Технологический процесс пайки

Содержание

1 Технологический процесс пайки 3
2 Монтажные провода, требования к ним 12
3 Кабели радиочастотные, их основные типы, конструкция,
характеристики 14
Список использованной литературы 18

1 Технологический процесс пайкиПайка является одним из важных технологических процессов в практике выполнения электромонтажных и радиомонтажных работ, при ремонте электрооборудования и эксплуатации электроустановок для соединения между собой деталей из однородных и разнородных металлов, составляющих изделие.
Применение низкотемпературной пайки сохраняет неизменными структуру и свойства металла соединяемых деталей. Важным преимуществом пайки является разъемность паяных соединений, что делает этот процесс незаменимым при монтажных и ремонтных работах.
Отличают три рода спайки: мягкую, или слабую, твердую, или крепкую и самородную. В первых двух случаях соединение металлов производится при помощи более легкоплавкого металла, называемого припоем. При самородной спайке отдельные части одного металла соединяются между собой без всякого посредства другого постороннего металла. Самородная спайка самая прочная, примером ее может служить сваривание железа.
Спайка припоями тем менее прочна, чем более температура плавления спаивающего металла Отличается от температуры плавления спаиваемых металлов; например, свинец и цинк могут спаиваться оловом довольно прочно; спаивание же оловом серебра или меди очень непрочно.
Спаиваемые поверхности должны быть чисто металлическими, т.е. вполне освобождены от окислов и приставших посторонних тел, и возможно сближены между собой; чем тоньше слой припоя, помещающийся между соединяемыми поверхностями и чем чище эти поверхности, тем прочнее спайка.
Поэтому прежде, чем приступать к паянию, следует пригнать поверхности друг к другу, очистить их и покрыть флюсом или веществом, которое предохраняло бы их от загрязнения (окисления, осаждения копоти и т.д.) во время нагревания.
Чистота спаиваемых поверхностей так важна, что после очищения к ним не следует прикасаться даже пальцами.
Полная неподвижность спаиваемых частей во все время паяния и после него до застывания припоя есть, конечно, необходимое условие прочности спайки.
Мягким, слабым паянием называют паяние при помощи мягких, или слабых, т.е. легкоплавких, припоев, состоящих или из чистого олова, или же из сплавов этого металла со свинцом и висмутом.
Вообще, чем больше в припое олова, тем он слабее (легче плавится), наоборот, избыток свинца делает припой крепче (труднее плавится).
Спаивать мягкими припоями можно вообще все металлы, но действительно прочно соединять они могут только легкоплавкие металлы, так как разница в плавкости между ними и тугоплавкими металлами (медью, железом, серебром, золотом и пр) слишком велика.
Медный наконечник паяльника должен быть вполне чист и всегда вылужен; иначе он не будет захватывать припой. Но чтобы полуда держалась на паяльнике, нагревать его следует не более того, чем нужно для расплавления им припоя - не выше темно-красного каления.
Качество монтажа во многом определяется правильным выбором необходимых припоев и флюсов, применяемых при пайке проводов, радиодеталей и т. д.
Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повышается и скорость окисления металлических поверхностей возрастает. Вследствие этого припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому необходимо использовать различные флюсы, которые не только надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления, но также улучшают условия смачивания металлической поверхности расплавленным припоем.
Припой - это сплав металлов, предназначенный для соединения деталей и узлов методом пайки. Припой должен обладать хорошей текучестью в расплавленном состоянии, хорошо смачивать поверхности соединяемых материалов и иметь требуемые характеристики в твердом состоянии (механическая прочность, стойкость к воздействию внешней среды, усадочные напряжения, коэффициент теплового расширения и т.п.).
Выбор припоя зависит от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размеров деталей, требуемой механической прочности, коррозионной стойкости и др.
Отечественными производителями выпускаются припои под ГОСТированными наименованиями, а импортные припои, как правило, классифицируются фирмами производителями припоев, что усложняет их идентификацию. На мировом рынке наиболее известны припои под торговыми марками своих производителей: Alpha Metals, ASAHI, Cobar, Ersa, HARRIS, Heraeus, InterFlux, Multicore, Philips, Ctannol. В марках отечественных припоев заложено наименование входящих химических элементов и их процентное весовое содержание.
В области производства и ремонта электрического и электронного оборудования наибольшее применение нашли оловянно- свинцовые припои:
- безсурьмянистые ( ПОС ); пайка припой флюс
- малосурьмянистые ( ПОССу ), с содержанием до 0.5% сурьмы;
- сурьмянистые ( ПОССу ), с содержанием сурьмы более 0.5%.
Химический состав припоя определяет его температуру плавления. Внесение различных добавок приводит к изменению его эксплуатационных свойств. Как правило, припои под торговыми марками известных производителей имеют гарантию задекларированной степени чистоты припоя, а следовательно и соответствие заявленным параметрам. Следует иметь в виду, что длительное и нарушение условий хранения не способствует сохранению заявленных свойств и параметров паяльных материалов. Сохранению свойств припоя, способствует использование антиоксидантов и специальных восстановителей припоя.
Легкоплавкие (мягкие) припои.
Наиболее широко применяются легкоплавкие припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400° С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление разрыву до 7 кг/мм2).
В состав их входят олово и свинец в различных пропорциях.
Буквы ПОС в марке припоя означают припой оловянно-свинцовый, цифры - содержание олова в процентах (ПОС 61, ПОС 40)
Марка Химический состав в % Температура
оC
олово свинец сурьма примесей не более медь висмут мышьяк начало конец
ПОС-90 90 9,62 0,15 0,08 0.1 0,05 183 222
ПОС-40 40 57,75 2,0 0,1 0,1 0,05 183 230
ПОС-30 30 67,7 2,0 0,15 0,1 0,05 183 250
ПОС-18 18 79,2 2,5 0,15 0,1 0,05 183 270
При выборе типа припоя необходимо учитывать его особенности и применять в зависимости от назначения спаиваемых деталей. При пайке деталей, не допускающих перегрева, используются припои, имеющие низкую температуру плавления.
Легкоплавкие припои
Марка припоя Температура Область применения
ПОС 90 222 ºC Пайка деталей и узлов, подвергающихся в дальнейшем гальванической обработке (серебрение, золочение)
ПОС 61 190 ºC 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 высоко - частотных (лицендрата), выводов обмоток, радиоэлементов и микросхем, монтажных проводов в полихлорвиниловой изоляции, а также пайка в тех случаях, когда требуется повышенная механическая прочность и электропроводность.
ПОС 50 222 ºC То же, но когда допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 61
ПОС 40 235 ºC Лужение и пайка токопроводящих деталей неответственного назначения, наконечников, соединение проводов с лепестками, когда допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 50 или ПОС 61.
ПОС 30 256 ºC Лужение и пайка механических деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, стали и железа.
ПОС 18 277 ºC Лужение и пайка при пониженных требованиях к прочности шва, деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, оцинкованного железа.
ПОССу 4 - 6 265 ºC Лужение и пайка деталей из меди и железа погружением в ванну с расплавленным припоем.
ПОСК 50 145 ºC Пайка деталей из меди и её сплавов, не допускающих местного перегрева. Пайка полупроводниковых приборов.
ПОСВ 33 130 ºC Пайка плавких предохранителей.
ПОСК 47 - 17 180 ºC Пайка проводов и выводов элементов к слою серебра, нанесённого на керамику методом вжигания.
П 200 200 ºC Пайка тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов.
П 250 280 ºC Сплав “Розе” 92-95 ºC Пайка, когда требуется особо низкая температура плавления припоя.
Cплав д’Арсенваля 79 ºC Сплав Вуда 60 ºC Твердые припои
Твердые припои создают высокую прочность шва. В электро- и радиомонтажных работах они используются значительно реже, чем мягкие припои. В таблице приведены составы некоторых медно-цинковых припоев.
Марка Химический состав в % Температура
плавления в оС
медь цинк примесей не более сурьма свинец олово железо ПМЦ-42 40—45 остальное 0,1 0,5 1,6 0,5 830
Г1МЦ-47 45—49 0,1 0,5 1,5 0,5 850
ПМЦ-53 49-53 0,1 0,5 1,5 0,5 870
В зависимости от содержания цинка изменяется цвет припоя. Эти припои применяются для пайки бронзы, латуни, стали и других металлов, имеющих высокую температуру плавления. Припой ПМЦ-42 применяется при пайке латуни с содержанием 60—68% меди. Припой ПМЦ-52 применяется при пайке меди и бронзы. Медно-цинковые припои изготовляются путем сплавления меди и цинка в электропечах, в графитовом тигле. По мере расплавления меди в тигель добавляют цинк, после расплавления цинка добавляется около 0,05% фосфорной меди. Расплавленный припой разливается в формочки. Температура плавления припоя должна быть меньше температуры плавления припаиваемого металла. Кроме указанных медно-цинковых припоев, находят применение и серебряные припои. Составы последних приведены в следующей таблице.
Марка Химический состав в % Температура
плавления в оС
серебро медь цинк примеси не более свинец всего ПСР-10 9,7—10,3 52-54 Ос т а л ь н о е 0,5 1,0 830
ПСР-12 11,7-12,3 35-37 0,5 1,0 785
ПСР-25 24,7-25,3 39-41 0,5 1,0 765
ПСР-45 44,5-45,5 20,5 –30,5 0,3 0,5 720
ПСР-65 64,5-65,5 19,5 -—20,5 0,3 0,5 740
ПСР-70 69,5-70,5 25,5— 26,5 0,3 0,5 780
Серебряные припои обладают большой прочностью, спаянные ими швы хорошо изгибаются и легко обрабатываются. Припои ПСР-10 и ПСР-12 применяются для пайки латуни, содержащей не менее 58% меди, припои ПСР-25 и ПСР-45 — для пайки меди, бронзы и латуни, припой ПСР-70 с наиболее высоким содержанием серебра — для пайки волноводов, объемных контуров и т. п.
Кроме стандартных серебряных припоев, используются и другие, составы которых приведены ниже.
Химический состав в % Температура
плавления в
оC
серебро медь цинк кадмий фосфор 20 45 30 5 780
72 18 __ __ __ 780
15 80 __ __ 5 640
50 15,5 16,5 18 — 630
Первый из них применяется для пайки меди, стали, никеля, второй, обладающий высокой проводимостью,— для пайки проводов; третий может применяться для пайки меди, но не пригоден для черных металлов; четвертый припой обладает особой легкоплавкостью, является универсальным для пайки меди, ее сплавов, никеля, стали.
В ряде случаев в качестве припоя используется технически чистая медь с температурой плавления 1083°С.
Флюсы — вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления окислов с поверхности под пайку, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и/или защиты от действия окружающей среды. При паянии флюсы играют роль химических растворителей и поглотителей окислов. В процессе паяния они предохраняют металл от окисления и создают условия для смачивания металла припоем. В зависимости от технологии флюс может использоваться в виде жидкости, пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом, иногда трубка из припоя содержит внутри флюс-заполнитель.
Существуют флюсы, которые представляют собой, как правило, многокомпонентные системы, выполняющие сразу несколько функций. Это очистка поверхности, удаление окисла, улучшение растекания припоя и, как следствие, увеличение прочности и плотности соединения.
Форма поставляемого припоя зависит от способа пайки:
- ручной (индивидуальной) – контактной, инфракракрасной, ультразвуковой, лазерной;
- механизированной (групповой) – инфракрасной, волной припоя, двойной волной припоя, в парогазовой фазе, лазерной.
Условно флюсы можно подразделить на оржавляющие и неоржавляющие (коррозирующие и некоррозирующие, нейтральные), т.е. на те, которые требуют после пайки хорошей промывки паяного соединения и те, которые не оржавляют пайку и даже могут в дальнейшем защищать ее от коррозии.
Кроме того, флюсы условно разделяются на активные и пассивные. Активные флюсы содержат в своем составе вещества, которые активно взаимодействуют с поверхностью металла, это кислоты (салициловая, лимонная, фосфорная и т.д.), хлористый цинк, хлорид аммония, гидрохлориды некоторых органических соединений, органические амины, глицерин.
Пассивные (или слабоактивные) флюсы, это канифоль, которая представляет собой смесь органических кислот, парафин, минеральные, растительные и животные масла, жирные кислоты. Они удаляют тонкие и нестойкие пленки окислов и способствуют растеканию припоя.
2 Монтажные провода, требования к нимМонтажные провода и кабели, объединяют специальную группу кабельной продукции, предназначенной для передачи электрической энергии в пределах одной электрической установки, электрического прибора или аппарата.
Отличает монтажные провода и кабели их назначение (невысокие токовые нагрузки), как следствие небольшие сечения жил и неподвижный, четко зафиксированный,  способ монтажа.
Нужно отметить, что есть отдельные марки монтажных проводов, в назначении которых, наряду с неподвижным, предусмотрен и подвижный способ приборного, межприборного соединений.
Назначение монтажных проводов и кабелей определяет особенности их конструкции. Сечение жилы монтажных проводов не превышает 6 мм2. Если быть точнее сечение жил монтажных проводов колеблется от 0,05 до 6кв.мм. В проводах количество жил, до трех, в кабелях количество жил больше.
По конструкции жил, выпускаются монтажные провода многожильные и одножильные. Материал для изготовления жил, электротехническая медь, в некоторых марках медь посеребрена. Для удобства монтажа, большинство марок монтажных проводов выпускают с лужеными жилами.
Многожильные монтажные провода имеют жилы состоящие из скрученных медных, чаще луженых, проволок.
Особое внимание в конструкции монтажных проводов уделяют экранированию жил. Сетчатая изоляция из медной сетки, защищает приборы и оборудование, где используются монтажные провода от помех.
Главная отличительная особенность маркировки монтажных проводов и кабелей это заглавная буква М в начале маркировки.
Следующие буквы в маркировке обозначают основные характеристики и назначение проводов (кабелей):
Изоляции: В – ПВХ, П – полиэтилен; С – стекловолокно или спекаемая пленка; Ц – плёнка; Ш –полиамидный шелк;
Буква Г означает, что провод гибкий многопроволочный;
Буква Д означает двойную оплетку;
Л – лакировка провода;
Последняя буква Э, означает, что провод экранированный.
Буква Э после М означает что провод эмалированный.
Монтажные провода общего применения выпускаются обычно с медными лужеными жилами с волокнистой, пластмассовой и комбинированной изоляцией в капроновой оболочке или без нее и предназначены для работы при переменном напряжении до 1000 В в диапазоне температур от –50 до +70 °С.
Нагревостойкие монтажные провода изготавливаются с применением изоляции из сшитого полиэтилена, кремнийорганической резины, фторопластов, а также комбинаций стекловолокна с фторопластовой пленкой, что позволяет использовать их в интервале температур от –60 до +250 °С. Высоковольтные монтажные провода (ПВМП-2) с полиэтиленовой изоляцией используются при напряжениях 2; 2,5 и 4 кВ при температурах от –60 до +85 °С.
Наибольшей гибкостью обладают многопроволочные провода, жила которых состоит из множества тонких проволок. Монтажные провода выпускают с лужеными медными жилами. Это облегчает подпайку проводов к различным частям электрических аппаратов и устройств.
3 Кабели радиочастотные, их основные типы, конструкция, характеристикиРадиочастотные кабели выпускаются следующих типов:
РК - радиочастотные коаксиальные кабели;
РД - радиочастотные симметричные кабели, двухжильные или из двух коаксиальных пар;
PC - радиочастотные кабели со спиральными проводниками коаксиальные и симметричные.
Кабели по конструктивному выполнению изоляции разделяются на три группы:
кабели со сплошной изоляцией, у которых все пространство между внутренним и внешним проводниками (коаксиальные кабели) или между токопроводящими жилами и их экраном (симметричные кабели) заполнено сплошной изоляцией или обмоткой из изоляционных лент;
кабели с воздушной изоляцией, у которых на внутреннем проводнике (коаксиальные кабели или симметричные кабели из двух коаксиальных пар) или на жилах (симметричные кабели) через определенный интервал имеются выполненные из изоляционного материала шайбы, колпачки или кордель, наложенный по винтовой спирали, образующие изоляционный каркас между внутренним и внешним проводниками или между жилами и их экраном;
кабели с полувоздушной изоляцией, у которых трубка из изоляционного материала, выполненная сплошной или в виде обмотки из лент, расположена поверх или под изоляционным каркасом, помещенным между внутренним и внешним проводниками (коаксиальные кабели или симметричные кабели из двух коаксиальных пар) или на каждой из двух жил (симметричные кабели).
К полувоздушной изоляции относится также пористо-пластмассовая, балонная и изоляция в виде шли-цованной трубки.
По номинальному волновому сопротивлению устанавливаются следующие ряды кабелей:
типа РК - 50, 75, 100, 150 и 200 Ом;
типа PC - 50, 75, 100, 150, 200, 400, 800, 1600 и 3200 Ом;
типа РД - 75, 100, 150, 200 и 300 Ом.
Допускается в технически обоснованных случаях волновое сопротивление менее 50 Ом. Значения выбираются из ряда: 6; 9,5; 12,5; 19; 25; 37,5 Ом.
Номинальный диаметр по изоляции коаксиального кабеля, коаксиальных пар симметричного кабеля и наибольший размер по заполнению или скрутке симметричного двухжильного кабеля должен быть равен одной из величин следующего ряда: 0,60; 0,87; 1,0; 1,5; 2,2; 2,95; 3,7; 4,6; 4,8; 5,6; 7,25; 9,0; 11,5; 13,0; 17,3; 24,0; 33,0; 44,0; 60,0; 75,0 мм. Допускается разработка и изготовление кабелей с диаметром меньше 0,6 мм. Для кабелей с гофрированным внешним проводником диаметр по изоляции принимается равным наименьшему внутреннему диаметру гофра.
Номинальный диаметр сердечника кабеля со спиральным внутренним проводником должен быть равен одному из следующих значений 3,0; 7,0 мм. Допускаются другие размеры диаметров, которые должны быть указаны в стандартах или технических условиях на кабели определенных марок.
Коаксиальные кабели в зависимости от номинального диаметра по изоляции разделяют на четыре группы: субминиатюрные - диаметром до 1 мм, миниатюрные - от 1,5 до 2,95 мм, среднегабаритные - от 3,7 до 11,5 и крупногабаритные - более 11,5 мм.
По теплостойкости кабели разделяют на три категории:
обычной теплостойкости - для температур до 125 "С включительно;
повышенной теплостойкости - для температур выше 125 до 250 "С включительно;
высокой теплостойкости для температур выше 250 "С.
Марки кабелей должны состоять из букв, означающих тип кабеля, и трех чисел (разделенных тире).
Первое число означает величину номинального волнового сопротивления.
Второе число означает:
для коаксиальных кабелей - значение номинального диаметра по изоляции, округленное до ближайшего меньшего целого числа для диаметров более 2 мм (за исключением диаметра 2,95 мм, который должен быть округлен до 3, и диаметра 3 мм, который округлять не следует);
для кабелей со спиральными внутренними проводниками - значение номинального диаметра сердечника;
для симметричных кабелей с двумя коаксиальными парами - значение диаметра по изоляции коаксиальной пары, округленное так же, как и для коаксиальных кабелей;
для симметричных кабелей с изолированными жилами - значение наибольшего размера по заполнению или по скрутке.
Третье двух- или трехзначное число, первая цифра которого означает группу изоляции и категорию теплостойкости кабеля, а последующие - порядковый номер разработки.
Каждой группе изоляции при соответствующей теплостойкости кабеля присвоено следующее цифровое обозначение:
1 - кабели обычной теплостойкости со сплошной изоляцией;
2 - кабели повышенной теплостойкости со сплошной изоляцией;
3 - кабели обычной теплостойкости с полувоздушной изоляцией;
4 - кабели повышенной теплостойкости с полувоздушной изоляцией;
5 - кабели обычной теплостойкости с воздушной изоляцией;
6 - кабели повышенной теплостойкости с воздушной изоляцией;
7 - кабели высокой теплостойкости.
К марке кабелей повышенной однородности или повышенной стабильности параметров в конце через тире добавляется буква С.
В марках коаксиальных и симметричных кабелей, защитный покров которых относится к типам, предусмотренными ГОСТ 7006-72, в конце через тире должно быть указано буквенное обозначение типа брони. В технически обоснованных случаях допускается введение дополнительных буквенных обозначений, что должно быть оговорено в стандарте или технических условиях на кабель определенной марки.
Список использованной литературы1. Войшвилло, Г.В. Общий курс радиотехники / Г.В. Войшвилло. - М.: Воениздат, 2017. - 452 c.
2. Гоноровский, И. С. Основы радиотехники / И.С. Гоноровский. - М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 2017. - 726 c.
3. Догадин, Н. Б. Основы радиотехники / Н.Б. Догадин. - М.: Лань, 2013. - 272 c.
4. Заездный, А. М. Гармонический синтез в радиотехнике и электросвязи / А.М. Заездный. - М.: Энергия, 2012. - 528 c.
5. Изюмов, Н.М. Курс радиотехники / Н.М. Изюмов. - М.: Воениздат; Издание 3-е, перераб. и доп., 2016. - 688 c.
6. Ицхоки, Я.С. Нелинейная радиотехника / Я.С. Ицхоки. - М.: Советское радио, 2013. - 508 c.
7. Кин, С. Азбука радиотехники / С. Кин. - М.: М.,Л.: Госэнергоиздат, 2014. - 253 c.