Пайка медной проводки

Как правильно паять провода и что для этого понадобится

Существует очень много способов соединения проводников. В этой статье поговорим об одном из самых надёжных – пайка проводов паяльником. Процесс этот тонкий и кропотливый. Если ни разу в жизни в руках паяльник не держали, то надо будет немного поучиться. Во-первых, нужен опыт и навыки в умении пользоваться паяльным приспособлением. Во-вторых, перед тем, как паять провода, необходимо соединить их в скрутку. В-третьих, понадобится специальный инструмент и материалы.

Что нужно для пайки паяльником

Кроме самого паяльника нужны будут припои, канифоль или флюсы, желательно иметь подставку. Еще в процессе работы может потребоваться небольшой напильник и маленькие пассатижи.

Чаще всего приходится паять медные провода, например, на наушниках, при ремонте бытовой техники и т.д.

Канифоль и флюсы

Чтобы получить хорошее соединение проводов, необходимо их очистить от загрязнений, в том числе и от оксидной пленки. Если моно-жилы еще можно очистить вручную, то многожильные проводники нормально зачистить не удастся. Их обычно обрабатывают канифолью или флюсом — активными веществами, которые растворяют загрязнения, в том числе и оксидную пленку.

И канифоль и флюсы работают неплохо, только флюсами пользоваться проще — можно окунуть кисточку в раствор и быстро обработать провода. В канифоль надо проводник положить, затем разогреть его паяльником, чтобы расплавленное вещество обволокло всю поверхность металла. Недостаток использования флюсов — если они остаются на проводах (а они остаются), постепенно разъедают прилегающую оболочку. Чтобы этого не случилось, все места пайки надо обработать — смыть остатки флюса спиртом.

Припои и флюсы для пайки паяльником медных проводов

Канифоль считается универсальным средством, а флюсы можно подбирать в зависимости от металла, который собираетесь паять. В случае с проводами это медь или алюминий. Для медных и алюминиевых проводов берут флюс ЛТИ-120 или буру. Очень неплохо работает самодельный флюс из канифоли и денатурированного спирта (1 к 5), кроме того его просто сделать своими руками. В спирт добавить канифоль (лучше пыль или очень мелкие ее кусочки) и встряхивать до растворения. Потом этим составом можно обрабатывать проводники и скрутки перед пайкой.

Припои для пайки паяльником медных проводов используют ПОС 60, ПОС 50 или ПОС 40 — оловянно-свинцовые. Для алюминия больше подходят составы на основе цинка. Наиболее распространенные — ЦО-12 и П250А(из олова и цинка), марки А (цинк и олово с добавлением меди), ЦА- 15 (цинк с алюминием).

Удобно пользоваться припоем с канифолью

Очень удобно пользоваться припоями, в состав которых входит канифоль (ПОС 61). В этом случае отпадает необходимость в предварительной обработке каждого проводника в канифоли отдельно. Но для качественной пайки паяльник надо иметь мощный — 80-100 Вт, который может быстро разогреть до необходимых температур место пайки.

Вспомогательные материалы

Для того чтобы нормально паять паяльником провода нужны еще:

Подставка. Может быть она из металла полностью или на деревянной/пластиковой подставке закрепленные металлические держатели для паяльника. Также удобно, если есть небольшая металлическая коробочка для канифоли.

Паять паяльником удобнее с подставкой самодельной и фабричной — не очень важно
Напильник. Перед работой затачивают дало паяльника. Оно должно быть ровным и чистым без следов нагара. Тогда паяется легко.

Так надо затачивать жало паяльника
Пассатижи. Удерживать провода пальцами во время пайки сложно — медь и алюминий имеют высокую теплопроводность, что приводит к быстрому нагреву близлежащих участков. Потому паять паяльником провода удобнее, если их удерживать пассатижами. Только должны инструмент должен быть миниатюрным, с тонкими ручками и губками. В принципе, можно использовать пинцет, но на его верхушку (где держатся пальцами) желательно надеть термоусадочную трубку — сталь тоже быстро нагревается.

Пассатижи — для того чтобы придерживать провода

Для смывки флюса может потребоваться спирт, для изоляции — изолента или термоусадочные трубки различных диаметров. Вот и все материалы и инструменты, без которых пайка паяльником проводов невозможна.

Выбор припоя

Выбрать подходящий припой для пайки скруток — это самый ответственный момент. От припоя зависит конечный результат. В процессе использования разных марок припоя, я пытался выявить закономерность между качеством пайки и процентном содержании олова. Однако таковой зависимости обнаружить не удалось.

Единственное, что можно утверждать с полной уверенностью — припой обязательно должен быть с флюсом внутри. Это и не удивительно: метод пайки не предусматривает обязательное нанесение флюса на скрутки, а флюс необходим.

Удобнее всего использовать припой в проволоке толщиной 1мм или около того. Продается он в катушках или пластиковых тубах.

По-большому счету, выбирать припой придется методом проб и ошибок, иного метода я не вижу. Ну и приведу несколько примеров припоев нескольких производителей:

Этот припой хорошо подходит для пайки скруток. А тот, что ниже, лучше не брать — тонкие скрутки из 2-х проводов 1,5 мм² он хорошо спаяет, но скрутки толще он только испортит.

Вот еще достаточно неплохой припой REXANT:

При первом выборе припоя, самым лучшим вариантом будет покупка небольшой тубы на пробу. Ну и запоминать, какие из купленных марок паяли хорошо, а какие плохо. Собственно вот такая нехитрая наука.

Помимо припоя хорошо иметь под рукой очиститель — обычный спирт. Многие медные жилы, даже новые, покрыты слоями окислов или иными налетами, которые затрудняют пайку.

Хорошим вариантом очистителя является флюс «ТАГС» — он превосходно очищает поверхность медных жил и в добавок помогает процессу пайки.

Паяльный флюс

Для того чтобы пайка была качественной, припой должен прочно сцепиться со спаиваемой деталью, смочить ее. Но при нагревании практически любой металл интенсивно окисляется и абсолютно не смачивается припоем. Даже если вам удастся что-то изобразить при помощи паяльника и одного припоя, такая пайка, называемая среди специалистов «холодной», не обеспечит ни хорошего контакта, ни механической прочности. Образцом холодной пайки можно считать фото, которое на очень многих информационных ресурсах почему-то является примером исключительно качественной и правильной работы:

Припой абсолютно не сцепился с медью проводов – эту спайку можно разобрать голыми руками

Чтобы обеспечить надежное сцепление припоя со спаиваемым металлом, используют те или иные флюсы. По методу воздействия они делятся на две категории:

• пассивные;
• активные.

Пассивные флюсы, как видно из их названия, не взаимодействуют со спаиваемыми деталями. Их основное назначение – обеспечение хорошей растекаемости припоя и предотвращение образования оксидной пленки при нагревании спаиваемых деталей. Пассивные флюсы просты в использовании, доступны, безопасны для человека, не электропроводны и полностью нейтральны (не требуют отмывки после пайки). К недостаткам флюсов этого типа можно отнести неэффективность использования на окисленных деталях.

Всем известная канифоль является самым распространенным пассивным флюсом.

Активные флюсы не только улучшают растекаемость припоя и предотвращают образование оксидной пленки, но и способны эту пленку разрушать. Ввиду этого кислотные или щелочные флюсы нашли широкое применение для пайки сильно окисленных или мгновенно окисляющихся на воздухе металлов. Существуют даже вещества, снимающие при прогреве паяльником лак с эмалированного провода. Из недостатков этого типа флюсов можно отметить высокие коррозийные и электропроводящие свойства (флюс после пайки нужно обязательно смывать), опасность для человека.

Флюсы, выпускаемые промышленностью на основе кислот.

Какой флюс лучше использовать для пайки проводов? Если вы собираетесь работать с медью, то идеальным вариантом будет канифоль или раствор канифоли в спирте. Даже если провода старые, но их несложно зачистить до блеска, то все же лучше пользоваться канифолью. Она хороший диэлектрик и абсолютно не взаимодействует с металлом на химическом уровне.

Активный же флюс вам понадобится в том случае, если провода сильно окислились или выполнены из сплавов, плохо поддающихся пайке – никеля, стали, алюминия и пр. Хотя никто не запрещает пользоваться этими составами и для работы с обычной медью. Единственно, если не хотите, чтобы соединение развалилось через месяц-другой, не забудьте после работы тщательно промыть место пайки спиртом или бензином. Ну и, конечно, сразу же вымойте руки с мылом – кислота есть кислота, даже если она паяльная.

Необходимое оборудование

Лучше всего применять для пайки различных медных проводов, паяльную станцию. С её помощью можно изменять температуру жала, однако нужно также подходить к этому обдуманно. Паяльная станция стоит не дешево и смысл её брать есть только в случае довольно частого выполнения паяльных работ. В остальных случаях для того чтобы иногда соединять провода, подойдет и обычный паяльник имеющий мощность тока до 60 Вт. Такой мощности вполне достаточно чтобы произвести все необходимые работы в обычных домах, и спаивать скрутку из 3х-5ти проводов сечением 1,5-2,5 мм2.

Припои следует использовать мягкие оловянно-свинцовые, имеющие низкую температуру плавления, такие как ПОС-40, ПОС-60. Обезжиривать поверхность перед пайкой медных проводов и покрытия их припоем нужно с использованием химически нейтральной канифоли или безкислотных растворов.

Соединение меди и алюминия

При соединении пайкой медных и алюминиевых проводов можно столкнуться со множеством трудностей, преодолеть которые возможно будет, только применив альтернативные методы соединений.

Дело в том, что как алюминий, так и медь покрываются на воздухе оксидной пленкой. И если сами по себе эти пленки никак не влияют на состояние проводника и даже обеспечивают довольно неплохую проводимость, то соединяясь вместе, они способствуют возникновению мощной химической реакции. Под действием влаги, содержащейся в воздухе, в месте контакта оксидов алюминия и меди начинается процесс электролиза, то есть образуется электрический ток из-за того, что ионы обоих материалов обладают разными электрическими потенциалами.

Электрический ток является движением заряженных частиц – ионов и при их движении металлы в месте контакта разрушаются. При этом сильнее разрушается алюминий. Разрушение вызывает ухудшение контакта, а впоследствии увеличивается электрическое сопротивление соединения и оно нагревается. При сильной коррозии, когда непосредственный контакт между двумя материалами уже утрачен, возникает электрическая дуга, которая и довершает разрушение.

Соединять медь с алюминием рекомендуется только через третий, нейтральный материал. Чаще всего, для этого применяют стальные клеммники или зажимы.

Пайка с помощью тигля и горелки

При больших объемах работ имеет смысл выполнять их при помощи тигля, который представляет собой полый металлический цилиндр с ручкой, заполненный расплавленным припоем. Тигель может выполняться как насадка на мощный паяльник или нагреваться при помощи газовой горелки (Рисунок 6).

Рисунок 6. Электрический и газовый тигли для пайки проводов

Большой объем металла в тигле не позволяет ему быстро остывать, поэтому нагретым тиглем можно спаять последовательно несколько скруток. Основное достоинство такого способа пайки в том, что облуживание и спайка скрутки происходит практически мгновенно, когда покрытые флюсом проводники опускаются полностью в ванну с припоем.

Ход выполнения спайки от начала, и до конца

В данной главе, мы подробно опишем весь процесс, учитывая как значимые моменты, так и кажущиеся простыми, но от того не менее важными, тонкости.

Что необходимо для работы

Набор инструментов и материалов для работы не очень большой, все это можно легко приобрести в специализированных магазинах. Цена на все это небольшая.

Нам будут нужны:

• Паяльник с подставкой, причем, не выбирайте мощную модель с толстым жалом, достаточно 15-40 Вт с жалом, диаметром около 5 мм;
• Для припоя, тоже не стоит брать толстые прутки, удобно работать с проволокой толщиной 2-3 мм;
• Канифоль — кроме нее желательно дополнительно иметь и жидкий флюс, и кисточку для его нанесения;
• Пинцет;
• Монтажные кусачки;
• Плоскогубцы;
• Нож;
• Напильник для заточки и правки жала паяльника;
• Наждачная бумага, напильник или надфиль с мелкой насечкой для удаления окислов и эмалей.

Совет! Очень удобен трубчатый припой с канифолью внутри.

Это достаточный набор — иногда можно обойтись без некоторых инструментов, например без наждачной бумаги или пинцета, но желательно, чтобы все было под рукой. Дополнительно могут понадобиться тестер или пробник (если нужно соединить кабель из нескольких проводов, не помеченных разным цветом).

Также может возникнуть проблема «третьей руки», когда нужно держать два провода или провод и разъем, но рука занята паяльником. Для ее решения можно воспользоваться струбциной или любым подходящим зажимом.

Если нужно соединять загрязненные провода, то нужно дополнительно применить спиртобензосмесь, бензин или какое ни будь другое средство для обезжиривания.

Готовим паяльник

Жало у паяльника должно быть заточено под углом 45 о, и не иметь дефектов на поверхности. Затачиваем его, если нужно удаляем лишний металл до получения ровной поверхности.

У нового паяльника и после заточки жало лудится. Для этого нагреваем его опускаем в канифоль а затем касаемся припоя чтобы он покрыл всю поверхность скошенного рабочего участка.

Паяем провода

Спайка проводов проводится за несколько операций, причем они зависят от их типа и изоляции. Кроме того мы говорим только о медных или латунных проводниках, если же они алюминиевые, то паяльник нам не поможет (хотя со специальными флюсами это сделать можно) — их соединяют скрутками или специальными зажимами (см. Клеммники для соединения проводов).

Толщина не влияет на последовательность операций, пайка толстого провода не отличается ничем, разве что, при чрезмерно большом диаметре, он не будет прогреваться. В таком случае, надо взять просто более мощный паяльник.

Внимание! Согласно действующим правилам эксплуатации электроустановок (ПЭУ) и ГОСТ, пайка медных проводов на силовых, заземляющих и зануляющих линиях электрооборудования запрещена. При аварийной ситуации они могут сильно нагреться и припой стечет. Для соединения используются специальные зажимы.

Если мы паяем одножильные провода без изоляции нам необходимо:

• Удалить окислы с поверхности — делаем это наждачной бумагой, мелким напильником или просто ножом. Можно также протянуть провод между губками кусачек несколько раз, поворачивая, чтобы очистить всю поверхность но, не сильно сжимая ручки, чтобы не перекусить. Очищаем не весь провод, а только тот участок, который будем соединять.
• Покрыть поверхность флюсом — нагреваем провод, прижав его к канифоли, он должен полностью покрыться ей. Можно также нанести жидкий флюс кисточкой.
• Залудить — берем немного (не надо жадничать) припоя на жало (это должна быть не капля, а небольшой купол, до 1 мм высотой, на рабочей поверхности жала). Затем, прикасаемся паяльником к проводу, и нагреваем его. Припой должен сам обволакивать поверхность, не надо делать мажущих движений, просто греем. Если нужно залудить провод на большой длине, то касаемся в нескольких местах.
• Соединяем провода вместе, не встык, а кладем их параллельно друг другу на длину не менее 15-20 диаметров (это обеспечит механическую прочность соединения). Еще лучше скрутить провода.
• Снова покрываем поверхность флюсом.
• Паяем, точно также, как и при лужении берем немного припоя и просто прогреваем соединенные провода. При этом важно, чтобы во время процесса и некоторое время после того, как убрали паяльник (пока припой не остынет), они не смещались друг относительно друга.

На видео можно наглядно увидеть, как выполняется работа:

Соединение провода, контакта или клеммы

Все операции проводятся точно в той же последовательности. В случае если нельзя контакт погрузить в канифоль, пользуемся жидким флюсом.

Многожильные провода

Все точно также. Но если мы хотим повысить надежность, то не лудим весь пучок, а распушиваем его так, чтобы каждый проводник залудился отдельно. Затем переплетаем между собой, скручиваем и пропаиваем.

Провода в изоляции

Для того чтобы удалить изоляцию обычно пользуются кусачками или ножом. Но удобнее проплавить ее по кругу паяльником, и просто стянуть (не действует с термостойкой изоляцией). Такой способ исключает возможность нечаянно повредить проводник.

Совет! Если жилы очень тонкие, то можно сжечь изоляцию открытым огнем (зажигалкой).

Эмалированные провода

Такой провод обычно используют для намотки катушек трансформаторов и т. п., но иногда их можно встретить и под слоем другой изоляции. С виду они кажутся чистыми, но на самом деле покрыты слоем бесцветной эмали. Удаляем ее точно так же как и окислы.

Кабеля из нескольких изолированных проводов

При соединении данных проводов, не стоит спаивать все сразу, так как потом, их будет сложно обмотать изолентой. Соединяем все жилы по очереди, после завершения изоляции предыдущего проводника.

Совет! Вместо изоленты удобно использовать термоусаживающиеся трубки (в обиходе «кембрики»). Отрезаем кусок и надеваем его на провод, после того как пропаяли, быстро, чтобы стык был еще теплым натягиваем их на него.

Мы разобрали технологию пайки, но часто возникают еще один вопрос — как соединить провода в кабелях, подключенных к разъемам наиболее распространенных типов. Постараемся раскрыть и его.

Внимание! Встречаются провода в экранирующей оплетке. Работаем с ней точно также как и с многожильным проводом. Расплести ее участок поможет шило или булавка.

Включаем паяльник в сеть

Нагревающим элементом является провод из нихрома, намотанный на трубку, спрятанный под кожухом. На конце трубки находится жало. Нихром, раскаляясь под воздействием идущего по нему тока, нагревает заостренные рабочие кромки.

Чтобы проверить готовность паяльника, касаемся им кусочка канифоли. Если пойдет небольшая струйка дыма, можно приступать к работе. Повалит густой дым – паяльник перегрелся. Придется его немного охладить. Выключить из сети.

Лучше всего – использовать терморегулятор, чтобы не дергать постоянно вилку из розетки туда-сюда.

Подготовка паяльника для пайки проводов

Выбор мощности паяльника зависит от сечения проводов. Для тонких одножильных, многожильных медных проводов, дорожек печатных плат подойдёт паяльник с жалом в 3 мм и мощностью 25 Вт. Для сечения проводов от 2 мм и более, нужен паяльник мощностью 60 Вт, а для массивных деталей используют молотковый паяльник мощностью 200 Вт.

Жало паяльника должно быть чистым, без раковин. Чтобы выровнять жало паяльника используют мелкий напильник. После обработки жала его лудят, чтобы медь не окислялась. Также важным элементом при пайке является подставка для паяльника. Если хотите качественно паять мелкие провода, элементы радиоэлектронной платы, нужно иметь регулятор температуры жала паяльника.

Таким регулятором можно точно выставить температуру паяльника для припоев разных марок. Лучшим вариантом регулятора температуры жала паяльника будет устройство с датчиком температуры, который устанавливается на жало паяльника. Установленная температура жала не будет зависеть от изменений сетевого напряжения.

Регулятор температуры для паяльника

Так как при пайке электрическим паяльником образуются ядовитые пары припоя и дым от канифоли, рабочее место нужно оборудовать хорошей вытяжной вентиляции. Освещение рабочего места не должно быть тусклым. Для удобства ремонта электронных плат можно приобрести специальный держатель плат с линзой и подсветкой.

Можно сделать простой регулятор температуры для паяльника своими руками

Распространенные проблемы при пайке

При работе с паяльником могут возникать такие затруднения:

1. Получение некачественного соединения. Проблема возникает при скреплении проводов из металлов, плохо поддающихся пайке. Реже спайка получается ненадежной из-за низкого качества припоя.
2. Разбрызгивание припоя. Этому способствует перегрев жала паяльника.
3. Невозможность расплавления припоя. Такая проблема свидетельствует о неправильном выборе мощности паяльника.
4. Попадание в соединение полимерных частиц, наблюдающееся при работе в ненадлежащих условиях.
5. Стекание олова с места пайки. Наблюдается при отказе от удаления оксидной пленки.

Исключить появление проблем помогает соблюдение правил пайки проводников, сделанных из того или иного металла.