電子手工焊接的詳細教學步驟與心得

楊富民 丁申進 徐永先

1.北京電子科技職業學院,機電工程學院 北京 100176;2.快克智能裝備股份有限公司 江蘇 常州 213000

前言

電子手工焊接在科研[1]、電子和機電設備返工和返修[2],小規模生產[1],電子產品的輔助設計與開發[3]等方面有著廣泛的應用。為了讓機電類的學生熟練掌握焊接的技巧,北京電子科技職業學院設立《電子產品裝調實訓》課,以智能循跡小車的裝調為載體,幫助學生從0基礎到熟練掌握電子焊接技巧,為日后的畢業設計及工作打下良好的基礎。本次課程講授的內容是通孔元器件的焊接。

1 情況介紹

2020-2021年第一學期,筆者與同事承接了《電子產品裝調實訓》兩個大專二年級電氣士官生班和兩個貫通培養機電專業大一學生班的整周實訓課,每個班用為期一周的時間完成一個智能循跡小車焊接安裝和調試的任務。我在其中負責學生電子手工焊接的教授,占了每周26課時中的10課時的時間。為期一個月的時間有一些教授焊接具體的實施步驟和心得體會,愿意寫出來分享給大家。

2 教學流程

為了讓學生順暢地掌握這門技術,筆者在教學中設計了八步(括號內為占用的課時數,一共10節課):

2.1 分發器材(0.5節)

分發焊臺(即烙鐵,兩人一臺)、焊錫絲、導線、綠色長方形練習板(每人一塊)、高溫海綿(一臺焊臺一塊)、偏口鉗(用于剝線和嵌斷焊點上多余的引腳線),鑷子(用于拆焊點時夾元器件)。告知吸錫器的位置(一個班40人配備了兩把吸錫器)。

2.2 視頻演示(0.5節)

給學生播放電子元器件焊接五步法[1]?？梢灾貜筒シ?。先分發器材,后播放教學視頻的原因是引起學生的好奇心和興趣。

2.3 注意事項(0.5節)

a.安裝烙鐵:三部分:焊臺、烙鐵、烙鐵架。注意:一定要看電源線是否有燙傷--金屬裸露。否則可能中電!

b.焊臺設定溫度:350度,溫度可以+-15度。焊臺表盤是攝氏度與華氏度都有。

c.烙鐵使用注意事項:1).每次焊之前,烙鐵頭要蹭干凈2).烙鐵頭用完不要蹭干凈,留著焊錫,甚至可以加些焊錫,防止其在高溫下表面氧化。3).長時間裸燒烙鐵會氧化烙鐵頭,可以將其關閉,而一直用著沒事。

d.高溫海綿用于蹭凈烙鐵頭。高溫海綿不要太濕,燙的烙鐵頭接觸水很不好。另外,可以在海綿中央剪出一個孔,烙鐵可以在海綿的中間孔蹭掉焊錫,焊錫就會落下去,否則焊錫會粘在海綿上。

e.物品要原樣返還。

f.安全方面:1).烙鐵頭不要碰到身體、衣服等,不允許互相戳。2).小心手指不要被焊接元件引腳扎流血。3).眼別離太近,焊錫可能少量崩出來。4).實訓室一定要通風。

2.4 開始練習(3.5節)

班里的大部分同學都是第一次接觸焊接,所以剛開始練習時讓學生自由地嘗試。不限定時間,不要求數量,讓學生自由地嘗試。

2.5 逐個輔導(穿插)

學生在焊接時可能遇到各種問題。例如焊點會冒出一個尖來,這可能是焊錫用量過多或烙鐵尖撤離時向上提拉造成;提醒學生注意焊料融化時間,撤離電烙鐵時迅速延45°角撤離[1]。再有學生反映焊點顏色黯淡無光澤,這個也可能由于焊點加熱時間過長引起[1]。在練習這一步,老師盡量把所有同學焊接的點都看一下,保證學生焊接不出大的問題。要善于從學生的提問中發現問題,及時糾正。

2.6 批量焊接(2節)

當學生完成練習階段、基本掌握焊接技巧后,可以讓學生開始進行焊接的批量焊點練習。在這一步,老師可以強調焊點的一致性,就是大小均勻一致美觀。這就要求學生的手法能保持一致,保證焊接的質量。在這步,老師會要求同學們一次焊出20個點或30個點,讓老師看。并且要求同學們認真練習,這步會計入印象分。

圖1 焊接問題示意圖

在學生開始大量練習的時候,老師可以開始講解焊接中常見的問題。如圖所示,在焊接練習初期,有焊到板子背面的情況。虛焊會造成斷路。焊點太尖會導致焊點間絕緣距離減小,會造成橋連。連焊會導致短路問題的發生。焊點過大則可能造成浪費焊料、可能包藏缺陷以及連焊。

2.7 計時練習(2節)

接下來就進入計時練習,例如10分鐘20個點(兩個人共用一個烙鐵)。在授課時強調工程與科學的區別。工業界中的工程總是有時間限制,舉例10分鐘焊出完美的1個點還是失敗。而科學界可能十年八年也解決不了一個難題,而這是可以接受的。提醒學生平時可以注意自己做事的節奏,不要拖拉。一般學生都會積極地完成任務,并且讓老師看。提醒學生這步也會計入印象分。

2.8 考試(1節)

考試要求學生在20分鐘焊20個點(兩個人共用一個烙鐵)。給時間更寬裕是考慮到學生剛學,減輕壓力,幫助同學更好地發揮?？荚嚥皇悄康?只是督促學生努力的手段。而同學們只要平時有成果、有進步,考試也沒有必要卡學生。當然公平原則是一定要遵守的。同學們一般很快就能完成任務,把板子交到老師手里。老師根據焊點給與17-20分的分數,并給出口頭評價。一般都能做到師生滿意。判完分的板子在一個角用大偏口鉗切一個角,防止別的同學作弊--拿走作為自己的成果。

3 教學中遇到的問題

3.1 焊錫材料

關于焊錫絲學生應知道有有鉛的和無鉛的兩種。有鉛的焊錫絲熔點183℃。無鉛的熔點217℃。有鉛的可靠,但不環保,在我國用于軍工、航天、醫療器械等領域,使用時需要通風。無鉛的可靠性差,但是環保,主要出口。我們使用的快克烙鐵設定溫度為使用有鉛焊錫350℃,使用無鉛焊錫380℃,溫度可以上下15℃調整。常見的焊錫絲有6040和6337兩種。60代表錫含量占60%,40代表鉛含量占40%。6337相仿。

3.2 意外:在教學過程中遇到各種情況。有一些人手指被導線的銅絲扎流血,需要靜置愈合。有焊錫崩到手上的,非常地燙。因此我也要求學生在焊接時盡量眼睛離遠一點,防止焊錫崩到眼睛里。國外的網站上建議焊接時帶上護目鏡[4]。

3.3 關于焊接的手法

課上教給了大家焊接五步法[1],其實有時根據學生自己的習慣可以進行調整。例如可以將加熱被焊件和融化焊錫合為一步、同時進行,將移走焊料和移走烙鐵合為一步[1],這就是三步法。

3.4 學生的“自由發揮”

在指導學生的過程中,會發現總有個別同學會自由發揮。例如,在綠色練習板上焊接一個心型的焊點排列,或者別的形狀。我對此的處理方式是不直接否決,而是引導學生。例如允許學生焊特殊排列的形狀,但是強調每個點必須是正規焊點,不允許不帶導線只讓焊錫落在焊盤上來造型的做法。同時學生必須保證留出足夠的空間進行接下來的練習和考試。

4 總結

4.1 士官生為外地學生,高考上來的。貫通學生是北京本地初中畢業考進貫通項目的。在掌握焊接這個技巧方面,沒有發現明顯區別。學生基本都能夠認真仔細完成任務,也都掌握了焊接技巧。學生們喜歡動手,這與理論課的參與度還是相當不一樣的。建議理論課也可以加入實操和互動的元素,提高學生的參與度。本課的焊接打分20分,一半以上的同學獲得了20分和19分的高分。

4.2 這10課時的課程就是要培訓學生熟練掌握電子焊接技巧。而后來的智能循跡小車套件的焊接是幫助學生將所學的焊接技能過渡到實操中的課程設計,也是再次檢驗學生焊接掌握的載體。學生在接下來的課程內容中的表現充分驗證了他們熟練掌握了這項技能。一般30-40人的班平均只有1名同學小車不工作。同學們也表現出了對于焊接極大的熱忱,有同學去淘寶上購買焊接用具,自己來焊套件。

4.3 有焊接經驗的同學有人帶過來了自己焊接用的夾件,表現出極大的熱情。他們可以通過老師的測試,承擔起小老師的功能。但是也有同學以前的經驗是有問題的。需要重新學習,建立新的焊接手法,并加以練習。

4.4 有條件的學?？梢宰寣W生練習焊接電阻、電容等元件,最好是舊的。這會涉及有時沒焊好,需要拆焊點。這時會用到吸錫器,老師可以演示如何讓烙鐵融掉焊錫,同時湊上吸錫器吸走焊錫的過程。

4.5 焊接結束需要告訴學生認真洗手。因為使用的焊錫可能殘留在手上,吃下去對身體不好。