Отчет по практике по электротехнике

Хлористый цинк (травленая кислота) в зависимости от условий пайки применяется в виде порошка или раствора. Используется для пайки латуни, меди и стали. Для приготовления флюса необходимо в свинцовой или стеклянной посуде растворить одну весовую часть цинка в пяти весовых частях 50-процентной соляной кислоты. Признаком образования хлористого цинка служит прекращение выделения пузырьков водорода. Из-за того, что в растворе всегда имеется небольшое количество свободной кислоты, в местах пайки возникает коррозия, поэтому после пайки место спая должно тщательно промываться в проточной горячей воде. Пайку с хлористым цинком в помещении, где находится радиоаппаратура, производить нельзя. Применять хлористый цинк для пайки электро и радиоаппаратуры также нельзя. Хранить хлористый цинк необходимо в стеклянной посуде с плотно закрытой стеклянной пробкой.

Бура (водная натриевая соль пироборной кислоты) применяется как флюс при пайке латунными и серебряными припоями. Легко растворяется в воде. При нагревании превращается в стекловидную массу. Температура плавления 741°С. Соли, образующиеся при пайке бурой, необходимо удалять механической зачисткой. Порошок буры следует хранить в герметически закрытых стеклянных банках.

Нашатырь (хлористый аммоний) применяется в виде порошка для очистки рабочей поверхности паяльника перед лужением.

Химически пассивные  флюсы (бескислотные).

К бескислотным флюсам относятся различные органические вещества: канифоль, жиры, масла и глицерин. Наиболее широко в электро- и радиомонтажных работах применяется канифоль (в сухом виде или раствор ее в спирте). Самое ценное свойство канифоли, как флюса, заключается в том, что ее остатки после пайки не вызывают коррозии металлов. Канифоль не обладает ни восстанавливающими, ни растворяющими свойствами. Она служит исключительно для предохранения места пайки от окисления. Для приготовления спирто-во-канифольного флюса берется одна весовая часть толченой канифоли, которая растворяется в шести весовых частях спирта. После полного растворения канифоли флюс считается готовым. При применении канифоли места пайки должны быть тщательно очищены от окислов. Часто для пайки с канифолью детали следует предварительно облуживать.

Стеарин не вызывает коррозии. Используется для пайки с особо мягкими припоями свинцовых оболочек кабелей, муфт и др. Температура плавления около 50°С.

В последнее время  широкое применение получила группа флюсов ЛТИ, применяемых для пайки металлов мягкими припоями. По своим антикоррозийным свойствам флюсы ЛТИ не уступают бескислотным, но в то же время с ними можно паять металлы, которые раньше не поддавались пайке, например детали с гальваническими покрытиями. Флюсы ЛТИ могут применяться также для пайки железа и его сплавов (включая нержавеющую сталь), меди и ее сплавов и металлов с высоким удельным сопротивлением (см. табл. 7).

Таблица 7

При пайке с флюсом ЛТИ достаточно произвести очистку  мест пайки только от масел, ржавчины и других загрязнений. При пайке оцинкованных деталей удалять цинк с места пайки не следует. Перед пайкой деталей с окалиной последняя должна быть удалена травлением в кислотах. Предварительное травление латуни не требуется. Флюс наносится на место спая с помощью кисточки, что можно сделать заблаговременно. Хранить флюс следует в стеклянной или керамической посуде. При пайке деталей сложного профиля можно применять паяльную пасту с добавлением флюса ЛТИ-120. Она состоит из 70—80 г вазелина, 20—25 г канифоли и 50—70 млг флюса ЛТИ-120.

Но флюсы ЛТИ-1 и  ЛТИ-115 имеют один большой недостаток: после пайки остаются темные пятна, а также при работе с ними необходима интенсивная вентиляция. Флюс ЛТИ-120 не оставляет темных пятен после  пайки и не требует интенсивной  вентиляции, поэтому применение его значительно шире. Обычно остатки флюса после пайки можно не удалять. Но если изделие будет эксплуатироваться в тяжелых коррозийных условиях, то после пайки остатки флюса удаляются при помощи концов, смоченных спиртом или ацетоном. Изготовление флюса технологически несложно: в чистую деревянную или стеклянную посуду заливается спирт, насыпается измельченная канифоль до получения однородного раствора, затем вводится триэтаноламин, а затем активные добавки. После загрузки всех компонентов смесь перемешивается в течение 20—25 минут. Изготовленный флюс необходимо проверить на нейтральную реакцию с лакмусом или метилоранжем. Срок хранения флюса не более 6 месяцев.

Пайка мягкими припоями

При пайке мягкими  припоями используют припои с температурами плавления ниже 400˚ С, обеспечивающие получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм².

Применяют следующие  мягкие припои: оловянно-свинцовые, малооловянистые, легкоплавкие и специальные.

Припои оловянно-свинцовые (ПОС), имеющие температуру плавления = 183 ÷ 265˚С, представляют собой сплавы олова и свинца с добавкой 1,5-2,5% сурьмы и обозначаются (ГОСТ 1499-54) ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50, ПОС-61, ПОС-90 (цифра показывает процент содержания олова).

Малооловянистые и безоловянистые мягкие припои: свинцовые (t_пл = 327° С), свинцово-серебряные (2,5% серебра, t_пл = 304° С) и др.

Легкоплавкие припои (t_пл = 60,5 ÷ 145° С) - сплавы олова, свинца, висмута и кадмия. Их применяют в случаях, когда требуется понижение температуры пайки из-за опасности перегрева деталей, а также для «ступенчатых» (вторых) паек. Механическая прочность припоев незначительна, причем висмутовые припои обладают большой хрупкостью.

Специальные припои используют для пайки материалов, не поддающихся  качественной пайке стандартными припоями, причем чаще всего их используют Для пайки алюминия. Для пайки алюминия и его сплавов применяют специальные припои на оловянной основе, которые содержат цинк, кадмий и иногда алюминий, а также чистое олово (содержание олова 99,92%), причем лучшими являются оловянно-цинковые, оловянно-кадмиевые и кадмиево-цинковые сплавы (t_пл = 197 ÷ 310° С), так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминии. Мягкие припои поставляются в виде чушек, прутков, проволоки, ленты, а также трубок из оловянно-свинцового сплава, заполненных канифолевым флюсом. Применение трубчатых припоев значительно упрощает процесс паяльных работ и способствует его механизации. При пайке мягкими припоями флюсы, как правило, необходимы.

Подготовка поверхности различных материалов перед склеиванием

 
Склеивание как метод соединения элементов, пожалуй, в наибольшей степени, чем все прочие, зависит от правильности подготовки склеиваемых поверхностей. Притом, что сейчас появились клеи, которые допускают нахождение на склеиваемых поверхностях различного рода загрязнений, таких как смазочные масла на поверхности металла или влага на поверхности камня, поверьте, если Вам удастся уменьшить их количество, прочность соединения только возрастет. 
 
Если только в инструкции по применению клея не отмечено особо «...наносить на увлажненную поверхность». Работы по подготовке поверхности часто связаны с повышенной опасностью. Это имеет место при использовании растворов химикатов, растворителей, в том числе легковоспламеняющихся и зачастую токсичных. Поэтому при работах такого рода надо строго соблюдать правила техники безопасности. 
 
В случае применения кислот и щелочей необходимо пользо¬ваться резиновыми перчатками и защитными очками, чтобы исключить возможность попадания паров. При приготовлении водных растворов кислот во всех случаях кислоту следует постепенно добавлять к воде, а не наоборот! 
При работах с легковоспламеняющимися жидкостями помни¬те о возможности вспышки или взрыва паров. Все работы с легковоспламеняющимися жидкостями производите на от¬крытом воздухе или в вытяжном шкафу, в отсутствие источ¬ников открытого огня! 
При абразивной обработке поверхностей воспользуйтесь средствами защиты органов дыхания—респиратором, ватно-марлевой повязкой и глаз — защитными очками. 
 
 
Учтите, что зачастую опасность могут представлять на первый взгляд абсолютно безобидные вещи. Пыль, образующаяся при очистке поверхности от старого клея белковой природы (столярный, казеиновый, мездровый, альбуминовый) является сильнейшим аллергеном. Попадая в дыхательные пути, такая пыль вызвать анафилактический шок, отек легких или состояние, напоминающее воспаление легких. Подобные реакции может вызвать пыль, возникающая при обработке натурального рога и кости. 
 
В настоящий момент нет какой-либо единой теории, охватывающей все многообразие различных методов подготовки поверхности. Однако существует набор рекомендаций, полученных эмпирическим путем, которые применимы к различным конкретным системам клей—субстрат и позволяет добиться требуемого результата. Прочность клеевого соединения зависит не только от когезионной прочности клея (или склеиваемых субстратов), но также и от качества адгезии клея к склеиваемой поверхности. Надо помнить, что адгезия на разделе клей субстрат возникает в пределах слоя толщиной в молекулы. Отсюда легко сделать вывод о том, что прочность соединения наличием на поверхности загрязнений, которые сами по себе имеют плохое сцепление с субстратом, может быть сведена к нулю. Загрязнителями поверхности, отрицательно сказывающими на качестве склеивания, могут выступать разнообразные группы веществ. Для металлов — это продукты коррозии, окалина, образовавшаяся в результате обжига, закалки, азотирования и пр., продукты кислотного травления, анодирования, нанесенные ингибиторы коррозии, какие-либо защитные полимерные или лаковые покрытия, смазочные масла. Для пластиков — это антиадгезионные разделительные смазки, использовавшиеся в процессе формования, пластификаторы. Для дерева — это выделившиеся на поверхность смолы, окисленная поверхность древесины и т.д. 
 
Надо иметь в виду, что физико-химические свойства поверхностного слоя субстрата почти всегда совершенно не соответствуют свойствам материала массе. На поверхности за счет разнообразных воздействий, как физически так и химических, отпечатывается своя история, которая для каждого предмета индивидуальна и не может быть достоверно оценена как фактор, влияющий на прочность склейки. Выход один — добраться до неизмененной массы материала с известным составом и свойствами. Отсюда простейшие методы по, готовки, основанные на очищающем действии растворителей, абразивов, что позволяет удалить как поверхностные загрязнения, так и измененный поверхностный слой. Более сложные методы обработки направлены на увеличение адгезии путем создания поверхностного слоя, имеющего более высокую адгезию чем исходный материал. Подготовленную поверхность можно сохранить пригодной для использования в течение длительного времени, если нанести на неё удаляемый в дальнейшем защитный слой. В противном случае рекомендуется наносить слой клея на подготовленный субстрат как можно быстрее. Придание шероховатости механическим путем позволяет получать поверхность, с которой клей имеет лучшее сцепление за счет увеличения контактной площади, и соответственно увеличивается механическая адгезия. Однако необходимо учитывать, что высота полученных шероховатостей должна быть заведомо меньше толщины клеевого слоя. 
 
Если Вы хотите добиться особо высокой прочности склеивания, подготовку поверхности следует выполнять особенно тщательно и не полениться применить более трудоемкие приемы обработки поверхности. Так, например, в случае склейки алюминия, подвергнутого очистке только растворителем, возможно быстрое падение прочности под влиянием климатических условий. Но тот же самый алюминий, будучи подвергнут кислотному травлению, склеенный тем же самым клеем и помещенный в такие же климатические условия, позволяет сохранять высокую прочность клеевого соединения на протяжении многих лет. 
 
Кроме химических и механических методов подготовки поверхности, упомянутых выше, существуют физические способы, такие как: обработка пламенем, ионная бомбардировка в вакууме (коронный разряд) и обработка электрическим разрядом. ЭТИ способы обработки особенно актуальны для инертных пластиков типа полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата, которые эффективно склеивать без подобной обработки просто не удается. 
 
И рассматривается подготовка поверхности различных материалов. 
 

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ  МЕТАЛЛОВ

 
Свежеобработанная поверхность металлов за редким исключением золота, платины, титана и высококачественных нержавеющих сталей высокоактивна особенно легко покрывается окисной пленкой и способна поглощать содержащиеся в воздухе загрязняющие примеси, пыль и влагу. Поэтому еще раз рекомендуем производить склейку как можно быстрее по окончании обработки поверхностей. 
 

Обезжиривание

 
Поверхности металлов практически  всегда загрязнены маслами. Отсюда обязательной является операция обезжиривания, которую  можно производить водяным паром, протиркой поверхности тканью, смоченной растворителем (пока на чистой ткани не перестанут появляться следы загрязнения). Весьма эффективна обработка в парах растворителя. Обезжиривание должно быть тщательным, во всех случаях не будет лишним прополоскать, промыть поверхность свежей порцией чистого растворителя. Иногда только обезжириванием и ограничиваются. Но при применении более сложных методов подготовки поверхности обезжиривание является в любом случае обязательным первым этапом об работки. Проверить эффективность обезжиривания можно легко, нанеся на обработанный металл воду. В отсутствие масел или жиров образуется водяная пленка, стекающая равномерно, без капелек и разрывов. 
 
После обезжиривания каким-либо способом для удаления грязи и прочих неорганических остатков следует использовать очищающие составы или растворы моющих средств. Крепкие щелочные неингибированные растворы применяются для черных металлов, титана и некоторых медных сплавов. Для алюминия и его сплавов, когда следует избегать травления поверхности, нужно воспользоваться ингибированными растворами. В качестве крепких щелочных растворов в отсутствие твердых щелочей можно использовать такие широко распространенные моющие средства, как «Санитарный», «Крот». В качестве ингибированных щелочных растворов можно применять растворы синтетических моющих средств. Щелочную очистку обычно сопровождают химической или механической обработкой, так как обработанные щелочью поверхности несовместимы с большинством конструкционных клеев. Перед склеиванием поверхность следует осушить горячим воздухом. 
 

Механические методы

 
Механическая, абразивная обработка  применяется, когда поверхность  металла несет на себе заметный слой коррозии или окалины (стали, чугуны). На алюминии и его сплавах быстро образуются окислы, в отличие от инертных ме¬таллов, упомянутых выше. К механическим следует отнести методы, основанные на абразивном (истирающем) воздействии проволочных щеток, стеклянной и наждачной бумаги, дробеструйную обработку, способную удалить ненужный по¬верхностный слой. Притом, что абразивная обработка придает поверхности ше¬роховатость и увеличивает площадь контакта клея с субстратом, нельзя не отме¬тить, что после такой обработки увеличивается тенденция к проникновению вла¬ги или растворителей внутрь клеевого шва. Этот метод может оказаться абсолютно непригодным для деталей, прошедших точную механическую обработку, где конечные размеры строго заданы. 
 
При обработке поверхностей способом обдувки сухими абразивами хороших результатов можно достичь только применением зерен с хорошими режущими кромками, т.е. применяя материалы, обладающие высокой твердостью, такие как алюминия, кварцевый песок или карборунд. Круглые стеклянные или металлические шарики могут вызвать наклеп металлической поверхности и потому непригодны. Природа и размер зерна являются важным фактором при дробеструйной и пескоструйной обработке. Для большинства металлов и сплавов эмпирически выяснили размер зерен абразива и методику обработки. Помимо этого, сами зерна абразивов не должны нести на себе загрязнители, которые могут свести на нет все труды. Заключительное ополаскивание растворителем удаляет остатки абразива, наличие которых на разделе клей—субстрат ослабит адгезию. Если есть возможность использовать обдувку увлажненными абразивами, надо знать, что этот способ предпочтительнее, так как при нем шире номенклатура абразивных материалов, которыми можно воспользоваться. В случае употребления в качестве увлажнителя воды применение ограничивается только некорродирующими металлами или к воде необходимо добавлять ингибиторы коррозии. 
 

Химические методы

 
Химические и электрохимические  методы обработки поверхности, если их сравнивать с механическими, более  эффективны, дешевы и дают хорошую  воспроизводимость результатов. Помимо того, что они оказывают очищающее  действие, эти виды обработки зачастую обеспечивают образование на поверхности химичес¬кого слоя, способствующего долговременному сохранению прочности клеевого соединения. Процесс, именуемый травлением, включает в себя погружение субстрата в растворы кислот или щелочей (от разбавленных до крепких) при различных температурах. Кислоты или щелочи разрушают поверхностный слой окислов быстрее, чем основной металл. В случае необходимости в раствор кислот нужно добавлять ингибиторы, которые увеличивают разницу в скорости растворения металла и окисла. Это особенно важно для толстых слоев окалины, если по каким-либо причинам применение абразивной обработки недопустимо. 
 

Удалив травлением с  поверхности толстые слои окислов, далее металл следует обработать в более слабых растворах, например в ванне кислота—бихроматы, что приводит к образованию тонкой окисной пленки с необходимой структурой, прочно связанной с основным слоем металла. Заключительные промывки и ополаскивания следует проводить в чистой воде, понимая под этим воду дистиллированную, которая хранилась в условиях, исключающих попадание посторонних примесей, и ненасыщенную кислородом воздуха. Т.е. следует либо пользоваться свежеприготовленным дистиллятом, либо хранить его в герметично таре с минимальным свободным объемом. Температура, при которой производилась обработка реагентами, промывка водой, оказывает влияние на структуру образовавшихся на поверхности металла окисных пленок. Таким образом, не существенные технологические отклонения могут существенно снизить качеств! (долговечность и несущую способность) клеевого шва.

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ  ПЛАСТИКОВ

 
Пластики делятся на две основные группы — термореактивные и термопластичные, по их поведению под воздействием тепла, растворителей и механических напряжений.

Термореактивные пластики

 
Относительно неплавки, не подвержены текучести при нагреве. Они нерастворимы в органических растворителях, хотя и могут ограниченно набухать в них. Это их свойство является препятствием для применения «термической пайки» или «склеивания» соединяемых субстратов растворителем. Поэтому для соединения термореактивных пластиков употребляются только клеи.

Термопластичные пластики

 
Растворимы в специфических растворителях (пластики аморфного типа) или становятся растворимыми при повышенных температурах (кристаллического типа). Под воздействием тепла и механических нагрузок эти материалы подвержены текучести.  
 
Для соединения многих термопластиков применимы методы «термической пайки» и «склеивания с помощью растворителей». Термическая пайка – метод, основанный на плавлении соединяемых элементов в зоне склеивания с последующим сжатием и фиксацией до остывания. Склеивание с помощью растворителей - нанесение растворителя на зону контакта субстратов, выдержка в течение времени, необходимого для разжижения поверхностного слоя, с последующим сжатием и фиксацией до отверждения, наступающего в результате как испарения растворителя из зоны склейки, так и частичной его диффузии в основную массу субстрата. 
 
Предварительная подготовка поверхности обязательна для всех пластиков, которые относятся к числу наиболее трудно склеиваемых материалов. Помимо абразивной обработки, призванной образовать шероховатости на поверхности субстрата, остальные методы подготовки в основном сводятся к удалению разделительных агентов (например кремнийорганических жидкостей, используемых при процессах формовки пластиковых изделий, масел, воды, выпотевших из гибких пластиков пластификаторов и прочих загрязнителей, образующих слабый граничный слой на поверхности раздела в клеевом шве) и получению поверхности с более высокой свободной энергией, имеющее сродство с полярными клеями. Для этого используют различные средства — воздействуют растворителями, обрабатывают абразивами, до температуры, при которой эти загрязнители активнее поглощаются клеем (при условии совместимости клеевой композиции с имеющимися загрязнителями). Как правило, не стоит склеивать пластики, содержащие разделительные агенты, например стеараты, так как последующая миграция этих веществ на границу раздела клей—субстрат приведет к уменьшению прочности и, в конце концов, к разрушению склейки. Надо отметить, что появились клеящие композиции, не восприимчивые к миграции пластификаторов и разделительных агентов. Таковы некоторые композиции на основе фенольных смол и нитрильных каучуков, полиуретановые композиции, которые можно использовать для склеивания эластичных пластиков на основе поливинилхлорида, даже сильно пластифицированных. Для пластиков характерна 
 
меньшая поверхностная энергия, чем у гидрофильных материалов (стекла, металлов, окислов и минералов), что препятствует эффективному смачиванию субстрата клеем и приводит к ухудшению адгезии. Полиэтилен и фторированные полимеры с их очень низкой поверхностной энергией без специальной химической и физической обработки поверхности для придания более высокой поверхностной энергии можно сказать вообще, не подлежат склеиванию. Пенопласты весьма пористы, что обеспечивает легкую абсорбцию клея, и поэтому почти не требуют предварительной обработки поверхности. Однако при склеивании жестких конструкционных пенопластов необходимо удалять плотную поверхностную пленку. Губчатые материалы приходится покрывать грунтовочным слоем клея, который частично отверждается. Там обработка приводит к образованию жесткой пленки на поверхности губчатого субстрата и исключает обеднение клеевого шва вследствие интенсивного впитывания клея в субстрат. В результате модифицирования исходных полимеров всякого рода наполнителями, пигментами, пластификаторами и прочими добавками появляются новые разновидности пластиков, сильно отличающиеся по своим адгезионным свойствам от исходных полимеров. В таких случаях метод подготовки поверхности, подходящий для исходного пластика, часто оказывается далеко не наилучшим для этого материала в модифицированном виде