Учимся паять

Хотя мы пока в основном играем в кубики, одновременно пора начинать обучать кружковцев паять. Каждое теоретическое занятие имеет смысл заканчивать уроком пайки. К самостоятельным работам можно допускать только тех ребят, которые научились паять на отлично.

Отличная пайка по нашим требованиям должна быть красивой и прочной, хорошо, если она похожа на бусинку — блестящий серебристый шарик, прочно охватывающий спаиваемые проводники со всех сторон. Разумеется, при монтаже электрической цепи зачастую бывает необходимо соединять ее части и элементы, используя для этого не только паяльник, но и клеммы, зажимы, штепсельные вилки и гнезда, упорные и нарезные контакты и другие специальные приспособления, а иногда и просто скручивая оголенные концы соединительных проводов. Даже в простой электрической цепи карманного фонарика насчитывается около десятка таких соединений.

Каждое из этих соединений должно быть не только механически прочным, но и обеспечивать надежный электрический контакт. А это не так просто. Если в месте соединения проводники недостаточно плотно прижаты друг к другу или их поверхность покрыта пленкой окислов, плохо проводящей электрический ток, то при кажущейся прочности соединения оно будет ненадежным.

Как же обеспечить прочность и надежность соединений элементов в сложных электрических цепях?

При пайке поверхности соединяемых металлических деталей зачищают от окислов, нагревают, а затем покрывают расплавленным припоем — специальным легкоплавким сплавом. Припой заполняет пространство между соединяемыми проводниками и сваривается с ними. Это обеспечивает механическую прочность и хорошую электрическую проводимость места соединения.

Для пайки деталей из жести, меди и латуни используют припои, представляющие собой сплав олова со свинцом или олова со свинцом и висмутом. Чаще всего применяют оловянно-свинцовые припои марок ПОС-40 и ПОС-60 (соответственно с 40 и 60 % олова), а также оловянно-свинцово-висмутовый припой ПОСВ-33. Припой ПОС-40 плавится при температуре 235°С , а ПОС-60 — при 183 °С. Припой ПОСВ-33 имеет температуру плавления около 130 °С — применяют его для пайки деталей и элементов, не допускающих перегрева.

Припой поступает в продажу в виде прутков и проволоки диаметром 2...2,5 мм.

Поверхности спаиваемых деталей, как мы сказали, предварительно очищают от грязи и оксидной пленки. Однако при нагреве во время пайки они могут снова быстро покрыться тонким слоем окислов, что ухудшит качество соединения. Чтобы этого не произошло, применяют флюсы — вещества, защищающие поверхность спаиваемых деталей от дальнейшего окисления. Наиболее распространенным флюсом является канифоль.

Главный ваш инструмент при пайке соединений электрических цепей — паяльник. Это родной брат электрического утюга, плитки, чайника и других бытовых электронагревательных приборов. Действие их основано на выделении в проводнике большого количества теплоты при прохождении электрического тока (закон Джоуля-Ленца ). Основная часть паяльника — медный стержень с заостренным концом — жало, вставленный в металлическую трубку, вокруг которой намотан нагревательный элемент (нихромовая спираль в оболочке из жаропрочной изоляции — слюды или керамики). Концы спирали присоединены к изолированным медным проводам — шнуру, который выведен через полую пластмассовую ручку и заканчивается штепсельной вилкой. Нагревательный элемент закрыт сверху кожухом.

При включении паяльника в электрическую сеть ток проходит через нихромовую спираль и нагревает ее. Выделяющееся тепло передается медному стержню, который нагревается до температуры 300...350°С. Прикосновениями горячего жала паяльника можно расплавить кусочки припоя и нагреть поверхности спаиваемых деталей до температуры, при которой осуществляется пайка.

Наша промышленность выпускает электрические паяльники различных форм и размеров. Многие из них рассчитаны на включение в городскую сеть с напряжением 220 В. В детских кружках следует пользоваться только низковольтными паяльниками ПСЕ-25, предназначенными для включения в цепь с напряжением 36 В. Такие паяльники продаются в магазинах электротоваров в комплекте с дополнительным устройством П223, с помощью которого паяльник можно питать и от сети с напряжением 220 В.

Хотя мы и назвали этот паяльник низковольтным и безопасным, при работе с ним необходимо соблюдать те же меры предосторожности, что и с любым другим. Работы с паяльником дети могут выполнять только под наблюдением и руководством взрослых!

Для чего все эти меры предосторожности? Вот что следует знать об этом юным радиолюбителям.

Дело в том, что тело человека, как мы уже убедились,— проводник электрического тока. Если человек прикоснется к оголенным проводам, соединенным с различными полюсами источника тока, по его телу начнет проходить электрический ток. Если напряжение источника тока мало — 9... 12В , то сила тока не превышает одной тысячной доли ампера, что почти не ощущается человеком (он может чувствовать в худшем случае слабый зуд или легкое покалывание). Но при более высоких напряжениях сила тока, протекающего по телу человека, может оказаться значительно большей и вызвать, кроме ожогов, тяжелое поражение нервной и сердечно-сосудистой систем. Установлено, что уже ток силой 0,05А очень опасен, а при силе тока 0,1 А человек погибает от паралича сердца.

Прикосновение к проводам, которые находятся под стандартным напряжением 220В , может вызвать в теле человека и гораздо большие токи. Вот почему, имея дело с-любыми электрическими приборами, включенными в городскую электрическую сеть, следует всегда помнить об опасности, быть внимательным и соблюдать осторожность.

У исправных электрических приборов все провода и другие токонесущие элементы надежно закрыты и защищены изоляцией. Но с течением времени эта изоляция по тем или иным причинам может быть повреждена, и тогда оголенные участки электрической цепи становятся доступными случайному прикосновению. Поэтому состояние изоляции необходимо регулярно и тщательно проверять и ни в коем случае не включать электроприбор, если его изоляция неисправна. Это важное правило работы с электрическими приборами полностью относится и к работе с электропаяльником.

В неосторожном обращении с паяльником таится и еще другая опасность — опасность ожогов и пожаров. Металлический кожух и медный стержень паяльника нагреваются до высокой температуры. Держать нагретый паяльник следует только за пластмассовую или деревянную ручку. Необходимо следить за тем, чтобы изоляция проводов, по которым подводится к паяльнику ток, случайно не коснулась горячего кожуха или стержня, ибо при таком соприкосновении изоляция расплавится и может произойти короткое замыкание.

В перерывах между пайками паяльник можно класть только на основани е из невоспламеняющегося материала: асбеста, керамики и т. п. Удобно пользоваться специальными подставками для паяльников, в которых предусмотрено не только место для удобного его расположения, но и небольшие углубления для необходимых при пайке материалов — припоя и канифоли.

Пары припоя и флюса, образующиеся при пайке, оказывают вредное воздействие на организм человека. Поэтому нельзя непрерывно заниматься пайкой в течение длительного времени, а в перерывах следует хорошо проветривать помещение.

Перед пайкой паяльник следует подготовить к работе. С помощью напильника рабочую часть его — жало — надо сточить под углом 30...45° и зачистить. Затем его необходимо залудить.

Для этого включают паяльник в сеть и, когда он слегка нагреется (через 1...2 мин), покрывают жало слоем флюса, прижав его к кусочку канифоли. Растекаясь по поверхности жала, канифоль предохраняет его от окисления при дальнейшем нагревании. Как только жало нагреется до температуры плавления припоя (это можно определить, касаясь им кусочка припоя), рабочую поверхность жала покрывают припоем.

Перегрев паяльника перед покрытием жала канифолью недопустим. Если все-таки по какой-либо причине паяльник перегреется и зачищенная часть его покроется темно-синим налетом окиси меди, то его следует выключить, остудить и вновь зачистить, а затем опять приступить к залуживанию .

Подготовленные к пайке поверхности металла должны быть тщательно очищены от окислов и жиров и залужены. Зачищают места пайки ножом, наждачной бумагой или напильником. При залуживании на поверхность металла вначале наносят слой флюса, а затем горячим паяльником с небольшим количеством припоя на жале несколько раз проводят по залуживаемой поверхности, помогая припою растечься тонким и ровным слоем.

При пайке монтажных соединений на место спая сначала наносят слой флюса. Затем к этому месту одновременно прикладывают припой и жало паяльника. Пруток припоя держат в левой руке (лучше держать его пинцетом; чтобы не обжечь пальцы, так как во время пайки он нагревается), а ручку паяльника — в правой. Для быстрого прогрева места спая до температуры плавления припоя паяльник прикладывают сначала не острием жала, с которого стекает припой, а плашмя, чтобы площадь соприкосновения была наибольшей. Подержав паяльник в таком положении не больше секунды, жалом распределяют припой по всей поверхности спая.

Расплавленный припой можно переносить на место пайки и жалом паяльника. Для этого его предварительно на доли секунды окунают в канифоль и берут каплю припоя, находящегося в коробочке на подставке. Количество припоя, необходимое для пайки, должно быть минимальным, достаточным лишь для того, чтобы, припой заливал место соединения со всех сторон.

Важен и правильный уход за паяльником. Поверхность его жала должна быть ровной, очищенной от нагара (оксида) и хорошо залуженной. Во время пайки паяльник должен быть нагрет до необходимой температуры, зависящей от марки припоя. Нормальным считается такой температурный режим, при котором припой быстро плавится, но не стекает с жала паяльника; канифоль не сгорает мгновенно, а остаетсяна жале в виде кипящих капелек. Перегрев паяльника недопустим, так как это^приводит к окислению жала и появлению на нем раковин. Но и недостаточно нагретым паяльником работать тоже нельзя: соединения получаются непрочными и ненадежными.

После такого вступления ребята приступают к пайке, соединяя отрезки медных проводов диаметром 0,8...1,5 мм.

Сначала с концов проводников удаляют изоляцию. Затем концы зачищают ножом на длину 8...10 мм и залуживают . После этого концы проводников прикладывают один к другому и паяют.

При качественной пайке припой покрывает место спая ровным слоем с гладкой блестящей поверхностью. Неровная и зернистая поверхность места спая — признак недостаточного прогрева деталей.

Хорошим тренировочным упражнением может быть пайка разнообразных фигур из отрезков медных проводов. Сначала изготавливают таким образом несколько геометрических фигур: квадрат, треугольник, куб, пирамиду и т. п. Это помогает ребятам приобрести навыки пайки, необходимые для монтажа электрических цепей.

Овладевшим пайкой различных фигурок доверяется пайка простейших электрических цепей.

Каждая работа, даже самая простая, тщательно просматривается и оценивается руководителем.