Как запаять медный провод

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.

Физика процесса

Перед тем, как выполнять соединение проводов пайкой, неплохо было бы разобраться в самой сути этого процесса.

С помощью паек получают неразъёмные соединения. Например, если нужно соединить какие-то два элемента (кабель либо провод), то между ними вводится припой в виде расплавленного металла. Необходимо чтобы температура плавления у этого металла была ниже, чем у материалов соединяемых элементов. Паяемый элемент, флюс и припой вводят в соприкосновение путём нагрева. Припой становится жидким и смачивает поверхность проводника. Когда нагрев прекращают, сплав припоя твердеет, тем самым образуется прочное контактное соединение.

Прочность контакта зависит от того, насколько хорошо припой смочил поверхности соединяемых элементов. А тут уже прямая зависимость от того, насколько чистыми были эти элементы на момент пайки. Поэтому перед тем, как паять провода, они обязательно должны быть очищены от органических веществ (масло, жир) и от окисной плёнки. Для этой цели и надо использовать флюс, к тому же он понижает поверхностное натяжение и улучшает качество растекания.

Наименьшие требования к флюсу, припойному сплаву и температуре предъявляет пайка медных проводов. Поэтому если хотите обучиться такому делу, лучше сначала паять паяльником провода медного исполнения, а со временем, когда наберётесь мастерства и опыта, поработаете и с другими материалами.

Преимущества и недостатки пайки

Самым главным преимуществом пайки перед другими видами соединений проводов является надёжность. Спаянный электрический узел в плане надёжности может уступить лишь соединению, выполненному сваркой.

На весь период эксплуатации вы можете забыть о спаянном соединении, никакого дополнительного обслуживания оно не потребует.

Пользуясь пайкой, вы можете соединить проводники разные по сечению, одножильные с многожильными.

Этот метод относится к низким по себестоимости. Главное, чтобы у вас был паяльник, а припой с канифолью стоят совсем недорого, при этом расход их совсем мизерный.

Также несомненным преимуществом пайки является то, что с её помощью можно одновременно соединять более 2-х проводов.

К недостаткам пайки можно отнести высокую трудоёмкость и обязательное наличие навыков в пользовании паяльником.

Необходимые инструменты и материалы

Перед тем, как спаять два провода, надо для начала приобрести все необходимые материалы, а также запастись самым главным приспособлением – паяльником.

Паяльник

Устройство это представляет собою нагревательный прибор, с его помощью разогревают припойный сплав и поверхности деталей, которые необходимо припаивать. Он имеет три основные части:

• ручка (её делают деревянной либо пластмассовой, она не греется в процессе работы);
• нагревательный элемент;
• рабочий элемент.

Паяльники бывают разных типов:

1. Электронагревательный. Рабочей частью такого инструмента является кончик медного жала, которое разогревается с помощью нагревательного элемента. Температура жала достигает 300 градусов, при этом он не сильно мощный (от 60 до 100 Вт).
2. Газовый. По принципу действия этот паяльник похож на обыкновенную газовую горелку, место, где должна производиться спайка, нагревается при помощи открытого пламени.
3. Термовоздушный. Место пайки разогревают потомком горячего воздуха.
4. Молотковый. У этого паяльника рабочей частью также является жало из меди, но по форме оно напоминает массивный молоток. Разогрев происходит при помощи открытого пламени либо за счёт встроенного электронагревательного элемента.

Наибольшее распространение получил электронагревательный паяльник для пайки радиодеталей и проводов.

Припой

Главным материалом в процессе пайки является припой. Он представляет собою сплав нескольких металлов, который имеет более низкую температуру плавления, чем у металла соединяемых элементов. Такие сплавы делают из олова, кадмия, серебра, меди, свинца, никеля.

Паять медные провода желательно сплавом марки ПОС-60. Буквы ПОС обозначают, что данный припой из олова и свинца. Цифры показывают, сколько процентов олова содержится в припое. Конечно, лучшим припойным материалом считается чистое олово, но это дорого, его применяют в исключительных случаях.

Форма выпуска припоя бывает разная – в гранулах, пастах, слитках, порошке, фольге или проволоке.

Как пользоваться припойным сплавом? Его греют выше температуры плавления и, когда он достигнет расплавленного состояния, прикасаются к твёрдым поверхностям соединяемых элементов. В этот момент начинаются химические и физические процессы. Припойный сплав растекается по металлическим поверхностям, проникая между ними во все зазоры.

Имейте в виду! Перед тем, как припаять алюминиевые провода, вам потребуется найти специальный припой. Для этого металла больше подойдут сплавы на основе цинка ЦО-12 (цинк с оловом) или ЦА-15 (цинк с алюминием).

Чаще всего в качестве флюса используют смесь органических и неорганических веществ, с помощью которой подготавливают поверхности для пайки. Это может быть канифоль, ацетилсалициловая или ортофосфорная кислота, нашатырь или соль бура.

Самым распространённым флюсом считается канифоль. Некоторые используют кислоту для паяния, но она уступает канифоли по своим качествам. Хотя применять кислоту гораздо проще, намочили в ней кисть и нанесли вещество на соединяемые поверхности. С канифолью немного сложнее, нужно уложить в неё жилу, паяльником нагреть, тогда смола начнёт плавиться и обволакивать проводок.

Иногда используют припой, который представляет собою тонкую проволоку, заполненную внутри канифолью. Конечно же, это делает процесс более быстрым и удобным, достаточно будет только брать нагретым паяльником припой и наносить на соединяемые поверхности, отпадает необходимость в обработке каждого провода канифолью отдельно.

Другие инструменты

Также для того, чтобы сделать спайку проводников, потребуются:

1. Место для работы, его надо покрыть материалом, которому не страшны будут капли расплавленного припоя. Подойдёт металлический стол либо какая-то подставка из металла или дерева, когда работы необходимо выполнять, например, в распределительной коробке.
2. Подставка для паяльника (она должна быть надёжной и удобной).
3. Кусочек влажной ткани или губка для протирки жала паяльника.
4. Напильник. Перед применением паяльника, нужно будет сначала зачистить его жало, на нём не должно оставаться следов нагара, тогда пайка пойдёт легко.
5. Нож либо специальное приспособление для снятия с проводов изоляционного слоя.
6. Пассатижи.
7. Наждачная бумага.
8. Спирт.
9. Изоляционная лента (или термоусаживаемая трубка).

Подготовительные работы

Перед тем, как спаять провода, необходимо выполнить ряд подготовительных работ:

• На соединяемых жилах срежьте изоляционный слой на 40-50 мм.
• Теперь необходимо зачистить оголённые участки от окисной плёнки. Это можно сделать с помощью наждачной мелкозернистой бумаги. Жилы проводов надо зачистить до блеска.
• Перед тем, как паять медные жилы, выполняют их лужение. Нагрейте паяльник до температуры плавления канифоли. Как это узнать? Просто прикоснитесь инструментом к канифоли, она начнёт активно плавиться. Оголённый участок погрузите в канифольную смолу. Возьмите жалом немного припойного сплава и проведите по проводу. Чтобы сделать процесс равномернее и быстрее, немного проворачивайте провод. Жила из меди после лужения станет не красной, а серебристой. Проделайте то же самое со всеми проводами, которые надо будет спаивать.
• Залуженные провода соедините в скрутку.

Как выполнять лужение проводов показано в этом видео:

Теперь всё готово к самому процессу пайки.

Выполнение пайки

Одной рукой при помощи пассатижей держите скрутку проводов. Если соединяете всего два тонких провода, и длина пайки будет небольшой, то вполне можно обходиться и без скрутки. Надо только очень плотно приложить проводники друг к другу. В другую руку возьмите разогретый до нужной температуры паяльник и наберите жалом припойный сплав. Прижмите его к месту соединения, приложив небольшое усилие. Должен произойти разогрев в этом месте, канифоль закипит и начнёт растекаться припойный сплав. Остаётся лишь дождаться, когда сплав растечётся и заполнит все зазоры между жилами.

Очень важно, чтобы соединяемые поверхности были хорошо прогреты. Потому что если припой затвердеет, а смачивание не произойдёт, получится непрочная пайка, электрики называют её «холодной» или «ложной».

Обязательно необходимо дать пайке остыть в неподвижном состоянии. Даже самое малое движение спаиваемых элементов в момент застывания припоя может повлиять на качество и прочность соединения.

Когда место пайки застынет, протрите его спиртом для удаления остатков флюса.

Как правильно произвести пайку подробно показано в этом видео:

а здесь можно посмотреть как паять скрутку в условиях приближенных к реальным:

Осталось лишь надёжно заизолировать соединение. Можно намотать 3-4 слоя изоленты. Хорошей изоляцией служит термоусаживаемая трубка. Только не забудьте надеть её на один из проводников до начала соединения. Потом натяните её на полученный электрический узел, нагрейте при помощи фена или зажигалки, и трубка плотно обхватит соединение. Второй вариант предпочтительнее, так как обеспечивает герметичность контактному соединению.

Мы рассказали вам, как правильно паять провода. В принципе это не сложно для тех, кто умеет пользоваться паяльником. Если вы этого ни разу не делали, лучше попросите кого-то вас немного обучить. Конечно, можно прочитать в статьях и теоретически всё понять. Но не забывайте, что «лучше один раз увидеть».

Соединение проводов является необходимой операцией при проведении электромонтажных работ. Для каждого способа соединения электропроводки (обжим, скрутка, пайка) есть свои условия для применения. Пайка медных проводов и пайка алюминиевых проводов – самый надежный метод контактного соединения, по прочности она конкурирует только со сваркой.

Что представляет собой процесс пайки проводов

Пайка отличается от сварки тем, что в процессе работ расплавляются не концы соединяемых металлических проводов, а только припой. Паять надо паяльником с припоем и флюсом. В качестве припоя используют сплав металлов (олово, свинец, сурьма, серебро), которые плавятся при более низкой температуре. Расплавленный паяльником припой растекается, заполняет зазор между металлическими проводами и застывает, образуя прочное неломкое соединение. Пайка надежна не только с механической точки зрения, но и с электрической: переходное сопротивление проводников в распределительной коробке зависит от площади контакта соединяемых частей – чем она больше, тем сопротивление меньше. Это означает, что провода меньше нагреваются, а соединение качественнее.

Учитывая, что последствием плохого контакта может быть пожар, в труднодоступных местах целесообразнее соединять провода именно методом пайки, исключив тем самым возможность их отсоединения. Уместно паять проводники в распределительной коробке и в том случае, если она расположена над подвесным или натяжным потолком.

Что необходимо для пайки

Чтобы спаять медные проводники, понадобятся следующие приспособления, материалы и инструменты:

• Электрический паяльник мощностью от 80 Ватт
• Припой
• Флюс
• Удалитель (нейтрализатор) флюса
• Пассатижи
• Кисточка для нанесения флюса
• ПВХ-изолента
• Термоусадочная трубка подходящего диаметра
• Фен

Паять медные провода можно не только электрическим паяльником, но и другим оборудованием: пропан-горелкой для пайки медных труб, газовой мини-горелкой или газовым паяльником с насадкой для горелки.

Горелка с небольшим факелом удобна тем, что она обеспечивает локальный нагрев скрутки, не повреждая изоляции проводника. Перед использованием электрического паяльника его жало необходимо очистить надфилем или наждачкой от окислов.
В качестве припоя для меди рекомендуется использовать ПОС-60 или аналоги с температурой плавления 190°C.

Флюс убирает окислы металла, способствует лучшему сцеплению припоя и его равномерному растеканию по поверхности. Лучше использовать флюс на водной основе – он не содержит спирта или кислоты, поэтому не требует последующего удаления. Если использовать в этом качестве ортофосфорную кислоту, жидкую канифоль или ЛТИ-120, то средства необходимо удалять с поверхности после работы – иначе они со временем разрушат медные детали.

Процедура пайки

Пайка медных проводов технологически несложно, медь хорошо поддается обработке, не теряя токопроводящих свойств, при этом места соединения прочные. Пайка медных проводов, расположенных в распределительной коробке, происходит в следующей последовательности.

1. Провода в распределительной коробке обрезают до необходимой длины – 20–25 см и правильно распределяют по цвету: желто-зеленые – это заземление, синие – ноль, белые (коричневые, красные или черные) – это фаза. При помощи специальных съемников с них удаляют изоляцию, оставляя оголенные концы длиной 4,5–5 см.
2. Соединяют провода крест накрест – это необходимо, чтобы скрутка получилась равномерной и плотной. Чтобы сделать скрутку правильно, один провод кладется на другой, для соединения трех проводников первый кладут поверх двух других. Производят скрутку, затем ее обжимают при помощи пассатижей, обрезают лишние хвостики и опять обжимают.
3. Перед началом пайки скрутку обильно смачивают флюсом или помещают в него.
4. Чтобы спаять провода правильно, скрутку нагревают паяльником или горелкой до тех пор, пока не начнет закипать флюс. Как только флюс начнет закипать, сверху на скрутку кладется припой. Для пайки меди используют припой ПОС-60 или аналоги. При использовании паяльника для соединения проводов его жало располагают снизу скрутки.
5. Когда припой расплавится, он под действием сил натяжения растечется и заполнит скрутку, образуя надежное соединение. Красноваты медный цвет проводов приобретет серебристый оттенок.
6. Последний шаг – изоляция места соединения. Для этого спаянное место обматывают ПВХ-изолентой начиная от неснятой изоляции. Клеевой слой изоленты со временем высыхает, а сама она может размотаться. Поэтому поверх нее надевается термоусадочная трубка подходящего диаметра, которая прогревается феном до усадки в размерах. Она плотно обжимает изоленту и обеспечивает дополнительную изоляцию.
7. Аналогично производится дальнейшая пайка проводов в распределительной коробке – фазных и нулевых.
8. После спайки и изоляции скруток провода аккуратно укладывают в распредкоробку и закрывают ее.

Специфика соединения алюминиевых проводов

Последовательность действий при работе с алюминиевыми проводами аналогична вышеописанной, но есть специфические нюансы, которые нужно учитывать.

Спаять алюминиевые жилы технически сложнее в силу особенностей металла. Место соединения при этом менее прочно, чем у медных аналогов.

Алюминий мгновенно сильно окисляется, образуя токонепроводящую пленку. Окислы обязательно удаляют, иначе металл не удастся спаять. Для удаления окислов пользуются цинко-вазелиновыми пастами. Для спайки жил нужен алюминиевый припой, а он более тугоплавок, чем олово, поэтому температура нагрева должна быть выше. В расплавленном виде алюминиевый припой более текуч, чем оловянный. Для работы понадобится химически активный флюс Ф-34 или Ф-64, который может справиться с окислами.

Поскольку алюминий – ломкий металл, для надежности соединения лучше припаивать его к медному проводу одинакового сечения. В этом случае слишком ломкий и хрупкий алюминиевый проводник совместно с гибкой и прочной медной проволокой дает прочное соединение, способное выдерживать нагрузки до 2 кВт. Соединение получается надежным, мягким и неломким. Для пайки алюминия с медью лучше использовать флюс Ф-64 – он сильнее, паяет даже окисленный алюминий.

При соблюдении требований и технических условий спаянное соединение медных или алюминиевых проводов прослужит не одно десятилетие без уменьшения контакта или перегрева места спайки.

Одним из лучших способов соединения медных проводов является пайка. Она обеспечивает высокую прочность и электропроводность. При этом пайку легче проводить, чем сварку, и она надежнее простой скрутки. Хотя в распределительных коробках провода часто соединяют с помощью самозажимных клемм типа WAGO, приемы пайки не помешает знать любому электрику.

Научиться паять медные провода можно за несколько минут, имея все необходимые материалы и приборы.

Суть процесса

Суть процесса пайки состоит в том, что металлы соединяются между собой при помощи сплава, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых веществ.

Во время пайки материалы подвергаются нагреванию до температуры плавления припоя. При этом обеспечивается очень сильная адгезия (прилипание) – свойство материалов сцепляться друг с другом на молекулярном уровне.

Однако не происходит плавление основных деталей и перемешивания их с материалом припоя, как происходит при сварке с использованием присадочного материала.

Паяльник и припой

Для пайки медных проводов традиционно используются паяльники. Существует несколько их видов, в том числе электрические и газовые. Пайка медных проводов осуществляется при помощи электрического паяльника с медным жалом. Этот инструмент представляет собой медный стержень, иногда с никелевым покрытием, который установлен в корпусе нагревательного элемента.

Нагревательный элемент работает от постоянного или переменного тока. Напряжение питания может варьироваться от 12 до 220 В. Для пайки медных проводов электропроводки в доме подходит самый обычный паяльник мощностью 60 Вт. Если надо спаять тонкие проводки электроприбора, то подойдет и менее мощный инструмент. Важно, чтобы он хорошо прогревал медный материал и расплавлял припой.

Чтобы обеспечить высокое качество пайки и прочность соединения, необходима неподвижность во время остывания расплавленного припоя. Провода можно держать руками, но удобнее использовать пинцет или зажимы.

Для пайки медных проводов применяют оловянно-свинцовый припой. Чаще всего это ПОС-61, но можно взять и ПОС-40. Маркировка указывает на состав – припой оловянно-свинцовый с содержанием олова 61%.

Припой обычно производится в прутках диаметром около 8 мм или в виде паяльной проволоки диаметром 2 мм. Нередко используют универсальный припой для пайки медных проводов, который выглядит как полая трубка из оловянно-свинцового сплава. Внутри такой трубки находится порошок из флюса.

Применение флюса

Чтобы припой и материал проводов вступили во взаимодействие друг с другом, и соединение получилось качественным, провода необходимо очистить от оксидной пленки и только после этого паять их. Для очистки можно использовать наждачную бумагу, а для последующей обработки взять специальное вещество – флюс.

Флюс не только очистит медные провода, но и создаст тонкую защитную пленку, препятствующую окислению материала.

Допускается применять как твердый флюс – сосновую канифоль, так и жидкий – различные виды паяльных кислот или самодельный состав.

Иногда, чтобы правильно и крепко припаять медные провода друг к другу или к какому-либо металлическому предмету, пользуются только жидким флюсом. Приготовить его можно, растворив обычную сосновую канифоль в этиловом спирте. Паяльную кислоту готовят самостоятельно, растворив гранулы цинка в соляной кислоте в пропорции 412 грамм цинка на 1 литр кислоты. Но лучше все-таки купить готовый флюс, соответствующий всем стандартам качества, поскольку принесение кислотных составов для медных проводов нежелательно.

Как правильно паять

Чтобы надежно спаять провода из меди, нужно подготовить паяльник. Если перед работой не облудить жало, то припой будет не прилипать, а скатываться шариками со стержня. Так происходит, потому что жало покрыто слоем оксида меди и нагара, образовавшегося во время предыдущей пайки.

Подготовка паяльника

Некоторые специалисты для удобства работы точат жало плоским напильником, чтобы придать ему форму лопатки или плоской отвертки. Угол заточки должен быть 45-60 градусов.

Необгораемое жало (вечное) ни в коем случае точить нельзя, для него используют специальные губки.

Очищенное механическим способом жало нужно нагреть, а потом залудить. Для этого его покрывают флюсом.

Если флюс твердый (канифоль), достаточно просто погрузить в него наконечник. Канифоль расплавится и покроет разогретую поверхность. После этого паяльником нужно прикоснуться к прутку припоя и разогреть его. Расплавленный припой покроет жало, защитив его от дальнейшего окисления.

Процедуру лужения паяльника необходимо повторять по мере образования нагара на нем. Происходит это потому, что температура жала намного выше температуры плавления припоя, и со временем он начинает подгорать. Чтобы уменьшить вероятность возникновения такого явления, рекомендуется применять паяльник с регулировкой температуры.

Подготовка проводов

Соединяемые медные провода также нужно подготовить к пайке. Вначале снимают с концов изоляцию на расстоянии примерно 4 см, зачищают, скручивают между собой и проводят лужение. Медны провода можно залудить следующим образом:

• нагреть скрутку паяльником;
• покрыть флюсом;
• нанести небольшое количество припоя, распределяя его по поверхности провода.

Действия аналогичны тем, какие совершаются при лужении жала паяльника. Если предстоит пайка многожильных медных проводов, то необходимо обязательно запастись именно жидким флюсом, так как покрыть всю поверхность медных «волосков» расплавленной твердой канифолью будет очень трудно. Чтобы получить качественное соединение, нужно нагреть многожильный провод и затем опустить его в жидкий флюс, который смочит всю поверхность, предназначенную для пайки.

Далее пайка многожильных и одножильных медных проводов осуществляется одинаково. Два или более соединяемых проводника нагреваются вместе, и на них наносится припой. После нанесения его необходимо на время остывания обеспечить неподвижность соединения. Не допускается ускорять остывание путем его смачивания или обдува воздухом.

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.