Р. Ш. Ягудин Надежность паяных электрических соединений

[art29]

Надежность паяных электрических соединений

Инженер Р. Ш. ЯГУДИН

В настоящее время при изготовлении, ремонте и эксплуатации аппаратуры автоматики, телемеханики и связи используется в основном объемный монтаж. Надежность аппаратуры с объемным монтажом в значительной степени зависит от надежности паяных электрических соединений.

Надежность паяных соединений во многом определяется чистотой поверхностей и оптимальным зазором между спаиваемыми металлами, гарантирующим проникновение в них жидкого припоя, равномерным нагревом выводов элементов на 30—50° С выше температуры полного расплавления припоя.

Конструкция паяного узла должна обеспечивать хорошее затекание припоя в зазор между выводами спаиваемых элементов, неподвижность выводов в процессе пайки и уменьшение влияния внешних механических нагрузок на соединения в процессе эксплуатации аппаратуры.

Величина зазора зависит от металла спаиваемых проводов, флюса, припоя. Неподвижность выводов достигается их загибанием перед пайкой, а уменьшение влияния внешних механических нагрузок в условиях эксплуатации (вибрации и ударов) —дополнительным креплением. .

Флюс должен удалять окисную пленку с поверхностей спаиваемых выводов, защищать их от окисления в процессе пайки и способствовать лучшему затеканию расплавленного припоя в зазор между выводами. Оставшийся в местах пайки флюс не должен вызывать коррозии и изменять электрическое сопротивление изоляции.

Припой выбирают с учетом температуры, при которой наступает активность флюса. При этом температура плавления припоя должна быть на 20—40° С выше рабочей температуры флюса.

Наибольшее применение при пайке находят припои типов ПОС-61, ПОС-50 и ПОС-40 с температурой полного расплавления соответственно 185, 210 и 235° С. Для лужения, а в некоторых случаях и для пайки электрических соединений в сочетании с активизированными флюсами применяют легкоплавкие припои: ПОСВ-33 (22% олова, 51% свинца и 27% вис¬мута) с температурой пайки 180° С; ПОСК-47 (47% олова, 30% свинца и 17% кадмия) с температурой пайки 190° С; ПОСК-50 (50% олова, 32% свинца и 18% кадмия) с температурой пайки 195° С или припой Розе (28% свинца, 22% олова, 50% висмута) с температурой пайки 144° С. Однако соединения, выполненные этими припоями, обладают недостаточной механической прочностью и надежностью.

Режим процесса пайки (степень и продолжительность нагрева) выбирается с учетом свойств флюса, основных металлов и припоя. Также необходимо учитывать отрицательное влияние повышенного температурного режима пайки на надежность полупроводниковых приборов.

Наиболее распространенным методом соединения элементов при объемном монтаже является пайка паяльником. Для получения паяных соединений высокого качества большое значение имеют выбор паяльника и его подготовка к пайке. Рабочий конец медного стержня паяльника (лезвия) запиливают под конус (с углом 45°), зачищают и облуживают. Форма и длина медного стержня паяльника должны быть удобные для работы, а температура лезвия паяльника во время работы должна поддерживаться постоянной.

Нестабильность режима пайки (продолжительность и температура нагрева) является одной из причин снижения качества паечных соединений. Нарушение режима может происходить из-за изменения напряжения питания нагревательного элемента, изменения длины медного стержня и несоответствия массы паяльника массе спаиваемых деталей.

Изменение напряжения питания нагревательного элемента + 10% изменяет температуру лезвия паяльника также на +10%- Уменьшение длины медного стержня (за счет сгорания во время работы) вызывает возрастание температуры лезвия паяльника, что ведет к перегреву припоя и снижению качества соединений. Поэтому, когда длина наружной части стержня уменьшится до 30 мм, его необходимо заменять.

Масса медного стержня паяльника и мощность электрического нагревательного элемента должны обеспечивать аккумуляцию такого количества тепла, чтобы при соприкосновении лезвия паяльника с паяемыми деталями температура нагрева припоя в месте пайки не опускалась ниже 250° С для припоя ПОС-61, 270—280° С для ПОС-50 и 280—300° С для ПОС-40.

Рекомендуемые размеры медного стержня и мощность нагревательного элемента паяльника при пайке проводов различных диаметров указаны в таблице.

Температура лезвия паяльника считается нормальной, если припой быстро плавится, но не скатывается с лезвия, а канифоль сгорает не мгновенно, некоторое время оставаясь на плоскости лезвия в виде кипящих капель.

Место пайки необходимо хорошо прогревать паяльником до обеспечения полного расплавления припоя и его стекания во все зазоры между соединяемыми деталями. Лезвие стержня паяльника должно соприкасаться с местом пайки по возможности наибольшей площадью.

Показателем достаточного нагрева места пайки является полное расплавление припоя и его жидкое текучее состояние. Во избежание перегрева деталей в местах соединений пайку следует выполнять быстро, не дольше 5 сек.
Наиболее высокая надежность паечных соединений объемного монтажа достигается при их пайке припоем ПОС-61. При этом рекомендуется использовать трубчатый припой, который представляет собой пустотелую трубку небольшого диаметра, заполненную флюсом.

Флюс подводится к месту пайки подогретым, что увечичивает его активность и улучшает качество пайки. Рекомендуется также применять трубчатые припои, имеющие несколько каналов, заполненных флюсом. Трубчатые припои изготовляют с наружным диаметром от 1 до 5 мм и внутренним от 0,5 до 2,5 мм.

В пайках объемного монтажа часто встречаются ложные пайки, когда припой, полностью покрывая место спая и имея блестящую поверхность, не обеспечивает хорошего электрического соединения. Основная причина возникновения таких дефектов заключается в неудовлетворительной подготовке мест пайки.

При подготовке места пайки необходимо, чтобы выводы навесных элементов, концы проводов после снятия с них изоляции, лепестки и контакты были очищены от пленок окислов, краски, лака, жира и других загрязнений и хорошо облужены припоем.

Кроме того, должен быть обеспечен свободный доступ к месту пайки без опасности нанесения повреждения соседним элементам, а все вспомогательные работы (сверление, крепление лепестков и т. п.) нужно сделать до момента пайки.

В процессе пайки необходимо соблюдать следующие основные условия:

-провода требуемой длины и формы и выводы деталей изготовляют перед пайкой и вне прибора;

-подгонку сопрягаемых деталей, загибание концов у проводов и деталей производят до пайки (в холодном состоянии);

-обеспечивают неподвижность соединяемых деталей во время пайки и смачивание флюсом перед пайкой (если припой не трубчатый);

-провода диаметром более 0,5 мм закрепляют путем продевания концов в отверстие лепестка контакта (концы изгибают в виде крючка и обжимают). Провода диаметром менее 0,5 мм перед пайкой обматывают вокруг тела лепестков или контактов;

-не присоединяют внахлестку несколько проводов к одному лепестку или контакту.

-Провода обязательно закрепляют перед пайкой между собой на лепестке или контакте путем скручивания и обжатия (общее количество проводов у одного лепестка или контакта не более трех);

-нельзя соединять пайкой свободно висящие провода.

Любой процесс пайки объемного монтажа должен заканчиваться контролем качества паяного соединения. При этом каждое соединение осматривают невооруженным глазом, а в случае необходимости — с помощью лупы 5—10-кратного увеличения.

Соединения, на которых обнаруживают раковины, трещины, сквозные прожоги, наплывы, острые выступы и другие недостатки, подвергают повторной пайке. Перед повторной пайкой тщательно удаляют старый припой. Соединения, на которых не обнаружены дефекты, закрашивают цапонлаком.

При оценке надежности паяных электрических соединений необходимо учитывать возможные причины возникновения отказов, среди которых различают отказы, обнаруженные сразу же после окончания монтажа, и отказы, происшедшие спустя несколько недель, месяцев после пуска аппаратуры в эксплуатацию.

Причинами первых отказов в большинстве случаев являются дефекты материалов или метода пайки, причинами вторых — неправильная конструкция паяного узла и преждевременное ухудшение физико-химических свойств припоя, вызванное неудовлетворительным выбором режима пайки.

Оценивать уровень надежности паяных электрических соединений наиболее целесообразно по статистическим данным отказов, полученным при эксплуатации аппаратуры в реальных условиях или ее испытании на надежность. Анализ отказов позволяет установить причины их возникновения и внести соответствующие изменения в конструкцию паяного узла или технологический процесс пайки.

УДК 621.791.3

[Balbes]

Всё правильно.
Но, главное не сказано !
Что пайка должна быть структурной , чтобы просматривался запаяный вывод(провод,ножка радиодетали).
Это лучше позволяет контролировать "эффект холодной пайки". Для такой пайки нужен большой опыт .
Ну, а про "дутьё" во время пайки вообще забыть !

[art29]

Пособие электромеханика ЭЦ

"...Для проводов, резисторов, конденсаторов и т. п. применяют припой ПОС-40, состоящий из 40% олова, 58% свинца и 2% сурьмы. Для защиты припоя и спаиваемых контактных поверхностей от окисления применяют бескислотные флюсы — натуральную канифоль или ее раствор в этиловом спирте с весовым соотношением 1 : 6.

При применении канифоли спаиваемые поверхности тщательно очищают от окислов, а в некоторых случаях и лудят. В качестве бескислотного флюса применяют стеарин, например, при пайке свинцовых муфт или оболочек кабеля.

Для монтажных работ также широко применяют припой ПОС-6О, содержащий 60% олова и 40% свинца. Указанные припои могут быть изготовлены на месте, так как технология их изготовления проста: сначала расплавляют свинец, а затем небольшими частями добавляют олово и присадки.

Для ускорения процесса пайки электромеханик Ф. Г. Коротких рекомендует пользоваться флюсом, составленным из хлористого аммония (нашатыря) и глицерина в весовой пропорции 5 : 95.

Чтобы нашатырь растворился, смесь подогревают над электрической плиткой или паяльной лампой. При пайке с этим флюсом отпадает необходимость в зачистке проводов, окисления пайки не наблюдается..."

art29 добавил 24.06.2012 в 16:36

"АТиС"
Устройство для установки режима пайки элементов схем
И. М. ШОЙМЕР

При пайке элементов схем нагреву подвергаются не только соединяемые участки узлов и деталей, но и сами элементы схем: резисторы, конденсаторы и т. д.

Стремясь обеспечить высокое качество соединения, нередко перегревают элементы схем особенно малогабаритные, а это, как известно, приводит к снижению надежности этих элементов и, в конечном счете, к снижению надежности схемы в целом.
Можно применять, как говорят, набор паяльников: для каждого элемента — паяльник своего размера.

Однако это экономически не оправдывается и снижает производительность труда, то же происходит и в случае применения теплоотводов.

Я создал и успешно применяю схему паяльника с регулятором, который автоматически поддерживает нужную температуру жала паяльника в зависимости от номинальных мощностей резисторов, выпускаемых промышленностью для электронных схем.

Другие элементы приравниваются к таким резисторам по сечению и длине выводов, либо по известным для них величинам нагрева.
Устройство состоит из выпрямительного моста на четырех диодах типа Д226Б.

В одну из диагоналей моста включен тиристор типа КУ202М (управляемый переключающий диод с тремя последовательно включенными переходами p-n).
Схема управления тиристором содержит резисторы R1, R2, R3 а также конденсатор C емкостью 0,05 мкФ и динистор типа Д228И (неуправляемый переключающий диод с двумя последовательно включенными переходами р—n).

Угол открывания тиристора, иначе говоря его сопротивление в качестве нагрузки на вы-прямительный мост, зависит от времени заряда конденсатора С. А это время может регулироваться переменным резистором R2, указывающим на шкале мощность резисторов или приравненных к ним элементов, которые допускается паять при данном положении регулятора.

По мере заряда конденсатора С напряжение на нем достигает уровня, при котором срабатывает денистор. Тиристор открывается и соответственно углу открывания начинает пропускать ток той или другой величины.

В результате определенной нагрузки на диагонали моста устанавливается определенный переменный ток, протекающий через обмотку паяльника, а следовательно, и нужная температура жала паяльника.

Можно расширить диапазон регулирования нагрева паяльника, применяя сменные жала различной теплоемкости.

[Balbes]

Для ускорения процесса пайки электромеханик Ф. Г. Коротких рекомендует пользоваться флюсом, составленным из хлористого аммония (нашатыря) и глицерина в весовой пропорции 5 : 95.

окисления пайки не наблюдается..."

Только снаружи, а внутри идет довольно быстрое разрушение припоя и провода.
Наверное, в этом случае, провода до такой степени "черные" ,что зачистка и канифоль +спирт, только создают дым.

ПОС-61- хорошая штука , но сейчас можно купить качественные импортные припои с флюсом внутри:
ELECTROPURE, Cynel. Паять немного поудобней, да и качество+ внешний вид пайки радует .

[Torquato Tasso]

Сообщение от BALBES

...сейчас можно купить ....

Ключевое слово КУПИТЬ

[Суховерша Алексей]

МЕРОПРИЯТИЯ
для руководителей ШЧ против потери контактов в монтаже.

1. Объясни всем, что если есть гайка, то она должна быть закручена, если есть винт, то он должен быть завинчен, если есть провод, то он должен быть запаян, если штепсель – то забит, ламподержатель должен держать, нож создан для губок, там где должен быть контакт – он должен быть. И все это должно быть надежным с момента рождения и до смерти.
2. Объясни всем, что понятие «холодная пайка», «перемежающийся контакт» и т.п. не понятны никому, кроме СЦБистов, а посему говорить неизвестные слова постороннему - сродни ругательству или оскорблению его достоинства. Исключите такую необходимость в объяснениях.
3. Объясни РТУ, что перед установкой трансформатора в эксплуатацию, надо вскрыть его крышку и убедиться в надежности крепления выводов обмоток под коренной гайкой, и только после этого отдавать трансформатор в пожизненную эксплуатацию.
4. Объясни всем, что применение в качестве мероприятия для повышения надежности монтажных соединений в устройствах СЦБ способа «при выполнении работ обратить особое внимание на состояние качества…» не является мероприятием, и вызывает желание исполнителя выполнять порученную работу тремя способами (не выполнить, выполнить с особым вниманием, выполнить без особого внимания). Исключите из словарного запаса слово «особое». Особым может быть только мнение ревизора.
5. Объясни ШНС и ШН, что потеря контакта в паечном соединении, болтовом соединении, излом кабельной жилы, обрыв монтажного провода, перетирание изоляции – есть вина и последующая ответственность исключительно ШН и ШНС (или РТУ).

МЕРОПРИЯТИЯ
для ШНС против потери контактов в монтаже.

1. Объясни подчиненному, что если он не умеет качественно паять, пусть обратится за помощью, чтобы научили - нет повода для стеснения.
2. Объясни подчиненному, если у него мало канифоли, плохой припой, не тот паяльник, нечем зачистить или обезжирить, забыл кембрик, дрожат руки и т.п. – не начинай работать – иди заполнять журналы.
3. Объясни подчиненному, если у тебя неподходящие гаечные или клеммные ключи – не начинай затягивать или крутить гайки – иди заполнять журналы.
4. Объясни подчиненному, что там, где должна стоять контргайка или шайба-гровер – они должны там стоять, в противном случае сон будет не крепким.
5. Объясни подчиненному, если получил новый шкаф, релейный статив, питающую стойку – проверь «под микроскопом» перед вводом в эксплуатацию, как доктор больного, далее - уверенно отдыхай и только заполняй журналы.
6. Объясни подчиненному, если нет уверенности, что единожды до тебя проверка надежности монтажа в действующих устройствах была выполнена качественно, не поленись, проверь скрупулезно надёжность паек, болтовых соединений еще один раз и навсегда – далее уверенно отдыхай и только заполняй журналы.
7. Объясни подчиненному, что негоже лениться уделять внимание качеству пайки кабельных жил на «верхушках» стативов, панелей питания и клеммах пульт-табло и т.п. (там, где обычно руки не доходят, так как либо высоко, либо низко, либо неудобно, либо напряжение присутствует). Сделай работу один раз досконально – далее отдыхай и заполняй журналы.
8. Объясни подчиненному, что устанавливать наконечники на монтажные провода можно только с применением исключительно специализированного инструмента. Если электромеханик не выполняет этого – скажите, что у него плохой «конец» (получится).
9. Объясни подчиненному, что снимать изоляцию с кабельных жил можно только с применением специализированного инструмента, исключив при этом применение бокорезов. Так как медь в кабеле сейчас не очень…
10. Объясни подчиненному, что при креплении кабельных жил на двуштырных клеммах под гайку можно применять только ровные, без вогнутости, шайбы. Если требуется, можно подсказать, как выровнять шайбу.
11. Объясни подчиненному, что при строительстве и модернизации устройств ЖАТ, а также при выполнении работ по их капитальному ремонту, необходимо контролировать работу специалистов подрядных организаций по выполнению пайки монтажных проводов, разделки кабеля, установки наконечников на монтажные провода и т.п., так как схалтурить для них – раз плюнуть.
12. Объясни подчиненному, что обеспечение проверки дополнительной изоляции на монтажных жгутах стрелочных электроприводов, светофоров в местах касания корпусных частей на вводе, в местах штатного крепления не блажь в угоду эстетики, а защита от подпиток. Если электромеханик не понимает – объясни, что такое подпитка.
13. Объясни подчиненному, что обеспечение крепления монтажных жгутов на релейных и блочных стативах, релейных шкафах штатными крепящими устройствами, исключение «провисания» вертикальных стволов жгута не блажь в угоду эстетики, а защита от подпиток. Если электромеханик не понимает – объясни, что такое подпитка.
14. Объясни подчиненному, что надёжность крепления в болтовых соединениях «боковушек» релейных стативов должна быть такая, чтобы главный инженер не смог пошевелить соединение рукой, используя провода как рычаг.
15. Объясни подчиненному, что коренные гайки выводов трансформаторов должны протягиваться в обязательном порядке перед установкой трансформаторов вновь, без прикладывания чрезмерного усилия при затяжке этих гаек. Не надо надеяться на завод-изготовитель или РТУ – они точно не испытывают трепета к работе электромеханика и не сильно переживают за ночную беготню на отказы.
16. Объясни подчиненному, что обеспечить целостность контактных разъемов реле и блоков при замене аппаратуры СЦБ трудно, но возможно. Для этого требуется терпение и аккуратность, если этого нет, то пусть отвечает за ведение журналов, инструктажей и выучит все случаи нарушения безопасности движения в хозяйстве СЦБ за последние 10 лет и проводит повторно-периодические инструктажи без конспектов.
17. Объясни подчиненному, что делать проверки работоспособности устройств после замены реле надо обязательно. Даже, если при этом нужно пару раз развернуть точку АБ. Если электромеханик этого не понимает – отправляйте работать его в ревизоры.
18. Объясни подчиненному, что иметь при себе карандаш или палочку, похожую на карандаш, необходимо при замене реле на базе розеток НШ, ДСШ не для того, чтобы записывать, а для того, чтобы «дослать» контакты со стороны розетки, заодно сразу увидишь плохую пружинность контактной губки. Если не верят, объясните, что Суховерша А.В. так любил делать.
19. Объясни подчиненному, что с виду такое простое изделие, как сопротивление типа РМР или на него похожие - на самом деле глубокая засада для электромеханика СЦБ с этими ползунками, изоляционными элементами болтиками и гаечками. Механик должен твердо знать, что порядок с сопротивлениями в коробке наводят один раз при установке, потом туда не добраться и не посмотреть.


МЕРОПРИЯТИЯ
для ШН против потери контактов в монтаже.

1. Электромеханик СЦБ должен знать всё, что ему объяснил старший электромеханик и исполнять это.
2. Электромеханик СЦБ должен понимать, что его труд гораздо благодарнее путейского, так как один раз скрупулезно наведенный порядок на стативе, питающей, релейном шкафу, кабельной муфте и т.д. позволит создать многолетний задел в надежной работе и спокойной личной жизни, в то время как путейцы помногу раз делают выправку пути в одном и том же месте или перебирают изолирующие стыки, так как поезда постоянно бьют и бьют путь.
3. Электромеханик СЦБ должен обладать элементарной слесарной и конструкторской смекалкой, знанием принципиальных и монтажных схем, технологии обслуживания устройств ЖАТ. Если этого не дано – переводите его в инженеры составлять факторный анализ с выведением причинно – следственных связей в допускаемых отказах в работе устройств СЦБ.

[Admin]

если есть винт, то он должен быть завинчен

если есть болт - то он должен быть положен

Admin добавил 19.02.2015 в 23:00

МЕРОПРИЯТИЯ
для ШН против потери контактов в монтаже.

пацаны ваще ребята
кто такой умный это писал?

[Суховерша Алексей]

пацаны ваще ребята
кто такой умный это писал?

Я

[Admin]

про влияние холодной пайки на личную жизнь думаю лучше не писать, а то народ начнет разбегаться. Личная жизнь не должна зависеть от устройств

[Суховерша Алексей]

Сообщение от Admin

про влияние холодной пайки на личную жизнь думаю лучше не писать, а то народ начнет разбегаться. Личная жизнь не должна зависеть от устройств

У тебя не зависит...

[ШНС-1 ШЧ-15]

Сообщение от Суховерша Алексей

МЕРОПРИЯТИЯ
для руководителей ШЧ против потери контактов в монтаже.


МЕРОПРИЯТИЯ
для ШНС против потери контактов в монтаже.

8. Объясни подчиненному, что устанавливать наконечники на монтажные провода можно только с применением исключительно специализированного инструмента. Если электромеханик не выполняет этого – скажите, что у него плохой «конец» (получится).

Смешно, может я сейчас открою секрет, но жимы далеко при далеко не на каждой станции есть.

9. Объясни подчиненному, что снимать изоляцию с кабельных жил можно только с применением специализированного инструмента, исключив при этом применение бокорезов. Так как медь в кабеле сейчас не очень…

Это меня убило! Кроме бокорезов есть универсальный инструмент для кабельных жил "Зажигалка". Других специальных инструментов я думаю на сети мало кто получал...

Тут забыли добавить
100500. Объясни подчиненному, что перевести семью на станцию нужно обязательно. Если электромеханик не выполняет этого - скажите, что его брак и семейное благополучие под угрозой, так как чтоб выполнить все пункты и всё что возложенно на него нужно работать по 13-15 часов в сутки как некоторые руководители (к сожалению они не сцбисты)

[Суховерша Алексей]

Тут забыли добавить
100500. Объясни подчиненному, что перевести семью на станцию нужно обязательно. Если электромеханик не выполняет этого - скажите, что его брак и семейное благополучие под угрозой, так как чтоб выполнить все пункты и всё что возложенно на него нужно работать по 13-15 часов в сутки как некоторые руководители (к сожалению они не сцбисты)

Почему они не СЦБисты?

А поправка важная!

Спасибо, что прочитал, а не как Админ - до половины

[strelochnik]

18. Объясни подчиненному, что иметь при себе карандаш или палочку, похожую на карандаш, необходимо при замене реле на базе розеток НШ, ДСШ не для того, чтобы записывать, а для того, чтобы «дослать» контакты со стороны розетки, заодно сразу увидишь плохую пружинность контактной губки. Если не верят, объясните, что Суховерша А.В. так любил делать.

Вопрос и дополнение.

Вопрос: Почему Суховерша А.В. ЛЮБИЛ так делать? И почему разлюбил?

Дополнение: 18 бис. Объясни подчиненному, что если он тычет в контакты именно карандашом, а не палочкой похожей на него, то получить хорошую п...дюлину током можно совершенно этого не ожидая. Может быть поэтому Суховерша А. В. и разлюбил так делать...

[brbs]

гениально. чесслово гениально )) особенно про инженера и факторный анализ

[ШНС КРП]

Объясни РТУ, что перед установкой трансформатора в эксплуатацию, надо вскрыть его крышку и убедиться в надежности крепления выводов обмоток под коренной гайкой, и только после этого отдавать трансформатор в пожизненную эксплуатацию.

Всё вроде как правильно, но как быть с тем, что у новых трансформаторов есть гарантия и входной контроль этого не предусматривает?

Объясни подчиненному, что коренные гайки выводов трансформаторов должны протягиваться в обязательном порядке перед установкой трансформаторов вновь, без прикладывания чрезмерного усилия при затяжке этих гаек.

Всё вроде как правильно, но как быть с тем, что нижние гайки на заводе "закрашены от развинчивания", а если не на заводе, то в РТУ?