1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Монтаж соединения с пайкой

Медные трубы — монтаж медных трубопроводов

Существует множество способов соединения медных трубопроводов (дальше труб). Самый распространенный и простой из них — это капиллярная (низкотемпературная) пайка. Однако для более прочного соединения и получения надежного соединительного шва используется твердая или высокотемпературная пайка. Возможно как самостоятельное формирование спаечных раструбов на концах труб так и использование заводских фитингов. Также используется сварка-пайка, при соединении со сталью в качестве припоя применяют бронзу. Существуют фитинги-переходники на резьбу (из меди или медных сплавов), используемые для создания разъемных соединений.

Помимо вышеперечисленных есть ещё несколько видов соединений, например неразъемные соединения, которые приобретают всё большую популярность. Это соединения на основе пресс-фитингов, самофиксирующиеся и зажимные (цанговые). Так как технологии крепления всё время совершенствуются, то в запасе у специалистов, как правило, широкий набор различный вариантов. От универсальных способов до индивидуальных специально разработанных для конкретных задач вариантов. При этом, использование в системах такого металла как медь, а также медных фитингов и припоев из меди и сплавов, уже может гарантировать стабильную и надежную работу систем канализации и отопления.

Волшебство капиллярного притяжения

В отношении медных труб и фитингов для капиллярной пайки при изготовлении выдвигаются крайне строгие требования касательно геометрических параметров, для того чтобы минимизировать зазор между внутренней посадочной поверхностью фитинга и внешней поверхностью трубы.

В итоге если очищенный конец трубы покрытый флюсом вводится в очищенный фитинг и нагревается до температуры плавления припоя, то жидкий припой тут же втягивается в монтажный зазор между фитингом и трубой и заполняет его равномерно, происходит это вследствие сил поверхностного натяжения. Флюс нужен для улучшения адгезии поверхностей металла фитинга и трубы и ликвидации последствий от оставшихся на поверхности не защищенных от окисления кусочков поверхности. После остывания припоя мы имеем очень прочное водогазонепроницаемое соединение.

Явление, при котором в капилляре или тонкой трубке из-за притяжения молекул жидкости между собой или стенками трубки — уровень воды или различных жидкостей повышается выше нормального, называют КАПИЛЯРНЫМ ЭФФЕКТОМ.

Капиллярные соединения медных труб

Припоев, фитингов и флюсов для капиллярной пайки на рынке представлено великое множество. Их технические характеристики можно увидеть в документации к нему. И несмотря на то, что каждый конкретный продукт казалось бы обладает особыми уникальными свойствами, все они взаимозаменяемы, а сама капиллярная пайка как правило включает следующие действия:

Оценка размеров и формы соединения

Следует отметить, что строгая оценка размеров не обязательна при капиллярной пайке. Однако профессиональный монтажник, обязательно серьезно отнесется к этому пункту, т.к. в случае неровной или неверно отрезанной трубы, она не сможет быть плотно вставлена в соединительный фитинг или раструб в результате такое соединение будет не слишком надежно.

Резка медных труб

Резка труб выполняется с помощью ножовки или специального резака перпендикулярно продольной оси трубы. Для труб большого диаметра полотно ножовки должно иметь не менее 12 зубцов/см. В случае с резаком целесообразно применить большее количество оборотов, а не дополнительное усилие, т.к. последнее может привести к уменьшению диаметра трубы. Обязательной процедурой после отреза трубы является удаление грата (лишних остатком металла). Для этого используется специальный инструмент гратосниматель. Если же мы работаем с отожженной трубой, то необходимо в конце производить проверку/восстановление её диаметра в месте реза с помощью оправок-калибраторов.

Очистка поверхности соединения

Важной подготовительной процедурой является зачистка стальной губкой внутренней поверхности фитинга и внешней поверхности трубы от оксидов. Очень удобны для этой цели стальные салфетки, т.к. их использование окончательно удаляет все продукты зачистки.

Нанесение флюса и сборка соединения

После зачистки на поверхность следует нанести флюс. Он наносится исключительно на место соединения трубы с раструбом или фитингом. Но не внутрь фитинга или раструба. После того как нанесли флюс детали необходимо сразу же соединить во избежание попадания каких-либо частиц на поверхность. Если пайку планируют производить не сразу, то детали должны дожидаться её в собранном состоянии. После сборки необходимо провернуть трубу вокруг своей оси с тем, чтобы убедиться в равномерном распределении флюса в зазоре и удостовериться в том, что труба достигла упора. Соединение следует протереть, удалив остатки флюса, после этого оно готово к пайке. Для капиллярной пайки, как правило, используются флюсы на основе цинка или хлорида алюминия. Не рекомендуются к применению флюсы на основе соляной кислоты (самоочищающиеся флюсы), так как они, несмотря на эффективность, в использовании требуют особых строгих мер предосторожности. В случае твердой пайки с серебряными припоями или пайке-сварке с припоями из бронзы в качестве флюса берут буру, смешивая её с водой до кашицеобразного состояния.

Изгиб труб

Гибка труб производится с помощью специального инструмента, невзирая на то мягкая или твердая эта труба. Твердые трубы гнуться трубогибом до 18 мм, в холодном состоянии. Перед сгибанием трубы большого размера следует её смягчить, нагревая при температуре 450-550 С. Если для сгибания твердой трубы используется пружина для гибки, то смягчающий нагрев обязателен. Нагрев нужно производить равномерно в месте изгиба мягким пламенем. При использовании трубогиба следует учитывать радиус изгиба. Он должен состовлять не менее чем 3,5x на наружный диаметр трубы при размере 6, 15 мм и 4x на наружный диаметр трубы при размере 18 мм. В случае использования пружины не менее чем 6 X на наружный диаметр. Очень маленький радиус изгиба череват сплющиванием или разрывом трубы.

Смягченные или отожженные трубы гнуться более крутыми изгибами, но это неблагоприятно с точки зрения потолка. Ещё отожженные трубы можно сгибать руками. На рис. 3 и 4 показаны рекомендуемые радиусы изгиба и примеры изгибания труб.

Плохо выполненные сгибы с измененной поперечной поверхностью вызывают в сгибе трубы турбулентные потоки, и это может привести к коррозийным и эрозийным повреждениям.

Нагрев соединения

Нагрев соединения осуществляют пропановыми горелками. Место контакта между пламенем и поверхностью следует перемещать для достижения оптимального нагрева. И периодически прутиком припоя касаются капиллярной щели. Однако опытный монтажник по цвету поверхности и дыма флюса может достаточно точно определить сам степень нагрева. Пламя убирают как только припой начинает плавится , чтобы дать ему заполнить монтажный зазор.

Заключительные процедуры

Заключительные процедуры — после заполнения капиллярного (монтажного) зазора припой должен застыть, поэтому нельзя перемещать части соединения относительно друг друга. Важно помнить, что после окончания монтажа необходимо промыть все внутренние поверхности от остатков флюса, так он является высококоррозийным веществом!

Монтаж медных труб — дополнительная информация

При устройстве дополнительных ответвлений на уже существующих системах используют раструбы, в том числе боковые, изготовленные непосредственно на таких трубах. Из-за того что в таком случае упоры-ограничители отсутствуют на трубу нужно нанести разметку для точного контроля при пайке, глубины введения трубы в такой раструб. Помимо этого для обеспечения точности размеров следует обязательно использовать оправку и специальный заводской инструмент, поскольку только при очень малых величинах монтажного зазора проявляется капиллярный эффект.
В случае соблюдения всех вышесказанных рекомендаций такое, самостоятельное организованное соединение не будет уступать заводскому по показателям прочности и надежности.
При применении твердой пайки используются более высокие температуры до тех пор пока медь не достигнет красного свечения. Это равносильно отжигу, т.е. металл может стать мягче в этих местах. В случае использования фитингов с припоем нанесенным в заводских условиях добавлять его нет необходимости.

Удобные газовые горелки с самоподжигом для быстрой мягкой и жесткой пайки с экономичным потреблением газа

Пропановая горелка с турбоподдувом REMS Блиц — быстрая мягкая пайка.

Газовая горелка REMS Мачо — быстрая жесткая и мягкая пайка.
Рис.6 Горелки

Другие способы нагрева при пайке медных труб

Порой (например, при выполнении локальных ремонтных работ) применение открытого пламени невозможно. В таких случаях для пайки соединений маленьких диаметров, целесообразно использовать электроприборы для мягкой пайки.

Ещё один способ нагрева без пламени — электроиндукционные устройства. Выглядят они как большие клещи со сменными головками из графита для охвата труб различных диаметров. Скорость нагрева с помощью этих устройств часто ничем не отличается от скорости нагрева с применением горелки.

При монтаже инженерных систем водоснабжения и отопления, медные трубы пользуются все большей популярностью благодоря своим лучшим эксплуатационным свойствам по сравнению с полимерами.

Техническая информация о монтаже медных труб Медные трубы — монтаж медных трубопроводов для систем отопления и водоснабжения — инженерных систем Существует большое разнообразие различных методов соединения медных труб кроме мягкой низкотемпературной пайки монтаж труб, монтаж медных труб, трубы, медные трубы, свойства медных труб 5


Схема проезда

Соединение контактов и проводов пайкой

Пайка — процесс соединения металлов в твердом состоянии припоями, которые при расплавлении затекают в зазор, смачивают спаиваемые поверхности, а при охлаждении, застывая, образуют паяный шов.

Пайка выполняется при температуре ниже температуры плавления материалов соединяемых деталей. Вместе с тем температура припоя, с помощью которого осуществляется пайка, должна быть несколько выше точки его плавления, а температура соединяемых деталей должна быть близка к температуре плавления припоя. Соблюдение этого условия необходимо для получения такой подвижности припоя, которая обеспечивает заполнение зазоров в швах между контактными элементами и обтекание их поверхностей.

Хорошее качество соединения пайкой может быть выполнено лишь в том случае, если припой смачивает контактные поверхности соединяемых элементов, а также обладает высокими капиллярными свойствами и обеспечивает заполняемость зазоров между соединяемыми элементами.

Металлургический метод соединения деталей с использованием припоя, имеющего температуру плавления ниже 450°С, называют мягкой пайкой. Сцепление припоя с металлом происходит благодаря адгезии припоя к металлу. Следует заметить, что температура плавления припоя для мягкой пайки 450°С принята условно.

Выполнение контактных соединений с использованием припоя, имеющего температуру плавления выше 450°С, называют твердой пайкой. Соединение припоя с металлом в этом случае обусловливается как адгезией, так и диффузией припоя в металл.

При пайке почти не происходит расплавления соединяемых элементов, поэтому паяные соединения легче ремонтировать.

Пайкой выполняются соединения практически между любыми одинаковыми металлами или сочетаниями разных металлов.

К числу металлов, которые легко паяются, относится медь. Однако добавление к меди легирующих элементов затрудняет процесс пайки, так как наличие в меди примесей изменяет свойства окисных пленок, являющихся препятствием для образования надежного соединения. Наряду с этим примеси в сплавах меди реагируют в процессе пайки и образуют хрупкие соединения. В этой связи при выполнении контактных соединений следует тщательно выбирать флюсы и припои.

Пайка алюминия связана с двумя основными трудностями. Во-первых, на алюминии имеется тугоплавкая окисная пленка, во-вторых, алюминий обладает высокой теплопроводностью при сравнительно низкой теплоемкости и большим коэффициентом линейного расширения. Поэтому в процессе пайки алюминиевых контактных элементов нагрев должен быть локализован, выбор флюса следует производить в зависимости от легирующих присадок, введенных в металл.

Особенности различных соединяемых металлов или их сочетаний предопределяют как технологический процесс пайки, так и припои, флюсы, оборудование, применяемое при пайке.

Структура паяных контактных соединений

Пайка имеет много общего со сваркой плавлением но между ними имеются и принципиальные различия. Если при сварке основной и присадочный металлы находятся в сварочной ванне в расплавленном состоянии то при пайке основной металл не плавится.

Читать еще:  Пруток для пайки латуни

Соединение пайкой в общем случае представляет собой комплекс металлургического и физико-химического процессов, протекающих на границе основного твердого металла с жидким металлом — припоем. В зависимости от физико-химических свойств основного материала и припоя, а также условий и режима пайки спай, образующийся между ними, имеет различное строение. Условием соединения основного металла с припоем, как известно, является адгезия. При смачивании чистой металлической поверхности припоем и последующем его затвердевании протекают следующие процессы.

Если компоненты, входящие в состав припоя, не взаимодействуют с основным металлом до растворения в нем, то между припоем и этим металлом возникают межкристаллитные связи. Прочность сцепления затвердевшего припоя с основным металлом близка к прочности собственного припоя. Это определяется тем, что припой заполняет все неровности и микроуглубления, образующие развитую поверхность сцепления, значительно превышающую кажущуюся поверхность контакта.

В том случае, когда при температуре пайки или при более низких температурах возможно растворение одного металла в другом, помимо межкристаллитных связей происходит диффузия атомов припоя в паяемый металл и наоборот. Взаимная диффузия припоя и паяемого металла чрезвычайно чувствительна к температуре. Поэтому развитие этого процесса зависит от температуры пайки и продолжительности нагрева. При определенных температурах паяемый металл и компоненты припоя образуют на границе соединения интерметаллические прослойки.

Структура контактного соединения, выполненного пайкой, представляет собой зону, состоящую из слоя литого припоя, равного зазору между соединяемыми элементами и окруженного с обеих сторон продуктами взаимодействия припоя с основными металлами — прослойками интерметаллического типа различного состава — и областями взаимной диффузии.

Структура паяного соединения: 1— соединяемые проводники; 2 — области коррозии; 3 — интерметаллические прослойки; 4 — припой; 5 — область диффузии

Пайка алюминиевых проводов

Соединение и ответвление однопроволочных проводов сечением 2,5 — 10 мм2 пайкой выполняются после того, когда концы жил предварительно соединены двойной скруткой так, чтобы в месте касания жил образовался желобок. Место соединения нагревают пламенем пропан-бутановой горелки или бензиновой лампой до температуры начала плавления припоя. Затем с усилием натирают поверхности соединения палочкой припоя, введенной в пламя. В результате трения желобок очищается от загрязнений и облуживается по мере прогрева соединения. Таким образом запаивается все соединение.

Соединение и ответвление однопроволочных проводов пайкой

Соединение, оконцевание и ответвление изолированных алюминиевых многопроволочных проводов пайкой производят после ступенчатой разделки контактных участков алюминиевых жил и предварительного их облуживания. Концы жил вставляют в специальные формы, располагая их в середине и по центру трубчатой части таким образом, чтобы они касались друг друга. На жилы надевают защитные экраны для предохранения изоляции соединяемых жил от действия пламени. При больших сечениях жил дополнительно используют охладители. Внутренние поверхности форм предварительно окрашивают кокильной краской или натирают мелом. Места ввода жил в форму уплотняют листовым или шнуровым асбестом для предотвращения вытекания припоя.

Перед пайкой направленным пламенем нагревают среднюю часть формы, затем в пламя через литниковое отверстие вводят пруток припоя, который, расплавляясь, заполняет форму до верха литникового отверстия.

На рисунке показано соединение, подготовленное к пайке. Разработан и используется способ пайки поливом припоя. При этом способе подготовленные жилы со скосами под углом 55° укладывают в. форму, оставляя зазор между ними примерно 2 мм, остальные операции подготовки жил к соединению аналогичны выполняемым при соединении сплавлением.

В тигле расплавляется и нагревается примерно до 600°С (во избежание быстрого охлаждения) 7—8 кг припоя. Между тиглем и местом заливки припоя устанавливают лоток для стекания припоя, который крепят к голым частям жил. Припой заливается в форму через литниковое отверстие до тех пор, пока не произойдет сплавление торцов жил и заполнение формы. Припой рекомендуется помешивать и счищать окисную пленку с торцов жил скребком. Длительность пайки не превышает 1 — 1,5 мин.

Многопроволочные жилы с установленными на них формами, подготовленные к пайке: 1 — изоляция жилы, 2 — защитный экран, 3 — форма, 4 — жила, разделенная ступенчато, 5 — асбестовое уплотнение.

Соединение алюминиевых жил кабеля пайкой поливом расплавленного припоя: а — общий вид процесса пайки, б — шаблон для оформления концов жил; в — готовое соединение, 1 — припой, 2 — места пайки

Пайка медных проводников

Технология соединения и оконцевания медных жил пайкой одинакова. Пайка жил сечением 1,5 — 10 мм2 производится паяльником, а сечением 16 — 240 мм2 — пропан-бутановой горелкой или паяльной лампой; процесс пайки заключается в погружении в расплавленный припой или поливе места пайки расплавленным припоем.

Соединение и ответвление медных жил сечением до 10 мм2 пайкой выполняется после подготовки их контактных концов. Жилы скручиваются, покрываются канифолью, место пайки подогревается паяльником с расплавлением припоя в месте пайки или путем погружения соединения в ванночку с припоем. После того как место соединения смочено припоем и им заполнены зазоры между спаиваемыми концами, подогрев соединения прекращается.

Соединение и ответвление медных жил сечением 4 — 240 мм2 пайкой с применением контактной арматуры выполняется способом полива. Для этого припой в графитовых или стальных тиглях разогревают в электрической или газовой печи до температуры 550—600 о С.

Подготовленные к соединению или оконцеванию жилы предварительно облуживаются, а потом вставляются в гильзу или наконечник. Стык жил проводов располагается в середине гильзы. При оконцевании жила вставляется в наконечник таким образом, чтобы ее конец находился заподлицо с торцом трубчатой части наконечника. Во избежание вытекания припоя на жилу между концом гильзы (наконечника) и краем изоляции подматывают асбест. Соединение при пайке располагается горизонтально. Полив припоя продолжают до заполнения объема между жилой и наконечником, но не более 1,5 мин. По окончании пайки следует немедленно (пока не остыл припой) протереть гильзу тканью, смоченной паяльной мазью, сгоняя и разглаживая при этом подтеки припоя.

Соединение проводников из разнородных металлов пайкой производится по той же технологии, что и соединение двух алюминиевых жил. При подготовке концов алюминиевых жил для пайки выполняется скос их концов под углом 55 о либо ступенчатая разделка, после чего концы облуживаются. Пайка ведется непосредственным сплавлением в форме или поливом предварительно расплавленным припоем. Соединение и ответвление алюминиевых многопроволочных и однопроволочных жил может выполняться и в медных луженых гильзах.

Нормативы, Госты, ПУЭ

Неразборные соединения проводов, в соответствии с требованиями нормативных документов, могут выполняться путем опрессовки, с помощью сварки или пайки.

В соответствии с указаниями ГОСТ Р 50571-5-52-2011 (МЭК 60364-5-52:2009) соединения между проводниками и между проводниками и другим оборудованием должны обеспечивать электрическую непрерывность и соответствующую механическую прочность и защиту, а при выборе средств соединения следует учитывать:

  • материал проводника и его изоляции;
  • число и форму проводов, формирующих проводник;
  • площадь поперечного сечения проводника;
  • число проводников, которые будут соединены вместе.

п. 7.8.3.2 ГОСТ Р 51321.1-2007: «На проводниках, соединяющих два расположенных рядом устройства, не должно быть скруток или паяных соединений»;

п. 7.8.3.5 ГОСТ Р 51321.1-2007: «Соединение проводников с аппаратурой с применением пайки допускается только в тех случаях, если такой вид соединения предусмотрен в нормативной документации на НКУ»;

примечание к п. 526 ГОСТ Р 50571-5-52-2011 (вводится в действие с 01.01.2013) «Низковольтные электроустановки. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Глава 52. Электропроводки»: «Использования соединений пайкой рекомендуется избегать, за исключением коммуникационных схем. Если такие соединения используются, то они должны быть выполнены с учетом возможных смещений, механических усилий и повышения температуры при коротких замыканиях (см. 522.6, 522.7 и 522.8)»;

п. 4.2.46 главы 4.2 ПУЭ: «Соединение гибких проводов в пролетах должно выполняться опрессовкой с помощью соединительных зажимов, а соединения в петлях у опор, присоединение ответвлений в пролете и присоединение к аппаратным зажимам – опрессовкой или сваркой. При этом присоединение ответвлений в пролете выполняется, как правило, без разрезания проводов пролета. Пайка и скрутка проводов не допускаются».

Указания приведенных документов фактически ограничивают применение пайки в соединениях электрических проводников в силу наличия существенных недостатков такого способа соединения.

К недостаткам соединений, содержащих оловосвинцовые припои, отнесены:

  • снижение электропроводности и механической прочности;
  • увеличение переходного сопротивления со временем;
  • химическая коррозия, вызванная остатками флюсов;
  • экологическая небезопасность;
  • трудности обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий при выполнении соединений на монтаже и др.

В соответствии с указаниями ГОСТ Р 50571-5-54-2011 (МЭК 60364-5-54:2002) к соединениям заземляющих проводников предъявляется дополнительное требование, заключающееся в том, что соединение проводников или арматуры с помощью пайки возможно только при наличии надежной механической фиксации.

Указанное требование в первую очередь должно быть реализовано при выполнении контактных соединений класса 2 по ГОСТ10434-82* в цепях заземляющих и защитных проводников (см. п. 1.7.139 ПУЭ седьмого издания).

Данное требование является следствием, вытекающим из указаний п. 2.2.6 ГОСТ 10434-82* «Соединения контактные»: «После режима сквозного тока контактные соединения не должны иметь механических повреждений, препятствующих их дальнейшей эксплуатации. Температура контактных соединений в режиме сквозного тока не должна быть более 200 °С у соединений проводников из алюмомеди, алюминия и его сплавов, а также у соединений этих проводников с медными, 300 °С – у соединений медных проводников и 400 °С – у соединений стальных проводников». При соединении медных проводников допустимая температура соединения может достигать 300 °С, что превосходит температуру плавления мягкого припоя. Без дополнительного механического крепления проводников перед пайкой обеспечить качество неразборного контактного соединения не представляется возможным.

Наиболее часто для выполнения механического крепления проводников перед пайкой используется бандаж. В Инструкции по монтажу электрооборудования, силовых и осветительных сетей взрывоопасных зон ВСН 332-74 и в Пособии по выполнению электроустановок во взрывоопасных зонах, до сих пор используемых монтажными организациями, приводится несколько способов соединения заземляющих проводников с броней и металлическими оболочками кабелей с помощью пайки мягким припоем. В этих документах приводятся способы соединений, где дополнительное механическое крепление проводников выполняется после пайки либо не выполняется вообще. Указаниям действующих нормативных документов это не соответствует. При выполнении механического соединения с помощью бандажа с последующей пайкой, при расплавлении припоя в режиме сквозного тока не происходит его стекания. После отключения тока повреждения контактное соединение механически восстанавливается.

Особого внимания заслуживает вопрос присоединения многопроволочной жилы к контактным зажимам оборудования и соединителям. Требования облуживания многопроволочных жил оловянно-свинцовыми припоями в разборных электрических контактных соединениях проводов и кабелей изложены в п. 2.1.8 табл. 5 ГОСТ 10434 издания 1982 года. Однако необходимо учитывать то обстоятельство, что современные зажимы, в отличие от приведенных в ГОСТ 10434-82, имеют, как правило, гнездовую конструкцию, в которой многопроволочная жила проводника не выжимается, не выдавливается из-под головки винта или шайбы, а, напротив, обжимается, прессуется в конструктивно ограниченном сечении зажима. Пропайка концов многопроволочных проводов в монолит в таком случае не требуется. Следует также иметь в виду, что ГОСТ 10434-82 распространяется на токи от 2,5 А. Для контактных соединений электротехнических устройств на токи менее 2,5 А требования стандарта являются рекомендуемыми.

Читать еще:  Пайка латунью газовой горелкой

Производители широко используемых на отечественном рынке соединителей: Sсhneider Еlесtric, Phoenix Contact, Wago, Weidmuller и др., отрицают необходимость замоноличивания (пропайки) многопроволочной жилы перед выполнением соединения.

Целью выхода настоящего циркуляра является выдача конкретных рекомендаций по выполнению электрических соединений с помощью пайки:

  1. Использования паяных соединений в электроустановках следует избегать. Если такие соединения используются, то они должны быть выполнены с учетом возможных смещений, механических усилий и повышения температуры при коротких замыканиях.
  2. Спаянные соединения в любом случае не следует применять в местах, подверженных смещению, вибрации и ударам.
  3. При выполнении электрического соединения брони или металлической оболочки кабеля с подключаемым оборудованием допускается припайка заземляющих или защитных проводников уравнивания потенциалов мягким припоем, например ПОС-40, без размотки брони кабеля с механическим креплением проводника к броне с помощью бандажа.
  4. В разборных соединениях должна быть обеспечена совместимость многопроволочной жилы проводника с соответствующими зажимами аппаратов и соединителей. В этом случае требование о необходимости замоноличивания многопроволочной жилы методом пайки, как и опрессовки гильзой, увеличивающее переходное сопротивление, является излишним и ухудшающим эксплуатационную надежность современных разборных соединений.

Монтаж электрических установок — Пайка жил проводов и кабелей, контактных соединений шин

Содержание материала

Пайку применяют в тех случаях, когда отсутствует возможность применения сварки и опрессовки.

Температура плавления, °С

Пайку алюминиевых жил выполняют припоями, приведенными в табл 4.1, медных жил — припоями по табл. 4 2.
Наибольшее распространение при пайке алюминиевых жил получили припои марок А и ЦО-12. При отсутствии эти припои заменяют ЦА-15.
Таблица 4.2 Припои для пайки медных жил

Температура плавления, °С

Области преимущественного применения припоев

Для лужения и пайки электроаппаратуры, пайки элементов печатных плат, обмоток электрических машин

Для лужения и пайки обмоток электрических машин, для пайки монтажных элементов, кабельных изделий

Для лужения и пайки свинцовых кабельных оболочек

Припой широкого назначения

Пайку производят с помощью пропано-кислородной горелки; пайку однопроволочных жил 2,5—10 мм 2 можно выполнять также с помощью паяльника.
Алюминиевые и медные жилы. Жилы сечением до 10 мм 2 . Соединение и ответвление выполняют пропаянной скруткой, оконцевание — оформлением в кольцо.
Однопроволочные алюминиевые жилы 2,5—10 мм. Пайку соединений и ответвлений выполняют путем двойной скрутки с желобком (рис. 4.14). С жил удаляют изоляцию, зачищают до металлического блеска и подготовляют, как указано на рис. 4.14. Нагревают соединение пламенем пропан-кислородной горелки до начала плавления припоя. Палочкой припоя А, введенной в пламя, потирают желобок с одной стороны.

По мере прогрева соединения жилы начинают облуживаться и желобок заполняется припоем. Аналогично облуживают жилы и заполняют припоем желобок с другой стороны. Соединяемые жилы и места скрутки облуживают припоем также с внешних поверхностей. После остывания место соединения изолируют.

Рис. 4 14. Соединение и ответвление алюминиевых проводов пайкой путем двойной скрутки с желобком

Однопроволочные и многопроволочные медные жилы 1,5—10 мм 2 . Соединение и ответвление проводов выполняют пропаянной скруткой (без желобка). Изоляцию с конца жилы удаляют на длине 20—35 мм, зачищают жилу наждачной бумагой до металлического блеска, скручивают соединяемые жилы и пропаивают их паяльником или в ванночке с расплавленным припоем ПОССу 40—0,5 (могут применяться припои и других марок по табл. 4.2). При пайке применяют флюс — канифоль или спиртовой раствор канифоли. Место пайки после остывания изолируют.
Оконцевание многопроволочных жил 1—2,5 мм 2 выполняют в виде кольца с последующей полудой; для этого снимают изоляцию с конца жилы на длине 30—35 мм, зачищают ее до металлического блеска наждачной бумагой, круглогубцами выгибают конец жилы в виде кольца, покрывают его канифолью или раствором канифоли в спирте и погружают на 1—2 с в расплавленный припой ПОССу 40— 0,5; после остывания изолируют жилу до кольца.
Многопроволочные алюминиевые жилы 16—150 мм 2 . Перед пайкой соединений и ответвлений снимают с конца жилы изоляцию на длине 50—70 мм. Перед снятием бумажной изоляции у места ее обреза накладывают нитяной бандаж, затем плоскогубцами ослабляют повив проволок жилы и тканью, смоченной в бензине, удаляют пропиточный состав. Жилы с резиновой и пластмассовой изоляцией этой операции не требуют. Жилу секторной формы скругляют с помощью пресса и набора инструмента ИСК. Многопроволочные жилы можно скруглять с помощью универсальных плоскогубцев. Очищенный от изоляции конец жилы разделывают ступенями, как показано на рис. 4 15, а; на край изоляции навивают несколько витков шнурового асбеста; подогревают жилы пламенем пропан-бутановой горелки или бензиновой паяльной лампы; после начала плавления палочки припоя А, введенной в пламя, наносят его на всю ступенчатую поверхность повива проволок и на их торцы, при этом для полного облуживания проволок поверхность жилы тщательно натирают стальной кисточкой.

Рис 4 15 Соединение и ответвление алюминиевых жил пайкой а — ступенчатая разделка жил, 6 — соединение жил, в — ответвление жил, 1 — изоляция 2 — защитный экран, 3 — форма, 4 — ступенчатая разделка жил, 5 — асбест, 6 — проволока для скрепления формы
На этом процесс облуживания жилы заканчивается. После этого подматывают на жилу у предполагаемого края формы асбестовый шнур; укладывают концы жил в разъемную форму; укрепляют форму на жилах специальными замками или проволочными бандажами и надевают на жилы защитные экраны (рис. 4.15, б и в), а при больших сечениях жил устанавливают охладители. Нагревают форму пламенем, начиная со дна средней части и далее по всей поверхности, до начала плавления припоя, пруток которого вводят в пламя и сплавляют в литниковое отверстие до заполнения припоем формы до верха.
Расплавленный припой перемешивают крючком из стальной проволоки и удаляют с поверхности ванны расплавленного металла шлаки, легким постукиванием по форме производят уплотнение припоя. После остывания соединения или ответвления снимают экраны и форму и опиливают место пайки, затем покрывают его влагостойким лаком и изолируют.
Оконцевание алюминиевых жил пайкой выполняют наконечниками по ГОСТ 7387—82. При этом размер наконечника берут по сечению на одну ступень выше (для жилы 50 мм 2 берут наконечник 70 мм 2 ) для лучшего проникновения припоя в зазор между жилой и наконечником. Жилу для оконцевания подготовляют, как указано на рис. 4.15, а.
Внутреннюю поверхность гильзы наконечника зачищают стальной щеткой и облуживают; затем надевают наконечник на жилу так, чтобы центральная проволока (первая ступень жилы) выступала из шейки наконечника на
6 мм; для уплотнения на жилу у горловины наконечника наматывают асбестовый шнур и закрепляют на жиле экран. Пламя горелки направляют на верхнюю торцевую часть гильзы наконечника и выступающую из него первую ступень повива жилы и нагревают их до начала плавления припоя. Палочку припоя сплавляют в наконечник до заполнения всего пространства между жилой и гильзой наконечника.
После остывания и снятия экрана и асбестовой подмотки место пайки покрывают влагостойким лаком и изолируют жилы до 3/4 высоты гильзы наконечника.
Многопроволочные и однопроволочные алюминиевые жилы 16—240 мм 2 . Соединения и ответвления способом полива предварительно расплавленного припоя выполняют: многопроволочных жил — сечением 16—240 мм 2 , а однопроволочных жил — сечением 70— 120 мм 2 (рис. 4.16). При сечениях 16—50 мм 2 пайку выполняют в медных гильзах. Припои марки ЦО-12 или ЦА-15 (см. табл. 4.1) разогревают в тигле вместимостью 7—8 кг до температуры 600—700 °С, которую определяют по началу плавления погружаемой в припой алюминиевой проволоки. Такое относительно большое количество припоя в тигле необходимо для обеспечения надежного и достаточно полного расплавления проволок спаиваемых жил. Этот способ применяют для соединения многопроволочных и однопроволочных жил силовых кабелей 1—35 кВ.

Рис. 4.16. Соединение жилы поливом расплавленного припоя: а — шаблон для отрезания концов жил на кабеле; б — процесс соединения жил; 1 — паяльная ложка; 2— крючок; 3 — подмотка асбестом; 4 — лоток, 5 — тигель с припоем; 6 — форма
После снятия изоляции и очистки проволок от пропиточного состава жиле придают круглую форму с помощью пресса и набора инструмента ИСК. Скругление многопроволочных жил может быть выполнено универсальными плоскогубцами.
Перед пайкой выполняют ступенчатую разделку концов жил или концы жил обрезают ножовкой в стальных шаблонах под углом 55° к горизонтали (рис. 4.16, а). Концы жил со ступенчатой разделкой укладывают в разъемную форму, а срезанные под углом 55° (способ Мосэнерго) — в форму с зазорами между торцами около 2 мм. Половинки форм сцепляют проволочными бандажами и зазоры между формой и жилой уплотняют асбестовым шнуром. Чтобы обеспечить заполнение всей формы припоем, ее устанавливают строго в горизонтальное положение. На жиле укрепляют лоток из кровельного железа для стекания в тигель припоя, переливающегося через край литиикового отверстия формы. Тигель устанавливают под концом лотка, чтобы он располагался не под жилами, а с выносом в сторону (рис, 4.16,6). После этого берут паяльную ложку и, черпая ею расплавленный припой из тигля, льют его в литниковое отверстие формы до тех пор, пока не произойдет расплавления торцов жил. Момент расплавления определяют крючком (щупом) из стальной проволоки.
При пайке концов жил, скошенных под углом 55°, в процессе полива припоя производят счистку пленки окиси с поверхности жил скребком. Процесс пайки в одной форме не должен превышать 1 —1,5 мин.
При остывании припой дает усадку, поэтому во избежание образования раковин производят доливку припоя в литниковое отверстие формы по мере усадки. Обработку места соединения производят так же, как при пайке непосредственным сплавлением припоя в форму. Перед началом пайки следующей жилы тигель с припоем вновь подогревают до 600—700 °С.
Однопроволочные и многопроволочные медные жилы 4—240 мм 2 . Соединения и ответвления жил выполняют в гильзах пайкой способом полива: соединения— в гильзах ГМ, ответвления — в гильзах ГПО.
Припой ПОССу 40-05 разогревают в графитовом или в стальном тигле примерно до 290 °С.
При подготовке к соединению изоляцию с конца жилы снимают на расстоянии, равном половине длины гильзы плюс 10 мм. При ответвлении на ответвляемом проводе снимают изоляцию на длине, равной длине отпаечной горловины гильзы плюс 10 мм. Зачищают до металлического блеска концы жил и внутреннюю поверхность гильзы; покрывают флюсом концы жил и вставляют их в гильзу, чтобы стык их концов находился в середине гильзы; на жилы между концом гильзы и краем изоляции с обеих сторон гильзы подматывают для уплотнения асбестовый шнур; располагают гильзу с проводами в горизонтальном положении заливочным отверстием вверх. Полив припоя производят, как и при соединении алюминиевых жил способом полива; во избежание перегрева изоляции жил длительность полива не должна превышать 1,5 мин. За это время необходимо обеспечить полное облуживание гильзы. Сразу после окончания пайки, пока не остыл припой, протирают гильзу тканью, смазанной паяльной мазью.
Оконцевание медных многопроволочных жил 1,5—240 мм 2 выполняют с применением штампованных наконечников. С конца жилы снимают изоляцию на длине, равной длине гильзы наконечника плюс 10 мм; секторную жилу скругляют плоскогубцами; тканью, смоченной бензином, удаляют с конца жилы пропиточный состав, покрывают его флюсом или паяльным жиром и облуживают; на жилу надевают наконечник, у нижнего торца которого накладывают бандаж из двух-трех слоев асбеста.
Прогревают наконечник пламенем пропан-кислородной горелки, паяльной лампы или паяльником и заливают предварительно расплавленный припой ПОССу 40-0,5, наблюдая за тем, чтобы припой проник между проволоками жилы. Сразу после этого тканью, смазанной паяльной мазью, сгоняют и разглаживают подтеки припоя на поверхности наконечника. Асбестовый бандаж снимают и на его место накладывают изоляцию.

Читать еще:  Пайка контактов паяльником

5 простых способов соединения электрических проводов

Основные требования к соединениям электрических контактов просты и понятны, и их всего два:

  • это должен быть надежный контакт, без дополнительного сопротивления. Сопротивление соединяющего контакта не должно быть больше сопротивления целого куска провода;
  • соединения должны обладать механической прочностью на случай растяжения. Если провод в местах соединения подвержен случайным растяжениям, то прочность контакта должна быть не меньше прочности самого проводника.

Способы соединения проводов:

1. Соединения проводов скруткой. Наиболее распространенный способ по причине своей простоты. Для этого достаточно взять два провода, снять изоляцию (для надежной скрутки изоляция снимается не менее 5 см), а оголенные жилы затем скручиваются между собой.

Изолируются скрученные оголенные жилы обычной изолирующей ПХВ лентой. Вместо изолирующей ленты можно использовать специальные колпачки для скрутки. Колпачки для скрутки накручиваются на соединенные провода, тем самым изолируют оголенные части и дополнительно поджимают электрический контакт.

ВАЖНО: недопустимо соединение скруткой проводов разнородных металлов, — например меди и алюминия .

2. Соединение проводов пайкой. Монтаж соединений этим способом занимает чуть больше времени, при этом данный способ более надежен, чем обычной скруткой.

При скрутке контактов, насколько бы она ни была качественной, места соединения имеют некоторое сопротивление, и при протекании тока скрученные контакты перегреваются.

Последствием некачественной скрутки может быть оплавление изоляции в местах соединений, как следствие — короткое замыкание и пожар.

Пайка гарантирует надежный электрический контакт с малым сопротивлением и необходимой механической прочностью. Для этого применяют обычный оловянно-свинцовый припой и канифоль.

3. Использование клеммных колодок. Клеммная колодка — это изолирующая пластина с контактами. С их помощью можно соединять медные провода с алюминиевыми.

По способу закрепления в них проводов клеммные колодки делятся на клеммники с затягивающим винтом и на клемники с прижимающими пластинами.Клеммные колодки с прижимающими пластинами считаются более надежными в сравнении с винтовыми, так как при затягивании провод прижимается к клемме пластиной.

4. Ответвительный сжим. Ответвительные сжимы, или, как их называют в народе, «орешки», служат для подсоединения к магистрали линии без создания ее разрыва.

Сам сжим состоит из трех металлических пластин с винтами и изолирующей коробки, в которой располагаются эти пластины. Ответвительный сжим зачастую применяют для соединения медных и алюминиевых проводов, — например для присоединения к воздушной линии из алюминия.

5. Пружинные клеммы. Соединение при помощи пружинных клемм — это самый быстрый и даже самый надежный способ соединения проводов. С токопроводящей жилы снимается изоляция и вставляется в клемму. Отличием пружинных клемм от винтовых клемм состоит в том, что провода фиксируются не винтом, а пружинным зажимом.

На сегодняшний день зажимов пружинного типа достаточно много, самые распространенные из них — это пружинные клеммы фирмы «Wago». Они используются для соединения как мягких многожильных, так и одножильных проводов разного сечения.

С помощью таких клемм «Wago» также можно производить соединение медных и алюминиевых проводов. Для этого используются специальные клеммники «Wago», где используются контакты из биметаллической пластины, покрытые специальной пастой, предотвращающей окисление проводов.

Источник: ООО «АВС-электро»

—>Лудим, паяем, iPedы починяем —>

Пайка электромонтажных соединений

Основным требованием, предъявляемым к электромонтажным паяным соединениям, является обеспечение низкого переходно­го сопротивления и высокой надежности.

Пайка почти всех электромонтажных соединений РЭА осуще­ствляется тремя способами:

1) вручную электропаяльником;
2) погружением в расплавленный припой с использованием специального оборудования;
3) волной расплавленного припоя.

Работа электромонтажника в настоящее время осложняется воз­росшей плотностью монтажа. В современной РЭА плотность толь­ко самих монтажных соединений составляет 10. 15 соединений на 1 см 2 .

Применение фольгированных диэлектриков с улучшенными прочностными характеристиками позволило резко сократить за­зоры между печатными проводниками (до 0,25 мм) и уменьшить контактные площадки (до 0,3 мм по ширине). В связи с ограни­ченной термостойкостью элементов печатного монтажа приходится снижать температуру пайки, поддерживая ее в узком интервале, а также сокращать время пайки.

Большая плотность монтажа обусловливает ограничение раз­меров соединений и ужесточение требований к точности их вы­полнения и обеспечению стабильности свойств.

Пайка монтажных соединений электрическим паяльником дол­жна обеспечивать высокое качество и надежность электрического контакта, а также необходимую прочность паяного соединения.

Марка припоя и флюса для пайки монтажных соединений вы­бирается в зависимости от металлов, подвергаемых пайке, допус­тимого нагрева паяемых деталей, конструктивных требований и условий эксплуатации деталей и узлов.

Основными критериями при выборе электропаяльника явля­ются:

максимальная рабочая температура;

теплоемкость наконечника и время его повторного разогрева;

масса и теплоемкость паяемых (соединяемых пайкой) деталей.

Следует иметь в виду, что рабочая температура и теплоемкость тесно связаны с мощностью и конструкцией паяльника.

Максимальная рабочая температура выбирается с учетом уста­новившегося теплового режима, когда количество теплоты, вы­деляемой нагревательной обмоткой, равно количеству теплоты, теряемой в окружающую среду. Рекомендуемая максимальная тем­пература наконечника должна быть на 50. 70 °С выше температу­ры плавления припоя.

Теплоемкость наконечника является показателем количества теп­лоты, запасенной в нем для выполнения пайки. Это количество теплоты должно быть передано от наконечника паяльника к мес­ту соединения деталей за определенное время, которое обычно не превышает 3. 5 с.

Теплоемкость зависит от геометрических размеров наконечни­ка, его материала и мощности паяльника (чаще она либо ком мала, либо завышена, что приводит к непропаю нагреву участка пайки).

Время повторного разогрева наконечника представляет период, в течение которого он нагревается до максимальной: рабочей температуры после каждого цикла пайки (с момента отведения электропаяльника от запаянного узла до момента прикосно­вения электропаяльника к вновь запаиваемому узлу). Это время является косвенной функцией мощности паяльника, его тепло­емкости и габарита паяного узла и должно быть минимальным (до 10с). Масса рабочего наконечника и электрическая мощность элек­тропаяльника должны приблизительно соответствовать массе со­единяемых деталей. Данные для выбора диаметра медного нако­нечника в зависимости от мощности электропаяльника приведе­ны в табл. 1.3.

Размер диаметра медного наконечника в зависимости от мощности электропаяльника

Площадь поперечного сечения наконечника, мм 2

Диаметр наконечника, мм

Мощность электропаяльника, Вт

При электромонтаже и пайке деталей в качестве основного ин­струмента применяют электрические паяльники (рис. 1.2) с на­пряжением питания не более 36 В. Корпус электропаяльника и наконечник должны быть заземлены.

Во время работы электропаяльник должен находиться на рабо­чем месте с правой стороны от электромонтажника. Токопроводя-щий шнур электропаяльника должен быть гибким, так как от его эластичности зависят удобство работы с электропаяльником и скорость выполнения операций пайки.

Конструкция электропаяльника зависит от его назначения и способа выполнения нагревательного элемента. Электропаяльни­ки подразделяются на следующие группы:

с нагревательным элементом в виде нихромовой спирали (с внутренним и наружным обогревом наконечника);

с импульсным нагревательным элементом в виде нихромовой петли, которая одновременно является наконечником;

с электроконтактным нагревом (паяльные клещи).

Для пайки электрорадиоэлементов, печатного монтажа, мик­ропроводов и интегральных микросхем применяются малогаба­ритные электропаяльники различной мощности (от 12 до 50 Вт) с внутренним нагревательным элементом. Температура нагрева тор­ца паяльного наконечника должна составлять 260 °С.

Пайка монтажных проводов с соединителями производится паяльником мощностью 60. 90 Вт со сменным нагревательным элементом (рис. 1.3).

Для пайки печатных узлов с полупроводниковыми элемента­ми используются электропаяльники с автоматической регули­ровкой температуры. В этом случае датчиком температуры слу­жит термопара, спай которой находится в паяльном жале на рас­стоянии 30. 40 мм от рабочего конца паяльника. Показания тер­мопары по номограммам пересчитываются с учетом рабочей тем­пературы. Точность регулировки нагрева должна составлять ±2 °С на спае термопары, причем на рабочем торце наконечника тем­пература может понижаться до 20. 30 °С за счет инерционности теплового поля.

Для пайки кабельных наконечников различных типов и сече­ний с монтажными проводами, а также крупных электрорадио­элементов с массивными выводами применяются электропаяль­ники с наружными нагревательными элементами (рис. 1.4) мощностью 90. 120 Вт. Температура разогрева торца паяльного нако­нечника таких паяльников может достигать 400 °С.

Для пайки электромонтажных соединений твердыми припоя­ми (ПСр) с температурой плавления от 400 «С и выше применя­ется специальный электропаяльник с наконечником из нихромо­вой проволоки в виде петли, выполняющей функцию нагрева­тельного элемента (рис. 1.5). Перед пайкой петлю из нихромовой проволоки облуживают припоем, которым производят пайку. Для пайки крупногабаритных электромонтажных соединений тверды­ми припоями в некоторых случаях используются контактные кле­щи с угольными электродами.

Паяльные наконечники различают по геометрическим пара­метрам (длине, диаметру, форме загиба наконечника, форме за­точки его рабочего конца); конструктивно-компоновочным осо­бенностям (способу размещения нагревательного элемента); спо­собу крепления к корпусу паяльника; основным технологическим показателям (теплоемкости, теплопроводности, теплоотдаче в атмосферу, материалу наконечника и его покрытию). Длина на­конечника в зависимости от расположения паяных соединений в схеме может составлять от 2. 10 до 30. 50 мм. Для изготовления наконечников обычно применяются медь марки Ml (реже М2, МЗ), никель, вольфрам.

В процессе пайки рабочая часть наконечника из меди довольно быстро изнашивается и окисляется, поэтому медные наконечни­ки электропаяльников для увеличения срока службы покрывают тонким слоем железа или никеля толщиной 40. 60 мкм, а рабо­чую часть наконечника облуживают припоем ПОС-60, используя в качестве флюса хлористый цинк..

Геометрия рабочей части наконечника электропаяльника должна обеспечивать захват необходимой дозы жидкого при­поя для обеспечения качественной пайки. Основные типы па­яльных наконечников и форма заточки рабочей части приве­дены на рис. 1.6.

Для выпайки микросхем из платы используют специальные насадки, надеваемые на наконечник электропаяльника (рис. 1.7).

После выбора и подготовки электропаяльника к пайке ре­комендуется выполнить проб­ные пайки для установления ре­жима работы паяльника (тем­пературы рабочей части нако­нечника), после чего можно приступать к пайке РЭА. Луже­ние выводов электрорадиоэле­ментов и жил проводов произ­водится с использованием спе­циальных электрованн, содер­жащих расплавленный припой. Лужение осуществляется вруч­ную погружением деталей в рас­плавленный припой (рис. 1.8). Прочность паяных механи­ческих соединений проверяется покачиванием проводника около места соединения с помощью пинцета или на вибрационных стен­дах. Проверенные паяные электромонтажные соединения необхо­димо закрашивать цветными прозрачными лаками во избежание повторного осмотра.

Материал для ознакомления взят из учебника «Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Монтаж и регулировка». Автор: Ярочкина Г.В.

Приобрести учебник можно здесь.

Для приобретения навыков пайки очень удобно пользоваться паяльником с керамическим нагревателем 220 В 60 Вт и встроенным регулятором мощности. Подробно по ссылке.

Достоинством этого паяльника является легкая замена жала (для разных видов пайки) и несложная замена нагревательного элемента. Подробно по ссылке.

Для специалистов более продвинутых существует комплект для самостоятельной сборки легендарной паяльной станции HAKKO T12 с регулировкой температуры жала паяльника. Самостоятельная сборка этого устройства позволит сэкономить Ваш бюджет в 2,5 раза. Подробно по ссылке.

Если сомневаетесь в принятии решения, посмотрите видео.

Для серьезных профи существует еще один вариант паяльника 24V 50W со встроенным датчиком температуры (термопара тип К). Подробно по ссылке.

Нагреватель Core1322 со встроенным датчиком температуры представлен здесь.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×