使用电烙铁进行手工焊接,掌握起来并不困难,但是又有一定的技术要领。长期从事电子产品生产的人们是从四个方面提高焊接的质量:材料、工具、方法、操作者。
其中最主要的当然还是人的技能。没有经过相当时间的焊接实践和用心体验、领会,就不能掌握焊接的技术要领;即使是从事焊接工作较长时间的技术工人,也不能保证每个焊点的质量完全一致。只有充分了解焊接原理再加上用心实践,才有可能在较短的时间内学会焊接的基本技能。下面介绍的一些具体方法和注意要点,都是实践经验的总结,是初学者迅速掌握焊接技能的捷径。
初学者应该勤于练习,不断提高操作技艺,不能把焊接质量问题留到整机电路调试的时候再去解决。
3.1 焊接操作的正确姿势
掌握正确的操作姿势,可以保证操作者的身心健康,减轻劳动伤害。为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害,减少有害气体的吸入量,一般情况下,烙铁到鼻子的距离应该不少于
电烙铁有三种握法,如图2所示。
图2 握电烙铁的手法示意
图3 焊锡丝的拿法
反握法的动作稳定,长时间操作不易疲劳,适于大功率烙铁的操作;正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作;一般在操作台上焊接印制板等焊件时,多采用握笔法。
焊锡丝一般有两种拿法,如图3所示。由于焊锡丝中含有一定比例的铅,而铅是对人体有害的一种重金属,因此操作时应该戴手套或在操作后洗手,避免食入铅尘。
电烙铁使用以后,一定要稳妥地插放在烙铁架上,并注意导线等其他杂物不要碰到烙铁头,以免烫伤导线,造成漏电等事故。
3.2 手工焊接操作的基本步骤
掌握好电烙铁的温度和焊接时间,选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置,才可能得到良好的焊点。正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤,如图4所示。
⑴ 步骤一:准备施焊(图(a))
左手拿焊丝,右手握烙铁,进入备焊状态。要求烙铁头保持干净,无焊渣等氧化物,并在表面镀有一层焊锡。
⑵ 步骤二:加热焊件(图(b))
烙铁头靠在两焊件的连接处,加热整个焊件全体,时间大约为1~2秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说,要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。例如,图(b)中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。
⑶ 步骤三:送入焊丝(图(c))
焊件的焊接面被加热到一定温度时,焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意:不要把焊锡丝送到烙铁头上!
⑷ 步骤四:移开焊丝(图(d))
当焊丝熔化一定量后,立即向左上45°方向移开焊丝。
⑸ 步骤五:移开烙铁(图(e))
焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后,向右上45°方向移开烙铁,结束焊接。从第三步开始到第五步结束,时间大约也是1~2s。
图4 锡焊五步操作法
对于热容量小的焊件,例如印制板上较细导线的连接,可以简化为三步操作。
① 准备:同以上步骤一;
② 加热与送丝:烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。
③ 去丝移烙铁:焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后,立即拿开焊丝并移开烙铁,并注意移去焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。
对于吸收低热量的焊件而言,上述整个过程的时间不过2~4s,各步骤的节奏控制,顺序的准确掌握,动作的熟练协调,都是要通过大量实践并用心体会才能解决的问题。有人总结出了在五步骤操作法中用数秒的办法控制时间:烙铁接触焊点后数一、二(约2s),送入焊丝后数三、四,移开烙铁,焊丝熔化量要靠观察决定。此办法可以参考,但由于烙铁功率、焊点热容量的差别等因素,实际掌握焊接火候并无定章可循,必须具体条件具体对待。试想,对于一个热容量较大的焊点,若使用功率较小的烙铁焊接时,在上述时间内,可能加热温度还不能使焊锡熔化,焊接就无从谈起。
3.3 焊接温度与加热时间
在介绍锡焊的机理和条件时,已经不止一次讲到,适当的温度对形成良好的焊点是必不可少的。这个温度究竟如何掌握呢?当然,根据有关数据,可以很清楚地查出不同的焊件材料所需要的最佳温度,得到有关曲线。但是,在一般的焊接过程中,不可能使用温度计之类的仪表来随时检测,而是希望用更直观明确的方法来了解焊件温度。
经过试验得出,烙铁头在焊件上停留的时间与焊件温度的升高是正比关系。同样的烙铁,加热不同热容量的焊件时,想达到同样的焊接温度,可以通过控制加热时间来实现。但在实践中又不能仅仅依此关系决定加热时间。例如,用小功率烙铁加热较大的焊件时,无论烙铁停留的时间多长,焊件的温度也升不上去,原因是烙铁的供热容量小于焊件和烙铁在空气中散失的热量。此外,为防止内部过热损坏,有些元器件也不允许长期加热。
加热时间对焊件和焊点的影响及其外部特征是什么呢?如果加热时间不足,会使焊料不能充分浸润焊件,形成松香夹渣而虚焊。反之,过量的加热,除有可能造成元器件损坏以外,还有如下危害和外部特征:
⑴ 焊点的外观变差。如果焊锡已经浸润焊件以后还继续进行过量的加热,将使助焊剂全部挥发,造成熔态焊锡过热,降低浸润性能;当烙铁离开时容易拉出锡尖,同时焊点表面发白,出现粗糙颗粒,失去光泽。
⑵ 高温造成所加松香助焊剂的分解炭化。松香一般在
⑶ 过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层,导致铜箔焊盘的剥落。因此,在适当的加热时间里,准确掌握加热火候是优质焊接的关键。
3.4 手工焊接操作的具体手法
在保证得到优质焊点的目标下,具体的焊接操作手法可以有所不同,但下面这些前人总结的方法,对初学者的指导作用是不可忽略的。
⑴ 保持烙铁头的清洁
焊接时,烙铁头长期处于高温状态,又接触助焊剂等弱酸性物质,其表面很容易氧化腐蚀并沾上一层黑色杂质。这些杂质形成隔热层,妨碍了烙铁头与焊件之间的热传导。因此,要注意用一块湿布或湿的木质纤维海绵随时擦拭烙铁头。对于普通烙铁头,在腐蚀污染严重时可以使用锉刀修去表面氧化层。对于长寿命烙铁头,就绝对不能使用这种方法了。
⑵ 靠增加接触面积来加快传热
加热时,应该让焊件上需要焊锡浸润的各部分均匀受热,而不是仅仅加热焊件的一部分,更不要采用烙铁对焊件增加压力的办法,以免造成损坏或不易觉察的隐患。有些初学者用烙铁头对焊接面施加压力,企图加快焊接,这是不对的。正确的方法是,要根据焊件的形状选用不同的烙铁头,或者自己修整烙铁头,让烙铁头与焊件形成面的接触而不是点或线的接触。这样,就能大大提高传热效率。
⑶ 加热要靠焊锡桥
在非流水线作业中,焊接的焊点形状是多种多样的,不大可能不断更换烙铁头。要提高加热的效率,需要有进行热量传递的焊锡桥。所谓焊锡桥,就是靠烙铁头上保留少量焊锡,作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。由于金属熔液的导热效率远远高于空气,使焊件很快就被加热到焊接温度。应该注意,作为焊锡桥的锡量不可保留过多,不仅因为长时间存留在烙铁头上的焊料处于过热状态,实际已经降低了质量,还可能造成焊点之间误连短路。
⑷ 烙铁撤离有讲究
烙铁的撤离要及时,而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关。图5所示为烙铁不同的撤离方向对焊点锡量的影响。
图5 烙铁撤离方向和焊点锡量的关系
⑸ 在焊锡凝固之前不能动
切勿使焊件移动或受到振动,特别是用镊子夹住焊件时,一定要等焊锡凝固后再移走镊子,否则极易造成焊点结构疏松或虚焊。
⑹ 焊锡用量要适中
手工焊接常使用的管状焊锡丝,内部已经装有由松香和活化剂制成的助焊剂。焊锡丝的直径有0.5、0.8、1.0、…、
见图6,过量的焊锡不但无必要地消耗了焊锡,而且还增加焊接时间,降低工作速度。更为严重的是,过量的焊锡很容易造成不易觉察的短路故障。焊锡过少也不能形成牢固的结合,同样是不利的。特别是焊接印制板引出导线时,焊锡用量不足,极容易造成导线脱落。
图6 焊点锡量的掌握
⑺ 焊剂用量要适中
适量的助焊剂对焊接非常有利。过量使用松香焊剂,焊接以后势必需要擦除多余的焊剂,并且延长了加热时间,降低了工作效率。当加热时间不足时,又容易形成“夹渣”的缺陷。焊接开关、接插件的时候,过量的焊剂容易流到触点上,会造成接触不良。合适的焊剂量,应该是松香水仅能浸湿将要形成焊点的部位,不会透过印制板上的通孔流走。对使用松香芯焊丝的焊接来说,基本上不需要再涂助焊剂。目前,印制板生产厂在电路板出厂前大多进行过松香水喷涂处理,无需再加助焊剂。
⑻ 不要使用烙铁头作为运送焊锡的工具
有人习惯到焊接面上进行焊接,结果造成焊料的氧化。因为烙铁尖的温度一般都在
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