电子工厂培训教材之 第四章 焊接基本知识篇.docx
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电子工厂培训教材之第四章焊接基本知识篇
第四章焊接基本知识
Ø焊接的定义
所谓焊接，即是利用液态的“焊锡”与基材接合而达到两种金属化学键合的效果。
与胶合不同，焊接是焊锡分子穿入基材表层金属的分子结构而形成一坚固完全的金属结构。
当焊锡熔解时不可能完全从金属表面上把它擦掉，因为它已变成基层金属的一部份。
而胶合则是一种表面现象可以从原来表面被擦掉。
Ø名词解释
1、润湿
水滴在一块涂有油脂的金属薄板上，水形成水滴一擦即掉，这表示水未润湿或粘在金属薄板上。
如果金属基材表面清洁并干燥，那么当它接触水后，则水扩散金属薄板表面而形成薄面均匀膜层怎么摇也不会掉，这表示水已经润湿此金属板。
2、清洁
清洁是润湿的前提。
几乎所有的金属曝露在空气中都会立刻氧化。
这将妨碍金属表面的焊锡润湿作用，所以必须先清洁焊锡面后进行焊接作业。
3、锡表面张力
焊锡湿度会影响表面张力，即温度愈高表面张力愈小，焊锡表面和铜板之间的角度，称为润湿角度，它是所有焊点检验的基础。
4、虚焊与假焊
虚焊是焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良、时通时断。
假焊是指表面上好像焊住了，但实际并没有焊上，有时用手一拔，引线就可以从焊点中拔出。
Ø手工焊接相关知识
烙铁焊又称手工焊，它是锡焊技术的基础手段。
由于它操作简便灵活、适应性强，因此在自动化焊接技术普遍应用的今天，仍然继续发挥着作用，并且在不断地改进和完善。
它主要应用于下列场合：
1、机械自动焊后焊接面的修补和加强焊；
2、整机组装中各部件装连焊接；
3、产量很小或单件生产产品的焊接；
4、温度敏感的元器件和有特殊抗静电要求的元器件焊接；
5、作为产品设计人员和维修人员的焊接工具；
鉴于烙铁焊是锡焊技术的基础手段，因此它是从事电子工业的工程技术人员必须掌握的一门基本功。
烙铁焊看似简单，但往往又是最难控制最容易出现问题的环节。
在实际生产中，必须根据焊接对象正确选择工具、焊料，认真地做好焊前准备，遵循焊接步骤、掌握焊接要领，才能确保每个焊点的质量。
Ø工具的选择
烙铁焊的工具是电烙铁，要获得良好的焊点必须正确地选择它的功率和品种。
1、电烙铁的功率（指单位时间内消耗的电源的能量）
按日本标准规定在15～500W的范围内分10个档次。
在实际生产中选择恰当功率的电烙铁是很重要的。
功率太大，容易对被焊件造成损伤；功率太小，不能达到焊接所需要的温度会引起假焊、虚焊。
所以必须根据被焊对象作出恰当的选择。
电烙铁的主要品种如图3所示：
普通型 内热式（发热器件装在烙铁头内部）
外热型（烙铁头装在发热器件中间）
电烙铁品种
手枪式（又称单手电烙铁，可半自动送锡）
特殊型 自动温控式（温度可调，自动温度）
自动断电式（焊接时自动断电，也有自动温控功能）
图三 电烙铁的品种
选择合适的品种，让操作者使用时得心应手，也是很重要的。
如总装工序的操作者需腾出一只手来拿被焊部件或导线，那么就应该选择手枪式的单手电烙铁。
表3中列出了不同焊接对象应选取的电烙铁功率及品种。
表3 铬铁的选择
焊接对象
功率/W
品种
说明
1
印制电路板焊接点
25/35
普通内热式
2
整机总装的导线、接线，焊片（柱）、散热器、接地点等
40/50
手枪式
3
温度敏感元器件、无引线元器件
自动温控式
温度可根据需要调节并自动监控
4
高可靠要求产品
自动断电及自动温控式
焊接时能自动断电防止烙铁漏电造成对元器件的损伤
2、烙铁头与被焊件接触时，温度下降恰当，在整个焊接过程中，焊接上的温度能处在240～250C的最佳焊接温度。
图4表示在整个焊接过程中铬铁头温度变化的曲线：
Ø烙铁头的形状
烙铁头的形状也是必须重视的问题，因为它是直接与焊件接触的部位，所以头部的形状应与焊接点的形状相适应。
因为焊点是圆形的，所以一般应选择头部截面是圆形的。
特别是在SMH的维修中使用的烙铁，更要注意烙铁头的形状，如图5所示，随着整机内元器件密度的提高，一般不宜选择头部截面是扁形的烙铁头。
Ø烙铁头的特性
烙铁头是直接与焊件接触的部分，其特性是很重要的，主要包括烙铁头部的温度、开关及耐腐蚀性。
1、烙铁头的温度
在恰当选择电烙铁功率的同时，还要正确地选择烙铁头的热容量（与截面和长度有关）。
选择是否恰当可通过测量头部的温度来衡量。
烙铁头处在待焊状态时，烙铁头的标准温度为330～370°C，在连续焊接时，即在前一焊点完成后，焊接下一焊点前烙铁头的温度应能恢复到上述规定温度。
2、烙铁头的耐腐蚀性
烙铁在使用时，头部始终处于高温状态，它的耐腐蚀性是相当重要的。
为了获得良好的导热性，烙铁头一般采用金属铜（Cu）制成。
在高温状态下，铜很容易氧化，生成红色的氧化亚铜及黑色的氧化铜，从基体剥落而污染焊点，并逐渐使头部改变为凹坑状，需要重新修正及更换。
为了解决这个问题，长寿命的烙铁头应运而生。
它是在铜基体表面镀上一层铁、镍、铬或铁镍合金。
这种镀层不仅耐高温，而且具有良好的导锡性能。
这样既能有效地阻止铜基体在空气中的氧化，又能完全满足烙铁头所需要的特性。
所以，长寿命烙铁头得到普遍的应用。
Ø焊料的选择
烙铁焊时所用的焊料是内带助焊剂（松香型）的管状焊锡丝。
组成焊料的锡铅合金含锡量通常为50％～60％。
为提高助焊效果，内藏的松香焊剂，也加入了适量的提高活性的添加剂，但应该严格控制氯离子的含量。
焊锡丝的直径有0.5～2.4mm，按直径不同分为8种规格。
焊接时应根据不同的焊接对象选用。
一般用锡量较大的可选用较粗的锡丝，反之则选用较细的。
可参照表4选用：
表4 焊锡丝的选择
序号
被焊对象
锡丝直径/mm
1
印制板焊接点
0.8～1.0
2
小型端子与导线焊接
1～1.2
3
大型端子与导线焊接
1.2～2
Ø焊接方法
1、焊前准备
焊接前的准备工作主要是对烙铁头的预处理。
应在烙铁架的小盒内准备好松香和清洁块（用水浸湿）。
接通电源后，待烙铁头部温度大约达到松香的熔解温度（约150°C）时，将烙铁头插入松香中，使其表面涂上一层松香。
在实际操作中，因不知何时达到松香的熔解温度，可在通电后，用烙铁头接触松香，待松香熔解但又未气化前，即可脱离与锡丝接触，使烙铁头部（大约5～10mm长度）表面均匀地覆盖一层光亮的锡层，即完成烙铁头的预处理。
在焊接过程中，若发现烙铁头部沾上焦化的焊剂及其他黑色残留物时，应随时在清洁块上擦拭，使头部温度下降，再插入松香，这样可使头部氧化锡还原，以保持光亮的覆盖层，这对保证烙铁头很好地传导热量和焊接点的清洁是至关重要的。
2、焊接步骤
烙铁焊的操作动作可分解为4步，要获得良好的焊接质量，必须
严格地按图6所示步骤进行：
烙铁头脱离焊点
焊锡丝脱离焊点
烙铁头接触工件
送上焊锡丝
图6 烙铁焊步骤
按上述步骤进行焊接是获得良好焊点的关键之一。
在实际生产中，最容易出现的一种违反操作步骤的做法是：
烙铁头不是先与工件接触，而是先与锡丝接触，熔化的焊锡滴落在尚未预热的焊接部位，这样很容易导致虚假焊点的产生。
而更为严重的是，有的操作者用烙铁头沾一点焊锡带到焊接部位，这时助焊剂已全部挥发或焦化，失去了助焊作用，焊接质量就可想而知了。
因此在操作时，最重要的是烙铁必须首先与工件接触，先对焊接部位进行预热，它是防止产生虚假焊（最严重的焊接缺陷）的有效手段。
3、焊接要领
掌握焊接要领是获得良好焊点的关键，一般焊接要领有以下几点：
图7 焊接操作示意图
1）烙铁头与被焊件的接触方式：
工件通过与烙铁头接触获得焊接所需要的温度。
所以接触要掌握下列要领：
a、接触位置：
烙铁头应同时接触需相互连接的2个工件，烙铁一般倾斜45度，如图7a所示，避免只与其中一个工件接触和接触面积太小的现象；
b、接触压力：
烙铁头与工件接触时应略施压力，以对工件表面不造成损伤为原则；
2）焊锡的供给方法：
焊锡的供给方法主要掌握3个要领：
即供给时间、位置和数量。
a、供给时间：
原则上是工件升温达到焊料的熔解温度时立即送上焊锡；
b、供给位置：
送锡时，焊锡丝应接触在烙铁头的对侧，如图7b所示。
因为熔融焊锡具有向温度高的方向流动的特性，因此在对侧加锡，它会很快流向烙铁头的接触部位，以保证焊点四周均匀布满焊锡。
若供给时锡丝直接与烙铁头接触，锡丝会很快熔化，覆盖在焊接处，假如工件尚未达到焊接温度，则必然形成假焊点。
C、供给数量：
要求在焊接部位薄薄地盖上一层焊锡，焊点圆滑，但又能看出内部工件的轮廓，俗称“皮包骨头”。
总之锡量要适中，焊锡太多呈“馒头”状，会掩盖假焊点；而焊锡太少会影响强度，对于需要支持较重元器件（如散热器的支撑脚）或需要通过大电流的焊点（几百毫安以上），情况就应例外。
焊点处需堆积较多的焊锡，一般称为加强焊。
3）烙铁头的脱离方法：
烙铁头脱离焊点的要领主要应掌握脱离时间和脱离动作2点，这对焊点的质量和外观有很大影响。
a、脱离时间：
观察焊锡已充分润湿焊接部位，而焊剂尚未完全挥发，形成光亮的焊点时立即脱离。
若焊点表面变得无光泽而粗糙，则说明脱离时间太晚了。
b、脱离动作：
脱离时动作应迅速。
一般沿焊点的切线方向拉出或沿引线的轴向拉出，即将脱离时又快速的向回带一下，然后快速地脱离，以免焊点表面拉出毛刺。
Ø烙铁的使用方法
新烙铁使用前的处理：
新烙铁在使用前先给烙铁头镀上一层焊锡后才能正常使用。
当烙铁使用一段时间后，烙铁头的刃面及周围就会产生一层氧化层，这样便产生“吃锡”困难的现象。
此时可锉去氧化层，重新镀上焊锡。
Ø电烙铁的握法
a.反握法：
是用五指把电烙铁的柄握在掌中。
此法适用于大功率电烙铁，焊接散热量较大的被焊件。
b.正握法：
就是除大拇指外四指握住电烙铁柄，大拇指顺着电烙铁方向压紧，此法使用的电烙铁也比较大，且多为弯型烙铁头。
c.握笔法：
握电烙铁如握钢笔，适用于小功率电烙铁，焊接小的被焊件。
我司采用握笔法。
Ø焊接注意事项
1）未经工装组测试检验合格，且没有粘贴合格标签的电烙铁一律不可使用。
2）使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。
并检查烙铁头是否松动。
3）烙铁使用过程中，不可用敲击、甩打的方法清理烙铁头锡渣，应在湿度适中的海棉上擦拭，把烙铁头的锡丝清理干净。
4）焊接时间要适当，从加热焊接点到焊料熔化并流满焊接点，应在几秒钟内完成。
如果焊接时间过长，则焊接点上的焊剂完全挥发，失去了助焊作用。
而焊接时间过短则焊接点的温度达不到焊接要求，焊料不能充分熔化，易造成虚假焊。
5）要防止焊接点上的焊锡任意流动，理想的焊接应当是焊锡只焊接在需要焊接的地方。
在焊接开始时焊料要少些，待焊接点达到焊接温度，焊料流入焊接点空隙后再补充焊料，迅速完成焊接。
6）焊接过程中不要触动焊接点。
在焊接点上焊料尚未完全凝固时，不能移动焊接点上的被焊器件及导线，否则焊接点容易变形，出现虚焊现象。
7）不能烫伤周围的元器件及导线。
焊接时要注意烙铁头不能接触周围导线的塑胶绝缘层及元器件的表面，尤其是在焊接结构比较紧凑、形状比较复杂的产品。
8）10分钟以上不使用烙铁时应加锡于烙铁头，以防止烙铁头氧化。
（如转线生产时）；超过30分钟的，除在烙铁头加锡保护外还要切断烙铁电源。
（注：
电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。
）
✧本章提要
1、对焊接定义的讲解
2、焊接相关名词的解释
3、焊接技术知识的讲解
a、不同电烙铁的选用
b、电烙铁使用前的处理方法
c、电烙铁的使用方法
d、不同烙铁头的特性
e、焊接不同元件时的焊料选择
4、
焊接时需注意的问题讲解
✧案例分析：
1、2006年8月下旬，总厂反馈我公司产品在上机过程中有不显示及显示不全等诸多不良现象，经调查分析为虚脱焊引起。
为清除该质量隐患，总公司对所有库存品进行了清理，共计10万余套产品全部返检给公司造成了极大的损失。
事故原因：
1、波峰焊操作员没按规定定时对过焊产品质量进行检验；
2、品检时未完全按工艺要求仔细对产品进行检验；
启示：
很多质量事故都是由于对生产细节的忽视以及未按工艺要求执行而引发的。
通过此事件，我们应认识到按工艺要求执行生产及检验对保证质量的重要作用。
✧单元练习：
1、什么是焊接？
2、虚焊与假焊的表现形式是怎样的？
3、关于润湿的定义是什么？
4、电烙铁使用前如何上锡？
5、写出焊接的操作步骤。
6、简述铬铁头与被焊物的接触与脱离过程中需注意的问题。
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