Практическая работа по предмету " Основы электротехники"

Практическая работа № 11

Тема: Соединение, ответвление и оконцевание алюминиевых жил пайкой.

Цель работы

Образовательная: закрепить первоначальные знания о металлах и их свойствах, научить практически, использовать полученную информацию. 

Развивающая: развивать интерес к исследованию и практическому использованию полученной информации. Развивать творческое мышление. 

Воспитательная: воспитание аккуратности, трудолюбия, бережного отношения к материалам и оборудованию.

Практическая: овладеть приемами пайки проводов электропаяльником

Пояснения к работе

Краткие теоретические сведения (с поясняющими схемами, чертежами, формулами и т.п.)

Пайка - это процесс получения неразъемного соединения металлических материалов и деталей из них расплавленным припоем. Припой - это металл или сплав, температура плавления которого гораздо меньше, чем у соединяемых изделий. В зависимости от температуры плавления различают следующие типы припоев: мягкие (легкоплавкие) - температура плавления не более 450 °С, твердые (среднеплавкие) - 450-600 °С; высокотемпературные (высокоплавкие) - свыше 600 °С. Для домашних работ, как правило, пользуются мягкими оловянно-свинцовыми припоями марки ПОС. Маркировка их означает следующее: цифра в марке припоя - содержание олова в процентах; так, в припое ПОС 90 - 90% олова, в ПОС 40 - 40%, и т.д.; следующие за обозначением марки (т. е. за буквами «ПОС») буквы означают добавку элемента, формирующего специальные свойства припоя: ПОССу4-6 -- припой с добавкой сурьмы, ПОСК50 - кадмия, ПОСВ33 - висмута. Чтобы предохранить соединяемые поверхности (предварительно хорошо очищенные) от окисления, используют паяльный флюс - вещество, очищающее поверхности и припой от оксидов и загрязнений и предотвращающее образование оксидов, а также увеличивающее растекаемость расплавленного припоя. Каждый флюс эффективен только в определенном интервале температур, за пределами которого он сгорает. Припой выбирают в зависимости от свойств соединяемых металлов, припоя, требований прочности спаянного соединения и некоторых других условий.

Паяльник применяется для прогревания места спайки и расплавления припоя. Рабочая часть паяльника - медный наконечник, нагреваемый от внешних источников. При пайке мелких деталей, например, деталей радиосхем, используют наконечники в форме отвертки массой 0,1--0,2 кг; для пайки более габаритных изделий (скажем, листов металлической кровли) -- тяжелые наконечники в виде молотка массой 0,5-10 кг. Нагрев паяльников осуществляется разными способами - как в пламени горелки, так и с помощью электрического тока (электропаяльники). Последние (бытового назначения) выпускаются различной мощности - от 25 до 100 Вт в зависимости от цели применения. Подогрев может происходить обычным теплом (за несколько минут) или с форсированной скоростью. В последнем случае электропаяльники называются паяльными пистолетами; они употребляются для мелких паяльных работ (пайки электропроводов, например). Перед началом паяния наконечник паяльника нужно залудить, т.е. очистить с помощью напильника либо шлифовальной шкурки, нагреть, окунуть во флюс, приложить к припою и держать, пока тот не начнет плавиться. Это надо повторить несколько раз - до тех пор, пока рабочая поверхность наконечника не покроется ровным слоем припоя.

С самого первого примера приступим к практике. Необходимо соединить светодиод с ограничивающим сопротивлением и припаять к ним питающий кабель. Здесь не используются монтажные штифты, платы или другие вспомогательные элементы. Необходимо выполнить следующие операции.


1. Снять изоляцию с концов провода. Тонкие медные проводники абсолютно чисты, так как они были защищены изоляцией от кислорода и влажности.
2. Скрутить отдельные проводки жилы. Таким образом можно предотвратить их последующее разлохмачивание.



3. Залудить концы проводов. Во время лужения разогретое жало паяльника необходимо подвести к проводу одновременно с припоем. Провод необходимо хорошо разогреть, чтобы припой равномерно распределился по поверхности жгута. Легкое потирание жалом помогает распределению припоя по всей длине лужения.





4. Укоротить выводы светодиода и резистора и также залудить их. Хотя выводы и лудились при изготовлении радиоэлементов, но в процессе хранения на них мог образоваться тонкий слой окислов. После лужения поверхность вновь будет чистой. Если используются очень старые радиодетали, выпаянные из каких-либо плат, на них, как правило, сильно окислены. Выводы таких деталей перед лужением необходимо очистить от окислов, например, поскрести их ножом.


5. Удерживая соединяемые выводы параллельно друг другу, нанесите на них небольшое количество расплавленного припоя. Место пайки должно прогреваться быстро, расход припоя при этом - 2-3 мм (при диаметре 1,5 мм). Как только припой равномерно заполнит промежутки между соединяемыми выводами, необходимо быстро отвести паяльник. Место пайки должно оставаться в покое, пока припой не затвердеет полностью. Если детали сдвинутся раньше, то в пайке образуются микротрещины, снижающие механические и электрические свойства соединения.

Соединение и ответвление одно- и многопроволочных медных жил до 10 мм2 выполняют пропаянной скруткой без желобка. С жилы удаляют изоляцию на длину до 35 мм, зачищают ее наждачной бумагой, пропаивают паяльником в ванночке с расплавленным припоем ПОССу 40-0,5. После остывания место пайки изолируют. Соединение и ответвление медных одно- и многопроволочных жил 4—240 мм выполняют в гильзах пайкой способом полива: ответвления — в гильзах ГПО, соединения — в гильзах ГМ. После подготовки жил полив припоя производят в течение 1,5 мин.  В течение этого времени гильза должна быть полностью облужена. Соединение и ответвление алюминиевых проводов пайкой способом двойной скрутки с желобком Соединение и ответвление алюминиевых жил сечением 16— 240 мм2 с медными жилами выполняют так же, как соединение пайкой двух алюминиевых жил. При этом алюминиевую жилу разделывают ступенчато или со скосом под углом 55° к горизонтали. Концы алюминиевых жил сначала лудят припоем А, а затем припоем ПОССу, а концы медных жил и медные соединительные гильзы — припоем ПОССу. При ступенчатой разделке конца алюминиевой жилы пайку соединения производят непосредственным сплавлением припоя А в форму или способом полива припоем, при разделке алюминиевой жилы со скосом 55° — только способом полива припоем. Оконцевание алюминиевых жил медными наконечниками выполняют так же, как и оконцевание алюминиевыми наконечниками. Медный наконечник предварительно лудят припоем ПОССу. Оконцевание производят также с подготовкой конца алюминиевой жилы со скосом под углом 55°. В этом случае конец подготовленной алюминиевой жилы вводят в гильзу наконечника скосом в сторону его контактной части так, чтобы жила была утоплена в гильзе наконечника на 2 мм. Зазоры уплотняют непосредственным сплавлением припоя на скошенную поверхность жилы. Оксидную пленку с торца жилы удаляют скребком под слоем припоя. Соединение и ответвление алюминиевых жил в медных луженых гильзах выполняют припоем ПОССу 40. При этом концы провода предварительно лудят припоем марки А.

Типичные ошибки начинающих и методы их исправления

• 
  Начинающие монтажники касаются места пайки только кончиком жала паяльника. При этом к месту пайки подводится недостаточно тепла. Опытный монтажник обладает чувством оптимальной теплопередачи. Он прикладывает жало паяльника таким образом, чтобы между ним и местом пайки образовалась как можно большая площадь контакта. Кроме того, он очень быстро вводит между жалом и деталью немного припоя в качестве теплопроводника. 
• 
  Начинающие монтажники расплавляет немного припоя и с некоторой задержкой подводит его к месту пайки. При этом часть флюса испаряется, припой не имеет защитного слоя и на нем образуется оксидная пленка. Профессионал, напротив, всегда касается места пайки одновременно паяльником и припоем. При этом место пайки обволакивается каплей чистого расплава еще до того, как флюс успеет испариться. 
• 
  Начинающие монтажники часто не уверены, не перегрето ли место припоя. Они слишком рано отводят жало паяльника от места пайки, затем вынуждены опять подводить его для подогрева, вновь отводят, и т.д. Результатом является серое место пайки с неровными границами, так как соединяемые детали были нагреты недостаточно сильно, а сам процесс длился слишком долго и колофоний успел испариться. Мастер, напротив, нагревает место пайки быстро и интенсивно и завершает процесс резко и окончательно. Он вознаграждает себя гладкой, отливающей серебром поверхностью припоя, в которой отражается его сияющая физиономия... 

Паяемость

Какие металлы паяются?
Отлично паяются: Олово (белая жесть), кадмий, палладий, золото, серебро, родий.
Хорошо паяются: медь, бронза, латунь, свинец, нейзильбер, беррилиевая бронза.
Удовлетворительно паяются: Углеродистые стали, низколегированные стали, цинк, никель.
Плохо паяются: Алюминий, алюминиевая бронза, высоколегированная сталь, нержавеющая сталь.
Очень плохо паяются (требуется промежуточное покрытие из паяемого металла): чугун, титан, хром, тантал, магний.

Припой и флюс.

Что такое флюс? Зачем он нужен?
Флюс – вспомогательное вещество. Флюс удаляет окислы с паяемых поверхностей (пленка окислов мешает смачиванию поверхности припоем), снижает поверхностное натяжение припоя (припой лучше растекается, затекая во все промежутки). Флюс бывает твердым, жидким, в виде геля или пасты.
Флюсы разделяются на группы:
1. Кислотные или активные
2. Антикоррозионные
3. Бескислотные
4. Активированные

Иногда делят всего на две группы – нейтральные и активные. 

Нейтральные флюсы (канифоль например) «кушают» окислы слабее, чем активные, вроде паяльной кислоты. Это палка о двух концах, так как при использовании активных флюсов встает необходимость полностью их смыть с платы, иначе со временем они окислят проводники. Так как полностью отмыть плату очень сложно, для электроники активные флюсы (паяльная кислота) не используют. (Пример - собранное устройство странно себя ведет. Причина - пайка кислотой, остатки флюса при повышении влажности начинают проводит ток в непредсказуемых местах, вызывая сбои.) Нейтральные флюсы допускается не отмывать. 

Техническое задание

1.Ознакомиться с электрическим паяльником и приемами различных методов пайки

2. Ознакомиться с припоями, паяльными флюсами

Необходимые принадлежности

( инструменты, стенды, приборы и т.п.)

1.Электрический паяльник, подставка

2. Набор припоев и паяльных флюсов
Работа в лаборатории

I. Правила техники безопасности. 

1.    
Работать следует только исправным инструментом.

2.    
Обязательно нужно надежно закреплять заготовку в тисках.

3.    
Нельзя стоять за спиной работающего.

4.    
Нельзя складывать приспособления и инструменты и детали на край верстака.

5.    
Соблюдать правила ТБ и ПБ.

II. Практическая работа

1.Ознакомиться с методами и способами пайки проводов электрическим паяльником

2. Изучить устройство электропаяльника

3. Нарисовать в тетради эскиз электропаяльника 

4. Полученные результаты перенести в тетрадь
Контрольные вопросы

1.Назначение пайки, какие металлы лучше соединять методом пайки

2.Назначение электропаяльника их мощность

3. Назначение припоев и паяльных флюсов

4.Каким паяльником лучше паять электропровода?

Содержание отчета

1.    
Предоставить в тетради результаты выполнения технического задания с обсуждением 

полученных результатов и выводов.

2.    
Предоставить в тетради замеры

3.    
Ответить на контрольные вопросы