第二章 走进汽车维修车间
第一节 常用电工工具及使用
在汽车电路故障的诊断及维修中,需要一些必要的工具及仪器,以便快速诊断并尽可能避免对汽车线路的损坏,下面介绍一些汽车电工必备的通用工具。
一、剥线钳
在进行汽车电路维修时,如果诊断出线束中个别线路出现短路、断路以及接触不良时,需要单独处理导线,使用剥线钳可以帮助汽车电工进行合理操作。
剥线钳用来剥除导线头部表面的绝缘层,其外形如图2-1所示,它由刀口、压线口和钳柄组成。
图2-1 剥线钳的外形
剥线钳的使用方法如下。
① 根据导线的粗细型号,选择相应的剥线刀口。
② 将导线放在剥线钳的刀刃中间,选择好要剥线的长度。
③ 握住剥线钳钳柄,将导线夹住,缓缓用力使导线外表皮慢慢剥落。
④ 松开钳柄,取出导线,导线的金属芯会整齐露出来,其余绝缘塑料完好无损。
注意
对于线束中使用屏蔽的部分,不建议使用剥线钳进行操作。
二、斜口钳
斜口钳又名断线钳,主要用来剪切导线,特别适合用来清除接线后多余的线头和飞刺,也常用来代替一般剪刀剪切绝缘套管、尼龙扎线卡等。如图2-2所示为用斜口钳剪切导线。
图2-2 用斜口钳剪切导线
三、跨接线
跨接线也称跳线,是一段专用导线。不同形式的跨接线,其长短和两端接头不同,以适应不同位置、不同类型接头的跨接。常用的跨接线如图2-3所示。
图2-3 常用的跨接线
跨接线可用来将存在故障的电路中的开关、导线和插接器等短路,以观察电路是否正常。如果电路正常,说明被短路的部分有故障。如图2-4所示,用跨接线的一端接蓄电池正极,另一端分别跨接各点进行检测。
图2-4 跨接线的使用
注意
跨接线不能直接跨接在蓄电池的两端或蓄电池正极和搭铁之间。
四、试灯
试灯分为无源测试灯和有源测试灯两种。无源测试灯自身不带电源,主要用于测试电路是否有电压;有源测试灯手柄内装有两节干电池,主要用于判断电路的导通性。
1.无源测试灯
无源测试灯由一个12V的灯泡、探头、带鳄鱼夹的引线和壳体组成,如图2-5所示。将鳄鱼夹搭铁后,再将带尖的探头同电路上任何一个应有电压的点连接。若灯泡点亮,说明被测试的点上有电压。如图2-6所示为用无源测试灯检测熔丝是否有电压。
图2-5 无源测试灯
图2-6 用无源测试灯检测熔丝是否有电压
2.有源测试灯
有源测试验灯以手柄内装有的两节干电池作为电源,如图2-7所示。有源测试验灯可以检测电路的导通性,使用时要将电路的电源断开,搭铁夹接负载部件的搭铁端子,探头接触被检查的电线。若电路是连通的,内装的电池便将灯点亮;若电路不连通(有断路的地方),则灯不亮。
注意
用有源测试灯接带电的电路,会损坏测试灯。
图2-7 有源测试灯
五、焊接工具与焊接技能
汽车维修中,高水平的电工技术人员应具备电子电路检修能力,电烙铁和热风枪是焊接所需的工具,在电路装配、元器件安装和拆卸中都要用到,学会正确使用电烙铁和热风枪是提高实践能力的重要内容。
1.电烙铁
电烙铁主要由烙铁头、套管、烙铁芯(发热体)、手柄和导线等组成,如图2-8所示。当烙铁芯通过导线获得供电后会发热,发热的烙铁芯通过金属套管加热烙铁头,烙铁头的温度达到一定值时就可以进行焊接操作。
图2-8 电烙铁的结构
(1)电烙铁的种类 电烙铁的种类很多,常见的有内热式电烙铁、外热式电烙铁、恒温电烙铁和吸锡电烙铁等。
① 内热式电烙铁。内热式电烙铁是指烙铁头套在发热体外部的电烙铁。内热式电烙铁如图2-9所示。内热式电烙铁具有体积小、重量轻、预热时间短等特点,一般用于小元件的焊接,功率一般较小,但发热元件易损坏。
图2-9 内热式电烙铁
② 外热式电烙铁。外热式电烙铁是指烙铁头安装在发热体内部的电烙铁。外热式电烙铁如图2-10所示。外热式电烙铁的烙铁头长短可以调整,烙铁头越短,烙铁头的温度就越高,烙铁头有凿式、尖锥形、圆面形、圆形、尖锥形和半圆沟形等不同的形状,可以适应不同焊接的需要。
图2-10 外热式电烙铁
③ 恒温电烙铁。恒温电烙铁是一种利用温度控制装置来控制通电时间使烙铁头保持恒温的电烙铁。恒温电烙铁如图2-11所示,它一般用来焊接温度不宜过高、焊接时间不宜过长的元器件。有些恒温电烙铁还可以调节温度,温度调节范围一般为200~480℃。
图2-11 恒温电烙铁
④ 吸锡电烙铁。吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁融于一体的拆焊工具。吸锡电烙铁如图2-12所示。在使用时,先用带孔的烙铁头将元件引脚上的焊锡熔化,然后让活塞运动产生吸引力,将元件引脚上的焊锡吸入带孔的烙铁头内部,这样引脚无焊锡的元件就很容易被拆下。
图2-12 吸锡电烙铁
(2)电烙铁选用原则在选用电烙铁时,可按以下原则进行选择。
① 在选用电烙铁时,烙铁头的形状要适应被焊接件物面要求和产品装配密度。对于焊接面小的元件,可选用尖嘴电烙铁;对于焊接面大的元件,可选用扁嘴电烙铁。
② 在焊接集成电路、晶体管及其他受热易损坏的元器件时,一般选用20W内热式电烙铁或25W外热式电烙铁。
③ 在焊接较粗的导线和同轴电缆时,一般选用50W内热式电烙铁或者45~75W外热式电烙铁。
④ 在焊接很大的元器件时,如金属底盘接地焊片,可选用100W以上的电烙铁。
(3)电烙铁使用前的准备工作
第一步:除氧化层。为了让烙铁头在焊接时容易沾上焊锡,使用电烙铁前,可用小刀或锉刀轻轻除去烙铁头上的氧化层,氧化层刮掉后会露出金属光泽,如图2-13所示。
图2-13 除去氧化层后的烙铁头
第二步:沾助焊剂。烙铁头氧化层去除后,给电烙铁通电使烙铁头发热,再将烙铁头沾上松香,会看见烙铁头上有松香蒸气,该过程如图2-14所示。松香的作用是防止烙铁头在高温时氧化,并且增强焊锡的流动性,使焊接更容易进行。
图2-14 沾助焊剂
第三步:挂锡。当烙铁头沾上松香达到足够温度时,烙铁头上会有松香蒸气冒出,此时在烙铁头的头部涂上一层焊锡,如图2-15所示。给烙铁头挂锡的好处是保护烙铁头不被氧化,并使烙铁头更容易焊接元器件。一旦烙铁头“烧死”,即烙铁头温度过高使烙铁头会上的焊锡蒸发掉,烙铁头会被烧黑氧化,焊接元器件就很难进行,这时又需要刮掉氧化层再挂锡才能使用。所以当电烙铁长期不用时,应该拔掉电源,防止烙铁头“烧死”。
图2-15 挂锡
2.热风枪
热风枪主要用于汽车电路板元器件的拆卸与安装,它由风机和电热机两部分组成,使用时应注意其温度与风力的大小,以快克850A为例,如图2-16所示。AIR为风速调节旋钮,一般有8个气流挡,将热风枪电源线插入电源插座,则热风枪通过风机输出空气,但热风枪发热材料仍处于凉态。POWER为电源开关,当开关置于ON(开)时,发热材料开始发热。HEATER为温度调节旋钮,有8个挡位。
图2-16 快克850A热风枪
焊接集成电路(IC)对焊接的要求比较高。温度挡一般在3~4挡,即相应的温度在300~350℃之间;风速一般在2~3挡,不宜过高,否则易把IC吹移位或将元件吹飞;风口不易离IC太近,一般在元件上方2cm左右的位置。对IC加热时,受热要均匀,小幅度地晃动风枪,不要停在一处不动,热度集中在一起IC容易受损。在加热时温度不能调得太高,拆卸时不能用大力,稍有不慎便会扯断连线。吹焊时,不可在IC上停留太久。
热风枪不用时应先把电源开关置于OFF(关),自动喷气功能仍在工作,待发热材料和手柄降温后方可拔出电源插头。
当然由于热风枪的型号众多,不同型号具体的温度和风速挡位的选择应根据吹焊的元件来调节。
3.焊料与助焊剂
① 焊锡是电子产品焊接采用的主要焊料。焊锡是在易熔金属锡中加入一定比例的铅和少量其他金属制成,其熔点低,流动性好,对元件和导线的附着力强,导电性好,抗腐蚀性好,不易氧化。
② 助焊剂能溶解去除金属表面的氧化物,并在焊接加热时包围金属的表面,使之和空气隔绝,防止金属在加热时氧化。松香是焊接时采用的主要助焊剂。
4.焊接技术与焊接要求
(1)插件元件的拆焊
① 插件元件的焊接。焊接元器件时,首先要将待焊接元器件引脚上的氧化层轻轻刮掉。电烙铁通电,发热后沾上松香,当烙铁头温度足够时,将烙铁头以45°的角度压在印制板待焊元器件引脚旁的焊铜箔上,然后再将焊锡丝接触烙铁头,焊锡丝熔化后成液态状,会流到元器件引脚四周,这时将烙铁头移开,焊锡冷却后元器件引脚与印制板铜箔就焊接在一起了。插接元器件的焊接如2-17所示。焊接元器件时烙铁头接触印制板和元器件的时间不要太长,以免损坏印制板和元器件,焊接中每点的焊接时间以控制在2~3s为宜。
图2-17 元器件的焊接
② 插件元件的拆卸。在拆卸印制板上的元器件时,将电烙铁的烙铁头接触元器件引脚处的焊点,待焊点处的焊锡熔化后,在印制板另一面将该元器件引脚拔出,然后再用同样的方法焊下另一引脚。用这种方法拆卸三个以下引脚的元器件很方便,但拆卸四个以上引脚的元器件则比较困难。
拆卸四个以上引脚的元器件可使用吸锡电烙铁,也可用普通电烙铁借助不锈钢空心套管或注射器针头来拆卸。
(2)贴片小元件的拆焊
① 贴片小元件的拆卸。对于管脚数目少的贴片小元件,如电阻、电容、二极管、三极管,可用电烙铁在元件的两端各加热2~3s后,快速在元件两端来回移动,同时握电烙铁的手稍用力向一边轻推,即可拆下元件。若周围的元件较密,可左手持镊子轻夹其中部,用电烙铁充分熔化一端的锡后快速移至另一端,同时左手稍用力向上提,这样当一端的锡充分熔化尚未凝固而另一端已熔化时,用左手的镊子即可将其拆下。
② 贴片小元件的焊接。焊接前确保焊盘清洁,先在焊盘的一端上锡,再用镊子将贴片小元件夹住,先焊接焊盘上锡的一端(图2-18),然后再焊另一端,最后对其两端镀上适量的焊锡加以修整。
图2-18 焊接贴片电容
(3)小外形封装(SOP)集成电路的拆焊方法 在电脑主板中采用了较多的小外形封装集成电路,如码片、存储器等。因这种封装的芯片引脚分两边排列且数目不多(28脚以下),所以拆卸和焊接都比较方便,但它与两脚的电阻、电容等小元件相比,其拆焊的难度又要大些,其常用的拆卸和焊接方法如下。
① 拆卸方法。可使用热风枪,也可使用电烙铁进行拆卸。
a.用热风枪拆卸。对于脚位数目较多且脚位间距较大的IC,用烙铁拆卸不方便,一般使用热风枪进行拆卸。将热风枪的风力调到3挡,温度也调到3挡,风嘴沿IC两边焊脚上移动加热,当焊锡熔化时,即可用镊子取下IC。
b.用电烙铁拆卸。对于一些在主板上位置比较特殊的IC,则不能用热风枪拆卸。例如两个焊接距离很近的集成块,吹其中一个时可能将另外一个吹虚焊,这种情况一般用电烙铁采用“连锡法”拆卸。具体操作是:用电烙铁将焊锡熔化加到IC两边的焊脚并短路(即左边短接在一起,右边短接在一起,电烙铁温度可调到450℃),焊锡尽量多些,盖住每个焊脚(图2-19),然后两边同时轮流加热,即加热一下左边再加热一下右边,等焊锡全部熔化时,用镊子移开IC。用电烙铁把主板上多余的焊锡除掉并清理焊盘,把IC焊脚上多余的焊锡也清除掉,保证IC焊脚平整。
图2-19 采用“连锡法”拆卸SOP IC
② 焊接操作。对于SOP IC的安装,一般采用电烙铁一个脚一个脚地焊,电烙铁温度不宜太高,350℃左右即可。如采用热风枪焊接,可先用电烙铁把IC定好位,然后调节热风枪风力到2.5挡,温度到3挡,吹焊IC,焊接牢固即可。
(4)四方扁平封装(QFP)芯片拆焊方法 汽车电脑主板中,四方扁平封装(QFP)形式的芯片比较常见。目前,随着电脑主板外形的变化和体积的缩小,其也趋向于使用栅格阵列(BGA)引脚封装形式的集成模块,在大部分电脑主板中,仍可见到QFP芯片。下面就具体介绍QFP集成模块的拆卸与焊接方法。
① 拆卸操作。
a.开启热风枪并调节热风枪的气流与温度,一般温度调节在300~400℃之间。而气流方面根据喷嘴来定,如果是单喷嘴,气流挡位设置在1~3挡,其他喷嘴,气流可设置在4~6挡,使用单喷嘴,温度挡不可设置太高。
b.记下待拆卸IC的位置和方向,并在IC引脚上涂上适当的助焊剂。
c.手持热风枪手柄,使喷嘴对准IC各引脚焊点来回移动加热,喷嘴不可触及集成电路块引脚,一般距离IC引脚上方6mm左右,如图2-20所示。
图2-20 加热拆卸IC
d.待IC引脚焊锡点熔化时,用镊子移开IC,如图2-21所示。
图2-21 用镊子移开IC
e.取下集成电路后清除余锡及焊剂杂质(可用无水乙醇或天那水清除焊剂杂质,用
电烙铁把电路板上的焊盘整理平整),如图2-22所示。
图2-22 整理电路板上的焊盘
② 焊接操作。
a.将拆卸下来的IC用无水乙醇或天那水进行清洗,用烙铁将脚位焊平整,并放在带灯放大镜下检查脚位有无离位,有无焊锡短路,如有,则重新进行处理,如是新买回的IC则不需此步处理。
b.将整理好的IC按原标志放回电路板上,检查所有引脚是否与相应的焊点对准,如有偏差,可适当移动芯片或整理有关的引脚。
c.把助焊剂涂在IC各引脚上,用烙铁把IC芯片四个角位焊接定位。
d.用热风枪在IC各边引脚处来回移动,逐一吹焊牢固,吹焊时要控制好风速,防止把IC吹移位,如发现IC位置稍有偏差,可待四周焊锡完全熔化后,用镊子将其轻推一下,即可复位,然后用镊子在IC上面轻轻向下压一下,使其与电路板接触良好,如图2-23所示。
图2-23 用热风枪焊接IC
e.清洗助焊剂,检查电路板上有无锡珠、锡丝引起的短路现象,待IC冷却后方可通电试机。
焊接的时候,也可以不用热风枪而用电烙铁焊接,具体方法是:先用烙铁把IC芯片四个角位焊接定位,然后在电烙铁上加足焊锡和焊剂,温度调到450℃,烙铁头接触IC引脚并顺着往同一个方向快速拖动,用拖焊的方法,把IC焊牢,如图2-24所示。
图2-24 用电烙铁拖焊IC