Мета роботи полягає в практичному освоєнні студентами технології з'єднання деталей та електричних провідників засобів вимірювань способом паяння.
8.2. Загальні відомості про паяння
Паянням називається процес з'єднання двох або більше нагрітих металічних деталей за допомогою розплавленого металу – припою. При правильному виборі матеріалу припою та режиму паяння має місце дифузія припою в поверхневий шар металу деталей, що з'єднуються. Це забезпечує електричний контакт деталей після застигання припою.
Припій служить для з'єднання деталей при паянні. Особливість припїв полягає в тому, що вони мають відносно низьку температуру плавлення, високу здатність до змочування поверхні металу, досить високу міцність з'єднання після застигання припою.
Розрізняють тверді та м'які припої. До твердих припоіїв відносяться мідно-цинкові, срібні, алюмінієві та інші. Тверді припої ширше вживаються у виробництві конструкційних деталей, що витримують значні механічні навантаження.
До м'яких припоїв відносяться олов'яно-свинцеві та вісмутові сплави. М'які припої менш міцні, але більш зручні при паянні, особливо, коли йдеться про вироби радіотехніки та приладобудування. Вони знаходять виключне вживання у виробництві ОЗВ при виконанні електромонтажних робіт.
Якість пяного з'єднання залежить від кількох факторів:
- вид металів, з яких виготовлені деталі, що з'єднуються паянням;
- попередня підготовка поверхонь, які підлягають паянню;
- застосований при паянні флюс;
- виконання вимог технології паяння;
- обробка паяного шва після паяння;
- професіональний досвід виконавця робіт по паянню.
По відношенню до паяння метали поділяються на кілька груп. Існують метали, які по своїм фізико-хімічним властивостям практично не підлягають паянню. Для інших, наприклад – заліза та його сплавів, алюмінію, паяння можливе, але застосовується порівняно рідко і при виконанні певних умов. Нарешті, до третьої групи відносяться метали, які досить легко з'єднуються паянням. Сюди входять дорогоцінні метали: золото, срібло, паладій, а також мідь та її сплави.
Фізико-хімічну основу технології паяння складає процес змочування рідким металічним припоєм поверхонь деталей, що з'єднуються, наступної дифузії атомів припою у поверхневий шар цих деталей і створення умов для міцного з'єднання після затвердження припою.
Звідси випливає, що поверхні, які підлягають паянню, повинні бути чистими та вільними від будь-яких домішок та плівок сторонніх матеріалів (захисні покриття – лаки, фарби, забруднення). Більшість металів є хімічно активними речовинами. В умовах природної атмосфери вони взаємодіють з киснем повітря і утворюють поверхневі окисні плівки. Цей процес активізується при підвищеній температурі, яка характерна для операції паяння.
З метою запобігання утворенню окисної плівки при паянні застосовують флюс - спеціальну речовину, яка ізолює поверхню деталей, що з'єднуються, від атмосферного кисню. З іншого боку флюс не повинен заважати змочуванню цих поверхонь припоєм. Тому флюс, як правило, при температурі паяння, знаходиться у рідкій фазі. На практиці для кожного металу знайдені флюси, що створюють найкращі умови для паяння. Так, для паяння міді м'якими свинцевими припоями широко вживається каніфоль – затверділа соснова смола. Ця речовина є хімічно інертна. При температурі 200...300°С вона плавиться і покриває поверхню мідної деталі тонким захисним шаром. При значних обсягах паяльних робіт використовують також спиртовий розчин каніфолі.
Якість паяного шва покращується, якщо попередньо поверхні, що підлягають паянню, механічно обробити з метою зняття застарілої окисної плівки, наприклад, обробити такі поверхні наждачним папером.
Для одержання якісного паяного з'єднання необхідновиконувати такі технологічні вимоги:
1. Температура припою та деталей, що з'єднуються. Якщо ця температура буде занадто низькою, припій густіє, сила його поверхневого натягу збільшується, а змочувальна здатність – погіршується. Якщо температура паяння занадто висока, прискорюються окислювальні процеси в зоні паяння, флюс починає горіти. Тому для кожної групи “метал - припій - флюс” існує оптимальний діапазон температур паяння. Зокрема, при виконанні паяння мідних деталей м'якими олов'яно-свинцевими припоями цей діапазон складає 210...250°С.
2. Обов'язкова наявність флюсу в зоні паяння. Рідкі флюси наносять на поверхні, що підлягають паянню, спеціальною щіточкою. Каніфоль вводять в зону паяння шляхом попереднього занурення в неї жала паяльника. Каніфоль плавиться і необхідна її кількість у вигляді краплі залишається на жалі паяльника.
3. Якість паяння залежить також від оптимальної кількості припою. Якщо припою мало, існує небезпека того, що змочування деталей буде неповним. Це призводить до зменшення міцності з'єднання. Якщо припою занадто багато, він утворює грубийпаяний шов і при наявності близько розташованих провідників збільшується ризик коротких замикань провідників. При великих обсягах робіт по паянню надлишок припою призводить до його необгрунтованоївтрати.