Krátký vzdělávací program o pájení mědi. Část 1. — Zápisky atomového vědce

Skleróza mě občas dostane, a tak jsem se rozhodl zvěčnit svou metodu pájení mědi. Ostatně nedávno mi to bylo naznačeno v jednom z prvních komentářů a zpočátku jsem se i trochu zlobil, ale pak jsem se rozhodl napsat příspěvek na toto téma.
Nemohu říci, že se zásadně liší od mnoha popisů a videí o pájení měděných trubek, které může čtenář najít na internetu, je to naopak velmi podobné;

Měděné trubky jsem začal pájet asi před dvěma lety, protože Velmi mě zajímalo, jak probíhá proces pájení pomocí kapilárního efektu (rozuměl jsem rozumem, že se to může a děje + mé vzdělání tepelného energetika to také potvrdilo, ale chtěl jsem vše vidět na vlastní oči). Pro ty, kteří nevědí, co je to kapilární efekt ve vztahu k pájení, to vysvětlím velmi stručně a nevědecky (a možná ani ne úplně správně) – je to proces vtažení pájky do úzké mezery mezi trubkou a tvarovkou vlivem teploty. Fyzikálně proces vypadá takto: roztavená pájka se jednoduše nasaje do úzké mezery, která existuje mezi zahřátými částmi, a pájka se přesune z méně zahřátého místa do teplejšího.

Pojďme se na to podívat krok za krokem:
1. Pájka se působením kapilárních sil roztaví a začne se vtahovat do mezery (tyto síly mohu vysvětlit, ale nemyslím si, že to bude jasné, proto zde toto vysvětlení neuvedu. Nicméně kdo chce, může si tyto informace najít na internetu a přečíst si je, a kdo nechce – stačí věřit, že tyto síly existují a úspěšně fungují v náš prospěch :));
2. Lokálně v místě zavádění pájky klesá teplota materiálů oproti teplotě okolí, ale zároveň je teplota pájky lokálně v tomto místě stále vyšší než její teplota tání, pájka tedy zůstává v kapalném stavu;
3. Díky výslednému teplotnímu rozdílu mezi bodem vstřiku pájky a okolními materiály má pájka tendenci pohybovat se směrem k vyšší teplotě a šíří se tak po celé mezeře. To je velmi cool a pohodlné, protože Tyč stačí přiložit na jeden bod.
Po vychladnutí pájecího bodu se jeho charakteristika stane takovou, že při tahové zkoušce dojde k prasknutí materiálu trubek a/nebo tvarovek, nikoliv však pájecího bodu (pro zájemce je o tom video na YouTube).
Spojení je zkrátka extrémně spolehlivé. A mám rád přesně tyto typy připojení, takže otázka, jaké potrubí použít k výrobě svého vodovodního systému, pro mě není problém.

Pokračujme tedy přímo k popisu procesu pájení. Nebo spíše nejprve na to nezbytné minimum, podle mého názoru, bez kterého je tento proces nemožný.
Co je potřeba k pájení měděných trubek a tvarovek (odkazy poskytuji ihned):
1. Potrubí . Ve svých instalacích používám nežíhaný Trubka KME Sanko od průměru 15 do 28. Prodává se v tyčích 2.5 a 5 metrů. Proč ne žíhaný? Podle mého názoru a vkusu se s ním lépe pracuje, protože trubka je vždy rovná a abyste ji promáčkli, musíte se opravdu hodně snažit;

2. Pájecí armatury . Používám kování Viega;

3. Řezačka trubek. Skladem mám Rems, model Cu-INOX 3-28 mini);

Všimněte si prosím, proč se řezačky trubek nazývají válcové řezačky. Vidíte na druhé fotce dvě videa? Proto :). Toto je jedna z hlavních částí řezačky trubek. A jeho účelem je usnadnit otáčení trubky kolem její osy (válečky jsou mimochodem vybaveny ložisky). A pomocí tohoto otáčení se realizuje postupné řezání kovu.
Mimochodem, poznamenám ještě jeden malý fakt. Je možné vyměnit řezačku trubek za nějaký jiný nástroj?
Samozřejmě můžete: trubku můžete řezat pilkou na železo, přímočarou pilou, kotoučovou pilou s kotoučem na kov, pokosovou pilou. V podstatě čímkoli, s čím jste zvyklí pracovat. Nicméně řezačka trubek, pokud je v dobrém provozním stavu, zaručuje kolmý řez k povrchu trubky. A je velmi důležité, aby na vnitřním povrchu trubky bylo málo pájky. A je ho jen málo, když díly uvnitř sousedí bez mezer.

4. Odstraňovač otřepů . Opět mám Rems (model REG 3-35). Níže vysvětlím, proč je to potřeba;

5. Měkká pájka Viega (viz odkaz na konci stránky). Páji a pájel jsem výhradně měkkou pájkou. A na tvrdý alkohol se mě neptejte, jen jsem o něm četl. Upozorňujeme také, že pájení měděných trubek ve vodovodních systémech vyžaduje speciální pájka/tavidlo, a ten, který se používá k pájení vodičů, rádiových součástek atd. v elektrotechnice, není vhodný pro pájení trubek. Jediný, který se hodí, je ten, na který jsem odkazoval;

6. Tavidlo nebo pasta pro měkké pájení (články viz odkaz na konci stránky 121 334 и 109 912). A zase mám Viegu;

Upozorňujeme na níže uvedených fotografiích: pasta má mírný kovový lesk, protože obsahuje částice cínu. Proto, i když se zapomnělo spoj připájet (a to se někdy stává), stále může držet tlak a nějakou dobu netěsnit.

7. Řezání (viz odkaz na konci článku na stránce 104 412). Podobně jako u Viegy (kromě nich se dají koupit i štětce, ale o tom níže);

Detailní záběr na texturu stahovacího materiálu.

8. Měkký bavlněný hadřík. Po spojení armatur a trubek je nutné odstranit přebytečné tavidlo/pastu. Dobře se hodí jednorázové bavlněné ručníky, které se prodávají v Leroy i Auchan;
9. Hořák. O mém jsem se již zmínil. Mám celkem jednoduchý vařič Kemper s výměnnými plynovými lahvemi (lahve obsahují propanbutanovou směs). Pro moje potřeby 100% dostačuje, dobře topí spoje, přehřátí spoje je téměř nemožné. Snažil jsem se, ale nikdy jsem neuspěl. Takže pro některé drobné domácí práce to můžete vzít s důvěrou. Dříve se tento zázrak prodával v Leroy, ale pak někam zmizel. Nyní je prodává známá společnost MPO Elektromontazh (mimochodem za docela rozumné ceny);

10. Kus nějakého ohnivzdorného materiálu se špatnou tepelnou vodivostí. Ne vždy potřeba, ale někdy nutná. Ideální možností je ohnivzdorný štít vyrobený z azbestové nitě;
11. Nádoba s vodou. Voda je potřebná k vymytí zbytků tavidla/pasty zevnitř/vně pájeného spoje a někdy je potřeba spoj rychle ochladit (nedoporučuji, ale někdy je to nutné) + lze ji použít jako primární prostředek k uhašení požáru, pokud se náhle objeví;
12. Zubní kartáček. Pomáhá rychle smýt zbytky tavidla/pasty.

K čemu slouží odstraňovač otřepů? Vysvětlím (jak to znám a rozumím). Měď je měkký kov. Proto při odříznutí kusu trubky je její vnitřní povrch stlačen dovnitř a tvoří vnitřní zúžení (ukážu to později na přímých fotografiích pájení). Tomuto otřepu se říká otřepy. Co se stane, když se zaseknutí z oblasti pájení neodstraní? Jde o to: za prvé se v těchto místech budou hromadit nejrůznější nepěkné věci, protože místo je ideální pro akumulaci, a tak zde potrubí poměrně rychle zaroste, a za druhé toto místo bude docházet ke zvýšenému opotřebení v důsledku zvýšeného hydraulického odporu v tomto místě a některých dalších hydrodynamických efektů, tzn. v důsledku toho můžete docela rychle narazit na efekt píštěle, protože měď se z tohoto místa jednoduše vyplaví. Jak vidíte, následky jsou docela vážné.
A tak byl vynalezen odstraňovač otřepů, aby se tento džem odstranil. S tímto nástrojem můžete odstranit materiál z vnitřku trubky, stejně jako udělat zkosení zvenku (mimochodem, někteří řemeslníci zkosení zvenku neodstraňují, protože si myslí, že to není nutné. Proti tomu nic nemám, ale odstraňuji to sám, protože si myslím, že je to správnější a blíže technologii pájení. Trvá to asi 15 sekund a fitinka pak snadněji zapadne do spojky). Pomocí nástroje na odstraňování otřepů přivedeme trubku do bodu, kdy její průřez bude stejný jako před řezem.
Je možné místo nákupu odhrotovače použít improvizované nástroje? Může. Otřepy odstraníte ostrým úzkým nožem, můžete je obrousit pilníkem atd. atd. Ale podle mého osobního názoru a zkušeností je to nějaký nesmysl. Zkoušel jsem odstranit otřepy nožem, opilovat a něčím jiným a mohu shrnout, že buď mi ruce nerostou na správném místě (ve skutečnosti jsem se stále nerozhodl, kde rostou), nebo se otřepy v těchto chvílích ukázaly jako nesprávné, ale nikdy se mi nelíbil proces odstraňování otřepů bez použití odstraňovače otřepů. Proto, protože existuje nástroj na odstranění, použiji jej.

K čemu slouží čistící kartáčky a čističe trubek? K odstranění oxidového filmu z mědi v místě pájení. Vysvětlím: měď reaguje se vzdušným kyslíkem a na jejím povrchu se časem vytvoří film oxidů, který brání další oxidaci kovu. Myslím, že většina čtenářů viděla, jak měděný drát, když odříznete kus jádra kabelu, je zpočátku zářivě zlatý, až lesklý, ale časem po ležení ve vzduchu zmatní. Navíc se trubky (a mluvíme o nich) skladují ve skladech a zanesou se prachem a špínou + po procesu vytahování trubky a podobných věcí na nich zůstávají stopy technických kapalin.
V tomto stavu není možné trubku pájet, protože žádné tavidlo nedokáže správně rozpustit všechny tyto oxidy, nečistoty atd., což znamená, že pájka nebude schopna správně přilnout k povrchům a nakonec bude pájení nekvalitní a spoj bude netěsný. Proto používají čištění, aby odstranili všechny ty svinstva. Odstraňují oxidový film spolu s nečistotami, olejem atd. v místě pájení a tavidlo pak konečně připraví povrch pro nanesení pájky.

K čemu se používají toaletní štětky? Ano, za stejnou věc. Je to jen otázka pohodlí, protože. Na vnější stranu trubky/tvarovky je vhodné použít odstraňovač, ale na vnitřní stranu je určen kartáč. Osobně jsem si však zvykl na čištění vnitřní i vnější strany pomocí brusky.
Co může nahradit čištění/kartáče? Z improvizovaných materiálů dvě věci: buď jemnozrnný smirkový papír (až po jeho použití, před nanesením tavidla, je třeba povrchy otřít bavlněným hadříkem, aby nezůstal měděný prach. Mimochodem, po vyčištění ani takové otírání nebude bolet), nebo si vezměte běžnou pěnovou houbu na mytí nádobí s tvrdou vrchní vrstvou a touto tvrdou vrstvou očistěte trubky. Na dotek je materiál odizolování Viega a vrchní vrstva houby téměř identický. Obvykle však používám úklidy, protože Vydrží mi dlouho a nestojí moc.

Ps: O právech NEINKLAMA , ale pouze lidský dobrý přístup k obchodu a lidem, kteří v něm pracují: potřebné nářadí (škrabky, řezačky trubek, odstraňovače otřepů atd.), stejně jako armatury, trubky a pájky lze zakoupit v jedné ze dvou prodejen Stelmarket. Mají docela velký výběr toho, toho a třetího.

Ppss: Technické informace o pájení mědi na webu Stelmarket

Jak správně pájet?

Než začnete zvažovat otázku: „Jak správně pájet?“ Je potřeba konstatovat jednu věc.

Pájení může být různé. Musíte pochopit, že je velký rozdíl v metodě připájení statného 2wattového rezistoru na běžnou desku plošných spojů a například BGA čipu na vícevrstvou desku s plošnými spoji mobilního telefonu.

Pokud si v prvním případě vystačíte s jednoduchou 40wattovou elektrickou páječkou, pevnou kalafunou a pájkou, pak ve druhém případě budete muset použít zařízení, jako je horkovzdušná stanice, tavidlo, pájecí pasta , šablony a případně spodní ohřívací stanice pro desky.

Jak vidíte, rozdíl je značný.

V každém konkrétním případě musíte zvolit metodu pájení, která je nejvíce vhodné pro konkrétní typ instalace. Pro pájení mikroobvodů v planárním obalu je tedy lepší použít horkovzdušné pájení a pro instalaci běžných výstupních rezistorů a velkorozměrových elektrolytických kondenzátorů se vyplatí použít kontaktní pájení elektrickou páječkou.

Podívejme se na nejjednodušší pravidla konvenčního kontaktního pájení.

Pro začátek stačí, aby začínající radioamatér zvládl klasické kontaktní pájení s nejjednodušší a nejlevnější elektrickou páječkou s měděným hrotem.

Nejprve je třeba připravit minimální pájecí sadu a pájecí nástroj. Jak připravit elektrickou páječku k použití již bylo diskutováno v článku o přípravě a péči o páječku.

Mnoho lidí se domnívá, že pro pájení je lepší použít páječku s nehořlavým hrotem. Na rozdíl od měděného hrotu, neblednoucí hrot nevyžaduje pravidelné ostření a pocínování, protože na jeho povrchu nevznikají žádné prohlubně – dutiny.

Vypálený hrot páječky
(pro přehlednost je měděný hrot předem zpracován pilníkem).

Fotografie ukazuje, že okraj měděného hrotu je nerovný a výsledné prohlubně jsou vyplněny zmrzlou pájkou.

Nehořlavý hrot široce používaných páječek má zpravidla kuželovitý tvar. Takový hrot není smáčen roztavenou pájkou, to znamená, že jej nelze použít k nanesení pájky na hrot. Při práci s takovou páječkou se pájka dodává na místo pájení pomocí pájky z tenkého drátu.

Je jasné, že použití pájky v kusech nebo tyčích při pájení páječkou s nehořlavým hrotem je obtížné a nepohodlné. Proto pro ty, kteří se chtějí naučit pájet, je lepší začít svou praxi s běžnou elektrickou páječkou s měděným hrotem. Nevýhody jeho použití jsou snadno kompenzovány takovými vymoženostmi, jako je snadnost použití pájek v libovolném provedení (drátek, tyč, hrudka atd.), Možnost změny tvaru měděného hrotu.

Elektrická páječka s měděným hrotem je pohodlná, protože se s ní dá snadno změřit množství pájky, kterou je potřeba donést na místo pájení.

Čistota pájených ploch. Prvním pravidlem kvalitního pájení je čistota pájených ploch. I u nových rádiových komponent zakoupených v obchodě jsou terminály pokryty oxidy a nečistotami. Ale tyto drobné nečistoty jsou zpravidla odstraněny tavidlem, které se používá při procesu pájení. Pokud je zřejmé, že jsou svorky rádiových součástek nebo měděných vodičů silně znečištěné nebo pokryté oxidem (nazelenalé nebo tmavě šedé), je třeba je před pájením očistit buď kapesním nožem nebo brusným papírem. To platí zejména v případě, že se při montáži elektronického zařízení používají použité rádiové komponenty. Na jejich koncovkách se obvykle tvoří tmavý povlak. Jedná se o oxid, který narušuje pájení.

Dále, pohybem po drátu, rozdělujeme roztavenou pájku po povrchu vodiče a snažíme se zahřát samotný vodič co nejlépe a rovnoměrně. Zároveň se hrudková kalafuna roztaví a vlivem teploty se začne odpařovat. Na povrchu vodiče by se měl vytvořit rovnoměrný povlak cíno-olověné pájky bez hrudek nebo pelet.
Pocínování měděného drátu Roztavená kalafuna pomáhá snižovat povrchové napětí roztavené pájky a zlepšuje smáčivost pájených povrchů. Díky tavidlu (v tomto případě kalafuně) je vodič rovnoměrně potažen tenkou vrstvou pájky. Tavidlo také pomáhá odstraňovat nečistoty a zabraňuje oxidaci povrchu vodičů při jejich zahřívání páječkou.
Zahřátí hrotu páječky na provozní teplotu. Před zahájením pájení musíte elektrickou páječku zapnout a počkat, až se její hrot dobře zahřeje a její teplota dosáhne 180 – 240°C. Protože běžná páječka nemá údaj o teplotě hrotu, můžete posoudit, zda je hrot dostatečně zahřátý varem kalafuny. Pro kontrolu je třeba se nahřátým hrotem krátce dotknout kousku kalafuny. Pokud se kalafuna dobře neroztaví a pomalu se rozlévá po hrotu páječky, pak ještě není zahřátá. Pokud se kalafuna vaří a uvolňuje se hojná pára, je páječka připravena k použití.

Také při pájení různých rádiových součástek byste měli věnovat pozornost oblasti pájených povrchů. Čím větší je plocha vodiče, například měděná dráha na desce s plošnými spoji, tím výkonnější by měla být páječka. Při pájení dochází k přenosu tepla a kromě samotného místa pájení ke kolaterálnímu ohřevu rádiové součástky nebo desky plošných spojů.

Pokud dochází k výraznému odvodu tepla z místa pájení, není možné místo pájení dobře zahřát páječkou s nízkým výkonem a pájka se velmi rychle ochladí a změní se na sypkou hmotu. V tomto případě je třeba buď déle pájené plochy zahřívat (což není vždy možné nebo nevede k požadovanému výsledku), nebo použít výkonnější páječku.

Pro pájení malých rádiových prvků a desek plošných spojů s hustou instalací je lepší použít páječku s výkonem nejvýše 25 wattů. Typicky se v radioamatérské praxi používají páječky s výkonem 25 – 40 wattů napájených ze sítě střídavého proudu 220 voltů. Při použití elektrické páječky stojí za to Pravidelně kontrolujte neporušenost izolace napájecího kabelu, protože během provozu dochází k častým případům jeho poškození a náhodného roztavení zahřátými částmi páječky.

Při pájení nebo odpájení rádiové součástky z plošného spoje je vhodné hlídat dobu pájení a v žádném případě plošný spoj a měděné stopy na jeho povrchu nepřehřívat nad 280°C.

Pokud se deska přehřeje, může se v místě ohřevu zdeformovat, dojde k delaminaci nebo bobtnání a vytištěné stopy se v místě ohřevu odlepí.

Teploty nad 240-280 °C jsou kritické pro většinu radioelementů. Přehřátí rádiových součástek při pájení může způsobit jejich poškození.

Při pájení dílů je velmi důležité je pevně upevnit. Pokud tak neučiníte, jakékoli vibrace nebo pohyb zničí kvalitu pájky, protože pájce trvá několik sekund, než ztvrdne.

K efektivnímu pájení dílů „za chodu“ a zabránění posunu nebo vibracím, zatímco pájený kontakt chladne, můžete použít zařízení, kterému se v každodenním životě radioamatérů říká „třetí ruka“.

Takto jednoduché zařízení vám nejen umožní snadno a bez větší námahy pájet díly, ale také eliminuje popáleniny, které mohou vzniknout, pokud budete díly při pájení držet rukou.

„Třetí ruka“ v práci

Bezpečnostní opatření při pájení.

Během procesu pájení je docela snadné se popálit, i když malé. Nejčastěji dochází k popálení prstů a rukou. Příčinou popálenin bývá spěch a špatná organizace pracoviště.

Je třeba si uvědomit, že během procesu pájení byste na páječku neměli vyvíjet velkou sílu. Nemá smysl jej tisknout na plošný spoj v naději, že rychle roztavíte pájecí kontakt. Musíte počkat, dokud teplota v místě pájení nedosáhne požadované teploty. V opačném případě může hrot páječky sklouznout z desky a náhodně se dotknout vašich prstů nebo dlaně horkým kovem. Věřte mi, popáleniny se hojí velmi dlouho!

Měli byste také dávat oči mimo oblast pájení. Není neobvyklé, že při přehřátí se vytištěná stopa na desce odlupuje s charakteristickým bobtnáním, což vede k rozstřikování drobných kapiček roztavené pájky. Pokud máte ochranné brýle, měli byste je používat. Jakmile získáte dostatečné zkušenosti s pájením, můžete upustit od ochranných brýlí.

Je vhodné provádět pájení v dobře větraném prostoru. Výpary olova a kalafuny jsou zdraví škodlivé. Pokud není možné místnost vyvětrat, měli byste si mezi prací dělat přestávky.