивая надежный электрический контакт деталей с дорожками печатных плат.

Уроки пайки. Видео

Научиться правильно паять можно, просмотрев это видео.

Иногда возникает вопрос, как припаять без паяльника, ведь пайка — самый распространенный способ соединения небольших деталей в домашних условиях. Но что делать, когда надо срочно соединить провода, а паяльник сломался.

Паяльник — это удобный и простой инструмент. С ним можно соединять небольшие изделия в домашних условиях.

Паяльник — это простой и удобный инструмент. Как с его помощью соединять металлы, знает, наверное, каждый. А вот как припаять без паяльника, когда нет электричества — это вопрос, который следует рассмотреть подробнее.

Лужение без паяльника

Лужение — это предварительное нанесение тонкого слоя припоя на поверхность соединяемых участков деталей. Оно производится для улучшения электрического контакта и повышения качества пайки.

Лужение можно выполнить без паяльника. Для этого надо подготовить небольшое металлическое корытце. По размерам лучше всего подойдет металлическая крышка банки, например, из-под растворимого кофе. В крышку помещаются небольшие кусочки оловянно-свинцового припоя ПОС60 (еще лучше — чистое олово) и канифоли.

Если нужно спаять провода, то с их концов вначале снимается изоляция на расстоянии примерно 20-30 мм. Емкость с припоем и канифолью разогревается до расплавления припоя. В качестве нагревателя можно использовать электрическую плитку, свечу, костер или любой источник открытого пламени. Оголенный конец провода погружается в расплавленную канифоль так, чтобы флюс покрыл всю поверхность. Затем обработанный участок провода помещается в расплав припоя на 2-3 с. После извлечения провода из расплава быстрым движением руки, с помощью тряпки, удаляется лишний припой. На поверхности провода должен остаться тонкий равномерный слой олова.

Если надо залудить участок плоской детали, то на ее поверхность насыпается мелко наструганный припой и небольшой кусочек канифоли. Пламя для разогрева подносится снизу детали, под участком пайки. После расплавления припой растирается по поверхности стальным стержнем. Лишняя масса удаляется тряпкой. При лужении стальной детали канифоль не используется. Участок пайки тщательно обрабатывается паяльной кислотой. Сам процесс лужения аналогичен.

Вернуться к оглавлению

Пайка проводов без использования паяльника

Вопрос, как припаять без паяльника для медных проводов сечением до 0,75 мм², решается просто. Залуженные концы проводов скручиваются между собой. Участок пайки разогревается до подплавления слоя припоя. В качестве нагревателя надо использовать источник узконаправленного пламени: свеча, зажигалка, спички. Припоя, нанесенного на поверхность в процессе лужения, должно хватить для .

Если надо припаять провод к средине другого провода, то его конец следует обмотать вокруг места соединения (2-3 витка) или обхватить этот участок, согнув провод на 180º. Сама пайка производится аналогично соединению концов проводов.

При пайке более крупных проводов массы олова в залуженном слое может не хватить для надежного соединения. В этом случае следует сверху скрученного участка насыпать мелко натертый припой и нагревать до тех пор, пока он не расплавится и не заполнит зазоры в скрутке. Так можно припаять без паяльника медные провода диаметром до 2 мм.

Иногда необходимо припаять провод к плоской поверхности. Для этого конец провода и участок поверхности детали (корпуса) предварительно лудятся. Провод прижимается к плоскости детали, а сверху на участок пайки насыпается мелко напиленный припой. Нагревая снизу детали, обеспечивают расплавление олова.

Вернуться к оглавлению

Особенности пайки в желобе

Пайку проводов с диаметром до 3 мм можно произвести без паяльника с использованием желобка. Такой желобок делается из алюминиевой фольги толщиной порядка 0,8 мм. Пайка производится в следующем порядке. На концах соединяемых проводов снимается изоляция на длине порядка 30 мм. Оголенные концы скручиваются между собой или укладываются параллельно.

Фольга отрезается в виде короткой полоски шириной, равной ширине участка соединения, и изгибается в виде желобка, охватывая состыкованные провода. В желобок равномерно насыпаются измельченный припой и канифоль. Одним из концов фольга плотно оборачивается вокруг соединяемого участка так, чтобы припой не высыпался наружу. При работе используются пассатижи с тонкими носиками. Участок, покрытый фольгой, нагревается свечой, зажигалкой и т.п. до расплавления припоя. После затвердения массы фольга снимается.

Если необходимо, то лишний припой удаляется наждачной шкуркой или надфилем.

Вернуться к оглавлению

Пайка посуды или емкостей

Очень часто возникает необходимость запаять небольшое отверстие в кастрюле или ведре. В случае если отверстие составляет не более 6-7 мм, пайку можно произвести без паяльника. Для этого достаточно использовать припой ПОС60. Участок вокруг отверстия необходимо тщательно обработать наждачной шкуркой внутри емкости так, чтобы отверстию придать конусную форму (с расширением внутрь емкости). Затем этот участок обрабатывается соляной или паяльной кислотой. Снизу отверстия помещается небольшая тонкая пластина для предотвращения утечки припоя. Изнутри емкости в отверстие насыпаются измельченный припой и канифоль. Емкость ставится на источник направленного огня. Расплавленный припой запаивает отверстие.

Если надо запаять алюминиевую посуду, то следует заранее подготовить специальный припой. Можно использовать одну из рецептур: олово и цинк в соотношении 4:1; олово и висмут в соотношении 30:1 или олово и алюминий в соотношении 99:1. Такие сплавы можно приготовить только при высокой температуре путем перемешивания расплава.

Вернуться к оглавлению

Пайка с использованием пасты

Необходимые инструменты для паяльника из скрепки: 1 –автогенная зажигалка, 2 – металлическая скрепка, 3 –плоскогубцы, 4 – шлицевая (плоская) отвертка.

Припаять провод или радиодеталь без паяльника можно используя паяльную пасту. Такая паста приготавливается и своими руками. Для получения пасты «тиноль» в эмалированную емкость наливается 32 мл концентрированной соляной кислоты и смешивается с 12 мл воды. В жидкость вносится 8,1 г цинка, а после его растворения — 7,8 г олова. После окончания химической реакции производится выпаривание воды до образования пастообразного состава. Дальнейшие операции следует проводить в фарфоровой посуде. В пасту добавляются в виде порошка 7,4 г свинца и 14,8 г олова, а также 10 мл глицерина,7,5 г сухого нашатыря, 29,6 г цинка в виде пыли и 9,4 г канифоли. Добавляемые вещества предварительно разогреваются и перемешиваются в виде пудры.

Пайка провода или детали производится в следующем порядке:

1. Участок пайки зачищается.
2. На него намазывается паста с помощью кисточки.
3. Участок пайки нагревается на пламени спиртовки или свечи до расплавления пасты.

При пайке мелких радиодеталей или тонкого медного провода можно использовать немного отличающийся состав: 7,4 г свинцового порошка, 738 г — цинковой пыли, 14 мл глицерина, 4 г канифоли, 14,8 г олова в виде порошка. Пастообразное состояние достигается в основном двумя способами: смешиванием с глицерином или с раствором 10 г канифоли в 10 мл диэтилового эфира.

Вернуться к оглавлению

Самодельный паяльник

В местах, где отсутствует электричество, можно использовать самодельный аналог паяльника. Для этого необходимо найти медный стержень (провод) диаметром 4-5 мм и длиной порядка 10 см. Один конец стержня стачивается в виде отвертки, а другой — закрепляется в деревянной ручке. Такую ручку круглой формы легко вырезать из ветки дерева. Нагрев такого элементарного паяльника производится от открытого пламени. Сам процесс пайки мало чем отличается от пайки электрическим паяльником. Надо только приспособить термостойкую подставку, в которую устанавливается устройство при нагревании. Установка должна производиться быстро — одним движением руки. Припой и канифоль должны находиться в плоской емкости. Сама пайка провода или других деталей производится в непосредственной близости от источника нагрева.

Как правильно паять ? Этим вопрос вопросом задаются многие начинающие мастера. Для начала нужно приготовить все необходимые материалы и инструменты:

• паяльная лампа;
• флюс;
• припой.

Паяльник может быть электрическим, индукционным или газовым. Тяжелые молотковые паяльники нагреваются как открытым огнем, так и электричеством. В настоящее время эти модели используются очень редко, предпочтение отдается электрическим инструментам. Выбирают такой инструмент, принимая во внимание его мощность. Для пайки деталей электронных схем используются паяльники мощностью 40 Вт, для тонкостенных деталей - приборы мощностью до 120 Вт. Мощность паяльной лампы зависит и от теплопроводности материалов. Например, для пайки стальных деталей требуется прибор меньшей мощности, чем для работы с медью.

При работе с электрической паяльной лампой используются легкоплавкие припои из сплавов олова и серебра. Для пайки посуды нельзя использовать сплавы, содержащие свинец. Правильно подобранный флюс - залог успешной пайки. Флюс используется для снятия оксидной пленки металла. При работе с электронными схемами нельзя применять составы на основе кислоты - это приведет к возникновению коррозии. Такие флюсы обычно используются при работе с химически устойчивыми металлами. При пайке нержавеющей стали используется ортофосфорная кислота.

Существуют также дополнительные материалы и приспособления, делающие процесс пайки более комфортным. Специальная подставка необходима для защиты стола, чаще всего она входит в комплект паяльника. Однако можно сделать ее своими руками из металлического листа. Для очистки кончика паяльника лучше всего использовать поролоновую губку. Удалять лишний припой с поверхности можно оплеткой или отсосом. Облегчает работу мастера и специальный держатель, называемый "третьей рукой". Плоскогубцы и специальные зажимы защитят вас от ожогов во время работ.

Подготовительные работы

Включенный в сеть прибор может испускать дым - это горят смазочные материалы. Вам нужно будет просто проветрить комнату. Подготовка наконечника прибора зависит от его изначального состояния. Медному наконечнику можно придать форму отвертки, это защитит его от износа. Делается это с помощью напильника или наждачной бумаги. Перед началом работы наконечник инструмента нужно залудить. Для этого необходимо прогреть паяльник и смазать его наконечник канифолью.

Подготовка металлических деталей к пайке подразумевает очистку от грязи и обезжиривание. При наличии ржавчины, ее нужно убрать наждачной бумагой или металлической щеткой. Нержавеющую сталь лучше всего обработать абразивным материалом. Качество работ зависит от температуры инструмента. При низкой температуре нагрева припой не распределится по поверхности детали, он свернется комком. Соединение получится рыхлым и непрочным. При использовании электрического паяльника, его температуру можно оценить с помощью канифоли. Она должна закипеть и начать выделять пар. Если канифоль моментально сгорает, а припой не удерживается на жале паяльника, прибор перегрет.

Как правильно паять: технология выполнения работ

Пайка может выполняться двумя методами: подача припоя на поверхность детали и слив припоя с кончика паяльника на деталь. В любом случае, перед началом работ детали следует закрепить в нужном положении, прогреть инструмент и покрыть места соединения флюсом. Дальнейшие действия зависят от способа пайки. Если припой будет подаваться с паяльника, его расплавляют на жале прибора, которое затем прижимается к деталям. Флюс при этом сгорает, припой перетекает на поверхности детали. После этого припой распределяют вдоль шва наконечником паяльника.

При нанесении припоя непосредственно на детали, их нужно прогреть паяльной лампой до требуемой температуры. После этого на поверхность накладывают припой. Расплавляясь, он соединяет их между собой. Выбор технологии зависит от типа и размера деталей. Если они имеют небольшой размер, подойдет первый способ. В остальных случаях лучше использовать второй метод.

Если припой не приобрел нужную текучесть, значит, прибор или поверхность не достаточно нагрета. Не используйте слишком большое количество припоя. Для качественной пайки достаточно небольшого количества припоя, шов не должен получаться выпуклым. Излишки припоя лучше всего удалить отсосом. О прочности соединения можно судить и по его цвету. Качественный спай должен иметь металлический блеск, если паяльник был недостаточно нагрет, спай будет иметь зернистую структуру. Пережженный припой не имеет характерного блеска и имеет недостаточную прочность. Используя флюсы на основе кислот, необходимо удалять их остатки после выполнения работ. Для этих целей используются моющие средства или мыло. Не удаленный вовремя флюс может разрушить соединение.

Лужение металлов припоем может быть подготовительным шагом пайки, или же отдельной операцией. Облуженные перед пайкой детали легко соединяются между собой. Чаще всего выполняют лужение электрических проводов. Делается это при их подсоединении к контактам. Из луженного провода легко сделать петлю, используемую для прикрепления к клеммам.