手工焊接技术

手工焊接技术，内蒙古工业大学工程训练中心电子技术实习，第4章，4.1焊接基础，焊接是金属加工的基本方法之一。一般来说，焊接技术可分为三类：熔焊、压焊和钎焊。焊接属于焊接中的焊接。(焊料的熔点低于450)通常称为焊料焊料，用铅锚焊料焊接称为铅锡焊，简称锡焊。待焊接的零件通常称为焊接件，通常指金属零件。4.1.1、钎焊概述钎焊，概括地说，是将锡焊料引入焊件的缝隙中进行连接的一种焊接方法，其特点是：(1)焊料熔点低于焊件。(2)在焊接过程中，焊件和焊料一起被加热到焊接温度，焊料熔化，但焊件不熔化。(3)连接的形式是通过熔化的焊料润湿焊接件的焊接表面以形成结合层而产生的冶金和化学反应来实现的。焊接使用非常方便，使其广泛应用于电子组装。(1)铅锡焊料的熔点低于200，适用于半导体等电子材料的连接。(2)加工只需要简单的加热工具和材料，投资少。(3)焊点具有足够的强度和电气性能。(4)焊接过程是可逆的，易于拆卸。4.1.2锡焊机原理，我们首先回忆物理学中描述的实验：其中一个铅块和一个金块在它们的表面被加工成平面后被紧紧地压在一起。过了一段时间后，这两块积木被“粘”在一起。如果将它们强行分开，会发现银灰色铅的表面闪着金光，而金块的结合表面也有银灰色铅的痕迹，这表明两种金属在接近一定距离时会“侵入”彼此。这在金属学中被称为扩散现象。如图4-1所示。焊料和焊料扩散图，图4-1，1，扩散，金属之间的扩散不是在任何情况下，而是有条件的。两个基本条件是：(1)距离，两块金属必须接近足够小的距离。只有在一定的小距离内，两个金属原子之间才会发生引力相互作用。金属表面的氧化层或其他杂质会使两种金属达不到这个距离。(2)温度，金属分子只有在一定温度下才有动能，允许扩散进行。从理论上讲，在“绝对零度”扩散是不可能的。事实上，在常温下扩散非常慢。焊接本质上是焊料和焊接件在其界面的扩散。清洁焊件表面并加热焊件是扩散的基本条件。润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。这种润湿作用是物质的固有属性(图4-2)。图4-2润湿角，不同的液体和固体有不同的相互作用的附着力和液体的内聚力，合力是液体流过固体表面的力。当力的作用平衡时，流动也停止，液体和固体的结合形成一定的角度，这种角度称为润湿角，也称为接触角，是定量分析润湿现象的物理量。如图2-2所示，角从0到180，角越小，润湿越充分。在焊接过程中，熔化的铅锡焊料和焊接件之间的作用正是这种润湿现象。如果焊料能润湿焊件，我们说它们可以焊接在一起，观察润湿角是检测焊料的方法之一。润湿角越小，焊接质量越好。一般情况下，质量合格的铅锡焊料与铜的润湿角可达20。在实际应用中，一般采用45作为焊接质量的检验标准(图4-3)。图4-3焊料润湿角。3.粘合层。焊料润湿焊件的过程符合金属扩散的条件，因此焊料与焊件之间的界面存在扩散现象。作为这种扩散的结果，在焊料和焊接件之间的界面上形成了新的金属合金层，我们称之为结合层。(图4-4)粘结层的组成是一个特殊的层，具有化学作用(金属化合物生成)和冶金作用。由于由于润湿扩散过程是一个复杂的金属结构变化和物理冶金过程，如果结合层的厚度太薄或太厚，则不能获得最佳性能。粘结层小于1.2m，实际上是一种强度非常低的半粘接，而大于6m会使组织变粗，导致脆性并降低强度。理想的结合层厚度为1.2 3.5 m，具有最高的强度和良好的导电性。综上所述，我们对钎焊有了一个合理的理解：将表面洁净的焊料和焊料加热到一定的温度，焊料熔化并润湿焊料表面，在其界面上发生金属扩散，形成一个结合层，从而实现金芯片的钎焊。4.2焊接工具和材料，4.2.1电烙铁，电烙铁是手工焊接的主要工具，选择合适的烙铁，合理使用它，是保证焊接质量的基础。其原理是将电能转化为热能，在焊接点加热金属，同时熔化焊料，使熔化的焊料与待焊接的金属形成合金，冷却后形成牢固的连接。1、分类和结构，由于用途和结构不同，有各种烙铁，可分为直接加热型、感应型、气体燃烧型等。根据烙铁的发热量：20W，30W，300瓦等。从功能点：来看，有单用途、两用和调温型。最常用的是单焊直热电烙铁。它可分为内热型和外热型。通常功率越大，铁把手越厚。1)直热烙铁。下图显示了一个典型的烙铁结构，主要由以下部分组成。图4-5是典型烙铁的结构示意图，(1)加热元件，其中能量转换部分是加热元件，通常称为烙铁芯。它由镍铬电阻丝缠绕在云母、陶瓷等耐热绝缘材料上而成。内热式和外热式的主要区别在于，外热式加热元件在传热体外部，而内热式加热元件在传热体内部，即铁芯在内部加热。显然，内部热能转换效率高。因此，相同温度的烙铁的内热式体积和重量小于外热式。(2)焊接头作为蓄热和传热的焊接头，一般由紫铜制成。在使用中，由于高温氧化和焊剂腐蚀会变得不均匀，需要定期清洗和修整。(3)手柄，一般由木头或胶木制成，设计不良的手柄，高温会影响操作。(4)接线柱，这是加热元件和电源线之间的连接。必须注意的是，普通烙铁有三个端子，其中一个连接到金属外壳。连接时，应使用三芯线将外壳连接到保护零线。更换新烙铁或烙铁芯时，应识别接地端。最简单的方法是用万用表测量外壳和接线柱之间的电阻。显然，如果烙铁不热，可以用万用表快速确定烙铁芯是否损坏。2。电烙铁选择，如果有条件选择恒温烙铁是理想的。一般开发生产时，可根据不同的焊接对象选择不同功率的普通烙铁，一般能满足需要。表2-1中提供的选择仅供参考。焊接头的温度可以通过热电偶或表面温度计来测量。一般来说，它可以根据烟流的状态来粗略估计。如表2-2所示，温度越低，烟雾越小，持续时间越长，温度越高，反之亦然。当然，比较的前提是在焊头中浸相同量的焊剂。实际使用时，可根据情况灵活应用。应该指出的是，烙铁的功率越小，烧坏部件的可能性就越小。低功率烙铁用于焊接大功率三极管。因为烙铁很小，在与部件接触后不能迅速提供足够的热量，所以焊接点不能到达(1)低熔点；(2)高机械强度；(3)具有良好的导电性；(4)耐腐蚀性好；(5)对元件引线及其引线有很强的附着力，不易脱落。4.2.3、焊剂在焊接时，为了使被焊物体和焊料焊接牢固，要求金属表面无氧化物和杂质，以保证焊料和被焊物体金属表面之间的固态晶体结构发生合金反应，即原子态扩散。氧化物和杂质的去除通常通过机械和化学方法完成。机械方法是用砂纸或小刀去除它。化学方法是用焊剂去除它。焊剂清洗具有对被焊物体无损伤、效率高的特点，所以这种方法通常用于焊接。(1)氧化膜的去除，其实质是焊剂中的氯化物和酸与类似的氧化物发生还原反应，从而去除氧化膜。反应后的产物变成悬浮渣，漂浮在焊料表面。(2)为防止氧化，液态焊接锚和加热的焊件金属容易与空气中的氧气接触而氧化。焊剂熔化后，会浮在焊料表面形成隔离层，从而防止焊接表面氧化。(3)降低表面张力和增加焊料流动性将有助于焊料润湿焊件。焊剂的要求是：(1)熔点应低于焊料。只有这样，通量才能发挥作用。(2)表面张力、粘度和比重小于焊料。(3)残渣易于清除。焊剂是酸性的，残留物会影响外观。(4)不能腐蚀母体金属。如果焊剂酸性太强，不仅会去除氧化层，还会腐蚀金属，造成伤害。(5)无有害气体和刺激性气味。助焊剂有三种功能：助焊剂可分为无机系列、有机系列和树脂系列。(1)无机系列焊剂这种焊剂的主要成分是氯化锌及其混合物。其最大的优点是具有良好的助焊效果，但缺点是腐蚀性强，常用于可清洗金属制品的焊接。如果残留的焊剂没有清理干净，焊接物体将被损坏。市场上出售的大多数“焊锡油”都属于这种类型的助焊剂。对于难以焊接的材料，如镀锌、铁、锡镍合金等。可以选择这样的通量。然而，焊接后，必须清除残留焊剂。焊剂类型(2)有机系列焊剂有机系列焊剂主要由有机酸卤化物组成。其优点是焊接性能好，缺点是有一定的腐蚀性和热稳定性差。也就是说，加热后，它会迅速分解，留下无活性的残留物。(3)树脂活性系列助焊剂这种助焊剂最常见的用途是在松香助焊剂中添加活性剂。松香是从各种松树分泌的树液中提取的，通过蒸馏加工成固体松香。松香是一种天然产物，它的组成与其来源有关。松香醇助焊剂是通过用无水乙醇溶解松香来制备的。普通松香占23% 30%。这种焊剂的优点是：无腐蚀性、高绝缘性、长期稳定性和防潮性。焊接后，易于清洗，并能形成薄膜层覆盖焊点，使焊点不被氧化和腐蚀。松香或松香醇助焊剂通常用于电子电路和易于焊接的铂、金、铜、银、镀锡金属等。4.3、手工焊接基本操作，1、焊接操作姿势与卫生，电烙铁手柄法有三个：一般电烙铁离机头的距离至少应不小于30cm，一般以40cm为宜，图4-6电烙铁手柄法，焊锡线一般有两个：注意：使用电烙铁来配置烙铁架，一般放置在工作台的正前方，电烙铁使用后必须安全地放置在烙铁架上，并注意线和其他东西不要碰到烙铁头图4-7焊丝的固定方法，2-5步训练，(1)准备焊接，准备焊丝和铁。此时，特别强调的是保持烙铁头的清洁，即烙铁头可能被焊料弄脏(通常称为吃锡)。(2)加热烙铁使其接触焊点，注意先保持烙铁加热烙铁的所有部分，如印刷板上的引线和焊盘，然后注意让焊头的平坦部分(较大部分)接触热容量较大的焊件，焊头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件受热均匀。图4-8五步训练法，(3)熔化焊料当焊件被加热到能够熔化焊料的温度时，焊丝被放置在焊点处，焊料开始熔化并润湿焊点。(4)移除焊料当熔化一定量的焊料时，移除焊线。(5)拆除烙铁当焊料完全浸湿焊点时，拆除烙铁。请注意，拆卸烙铁的方向应该约为45度。图4-8五步训练法。对于一般的焊点，上述过程需要大约两到三秒钟。对于热容量小的焊点，如印刷电路板上的小焊盘，有时用三步法来总结操作方法，即上述步骤2和3可以合并成一个步骤，而步骤4和5可以合并成一个步骤。事实上，细微的区别仍然是五步，所以五步法是通用的，是掌握手工烙铁焊接的基本方法。尤其是每一步之间的停留时间对于保证焊接质量非常重要，只有通过实践才能逐步掌握。3、焊接操作要领手工电烙铁焊接中遇到的焊件焊件的表面处理都是各种电子零件和电线，除非在“保质期”内的电子元件都是在大批量生产的条件下使用，一般情况下遇到的焊件通常都需要表面清洗技术来去除铁锈、油污、灰尘和其他影响焊接表面质量的杂质。手动操作通常采用机械刮擦、酒精和丙酮擦洗等简单易行的方法。预焊预焊是预先用焊料润湿待焊接器件的引线或导线的焊接部分，通常也称为镀锡、镀锡等。称之为预焊是准确的，因为它的过程和机理是焊接的整个过程焊料润湿焊接件的表面，并且在通过金属扩散形成结合层之后，焊接件的表面被“镀”上一层焊料。图4-9镀锡。不要使用过量的焊剂。适量的焊剂是必要的，但不要认为越多越好。过多的松香不仅会造成焊接后焊点周围的清理工作量，还会延长加热时间(松香需要熔化挥发带走热量)，降低工作效率。当加热时间不足时，很容易混入焊料中形成“夹渣”缺陷。对于开关元件的焊接，过量的焊剂将容易流到触点，导致接触不良。合适的焊接剂量应该是松香水只能润湿待形成的焊点，并且不允许松香水通过印刷板流到元件表面或插座孔(例如集成电路插座)。对于松香芯焊丝，基本上不需要再加焊剂。保持焊头清洁，因为焊头在焊接过程中长时间处于高温状态，并且与焊剂等受热分解的材料接触。它的表面很容易被氧化，形成一层黑色杂质，几乎形成一个隔热层，使焊接头失去加热效果。因此，任何时候都应该清除烙铁架上的杂质。随时用湿布或海绵擦拭焊头也是一种常见的方法。加热取决于焊桥非装配线操作，焊点形状多变，我们不能不断更换焊头。为了提高焊接头的加热效率，有必要形成用于传热的焊料桥。所谓的焊料桥是指在加热过程中依靠烙铁上残留的少量焊料在焊头和焊件之间传递热量的桥。显然，由于熔融金属的热传导效率比空气高得多，焊件被迅速加热到焊接温度。应该注意的是，作为焊料桥保留的锡量不应太多。焊料的量应该适当。过多的焊料不仅会不必要地消耗更多昂贵的锡，还会增加焊接这是因为焊料的凝固过程是一个结晶过程。根据结晶理论，结晶过程中的外力(焊件的移动)将改变结晶条件，导致粗晶和所谓的“冷焊”。外观现象是表面无光泽，呈豆渣状，焊点内部结构疏松，容易产生气隙和裂纹，导致焊点强度降低，导电性差。因此，在焊料凝固之前，焊料块必须保持静止。在实际操作中，焊料块可以通过各种适当的方法固定，或者可以使用可靠的夹紧措施。退烙铁时，及时退烙铁很重要，退烙铁的角度和方向与焊点有一定的关系。图4-11显示了不同排空方向对焊料的影响。当烙铁被移除时，可以稍微旋转烙铁以保持焊点的适当焊料，这需要在实际操作中实现。图4-11烙铁退出方法，4。焊接基本条件和焊点质量要求，基本条件：(1)焊点的可焊性(2)合格的焊料(3)合适的助焊剂(4)合理的焊点设计(5)焊接温度和时间要求