电子手工焊接的详细教学步骤与心得

杨富民 丁申进 徐永先

1.北京电子科技职业学院,机电工程学院 北京 100176;2.快克智能装备股份有限公司 江苏 常州 213000

前言

电子手工焊接在科研[1]、电子和机电设备返工和返修[2],小规模生产[1],电子产品的辅助设计与开发[3]等方面有着广泛的应用。为了让机电类的学生熟练掌握焊接的技巧,北京电子科技职业学院设立《电子产品装调实训》课,以智能循迹小车的装调为载体,帮助学生从0基础到熟练掌握电子焊接技巧,为日后的毕业设计及工作打下良好的基础。本次课程讲授的内容是通孔元器件的焊接。

1 情况介绍

2020-2021年第一学期,笔者与同事承接了《电子产品装调实训》两个大专二年级电气士官生班和两个贯通培养机电专业大一学生班的整周实训课,每个班用为期一周的时间完成一个智能循迹小车焊接安装和调试的任务。我在其中负责学生电子手工焊接的教授,占了每周26课时中的10课时的时间。为期一个月的时间有一些教授焊接具体的实施步骤和心得体会,愿意写出来分享给大家。

2 教学流程

为了让学生顺畅地掌握这门技术,笔者在教学中设计了八步(括号内为占用的课时数,一共10节课):

2.1 分发器材(0.5节)

分发焊台(即烙铁,两人一台)、焊锡丝、导线、绿色长方形练习板(每人一块)、高温海绵(一台焊台一块)、偏口钳(用于剥线和嵌断焊点上多余的引脚线),镊子(用于拆焊点时夹元器件)。告知吸锡器的位置(一个班40人配备了两把吸锡器)。

2.2 视频演示(0.5节)

给学生播放电子元器件焊接五步法[1]。可以重复播放。先分发器材,后播放教学视频的原因是引起学生的好奇心和兴趣。

2.3 注意事项(0.5节)

a.安装烙铁:三部分:焊台、烙铁、烙铁架。注意:一定要看电源线是否有烫伤--金属裸露。否则可能中电!

b.焊台设定温度:350度,温度可以+-15度。焊台表盘是摄氏度与华氏度都有。

c.烙铁使用注意事项:1).每次焊之前,烙铁头要蹭干净2).烙铁头用完不要蹭干净,留着焊锡,甚至可以加些焊锡,防止其在高温下表面氧化。3).长时间裸烧烙铁会氧化烙铁头,可以将其关闭,而一直用着没事。

d.高温海绵用于蹭净烙铁头。高温海绵不要太湿,烫的烙铁头接触水很不好。另外,可以在海绵中央剪出一个孔,烙铁可以在海绵的中间孔蹭掉焊锡,焊锡就会落下去,否则焊锡会粘在海绵上。

e.物品要原样返还。

f.安全方面:1).烙铁头不要碰到身体、衣服等,不允许互相戳。2).小心手指不要被焊接元件引脚扎流血。3).眼别离太近,焊锡可能少量崩出来。4).实训室一定要通风。

2.4 开始练习(3.5节)

班里的大部分同学都是第一次接触焊接,所以刚开始练习时让学生自由地尝试。不限定时间,不要求数量,让学生自由地尝试。

2.5 逐个辅导(穿插)

学生在焊接时可能遇到各种问题。例如焊点会冒出一个尖来,这可能是焊锡用量过多或烙铁尖撤离时向上提拉造成;提醒学生注意焊料融化时间,撤离电烙铁时迅速延45°角撤离[1]。再有学生反映焊点颜色黯淡无光泽,这个也可能由于焊点加热时间过长引起[1]。在练习这一步,老师尽量把所有同学焊接的点都看一下,保证学生焊接不出大的问题。要善于从学生的提问中发现问题,及时纠正。

2.6 批量焊接(2节)

当学生完成练习阶段、基本掌握焊接技巧后,可以让学生开始进行焊接的批量焊点练习。在这一步,老师可以强调焊点的一致性,就是大小均匀一致美观。这就要求学生的手法能保持一致,保证焊接的质量。在这步,老师会要求同学们一次焊出20个点或30个点,让老师看。并且要求同学们认真练习,这步会计入印象分。

图1 焊接问题示意图

在学生开始大量练习的时候,老师可以开始讲解焊接中常见的问题。如图所示,在焊接练习初期,有焊到板子背面的情况。虚焊会造成断路。焊点太尖会导致焊点间绝缘距离减小,会造成桥连。连焊会导致短路问题的发生。焊点过大则可能造成浪费焊料、可能包藏缺陷以及连焊。

2.7 计时练习(2节)

接下来就进入计时练习,例如10分钟20个点(两个人共用一个烙铁)。在授课时强调工程与科学的区别。工业界中的工程总是有时间限制,举例10分钟焊出完美的1个点还是失败。而科学界可能十年八年也解决不了一个难题,而这是可以接受的。提醒学生平时可以注意自己做事的节奏,不要拖拉。一般学生都会积极地完成任务,并且让老师看。提醒学生这步也会计入印象分。

2.8 考试(1节)

考试要求学生在20分钟焊20个点(两个人共用一个烙铁)。给时间更宽裕是考虑到学生刚学,减轻压力,帮助同学更好地发挥。考试不是目的,只是督促学生努力的手段。而同学们只要平时有成果、有进步,考试也没有必要卡学生。当然公平原则是一定要遵守的。同学们一般很快就能完成任务,把板子交到老师手里。老师根据焊点给与17-20分的分数,并给出口头评价。一般都能做到师生满意。判完分的板子在一个角用大偏口钳切一个角,防止别的同学作弊--拿走作为自己的成果。

3 教学中遇到的问题

3.1 焊锡材料

关于焊锡丝学生应知道有有铅的和无铅的两种。有铅的焊锡丝熔点183℃。无铅的熔点217℃。有铅的可靠,但不环保,在我国用于军工、航天、医疗器械等领域,使用时需要通风。无铅的可靠性差,但是环保,主要出口。我们使用的快克烙铁设定温度为使用有铅焊锡350℃,使用无铅焊锡380℃,温度可以上下15℃调整。常见的焊锡丝有6040和6337两种。60代表锡含量占60%,40代表铅含量占40%。6337相仿。

3.2 意外:在教学过程中遇到各种情况。有一些人手指被导线的铜丝扎流血,需要静置愈合。有焊锡崩到手上的,非常地烫。因此我也要求学生在焊接时尽量眼睛离远一点,防止焊锡崩到眼睛里。国外的网站上建议焊接时带上护目镜[4]。

3.3 关于焊接的手法

课上教给了大家焊接五步法[1],其实有时根据学生自己的习惯可以进行调整。例如可以将加热被焊件和融化焊锡合为一步、同时进行,将移走焊料和移走烙铁合为一步[1],这就是三步法。

3.4 学生的“自由发挥”

在指导学生的过程中,会发现总有个别同学会自由发挥。例如,在绿色练习板上焊接一个心型的焊点排列,或者别的形状。我对此的处理方式是不直接否决,而是引导学生。例如允许学生焊特殊排列的形状,但是强调每个点必须是正规焊点,不允许不带导线只让焊锡落在焊盘上来造型的做法。同时学生必须保证留出足够的空间进行接下来的练习和考试。

4 总结

4.1 士官生为外地学生,高考上来的。贯通学生是北京本地初中毕业考进贯通项目的。在掌握焊接这个技巧方面,没有发现明显区别。学生基本都能够认真仔细完成任务,也都掌握了焊接技巧。学生们喜欢动手,这与理论课的参与度还是相当不一样的。建议理论课也可以加入实操和互动的元素,提高学生的参与度。本课的焊接打分20分,一半以上的同学获得了20分和19分的高分。

4.2 这10课时的课程就是要培训学生熟练掌握电子焊接技巧。而后来的智能循迹小车套件的焊接是帮助学生将所学的焊接技能过渡到实操中的课程设计,也是再次检验学生焊接掌握的载体。学生在接下来的课程内容中的表现充分验证了他们熟练掌握了这项技能。一般30-40人的班平均只有1名同学小车不工作。同学们也表现出了对于焊接极大的热忱,有同学去淘宝上购买焊接用具,自己来焊套件。

4.3 有焊接经验的同学有人带过来了自己焊接用的夹件,表现出极大的热情。他们可以通过老师的测试,承担起小老师的功能。但是也有同学以前的经验是有问题的。需要重新学习,建立新的焊接手法,并加以练习。

4.4 有条件的学校可以让学生练习焊接电阻、电容等元件,最好是旧的。这会涉及有时没焊好,需要拆焊点。这时会用到吸锡器,老师可以演示如何让烙铁融掉焊锡,同时凑上吸锡器吸走焊锡的过程。

4.5 焊接结束需要告诉学生认真洗手。因为使用的焊锡可能残留在手上,吃下去对身体不好。