Pájení Pájení je nerozebíratelné spojení kovů pomocí pájky s nižší teplotou tavení, než je teplota tavení spojovaných kovů. ( Na rozdíl od svařování, kdy k nerozebíratelnému spojení dvou kovů dochází při teplotě vyšší, než je teplota jejich tavení, a to buď bez, nebo s přídavkem dalšího kovu. )
Tolik definice. Z praktického hlediska je to však trochu složitější. Existuje totiž mnoho různých pájek ( tedy pájecích slitin různých kovů ), tavidel ( tedy chemických sloučenin umožňujících pájení ), a páječek ( tedy nástrojů kterými provádíme pájení ). Použití každého z nich má své výhody, ale i nevýhody. K tomu samozřejmě přistupuje zvládnutí vlastní technologie pájení. Pokusíme se tedy představit typické zástupce všech skupin ( pájky, tavidla, páječky ) s ohledem na jejich praktické využití pro modelářské zpracování leptaných stavebnic, a doplnit je konkrétními příklady použití.
|
Pájky
Na trhu existuje mnoho různých pájek, které se liší svým složením. Základem olovnatých pájek je olovo a cín, základem bezolovnatých pájek je pouze cín. Vzájemný poměr těchto základních kovů v každé pájce, a případná přísada dalších kovů, ovlivňuje vlastnosti pájky, především teplotu tání této pájkové slitiny. Další kovy, přidávané v malých množstvích do základní slitiny jsou stříbro, měď, vizmut, antimon nebo indium. Každý z těchto kovů propůjčuje pájce další jiné vlastnosti, a ovlivňuje její teplotu tavení.
Ač se to zatím nezdá, teplota tavení pájky a tím i teplota pájení má pro nás rozhodující význam. Mosazný plech je poměrně dobrým vodičem tepla ( alespoň pro nás, samozřejmě, že nejlepšími vodiči tepla jsou drahé kovy, zlato, stříbro, velmi dobrým vodičem tepla je i měď ). Pro provedení dokonalého pájeného spoje je nutné, pájený materiál v místě pájení dobře prohřát. Protože mosazný díl nám páječkou lokálně dodávané teplo odvádí do celého svého objemu je prohřátí pájeného místa na dostatečně velkou teplotu pájení obtížné a časově náročné. Při příliš velké teplotě by mohlo dojít k poškození pájených dílů buď jejich úplným roztavením nebo zkroucením ( především drobné díly ), nebo, díky nadměrnému ohřátí mosazného plechu k odpadnutí již dříve připájených dílů a součástek, a k znehodnocení naší dosavadní práce.
|
 |
Protože je naším cílem co nejrychlejší místní ohřátí pájeného místa na správnou teplotu, snažíme se používat pájky s co nejnižším bodem tání, k jejichž zpracování ( tedy vlastnímu pájení ) vystačíme s co nejnižší teplotou, které v místě pájení dosáhneme rychleji, než nám mosazný plech stačí dodávané teplo svojí tepelnou vodivostí z místa pájení odvádět.
Běžná elektrotechnická trubičková pájka ( obrázek 6A, 6C ) s obsahem 62% cínu, 1% mědi a zbytek (37%) olova má teplotu tání 183 st.C. |
Teplota tání pájek s vyšším obsahem mědi (2%) nebo s obsahem stříbra (1,5 - 4%) je v zásadě stejná ( od 175 - 190 st.C ). Pro naše účely nevhodné jsou instalatérské pájky ( obrázek 6B ) ( pro pájení vodovodních měděných potrubí - bez olova ), které při složení 97% cínu a 3% mědi mají teplotu tání mezi 230 - 250 st.C. Existují i nízkotavitelné pájky o teplotě cca 110 st.C.
Kromě trubičkových pájek je pro některá pájení vhodné použít pájecí pasty. Pájecí pasta je složena z drobně rozemletých částeček pájky ( cín, popř. olovo, plus další kovy ), a tavidel. Pro naše modelářské účely je v literatuře jako nejvhodnější uváděna zahraniční pájecí pasta s názvem TINOL. Pro určitá pájení ( například plošné díly střechy ) se dá použít i pájecí pasta pro pájení měděných vodovodních trubek, která se v instalatérských potřebách prodává pod názvem DEGUFIT 3000. Protože je určena pro vodovodní trubky, není v ní olovo, ale pouze 97% cínu a 3% mědi. Díky tomu se pájecí teplota pohybuje až kolem 230 - 250 stupňů, což pro nás není zrovna výhodné. Složení je tedy stejné jako u instalatérské pájky, s výhodou však využijeme pastovité struktury s obsahem tavidla.
|
Tavidla
Tavidla umožňují pájení tím, že odstraňují oxidy z pájeného povrchu. Na povrchu pájených součástek je totiž tenounká vrstička oxidu, který znemožní kontakt pájky s vlastním povrchem kovu, a tím i vlastní spájení obou součástek. Tavidlo dokáže svými chemickými vlatnostmi tyto oxidy rozpustit, a tím umožnit pájce přístup k čistému kovu.
Tak jako u pájek, i u tavidel existuje mnoho druhů, lišících se svými vlastnostmi a především chemickým složením. Základní dělení je na chemicky neagresivní na bázi kalafuny ( popř. jiných chemických látek ) a na chemicky agresivní na bázi kyselin ( popř. jejich roztoků ).
Nejznámější a nejběžnější tavidlo je kalafuna. Je to destilát z pryskyřice borovic, získávaný při výrobě buničiny. Chemicky jde o směs slabých organických kyselin. V horkém stavu reaguje jako silná kyselina. Má schopnost rozrušit tenké vrstvy oxidů při teplotách 200 st.C za 1 až 2sec. Není chemicky agresivní, po provedeném pájení není potřeba její zbytky z pájeného místa odstraňovat. Vzhledem k tomu, že na pájený model klademe nejen pevnostní, ale i estetická hlediska, je vhodné zbytky kalafuny odstranit. Větší zbytky mechanicky, zbytek pak vymýt lihem.
|
Další neagresivní tavidla, o kterých mnozí ani nevědí že je používají, jsou přímo v trubičkové pájce. Trubičková pájka je ve skutečnosti opravdu trubičkou, jejíž vnitřek je vyplněn tavidlem, usnadňujícím pájení. Například u výše zmíněné elektrotechnické pájky je to tavidlo MTL-408. Konkrétně toto je bezoplachové tavidlo pro běžné použití. Takováto pájka se nesmí dávkovat přímo na hrot páječky, tavidlo by na hrotu bez užitku shořelo. Postupuje se tak že se pájené místo zahřívá z jedné strany a z druhé se přidává pájka, tavidlo se může z pájky vylít a očistit pájený povrch. |  |
Komerčně vyráběná neagresivní "pájecí kapalina R" je opět na bázi kalafuny rozpuštěné v lihu.
Velkou výhodou všech těchto neagresivních tavidel je to, že po provedeném pájení se nemusí oplachovat, a nepůsobí na pájené díly ( mosazný plech ) korozivně. Nevýhodou je pak relativně malá agresivita, s níž rozpouštějí povrchové oxidy pájených součástek ( jak víme, kalafuna až při 200 st.C za 1 - 2 sec. ), jejich účinnost až za tepla, a tím tedy prodloužení doby pájení za vyšší teploty.
Druhou skupinou jsou chemicky agresivní tavidla na bázi kyselin fosforečné nebo solné. Lze požít amatérsky namíchané směsi. Ten kdo ví jaké, nepotřebuje radit. Ten kdo neví, ať se do toho raději nepouští. Lepší řešení je zakoupení nějaké průmyslově vyráběné pájecí kapaliny pro měkké pájení mědi, pozinkovaného plechu a mosazi, např. "pájecí kapalina neutrální". Po provedeném pájení vyžaduje dokonalý oplach vodou.
Velkou výhodou těchto agresivních tavidel je dokonalé odstranění povrchových oxidů za studena. Nevýhodou je pak jejich korozivnost a chemická agresivita, kdy po provedeném pájení je nutný dokonalý oplach vodou.
|
Páječka Opět existuje velké množství druhů, které se dají rozdělit na dvě základní skupiny. Páječky plamenové a elektrické. Kromě nich existují ještě další, např. horkovzdušná. Pokud si vzpomeneme, jaké požadavky jsme kladli na pájky, a jaké podmínky musíme pro dokonalé spájení dílů vytvořit, můžeme z toho odvodit i požadavky na páječku. Tak především to musí být schopnost rychle, dokonale, a místně ohřát pájené místo na pájecí teplotu.
Elektrická páječka může být buď transformátorová ( někdy nazývaná jako pistolová, obrázek 6F ), s výkonem kolem 100 W, nebo odporová ( někdy nazývaná jako stáložárná, obrázek 6E ) s výkonem od 30 W až do 100 W.
Plynové páječky ( obrázek 6D ) využívají tepla plamene plynového hořáku, který využívá obyčejný plyn do zapalovačů. Podle jejich druhu pak pájení probíhá přímo plamenem, nebo plamenem ohřívaným hrotem.
|
 |
Tolik tedy ty nejlevnější, jejichž cena se pohybuje od 100,- Kč do 600,- Kč. Pro naše účely, jak vyplývá z předchozích řádků, by však měla páječka mít možnost regulace teploty, aby jsme pájené místo dokázali ohřát na pájecí teplotu ( resp. cca 80 st.C nad ní ), a přílišným nekontrolovatelným ohřátím modelu nepřišli o svoji dosavadní práci. Tyto tzv. pájecí stanice jsou však znatelně dražší, jejich ceny se pohybují od 2.300,- Kč výše ( a končí až v řádech desetitisíců korun ). Kdo se však chce sestavování leptů věnovat vážněji,a nelituje investice do kvalitního vybavení, rozhodně by o koupi alespoň té nejlevnější měl uvažovat.
|
Pájecí hrot
Pájecí hrot volíme podle povahy dílů, které chceme pájet. Pájíme-li relativně velké díly, kterým potřebujeme předat poměrně hodně tepla, tak aby jejich teplota rychle dosáhla pájecí teploty, použijeme hrot silnější ( u transformátorové pájky pájecí očko ze silnějšího drátu ) tak, aby mohl teplo předávat větší plochou. Pro drobné díly je výhodnější hrot slabší. Pro koutové pájení ( např. vnitřní spoj stěn vážní budky ) použijeme slabší hrot ( pájecí očko ze slabšího drátu ), abysme se dobře dostali přímo do rohu, a ohřívali přímo roh, a ne pouze bezprostřední okolí stěn. Samozřejmě, že i od stěn se teplo dostane do pájeného rohu, ale bude to déle trvat.
|
Další potřeby Řekli jsme si již něco o pájkách, tavidlech a páječkách. Každého však napadne : Na čem pájet ? A toho kdo se spálil ještě : Jak přidržet díly, když rukama to nejde ?
Opět navážeme na naše předchozí znalosti, a zkusíme vymyslet, jaké podmínky by měla splňovat podložka pro pájení. Tak především, musí být nehořlavá. Současně nesmí ze zpracovávaných dílů odvádět teplo, tím by je samozřejmě ochlazovala, zbytečně prodlužovala dobu nutnou k ohřátí pájeného místa, atd. atd., však už to znáte. Všechny tyto podmínky splňuje tzv. "zlatnická cihla". Jedná se o keramickou desku, na které zlatníci pájí zlaté a jiné šperky. Pokud na ní pájíme, třeba přímým plamenem o teplotě 1300 st.C, ihned po pájení se jí můžeme dotknout, a nespálíme se.
|
Jinak se dá použít rovná hladká deska tvrdého dřeva, nebo plochá sádrová cihla. Tedy nějaký Rigips, Hebel, apod. Šamotová cihla není vhodná, splňuje sice žáruvzdornost, ale jejím hlavním úkolem je silně akumulovat teplo.
Pro přidržení dílů se uplatní různé dřevěné špalíčky z tvrdého dřeva, drátky, sponky, dřevěné kolíčky na prádlo, pertinax, sklotextit a podobně. Díly totiž před pájením musíme sestavit, a ve správné sestavené poloze zajistit. Při pájení se nám nesmí pohnout ! Jinak totiž nastávají problémy. Rukou to srovnat nejde, stále ohřívat spoj za současného rovnání dílů pinzetou také nejde, nakonec to skončí přerušením pájení, kdy díly jsou sice spájené, ale špatně. Potom nastává rozebírání spoje, spojené s opětovným ohříváním. |  |
Vše je upatlané od cínu, přebytečný cín je třeba odstranit jinak díly k sobě správně nesednou, opět ohříváme. Následuje další pokus o spájení. A tak dál. Jak víme, s každým zbytečným ohřátím vzrůstá riziko poškození stavebnice a naší dosavadní práce.
Opět platí všechny tyto pomocné a přídržné propriety mají být nehořlavé ( nebo alespoň "za dlouho" hořlavé, a tepelně nevodivé ). Proto používáme tvrdé dřevo, které není tepelně vodivé, a i když je hořlavé, těch několik málo sekund našeho pájení bez problémů vydrží. Proto používáme různé kovové sponky a svorky, které nejsou hořlavé, a i když jsou tepelně vodivé, vzhledem ke svým malým rozměrům se velmi rychle ohřejí současně s pájenými díly, a neodnímají z pájeného místa teplo ( a tím ho zbytečně neochlazují, neprodlužují dobu nutnou k pájení, atd. však už to znáte ).
Každému je jasné, co z toho vyplývá. Rozhodně díly neupínáme do svěráčku, nepřidržujeme je kleštěmi, a tak podobně. Kleště, svěrák jsou kovové, tedy telepně vodivé, ... no je to jasné. Maximálně jemné drobné díly můžeme přidržet hrotem tenké pinzety. Sice nám bude odebírat teplo, bude se ohřívat, ale vzhledem k malé styčné ploše to nebude tak mnoho, a drobný díl již bude dávno připájený, než se pinzeta rozžhaví tak, že ji neudržíme.
Do tohoto odstavce patří i další pomůcky, které nám dají odpověď na jednu častou otázku : Pájím další díl, a zatím mi na druhé straně již dříve připájené díly odpadávají. Co s tím ?
Po všem, co jsme si již řekli o tepelné vodivosti je odpověď jednoduchá. Snažit se maximálně zkrátit dobu pájení, a ... ochlazovat okolní místa, kde jsou již připájené jiné díly. Proto mezi další nezbytné pomůcky patří různé houbičky, hadříky, a utěrky na nádobí namočené do vody. Na místa, která chceme ochránit před účinkem tepla a případným odpájením, připevníme svorkou, sponkou nebo kolíčkem malé kousky namočených houbiček. Tak jak budeme pájet, a teplo se bude pájeným dílem rozvádět až na místa, kde již máme připájený jiný díl, voda z houbiček se začne odpařovat, a tím toto místo lokálně ochlazovat. Díky tomu zde nedojde k nárůstu teploty nad pájecí teplotu, a dříve připájené díly zůstanou uchráněny. |
|
