第2章 常用电工工具与基本操作技能
导读
常用电工工具是指一般专业电工必须具备的工具,导线连接是电工操作的基本技能。本章主要介绍常用电工工具的用途、规格及使用注意事项,剥离绝缘层,导线连接,焊料和焊剂的选用,焊接技术,导线封端与绝缘层的恢复等内容。章后安排了1个技能训练项目供读者训练选用。
理论知识点
(1)常用电工工具的用途和规格。
(2)焊料和焊剂的选用。
技能点
(1)剥离绝缘层。
(2)导线的连接方法。
(3)焊接技术。
(4)导线封端与绝缘层的恢复方法。
2.1 常用电工工具
电工工具质量的好坏,使用方法是否得当,直接影响电气工程的施工质量及工作效率,直接影响施工人员的安全。因此,电气操作人员必须掌握常用电工工具的结构、性能和正确的使用方法。
2.1.1 钢丝钳
钢丝钳又称钳子,是最常用的电工工具之一。钢丝钳的用途是夹持或折断金属薄板以及切断金属丝(导线)。电工使用的钢丝钳带绝缘手柄,一般钢丝钳的绝缘护套耐压为500V,所以只能在低压带电设备上使用。
1.结构与功能
钢丝钳由钳头和钳柄两部分组成,其结构如图2-1所示。钳头由钳口、齿口、刀口和铡口四部分组成。其中钳口可用来绞绕电线的自缠连接或弯曲芯线、钳夹线头;齿口可代替扳手来拧小型螺母;刀口可用来剪切电线、掀拔铁钉,也可用来剥离4mm及以下导线的绝缘层;铡口可用来铡切钢丝等硬金属丝。
1—钳头;2—钳柄;3—钳口;4—齿口;5—刀口;6—铡口;7—绝缘套
图2-1 钢丝钳
2.使用注意事项
使用钢丝钳时,要注意如下问题:
(1)切勿将绝缘手柄碰伤、损伤或烧伤,并注意防潮。
(2)钳轴要经常加油,防止生锈。
(3)带电操作时,手与钢丝钳的金属部分保持2cm以上的距离,以免发生触电事故。
(4)根据不同用途,选用不同大小规格的钢丝钳,一般钢丝钳有150mm、175mm、200mm三种。
2.1.2 尖嘴钳
尖嘴钳的头部尖细(见图2-2),适用于狭小的工作空间或带电操作低压电气设备。尖嘴钳也可用来剪断细小的金属丝。它适用于电气仪表制作或维修,使用灵活方便。电工维修人员在选用尖嘴钳时,应选用带有绝缘耐酸手柄、耐压为500V以上的产品。尖嘴钳的规格有130mm,160mm,180mm,200mm四种。
图2-2 尖嘴钳
使用尖嘴钳时要注意以下几个问题。
(1)绝缘手柄损坏时,不可用来切断带电导线。
(2)为了使用安全,手离金属部分的距离应不小于2cm。
(3)钳头部分尖细,又经过热处理,钳夹物不可太大,用力切勿太猛,以防损坏钳头。
(4)尖嘴钳使用后清洁干净,钳轴要经常加油,以防生锈。
2.1.3 电工刀
电工刀(见图2-3)适用于电工在装配维修工作中割削导线绝缘外皮,以及割削木桩和割断绳索等。电工刀有普通型和多用型两种,按刀片尺寸的大小又可分为大号(112mm)和小号(88mm)。多用型电工刀除了有刀片外,还有可收式的锯片、锥针和螺丝刀。使用电工刀要注意以下几个问题。
图2-3 电工刀
(1)使用电工刀时切勿用力过大,以免不慎划伤手指和其他器具。
(2)使用电工刀时,刀口应朝外操作。
(3)一般电工刀的手柄不绝缘,因此严禁用电工刀带电操作。
2.1.4 螺丝刀
螺丝刀又称“起子”、螺钉旋具等。其头部形状有一字形和十字形(见图2-4)两种。一字形螺丝刀用来紧固或拆卸带一字槽的螺钉;十字形螺丝刀专供紧固或拆卸带十字槽的螺钉。电工常用50mm和150mm两种十字形螺丝刀。十字形螺丝刀有四种规格的螺钉直径:Ⅰ号为2~2.5mm;Ⅱ号为3~5mm;Ⅲ号为6~8mm;Ⅳ号为10~12mm。
图2-4 螺丝刀
使用螺丝刀要注意如下几个问题。
(1)电工不得使用金属杆直通柄顶的旋具,否则容易造成触电事故。
(2)为了避免旋具的金属杆触及皮肤或邻近带电体,应在金属杆上套绝缘管。
(3)旋具头部厚度应与螺钉尾部槽形相配合,斜度不宜太大,头部不应该有倒角,否则容易打滑。
(4)旋具在使用时应该使头部顶牢螺钉槽口,防止打滑而损坏槽口。同时注意,不用小旋具去拧旋大螺钉。否则,一是不容易旋紧,二是螺钉尾槽容易拧豁,三是旋具头部易受损。反之,如果用大旋具拧旋小螺钉,也容易造成因力矩过大而导致小螺钉滑丝现象。
2.1.5 剥线钳
剥线钳用来剥削截面积6mm2以下塑料或橡胶绝缘导线的绝缘层,由钳口和手柄两部分组成,其外形如图2-5所示。剥线钳分有0.5~3mm的多种直径切口,用于不同规格线芯的剥削。使用时切口大小必须与导线芯线直径相匹配,过大难以剥离绝缘层,过小会切断芯线。
图2-5 剥线钳
2.1.6 低压验电器
低压验电器又称试电笔,是检验导线、电器和电气设备是否带电的一种常用工具,检测范围为60~500V,有钢笔式、旋具式和组合式多种。
低压验电器由工作触头、降压电阻、氖泡、弹簧等部件组成,如图2-6所示。
1—笔尖;2—电阻;3—氖管;4—弹簧;5—笔尾金属
图2-6 低压验电器
使用低压验电器时要注意下列几个问题。
(1)使用验电器时,首先要检查它有无安全电阻在里面,再直观检查验电器是否损坏。检查合格后才可使用。
(2)在使用验电器正式测量电气设备是否带电之前,先要在电源的部位检查一下氖泡是否能正常发光。如果正常发光,则可开始使用。
(3)大多数验电器前面的金属探头都制成一物两用的小螺丝刀。特别要注意在把验电器当做螺丝刀使用时,用力要轻,扭矩不可过大,以防损坏。
(4)验电器在使用完毕后,要保持清洁,放置于干燥、防潮、防摔碰之处。
2.1.7 冲击钻
冲击钻是一种旋转带冲击的电钻,一般为可调式。当调节在旋转无冲击即“钻”的位置时,装上普通麻花钻头能在金属上钻孔。当调节在旋转带冲击即“锤”的位置时,装上镶有硬质合金的钻头,能冲打混凝土和砖墙等建筑构件上的木榫孔和导线穿墙孔。通常可冲打直径为6~16mm的圆孔。冲击钻的外形如图2-7所示。
1—锤、钻调节开关;2—电源开关
图2-7 冲击钻
冲击钻使用时应注意下列几个问题。
(1)长期搁置不用的冲击钻,使用前必须用500V兆欧表测定相对绝缘电阻,其值应不小于0.5MΩ。
(2)使用金属外壳冲击钻时,必须戴绝缘手套,穿绝缘鞋或站在绝缘板上,以确保操作人员的人身安全。
(3)在钻孔时遇到坚实物不能加过大压力,以防钻头退火或冲击钻因过载而损坏。冲击钻因故突然堵转时,应立即切断电源。
(4)在钻孔时应经常把钻头从钻孔中拔出以便排除钻屑。
2.2 导线的连接、焊接及绝缘的恢复
敷设线路时,常常需要在分接支路的接合处或导线不够长度的地方连接导线,这个连接处通常称为接头。导线的连接方法很多,有绞接、焊接、压接和螺栓连接等,各种连接方法适用于不同导线及不同的工作地点。导线连接无论采用哪种方法,都不外乎下列四个步骤:剥离绝缘层;导线线芯连接;接头焊接或压接;恢复绝缘。
2.2.1 剥离线头绝缘层
在连接前,必须先剖削导线绝缘层,要求剖削后的芯线长度必须适合连接需要,不应过长或过短,且不应损伤芯线。
1.塑料硬线绝缘层的剖削
塑料硬线绝缘层的剖削有如下两种方法。
(1)用钢丝钳剖削塑料硬线绝缘层。线芯截面积4mm2及以下的塑料硬线,一般可用钢丝钳剖削,方法如下:按连接所需长度,用钳头刀口轻切绝缘层,用左手捏紧导线,右手适当用力捏住钢丝钳头部,然后两手反向同时用力即可使端部绝缘层脱离芯线。在操作中注意,不能用力过大,切痕不可过深,以免伤及线芯,如图2-8所示。
图2-8 用钢丝钳勒去导线绝缘层
(2)用电工刀剖削塑料硬线绝缘层。按连接所需长度,用电工刀刀口对导线成45°角切入塑料绝缘层,使刀口刚好削透绝缘层而不伤及线芯,然后压下刀口,夹角改为约15°后把刀身向线端推削,把余下的绝缘层从端头处与芯线剥开,接着将余下的绝缘层扳翻至刀口根部后,再用电工刀切齐。
2.塑料软线绝缘层的剖削
塑料软线绝缘层剖削除用剥线钳外,仍可用钢丝钳直接剖削截面为4mm2及以下的导线。方法与用钢丝钳剖削塑料硬线绝缘层时相同。塑料软线不能用电工刀剖削,因其太软,线芯又由多股铜丝组成,用电工刀极易伤及线芯。软线绝缘层剖削后,要求不存在断股(一根细芯线称为一股)和长股(即部分细芯线较其余细芯线长,出现端头长短不齐)现象。否则应切断后重新剖削。
3.塑料护套线绝缘层的剖削
塑料护套线只可端头连接,不允许进行中间连接。其绝缘层分为外层的公共护套层和内部芯线的绝缘层。公共护套层通常都采用电工刀进行剖削。常用方法有两种:一种方法是用刀口从导线端头两芯线夹缝中切入,切至连接所需长度后,在切口根部割断护套层。另一种方法是按线头所需长度,将刀尖对准两芯线凹缝划破绝缘层,将护套层向后扳翻,然后用电工刀齐根切去。
芯线绝缘层的剖削与塑料绝缘硬线端头绝缘层剖削方法完全相同,但切口相距护套层长度应根据实际情况确定,一般应在10mm以上。
4.花线绝缘层的剖削
花线的结构比较复杂,多股铜质细芯线先由棉纱包扎层裹捆,接着是橡胶绝缘层,外面还套有棉织管(即保护层)。剖削时先用电工刀在线头所需长度处切割一圈拉去,然后在距离棉织管10mm左右处用钢丝钳按照剖削塑料软线的方法将内层的橡胶层勒去,将紧贴于线芯处棉纱层散开,用电工刀割去。
5.橡套软电缆绝缘层的剖削
用电工刀从端头任意两芯线缝隙中割破部分护套层。然后把割破已分成两片的护套层连同芯线(分成两组)一起进行反向分拉来撕破护套层,直到所需长度。再将护套层向后扳翻,在根部分别切断。
橡套软电缆一般作为田间或工地施工现场临时电源馈线,使用机会较多,因而受外界拉力较大,所以护套层内除有芯线外,尚有2~5根加强麻线。这些麻线不应在护套层切口根部剪去,应扣结加固,余端也应固定在插头或电具内的防拉板中。芯线绝缘层可按塑料绝缘软线的方法进行剖削。
6.铅包线护套层和绝缘层的剖削
铅包线绝缘层分为外部铅包层和内部芯线绝缘层。剖削时先用电工刀在铅包层上切下一个刀痕,再用双手来回扳动切口处,将其折断,将铅包层拉出来。内部芯线绝缘层的剖削与塑料硬线绝缘层的剖削方法相同。操作过程如图2-9所示。
图2-9 铅包线绝缘层的剖削
2.2.2 导线的连接
1.对导线连接的基本要求
对导线连接的基本要求如下。
(1)接触紧密,接头电阻小且稳定性好。与同长度、同截面积导线的电阻比应不大于1。
(2)接头的机械强度应不小于导线机械强度的80%。
(3)耐腐蚀。对于铝与铝连接,如采用熔焊法,主要防止残余熔剂或熔渣的化学腐蚀。对于铝与铜连接,主要防止电化腐蚀。在接头前后,要采取措施,避免这类腐蚀的存在。否则,在长期运行中,接头有发生故障的可能。
(4)接头的绝缘层强度应与导线的绝缘强度一样。
2.铜芯线的连接
铜芯线的连接有以下几种。
(1)单股铜芯线的直接连接。先按芯线直径约40倍长剥去线端绝缘层,并勒直芯线再按以下步骤进行。
[1] 把两根线头在离芯线根部的1/3处呈X状交叉,如图2-10(a)所示。
[2] 把两线头呈麻花状互相紧绞两圈,如图2-10(b)所示。
[3] 先把一根线头扳起与另一根处于下边的线头保持垂直,如图2-10(c)所示。
[4] 把扳起的线头按顺时针方向在另一根线头上紧缠6~8圈,圈间不应有缝隙,且应垂直排绕。缠毕切去芯线余端,并钳平切口,不准留有切口毛刺,如图2-10(d)所示。另一端头的加工方法,按上述步骤[3]~[4]操作。
图2-10 单股铜芯线的直接连接
(2)单股铜芯线与多股铜芯线的分支连接。先按单股铜芯线直径约20倍的长度剥除多股线连接处的中间绝缘层,并按多股线的单股芯线直径的100倍左右剥去单股线的线端绝缘层,并勒直芯线。再按以下步骤进行。
[1] 在离多股线的左端绝缘层切口3~5mm处的芯线上,用一字旋具把多股芯线分成较均匀的组(如7股线的芯线以3,4分),如图2-11(a)所示。
[2] 把单股铜芯线插入多股铜芯线的两组芯线中间,但单股铜芯线不可插到底,应使绝缘层切口离多股铜芯线约3mm左右。同时,应尽可能使单股铜芯线向多股铜芯线的左端靠近,以使距多股线绝缘层的切口不大于5mm。接着用钢丝钳把多股线的插缝钳平、钳紧,如图2-11(b)所示。
[3] 把单股铜芯线按顺时针方向紧缠在多股铜芯线上,务必要使每圈直径垂直于多股铜芯线轴心,并应使各圈紧挨密排,绕足10圈,然后切断余端,钳平切口毛刺,如图2-11(c)所示。
图2-11 单股铜芯线与多股铜芯线的分支连接
(3)多股铜芯线的直接连接,按以下步骤进行:
[1] 先将剖去绝缘层的芯线头拉直,接着把芯线头全长的1/3根部进一步绞紧,然后把余下的2/3根部的芯线头,按如图2-12(a)所示方法,分散成伞骨状,并将每股芯线拉直。
[2] 把两导线的伞骨状线头隔股对叉,然后捏平两端每股芯线,如图2-12(b)、(c)所示。
[3] 先把一端的7股芯线按2、2、3股分成三组,接着把第一组股芯线扳起,垂直于芯线,如图2-12(d)所示。然后按顺时针方向紧贴并缠两圈,再扳成与芯线平行的直角,如图2-12(e)所示。
图2-12 7股铜芯导线的直接连接
[4] 按照上一步骤相同的方法继续紧缠第二、三组芯线,但在后一组芯线扳起时,应把扳起的芯线紧贴前一组芯线已弯成直角的根部,如图2-12(f)、(g)所示。第三组芯线应紧缠三圈,如图2-12(h)所示。每组多余的芯线端应剪去,并钳平切口毛刺。导线的另一端连接方法相同。
(4)多股铜芯线的分支连接。先将干线在连接处按支线的单股铜芯线直径约60倍长剥去绝缘层。支线线头绝缘层的剥离长度约为干线单股铜芯线直径的80 倍左右,再按以下步骤进行:
[1] 把支线线头离绝缘层切口根约1/10的一段芯线进一步绞紧,并把余下的约9/10 芯线头松散,并逐根勒直后分成较均匀且排成并列的两组(如7股线按3,4分),如图2-13(a)所示。
[2] 在干线芯线中间略偏一端部位,用一字旋具插入芯线股间,将芯线分成较均匀的两组。接着把支路略多的一组芯线头插入干线芯线的缝隙中,并插足。同时移动位置,使干线芯线约以2/5和3/5分留两端,即2/5一段供支线3股芯线缠绕,3/5一段供4股芯线缠绕,如图2-13(b)所示。
[3] 先钳紧干线芯线插口处,接着把支线3股芯线在干线芯线上按顺时针方向垂直地紧紧排缠至三圈,剪去多余的线头,钳平端头,修去毛刺,如图2-13(c)所示。
[4] 按步骤[3]方法缠绕另4股支线芯线头,但要缠足四圈,芯线端口也应不留毛刺,如图2-13(d)所示。
图2-13 多股铜芯线的分支连接
3.导线与针孔接线柱的连接
接线柱又称接线桩或接线端子,是各种电气装置或设备的导线连接点。导线与接线柱的连接是保证装置或设备安全运行的关键工序,必须接得正规可靠。
(1)导线与针孔式接线柱的连接方法如下:
[1] 单股芯线端头应折成双根并列状后,再以水平状插入承接孔,并能使并列面承受压紧螺钉的顶压。芯线端头所需长度应是两倍孔深,如图2-14(a)所示。
[2] 芯线端头必须插到孔的底部。凡有两个压紧螺钉的,应先拧紧近孔口的一个,再拧紧近孔底的一个,如图2-14(b)所示。
图2-14 导线与针孔式接线柱的连接
(2)线头与螺钉平压式接线柱的连接。在螺钉平压式接线柱上接线时,如果是较小截面单股芯线,则必须把线头弯成羊眼圈,如图2-15所示,羊眼圈弯曲的方向应与螺钉拧紧的方向一致。多股芯线与螺钉平压式接线柱连接时,压接圈的弯法如图2-16所示。较大截面单股芯线与螺钉平压式接线柱连接时,线头须装上接线耳,由接线耳与接线柱连接。
图2-15 单股芯线羊眼圈弯法
4.铝芯线的连接
铝芯线的连接有以下几种。
(1)小规格铝芯线的连接方法。
[1] 截面积在4mm2以下的铝芯线,允许直接与接线柱连接,但连接前必须经过清除氧化铝薄膜的技术处理。方法是,在芯线端头上涂抹一层中性凡士林,然后用细钢丝刷或铜丝刷擦芯线表面,再用清洁的棉纱或破布抹去含有氧化铝膜屑的凡士林,但不要彻底擦干净表面的所有凡士林。
图2-16 多股芯线压接圈弯法
[2] 各种形状接点的弯制和连接方法,均与小规格铜质导线的各种连接方法相同,均可参照应用。
[3] 铝芯线质地很软,压紧螺钉虽应紧压住线头,不能松动,但也应避免一味拧紧螺钉而把铝芯线压扁或压断。
(2)铜芯线与铝芯线的连接。由于铜与铝在一起时,日久铝会产生电化腐蚀,因此,对于较大负荷的铜芯线与铝芯线连接应采用铜铝过渡连接管。使用时,连接管的铜端插入铜导线,连接管的铝端插入铝导线,利用局部压接法压接。
2.2.3 导线的焊接
这里讲的焊接指的是锡焊。
锡焊是利用受热熔化的焊锡对铜、铜合金、钢、镀锌薄钢板等材料进行焊接的一种方法。锡焊接头具有良好的导电性、一定的机械强度以及对焊锡加热熔化后,可方便地拆卸等优点,所以在生产上应用较广。
1.电烙铁的分类
电烙铁是用来熔化焊锡、熔接元件的一种工具,根据烙铁芯与烙铁头位置的不同可分为内热式和外热式两种。
(1)外热式电烙铁
外热式电烙铁如图2-17所示,它由烙铁头、烙铁头固定螺钉、外壳、木柄、后盖、插头、接缝和烙铁芯组成。因烙铁头放在烙铁芯内故称之为外热式。烙铁头由紫铜做成,具有较好的传热性能。烙铁头的体积、形状、长短与工作所需的温度和工作环境等有关。常用的烙铁头有方形、圆锥形、椭圆形等。
4—烙铁头;2—烙铁头固定螺钉;3—外壳;4—木柄;5—后盖;6—插头;7—接缝;8—烙铁芯
图2-17 电烙铁的外形
烙铁头的温度可以通过烙铁头固定螺钉来调节。外热式电烙铁的规格有多种,常用的有25W、45W、75W、100W等,但其热利用率相对内热式要低得多,如40W的外热式只相当于20W的内热式。
(2)内热式电烙铁
内热式电烙铁由手柄、连接杆、弹簧夹、烙铁头、烙铁芯等组成。烙铁芯被烙铁头包起来故称为内热式。烙铁头的温度也可以通过移动铜头与烙铁芯的相对位置来调节。内热式电烙铁发热快、热效率高、体积小、重量轻,故目前用得较多。
内热式或外热式电烙铁内部接线端子如图2-18所示。
图2-18 电烙铁内部接线图
(3)吸焊电烙铁
吸焊电烙铁用于对焊点进行拆焊。主要由含电热丝的外壁、弹簧及柱状内芯组成。使用时,挤压内芯使弹簧变形,待焊点熔化后,按下卡内芯的按钮,弹簧迅速恢复形变,弹起内芯,在吸锡口形成强劲气流,将熔化的焊料吸走,以便拆卸元件。
(4)气焊烙铁
这种烙铁采用液化气、甲烷等气体燃烧来加热,适合在供电不方便的地方使用。
2.烙铁的选用和使用
焊接时,为了不产生虚焊、不伤及电路板和元器件,必须根据焊件的大小、位置、质地选择不同形状、不同功率的电烙铁,掌握不同电烙铁的握法。下面先介绍电烙铁的选用。
如果电烙铁功率太小,则焊料熔化过程慢,焊剂不易挥发,产生的焊点不光滑甚至出现虚焊点。直观上人们看到的焊点会是馒头状,沾有很多的锡,但其焊接面比较小,焊件很容易被拔下来,这在工程上是不允许的。如果电烙铁的功率过大,烙铁头温度就会过高,这样一方面会使得焊料在焊接面上流动太快而很难控制;另一方面会导致焊件过热而损坏。
电烙铁的选用可参考以下几个原则:
(1)烙铁头顶端温度要根据焊料的熔点,一般比焊料熔点高出30℃~80℃。
(2)烙铁头的形状要与被焊接物件的要求和电路板装配密度相适应。通常,尖头适合小功率焊件,椭圆形焊头用于一般的焊接。
(3)按照焊件的不同来选择烙铁的功率,集成电路适合采用20W以下的内热式电烙铁;焊接较粗电缆及同轴电缆时可选用50W以下内热或45W~75W的外热式电烙铁;至于焊接金属底盘等较大元件,则应考虑采用100W以上外热式电烙铁。
电烙铁的握法通常有三种,即反握、正握和握笔法,如图2-19所示。
下面介绍电烙铁使用注意事项:
(1)使用前应检查电源电压与电烙铁上的额定电压是否相符,一般为220V,检查电源和接地线接头是否接错。
(2)新烙铁应在使用前用砂纸把烙铁头打磨干净,然后在焊接时和松香一起在烙铁头上沾上一层锡(称为搪锡)。
(3)使用时间较长或烙铁头出现凹坑等情况的电烙铁,需要用锉刀挫成所需形状,然后通电,使烙铁头的温度刚能熔锡时,涂上一层松香,然后涂一层锡,如此进行二三次,烙铁就可以使用了。有些烙铁买回来就已经涂上了一层锡,那就不需要这个过程了,但一般这类烙铁的涂层脱落后无法再继续使用。
图2-19 电烙铁的正确握法
(4)在焊接过程中发现温度略微过高或过低,可调节烙铁头的长度,外热式须松开紧固螺丝,内热式可直接调节。
(5)在用电烙铁焊接过程中,如较长时间不用,最好把电源拔掉。否则会使得烙铁芯加速氧化而烧断,同时烙铁头上的焊锡也因此会过度氧化而使烙铁头无法“吃锡”。
(6)更换烙铁芯时,要注意电烙铁内部的三个接线柱,其中有一个是接地线的,该接线柱应与地线相连。
(7)电烙铁不能在易爆场所或腐蚀性气体中使用。
(8)使用外热式电烙铁还要经常将铜头取下,清除氧化层,以免日久造成铜头烧死。
(9)电烙铁通电后不能敲击,以免缩短使用寿命。
(10)电烙铁使用完毕,应拨下电源插头,待冷却后放置于干燥处。
3.焊料和焊剂的选用
(1)焊料
焊料一般用熔点较低的金属或金属合金制成。前一节讲到的焊锡就是焊料的一种,现在这种焊料用得较多。使用焊料的主要目的是把被焊物连接起来,使电路构成一个通路,所以对焊料有以下要求:
[1] 焊料的熔点要低于被焊接物。
[2] 易于与被焊接物连成一体,要具有一定的抗压能力。
[3] 导电性能良好。
[4] 结晶速度要快。
焊料有多种型号,根据熔点的不同可分为硬焊料和软焊料;根据组成成分不同可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料等。
常用的锡铅焊料俗称焊锡,主要由锡和铅组成,还含有锑等成分。金属的配比不同会使得组成焊料的性能有较大差异。表2-1是配比与熔点的关系。
表2-1 金属配比和熔点对应表
常用锡铅焊料及其应用领域的关系见表2-2。
表2-2 锡铅焊料与用途
现在所用的焊锡内部一般都已经夹有固体焊剂松香,所以看到的焊锡都不是实心的。常见的焊锡的直径有4mm、3mm、2.5mm和1.5mm等。
(2)助焊剂
[1] 助焊剂的作用。助焊剂与阻焊剂的作用刚好相反,是帮助被焊物和焊料之间焊接的。在焊接过程中,助焊剂一方面清除氧化物和杂质,另一方面在焊接结束后保护刚形成的温度较高的焊点,使其不被氧化。此外,助焊剂还具有以下几个作用:
a.帮助焊料流动,焊料和助焊剂是相溶的,这将会加快液态焊料的流动速度。
b. 能加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递。
[2] 助焊剂的分类。助焊剂分为无机、有机和树脂三大系列。常用的松香即属于树脂系列,表2-3列举了常用焊剂及其性能。
表2-3 常用焊剂和性能
a.无机助焊剂。这一类助焊剂主要由氯化锌、氯化铵等混合物组成,助焊效果较理想,但腐蚀性强。如对残留物清洗不干净,将会破坏印制电路板的绝缘性。俗称焊油的多为这类焊剂。
b.有机焊剂。多为有机酸卤化物的混合物,助焊性能也较好,但具有有机物的特性,遇热分解、有腐蚀性。
c.树脂焊剂。通常从树木的分泌物中提取,属于天然产物,不会有什么腐蚀性。松香是这类焊剂的代表。目前有一种常用的松香酒精焊剂是用松香溶解在无水酒精中形成的,松香占到23%~30%。具有无腐蚀、绝缘性能好、稳定和耐湿等特点,且易于清洗,并能形成焊点保护膜。
[3] 助焊剂的选用:
a.如果电子元件的管脚以及电路板表面都比较干净,可使用纯松香焊剂,这样的焊剂活性较弱。
b.如果电子元件的管脚以及焊接面上有锈渍等,可用无机焊剂。但要注意在焊接完毕后清除残留物。
c.焊接金、铜、铂等易焊金属时,可使用松香焊剂。
d.焊接铅、黄铜、镀镍等焊接性能差的金属和合金时,可选用有机焊剂的中性焊剂或酸性焊剂,但要注意清除残留物。
4.锡焊的方法
焊接前应对母材焊接处进行清洁处理,这是保证焊接质量的重要条件。常用砂布、锉刀和刀片进行这项工作,以清除焊接处的油漆或氧化层。清洁处理后的母材要及时涂上焊剂。常用焊接方法有。
(1)电烙铁加焊。电烙铁的操作使用很方便,适用于薄板和铜导线的焊接。焊接时要注意控制焊锡的熔化温度。过高的温度易使焊锡氧化而失去焊接能力,过低的温度会造成虚焊,降低焊接质量。
(2)沾焊。沾焊时用加热设备(如电炉、煤炉等)将容器中的焊锡熔化。再将涂有焊剂的焊接头浸入熔化的焊锡中实现焊接。这种焊接法生产率很高,焊接质量也较好。
(3)喷灯加焊。喷灯是一种喷射火焰的加热工具。加焊时先用喷灯将母材加热并不时地涂焊剂,当达到合适温度时,将焊锡接触母材,使之熔化并铺满焊接处。这种方法适合较大尺寸母材的焊接。
(4)多股导线的端头处理方法
多股导线的内部有多根细的芯线,芯线较容易被弄断。焊接多股导线时,首先要用剥线钳剥离导线的绝缘层,要正确选择口径合适的剥线钳;接着需要把多股导线的线头进行捻头处理,即按芯线原来的捻紧方向继续捻紧,使其成为一股,然后再上锡。
(5)同轴电缆的端头处理方法
同轴电缆具有4层结构,最外层是绝缘层;接着是金属网层亦叫屏蔽层,由金属线编织而成;第3层是绝缘体,具有一定的厚度,一般由塑料等有机物做成,用于隔离屏蔽层和最内部的金属导线。
对同轴电缆端头的处理方法是,首先剥掉最外层的绝缘层,接着用镊子把金属编织线根部扩成线孔,剥出一段内部绝缘导线。把根部的编织线捻紧成一个引线状,剪掉多余部分。然后切掉一部分内绝缘体,露出导线,注意在切除过程中不要伤到导线。最后给导线和金属编织网的引线上锡。
5.锡焊注意事项
在焊接时,要注意下面几点。
(1)电烙铁在使用中一般用松香作为焊剂,特别是电线焊接、电子元器件的焊接,一定要用松香焊剂,严禁用盐酸等带有腐蚀性焊锡膏焊接,以免腐蚀印制电路板或短路电气线路。
(2)电烙铁在焊接金属铁锌等物质时,可用焊锡膏焊接。
(3)如果在焊接中发现紫铜制的烙铁头氧化不易沾锡时,可将铜头用锉刀锉去氧化层,在酒精内浸泡后再用,切勿浸入酸内浸泡以免腐蚀烙铁头。
(4)焊接电子元器件时,最好选用低温焊丝,头部涂上一层薄锡后再焊接。焊接场效应晶体管时,应将电烙铁电源线插头拔下,利用余热去焊接,以免损坏晶体管。
2.2.4 导线的封端
安装好的配线最终要与电气设备相连,为了保证导线线头与电气设备接触良好并具有较强的机械性能,对于多股铝线和截面大于2.5mm2的多股铜线,都必须在导线终端焊接或压接一个接线端子,再与设备相连。这种工艺过程称为导线的封端。
1.铜导线的封端
铜导线的封端有两种方法。
(1)锡焊法。锡焊前,先将导线表面和接线端子孔用砂布擦干净,涂上一层无酸焊锡膏,将线芯搪上一层锡。然后把接线端子放在喷灯火焰上加热,当接线端子烧热后,把焊锡熔化在端子孔内,并将搪好锡的线芯慢慢插入,待焊锡完全渗透到线芯缝隙中后,即可停止加热。
(2)压接法。将表面清洁且已加工好的线头直接插入内表面已清洁的接线端子线孔,用压接钳压接。
2.铝导线的封端
铝导线一般用压接法封端。压接前,剥掉导线端部的绝缘层,其长度为接线端子孔的深度加上5mm,除掉导线表面和端子孔内壁的氧化膜,涂上中性凡士林,再将线芯插入接线端子内,用压接钳进行压接。当铝导线出线端与设备铜端子连接时,由于存在电化腐蚀问题,因此应采用预制好的铜铝过渡接线端子,压接方法同前所述。
2.2.5 导线绝缘层的恢复
绝缘导线的绝缘层,因连接需要被剥离后,或遭到意外损伤后,均需恢复绝缘层,而且经恢复的绝缘性能不能低于原有的标准。在低压电路中,常用的恢复材料有黄蜡布带、聚氯乙烯塑料带和黑胶布等多种。一般采用20mm的规格,其包缠方法如下。
(1)包缠时,先将绝缘带从左侧的完好绝缘层上开始包缠,应包入绝缘层30~40mm左右,包缠绝缘带时,要用力拉紧,带与导线之间应保持约45°倾斜,如图2-20(a)所示。
(2)进行每圈斜叠缠包,后一圈必须压叠住前一圈的1/2带宽,如图2-20(b)所示。
(3)包至另一端也必须包入与始端同样长度的绝缘带,然后接上黑胶布,并应使黑胶布包出绝缘带层至少半根带宽,即必须使黑胶布完全包没绝缘带,如图2-20(c)所示。
(4)黑胶布也必须进行1/2叠包,包到另一端也必须完全包没绝缘带,收尾后应用双手的拇指和食指紧捏黑胶布两端口,进行一正一反方向拧旋,利用黑胶布的黏性,将两端口充分密封起来,尽可能不让空气流通。这是一道关键的操作步骤,决定着加工质量的优劣,如图2-20(d)所示。
图2-20 对接接点绝缘层的恢复
在实际应用中,为了保证经恢复的导线绝缘层的绝缘性能达到或超过原有标准,一般均包两层绝缘带后再包一层黑胶布。
思考练习题
2.1 电工钢丝钳由哪几部分组成?有什么用途?
2.2 低压验电器由哪几部分组成?使用时应注意什么问题?
2.3 使用冲击钻时,应注意什么问题?
2.4 试叙述剥离线头塑料软线绝缘层的工艺过程。
2.5 试叙述多股铜芯线分支连接的工艺过程。
2.6 铝线的连接应注意什么问题?
2.7 如何恢复导线接头的绝缘层?
2.8 导线焊接应注意哪些问题?
2.9 试叙述铜导线和铝导线的封端工艺。
2.10 试叙述导线穿墙孔的冲打工艺。
技能训练2-1 导线连接与与焊接工艺
一、训练目的
1.掌握导线的连接方法;
2.训练焊接工艺;
3.训练常用电工工具的使用。
二、工具器材
螺丝刀、电工刀、剥线钳、尖嘴钳、电烙铁等常用电工工具,松香、焊锡、单股铜线、多股铜线、电工胶布等。
三、训练步骤及内容
1.进行单股和多股铜线的线头绝缘层的剥离训练;
2.进行单股铜芯线的直接连接训练;
3.进行单股铜芯线与多股铜芯线的分支连接训练;
4.进行多股铜线的直接连接和分支连接训练;
5.进行单股铜芯线的锡焊训练;
6.进行多股铜芯线的锡焊训练;
7.进行恢复绝缘层的训练。