1.1. Материалы для пайки

Паяльные приборы.

Они служат для нагревания мест спайки и для расплавливания припоя. Паяльники предназначают только для мягкой пайки, прежде всего для спайки металлических листов. Паяльник состоит из медной головки, которая отдает тепло, необходимое для нагрева места спайки и для расплавления припоя. Для крупных изделий, таких, как листы кровли, используют тяжелый медный наконечник массой до 500 г в форме молотка, для мелких деталей, например электровыключателей, применяют медные наконечники в виде изогнутой отвертки. Медный наконечник отдает тепло соединяемым      металлическим частям, припою и воздуху, поэтому к нему необходимо постоянно подводить тепло. Его нагревают либо в открытом пламени при горении пропана или бутана, бензина или керосина, либо при помощи электроподогрева. Изготовляют электропаяльные приборы различной мощности от 25 до 500 Вт в зависимости от цели применения.

  Прежде чем начинать работу новым, только что купленным паяльником, необходимо медный наконечник освободить от окиси и покрыть оловом. Наконечник нагревают и трут его о кусок нашатырного камня и затем на медном наконечнике расплавляют немного мягкого припоя. Как только кончик паяльника нагреется до нужной температуры и начнет дымиться, им берут олово и равномерно его распределяют, пока оно не заблестит на кончике паяльника. На одном таком луженом кончике остается довольно много припоя для дальнейших паяльных работ. Если медный наконечник очень горячий, то в результате сильного парообразования оловянный припой окисляется до серо-черной золы, в результате чего наконечник теряет способность удерживать олово. Кроме того, при этом происходит растворение меди кончика паяльника в оловянном припое.

На обыкновенном медном наконечнике при паянии постепенно образуется слой окалины, который нарушает теплопроводность, а в электропаяльниках это может привести к перегреву нагревательного элемента. Слой окалины удаляют с холодного наконечника напильником и заново лудят наконечник.

В продаже имеются наконечники повышенного качества, стойкие к образованию окалины, в противоположность простым наконечникам. Например, паяльный наконечник фирмы Ersadur-Dauer, который достаточно лишь протереть тряпкой для подготовки к паянию, так что потребность в напильнике не возникает.

Чтобы горячий паяльник не прожег поверхность стола, используют в качестве подставки выгибаемую из проволоки опору.

Паяльные пистолеты. Эти электрические паяльные приборы служат для мягкой пайки и используются только для мелких паяльных работ. Они отличаются тем, что уже через несколько секунд после включения готовы к работе. Существуют паяльные пистолеты с взаимозаменяемыми наконечниками и локальным освещением (подсветкой) места паяния, работающие от встроенных аккумуляторных батарей, которые могут многократно заряжаться. И наконец, имеется ряд паяльных пистолетов, предназначенных для других работ, например для разрезания стиропора и сварки термопласта.

Паяльная лампа, паяльная горелка. Эти паяльные приборы работают с открытым пламенем. Паяльная горелка служит для твердой пайки, а паяльной лампой можно работать только с низкоплавким твердым припоем. Оба типа приборов пригодны, конечно, и для мягкой пайки, а также для оплавления краски, сгибания и правки различных деталей.

Паяльную лампу заправляют бензином, спиртом или керосином; паяльная горелка работает на жидком газе (пропане или бутане), поступающем из баллонов массой 5—10 кг или из зарядных устройств, содержащих от 100 до 200 г газа. Собираясь паять или вести сварку, следует проверить, не взят ли вместо паяльной горелки или сварного аппарата автогенный сварочный прибор, который также применяют для твердой пайки.

Для работы с открытым огнем требуется огнеупорная подкладка. До недавнего времени для этой цели использовали     асбестовую    пластину, однако обнаруженная токсичность этого материала свела на нет его использование. В качестве альтернативы предлагаются плитки из искусственного камня, шамота, твердой древесины или кирпича. Металлические пластины в качестве подкладки не рекомендуются, так как они быстро выводят тепло из изделия. При паянии с открытым огнем образуются вредные для здоровья пары. Поэтому паяльные работы следует проводить в хорошо проветриваемом помещении.

Флюсы.

Непосредственно после того, как соединяемые металлические части деталей основательно зачистят до блеска, на место спайки наносят соответствующий флюс. Флюс препятствует окислению зачищенного металла, на котором при нагревании свыше 100°С оксид образуется в доли секунды и является причиной того, что припой не соединяется с металлом и не образует с ним сплав. Кроме того, флюс препятствует окислению припоя и уменьшает его поверхностное натяжение. Благодаря этому припой хорошо растекается и заполняет щели шириной до миллиметра. В определенной мере флюс растворяет даже оксиды, его также можно применять как растворитель ржавчины. Твердый припой, а также в небольшом объеме мягкий припой поставляют в торговлю в виде спицеобразных стержней. Эти стержни одновременно содержат флюс в виде оболочки снаружи вокруг припоя или внутри его. При мягком паянии во многих случаях флюс отделяют от припоя. Флюс для мягкой пайки бывает саблевидным, пастообразным, жидким и в виде порошка. Этот флюс после очистки и перед нагреванием наносят кисточкой на место пайки таким образом, чтобы вся зачищенная поверхность металла была равномерно покрыта.

Флюсы     проявляют    свои свойства только в расплавленном состоянии: с одной стороны, они должны быть настолько вязкими, чтобы могли удерживаться на вертикальной поверхности, а с другой — достаточно жидкими, чтобы расплавленный припой мог вытеснять флюс из зазора между деталями. Кроме того, каждый флюс проявляет свое действие только в определенном интервале температуры. Если эта температура превышена, то флюс сгорает. Отсюда следует, что рабочая температура применяемого припоя должна находиться в температурной зоне действия флюса.

Флюсы не должны соприкасаться с кожей. Поэтому следует прежде всего защищать от этого агрессивного вещества органы дыхания, глаза и слизистую оболочку.

Остатки флюса после паяния, как правило, удаляют с детали. Основательную очистку достигают стандартным протравливающим средством, которое нагревают до 40°С. Для стали — это 10%-ный раствор соляной кислоты, а для меди применяют 10%-ный раствор серной кислоты. Другой метод очистки состоит в том, что раскаленную деталь охлаждают в холодной воде или остывшую деталь очищают в горячей воде.

Универсального флюса не существует. Поэтому необходимо разбираться в обозначениях, чтобы выбрать правильный флюс или в крайнем случае воспользоваться советом специалиста. Различные флюсы распределяются по группам в соответствии с DIN 8511. Среди них есть флюсы для мягкой пайки тяжелых металлов с обозначением группы от F-SW11 до F-SW32 (F — флюс, S — тяжелый металл, W — мягкая пайка). Нагары флюсов F-SW31 и F-SW32 подвергаются коррозии. Флюсы от F-LW1 до F-LW3 предназначены для пайки мягким припоем легких металлов (L), прежде всего для алюминия; при температуре свыше 300°С эти флюсы сгорают. Флюс для пайки твердым припоем (Н) тяжелых металлов входит в группу F-SH1 — F-SH4, для пайки легких металлов — в группу F-LH1 (остатки флюса смывают разбавленной азотной кислотой или горячей водой) и F-LH2 (флюс можно оставить на детали, но место спайки должно быть защищено от влаги).

В  зависимости  от  фирмы-изготовителя флюсы поставляют под различными торговыми марками.

Припои.

Припой изготовляют в виде стержней, проволоки, пасты и порошка, а припойных сплавов различают намного больше, чем флюсов. Выбор припоя зависит от температуры плавления соединяемых металлических деталей. Рабочая температура припоя должна быть как можно ниже точки плавления металлических деталей, предназначенных для соединения, чтобы из-за некоторого превышения оптимальной рабочей температуры металлические детали не могли расплавиться. В таком случае выбор припоя зависит от того, какими свойствами обладают места спайки, например, устойчивы ли они к механическим нагрузкам, холодо- или жаростойкие. И наконец, выбор припоя зависит от метода пайки: мягким или твердым припоем, производится ли пайка по зазору и т. п.

Стандарт DIN 1707 включает 51 мягкий припой. Особенно широкое и важное применение находят припои L-SN SB5 и L-SN AG5, а также оловянные сплавы с 5%-ной долей сурьмы или серебра с рабочей температурой от 230 до 240°С, применяемые   для   пайки   коммуникационных медных труб с горячей или холодной водой, для обогревательных устройств и в пищевой промышленности. Оловянный стандартный припой имеет обозначения «40», «50» и «60», которые указывают процентное содержание олова в этих мягких припоях. Соответственно температура их плавления составляет 235, 210 и 190°С, понижаясь с возрастанием доли олова.

В группе твердых припоев различают очень низкоплавкие припои на алюминиевой основе, среди которых отметим особенно удобный для пайки по зазору алюминиевых сплавов всех видов — это L-AL SL12. Кроме    того,    низкоплавкими твердыми припоями являются припои, содержащие не менее 20% серебра. Так, например, припой L-AG 2P с относительно высоким диапазоном температуры плавления (от 650 до 810 °С) применяют для пайки меди и всевозможных медных сплавов во всех отраслях, где используют медь. Из группы твердых припоев, содержащих не менее 20% серебра, следует особо упомянуть припой L-AG 40CD — низкоплавкий твердый припой (595-630°С), относящийся к разновидности твердых припоев, служащих для пайки по зазору стали, меди и латуни. Припои на основе меди имеют температуру плавления около  900°С   и   используются при пайке стали, ковкого чугуна, меди и медных сплавов — это, например, L-Cu Zn 40, L-Cu Zn 39 Sn и так называемый ней-зильбор L-Cu Ni 10 Zn 42.

Важно также знать, что медные, серебряные и мягкие припои проявляют оптимальную прочность только при ширине зазора от 0,05 до 0,1 мм, в то время как алюминиевые припои пригодны для зазоров шириной от 0,2 до 0,4 мм.

Вышеупомянутые припои (как и флюсы) различные фирмы-изготовители поставляют в торговлю под разными названиями, но так как на них имеется также маркировка по DIN, то специалисты без затруднений   могут   составить ясную картину возможности применения этих материалов. В случае специализированных работ может потребоваться совет квалифицированного специалиста.