Современная электронная техника совершенствуется очень быстро. Степень интеграции современных микросхем такова, что в одном корпусе умещаются миллионы транзисторов, но сами корпуса становятся все меньше и меньше. Дискретные детали - транзисторы, конденсаторы, резисторы тоже малогабаритные, безвыводные. Все это монтируется на платах методом поверхностного SMD монтажа. Детали расположены настолько плотно, что припаять что-то обычным сорокаваттным электрическим паяльником ЭПСН просто невозможно.
Правда, некоторые специалисты от паяльника утверждают, что припаять все что угодно можно даже топором. Может быть это и так, но, как говорится, не всем дано. Поэтому лучше, все-таки, пользоваться паяльником, благо теперь существует очень широкий выбор паяльного инструмента. И к покупке этого инструмента надо подойти творчески, а не брать все, что попадется на глаза.
Прежде всего, необходимо определить, для каких работ покупается электрический паяльник. Если предполагается паять массивные детали, например, автомобильные радиаторы, медные трубки, жестяные конструкции - в общем, все то, что обладает большим теплоотводом, потребуется молотковый паяльник очень большой мощности. Такой паяльник часто называют «топором». Мощность таких паяльников достигает нескольких сотен ватт. Мощный паяльник типа «топор» показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Молотковый паяльник мощностью 200Вт
Разумеется, что назначение такого паяльника весьма специфическое, не всегда и не везде он может понадобиться. Для применения в бытовых условиях больше подойдет паяльник мощностью 25…60Вт. Время от времени им можно выполнить практически все паяльные работы по ремонту бытовой техники и даже паять печатные платы с выводными компонентами. Внешний вид такого паяльника показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Паяльник ЭПСН
Конструкция такого паяльника неразборная, о чем написано даже в прилагаемой к нему инструкции. Об этом паяльнике можно сказать, что его нагреватель достаточно долговечен, перегорает весьма редко, даже если пользоваться паяльником очень интенсивно. Чаще случается, что медное жало обгорает и приваривается внутри нагревателя настолько прочно, что достать его просто невозможно, в этом случае приходится приобретать новый паяльник.
Чтобы такого не произошло, рекомендуется периодически вынимать жало из паяльника и очищать его от продуктов окисления. При этом из самого паяльника высыпается черный порошок. Все это хорошо, когда читаешь, но в большинстве случаев об этом просто забывают, и еще вполне рабочий паяльник попросту выбрасывают.
Перед тем, как пользоваться новым паяльником кончик жала следует облудить. Для этого паяльник сначала надо разогреть, после чего в горячем виде снять окислы мелким напильником, быстренько макнуть зачищенный конец в канифоль, а затем в припой. В результате на рабочей поверхности жала остается капля припоя. Если этого не сделать, то жало почернеет, и расплавить припой попросту не удастся.
В процессе работы медное жало постепенно растворяется в припое, и на нем образуются раковины и появляются окислы. Работать таким жалом становится невозможно, и его снова приходится подправлять напильником и облуживать. И так до тех пор, пока от жала не останется маленький кусочек. Такое жало следует поменять.
Несколько меньше жало будет выгорать, если перед использованием его отковать молотком до нужной формы: на поверхности медного жала образуется наклеп, более твердый слой металла. Именно этот наклепанный слой более устойчив к выгоранию.
Самодельные конструкции электрических паяльников
Иногда случается, что паяльник, даже мощностью всего 25Вт, оказывается великоват, чтобы припаять маленькую детальку. В этом случае может помочь накрученная на жало медная проволока, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Уменьшение размеров жала намоткой медной проволоки
Такое импровизированное жало следует сначала облудить, как было написано чуть выше. Конечно, такая конструкция недолговечна, но ее вполне хватает, чтобы сделать несколько паек.
В свое время радиолюбителями было предложено немало конструкций миниатюрных электрических паяльников. Многие из них были даже очень хороши, но, к сожалению, для их изготовления требовались некоторые токарные и слесарные работы. В домашних условиях сделать такой паяльник просто невозможно.
Но наши люди, проявив творческий подход, изобретают миниатюрные паяльники из подручных средств. Две таких конструкции были опубликованы в журнале «Радио» №1 2011. Первая из них показана на рисунке 4. Основой ее послужил выжигатель по дереву, которым многие пользовались в детстве.
Рисунок 4. Паяльник из выжигателя по дереву
Конструкция паяльника понятна из рисунка. Достаточно на спираль выжигателя плотно намотать медную проволоку диаметром миллиметра полтора и, естественно, облудить, ведь как-никак паяльник! Получившееся импровизированное жало очень напоминает конструкцию, показанную на предыдущем рисунке. Автор паяльника О. Иванов из города Владимира.
Неоспоримым достоинством такой конструкции является то, что температура выжигателя регулируется, а значит, есть возможность регулировать и температуру нагрева получившегося паяльника.
Рисунок 5. Импровизированный паяльник А. Филиппова
В качестве паяльного жала используется медный провод диаметром 1,6 мм длиной около 60 мм, на который намотана «спираль» из медного же провода ПЭВ-2 диаметром 0,16 мм. Намотка выполнена виток к витку, отступив от жала на 8..10 мм, длина намотки примерно 35 мм. До первого включения роль межвитковой изоляции выполняет эмаль, которой покрыт провод.
После обгорания спирали роль изоляции выполняет появившийся на проводах окисел, что вполне достаточно при низком напряжении питания. Обратный конец паяльного стержня согнут кольцом и одним винтом прикреплен к эбонитовой ручке. Напряжение питания подводится гибким проводом сечением не менее 0,75мм2.
Питать паяльник следует через с гальванической развязкой от сети. При напряжении питания около 5В потребляемый ток находится в пределах 2…2,5А, что обеспечивает достаточный нагрев медной «спирали». При таких параметрах мощность паяльника составляет P=U*I=5*2,5=12,5Вт.
Учитывая, что ток перегорания медного провода диаметром 0,16 мм составляет 6А, конструкция получается достаточно долговечной. Автор утверждает, что таким паяльником он пользуется несколько лет, хотя вначале конструкция задумывалась как одноразовая.
Самодельные электрические паяльники становятся достоянием истории, поскольку в настоящее время китайская промышленность освоила очень широкий ассортимент паяльного оборудования. Купить можно любой паяльник для любых целей. Паяльники, прежде всего, различаются конструкцией нагревателя.
Керамические и нихромовые нагреватели
При покупке электрического паяльника следует учесть тип нагревателя.
Нихромовый нагреватель представляет собой спираль, навитую на керамическое основание во внутреннее отверстие которого вставляется паяльный стержень. Некоторые, наиболее совершенные нагреватели имеют , позволяющую стабилизировать температуру нагрева. Конструкция нихромового нагревателя показана на рисунке 6.
Рисунок 6. Нихромовый нагреватель
Здесь же показан и необгораемый паяльный стержень. Сам он сделан, конечно же, из меди, а снаружи покрыт слоем никеля. Такие стержни ни в коем случае не следует зачищать напильником для того, чтобы облудить, хотя многие пользователи жалуются, что лудятся такие жала плохо, припой на себе не удерживают.
Современные паяльники выпускаются, в основном, с керамическими нагревателями. Технология производства таких нагревателей достаточно сложна, и освоена несколькими знаменитыми фирмами. В первую очередь это только что упомянутая фирма Weller, Hakko, Ersa и некоторые другие.
Керамический нагреватель очень долговечен. Если обычный нихромовый нагреватель при пайке в промышленных масштабах (по нескольку тысяч паек за смену ежедневно) приходит в негодность через каких-то полгода, то керамические нагреватели служат годами, конечно, при условии аккуратного пользования.
Основным достоинством керамических нагревателей является высокая скорость нагрева: на рабочий режим паяльник выходит всего за 30 секунд. В принципе не особо важно, как скоро разогреется паяльник при первом включении. Эта скорость важна для работы терморегулятора, ведь чем быстрее греется жало, тем стабильней температура пайки.
На рисунке 7 показан нагреватель паяльника TechTool фирмы Ersa, предназначенный для использования в составе паяльных станций.
Рисунок 7. Керамический нагреватель фирмы Ersa
Нетрудно заметить, что область нагрева керамического нагревателя находится в конце полого жала, поэтому греется в основном та его часть, которая ближе к точке пайки. Совсем близко от точки пайки находится и термопара. Такое расположение термопары обеспечивает быструю реакцию электронного блока даже на незначительные изменения температуры в месте пайки. Вот тут то и сказывается большая скорость нагрева керамического нагревателя.
Замена жала осуществляется с помощью пластиковой рифленой гайки, которая остается холодной даже при разогреве паяльника до 400 градусов. Это позволяет производить замену жала всего за 30 секунд, не дожидаясь остывания паяльника. Вот такая вот высокотехнологичная вещь керамический нагреватель.
Паяльник TechTool удовольствие дорогое. Даже предложение его в интернет - магазинах «по низким ценам» выливается в сумму 7750 рублей (без электронного блока управления). Где низкими ценами не соблазняют, этот паяльник можно купить за 8 257,00руб. Но радиолюбителям пугаться таких цен не стоит, поскольку это цены на паяльники профессионального класса, предназначенные для непрерывной работы по целой смене.
Для любительских целей можно выбрать менее дорогие модели фирмы Ersa, например, паяльник с регулятором температуры PTC 70, внешний вид которого показан на рисунке 8. Даже не в самом дешевом магазине «Чип и Дип» за него просят 3710 рублей, что для хорошего инструмента не так уж и дорого.
Рисунок 8. Паяльник с регулятором температуры PTC 70
Для не очень частого пользования в любительских целях вполне подойдет и паяльник китайского производства: пусть он будет несколько хуже, зато цена радует.
Сменные жала надеваются на керамический нагреватель и удерживаются пружинной защелкой. В ручке паяльника спрятан аналоговый стабилизатор температуры, датчиком которой служит сам нагревательный элемент, поскольку его сопротивление меняется с температурой нагрева.
Кстати, подобные стабилизаторы температуры предлагаются в радиолюбительских конструкциях для обычных паяльников типа ЭПСН. Колесико настройки температуры выведено на ручку паяльника, как показано на рисунке 9.
Рисунок 9. Ручка установки температуры паяльника PTC 70
Напряжение питания паяльника 220В, мощность нагревателя 75Вт. При таких параметрах керамического нагревателя температура жала будет поддерживаться весьма стабильно, паяльник не будет прилипать к плате, ведь чем мощнее нагреватель, тем быстрее нагревается жало.
Таким паяльником можно паять тонкие дорожки печатного монтажа и достаточно крупные детали не опасаясь перегрева или охлаждения паяльника. Для паяльника существует целый набор жал, пригодных для разных паяльных работ.
Некоторые производители прячут тончайшую нихромовую спираль внутри керамического цилиндра и называют такой нагреватель керамическим. Может это такой коммерческий прием, но нагреватель-то все равно нихромовый. В настоящем керамическом нагревателе греется сама керамика.
Паяльники с таким нагревателем часто тоже выполняются с термостабилизатором в ручке, но бывают и без него. Некоторые модели имеют встроенную термопару, пользоваться ими можно только при наличии внешнего электронного блока. Такие комплекты называются паяльными станциями.
Схема достаточно простой паяльной станции опубликована в журнале «Радио» 2008 №5 автор статьи А.ПАТРИН, г.Кирсанов Тамбовской обл. В авторском варианте используется паяльник Sl-30 от паяльной станции Solomon SL-30. Напряжение питания паяльника 24В при мощности нагревателя 48Вт. Но подойдет и любой другой паяльник с похожими параметрами.
Схема достаточно простая и доступная для повторения. Сигнал встроенной в паяльник термопары усиливается и подается на . Как только напряжение термопары достигает заданного уровня, нагреватель отключается. Для индикации выставленной температуры используется цифровой индикатор, хотя, в принципе, можно обойтись и без него. Прелесть данной конструкции в том, что не надо программировать микроконтроллер, которого в схеме попросту нет.
В статье приводится подробное описание схемы, рекомендации по наладке, приведены чертежи печатных плат. Все это поможет собрать такую паяльную станцию достаточно быстро и легко. Внешний вид авторского варианта самодельной паяльной станции показан на рисунке 10.
Рисунок 10. Внешний вид самодельной паяльной станции
Жало для паяльника
Современные паяльники комплектуются целым набором сменных жал, пригодных на все случаи жизни. Один из таких наборов показан на рисунке 11. Внешний вид паяльника SR971 показан на рисунке 12.
Паяльник при продаже комплектуется всего одним коническим жалом, поэтому остальные жала приходится покупать дополнительно. Мощность керамического нагревательного элемента 25Вт при напряжении питания 220В. Жало паяльника заземлено, что позволяет паять элементы чувствительные к статическому электричеству. Сменное жало устанавливается легко, что позволяет производить различные паяльные работы. Для этого достаточно открутить гайку с накатанной поверхностью, сменить жало и завернуть гайку обратно.
Форма ручки паяльника достаточно эргономична, вес паяльника невелик, работать таким инструментом достаточно комфортно. Единственно, что несколько омрачает все достоинства, это отсутствие встроенного регулятора мощности.
Рисунок 11. Комплект сменных жал для паяльника SR971 с керамическим нагревателем
Рисунок 12. Паяльник фирмы SOLOMON SR971
При работе с SMD компонентами совсем не лишне иметь жала типа «вилка» и миниволна: первое из них предназначено для пайки мелочевки типа резисторов и конденсаторов, а второе позволяет запаивать многовыводные детали в планарных корпусах, не опасаясь, что припой попадет между выводами.
На рисунках 13 и 14 показаны фрагменты таблицы с жалами фирмы Weller, по которым можно выбрать и заказать нужное жало. Кроме того, фирма Weller защищает свои жала лазерной гравировкой, поскольку развелось достаточно фирм, подделывающих оригинальные жала.
Применение таких контрафактных китайских жал нередко приводит в негодность паяльное оборудование, а паяльники фирмы Weller являются весьма дорогими. Даже те, кто занимаются пайкой на профессиональном уровне, не всегда отваживаются купить такое оборудование.
Рисунок 13. Жало типа «вилка»
Очень даже удобно: подводишь такое жало к резистору, греются сразу оба конца, и остается только снять деталь с платы.
Для подобных операций в арсенале паяльного оборудования существует специальный инструмент - термопинцет. Можно сразу нагреть деталь и снять ее с платы. По сути это два паяльника, объединенные в общую конструкцию. Стоит такой инструмент очень даже недешево, но, как показывает практика, можно обойтись и без него.
Рисунок 14. Жало типа «миниволна»
На рабочей поверхности жала имеется небольшое сферическое углубление (показано пунктиром), куда набирается расплавленный припой. Далее жалом проводят по выводам планарной микросхемы, естественно, установленной на плате, и запас припоя перетекает на выводы и дорожки платы.
Очень даже удобно, не надо тыкаться отдельно в каждый вывод микросхемы, все получается как бы само собой. Такая технология повышает производительность ручной пайки не менее, чем в десять раз, а также улучшается и качество.
Казалось бы, что такое жало можно элементарно сделать из обычного медного: всего-то и дел, что просверлить в нужном месте небольшое и не очень глубокое отверстие. Но вот как раз эти маленькие размеры приведут к тому, что такое жало быстро обгорит, от крохотного отверстия не останется и следа. Но если есть необходимость припаять одну - две микросхемы, то такое жало вполне подойдет.
Фирменная «миниволна» (как вариант «микроволна») выполнена с необгорающим хромовым покрытием, а кончик жала залуживается химическим способом. Смачиваемость такого жала великолепна, что является, пожалуй, самым главным условием качественной пайки.
Достаточно подробно технология монтажа - демонтажа микросхем в планарных корпусах описана в статье В. Баринова «Монтаж и демонтаж микросхем в малогабаритных корпусах с планарными выводами». Статья опубликована в журнале «Радио» №1, 2010, стр 25.
Индукционные паяльники
Все рассмотренные выше паяльники используют нагреватели различного типа, тепло от которых передается на паяльное жало, а для стабилизации температуры требуется электронная схема. Совсем по-другому устроены индукционные паяльники, у которых само жало разогревается высокочастотными токами, служит нагревательным элементом. И не надо никакого керамического или нихромового нагревателя. Схематическое устройство индукционного паяльника показано на рисунке 15.
Рисунок 15. Устройство индукционного паяльника
Паяльный стержень изготовлен из меди, а его задняя часть покрыта ферромагнитным сплавом из железа и никеля. На этой части жала расположена катушка индуктивности, питаемая напряжением с частотой 470КГц. Высокочастотные колебания наводят в сердечнике поверхностные токи, которые нагревают железо-никелевое покрытие, обладающее магнитными свойствами и достаточно большим, по сравнению с медью, электрическим сопротивлением. Сочетание этих свойств приводит к разогреву ферромагнитного покрытия.
Тепло от нагретого слоя разогревает весь сердечник, уходит внутрь, охлаждая ферромагнитный слой, ведь внутри сердечника-то медь! Нагрев покрытия происходит до тех пор, пока температура всего сердечника не достигнет точки Кюри. Это температура, при которой ферромагнитное покрытие теряет магнитные свойства. Если сказать проще, то обычный железный гвоздь, при соответствующей температуре, перестанет притягиваться обычным постоянным магнитом.
При потере магнитных свойств перестает действовать поверхностный эффект, а высокочастотные токи уходят внутрь медного сердечника, где не вызывают никакого нагрева. Поскольку медь не реагирует на магнитные поля, поглощение энергии из магнитного поля прекращается, прекращается и разогрев сердечника, поскольку температура жала достигает точки Кюри.
В процессе пайки жало отдает запасенное тепло на расплавление припоя и нагрев паяемых деталей. Температура жала падает ниже точки Кюри, магнитные свойства покрытия восстанавливаются, и начинается нагрев. При этом, чем массивней спаиваемые детали, тем быстрее стремится остынуть сердечник, тем дальше уход от точки Кюри, тем выше воздействие поверхностных токов.
Другими словами мощность нагрева, ее скорость адаптируется к условиям пайки: чем интенсивнее отбирается запасенное жалом тепло, тем интенсивнее происходит нагрев жала. Недаром такая технология нагрева называется Smart Heat, что можно перевести как «умное тепло». Разработка индукционного паяльника, как и самой технологии Smart Heat принадлежит американской компании Metcal.
Прелесть этой технологии еще и в том, что не требуется сложных электронных схем для поддержания температуры, ведь не секрет, что наиболее продвинутые паяльные станции управляются с помощью микроконтроллеров и имеют достаточно сложные схемы. А тут все происходит за счет самого паяльного жала! Достаточно только запитать его высокочастотным напряжением.
И вот тут может возникнуть вопрос: припои могут использоваться разные, температура плавления у каждого своя. Как же поменять температуру нагрева жала для конкретного типа припоя?
Оказывается, все просто. Паяльник комплектуется несколькими жалами-картриджами, каждый на свою температуру, которая зависит от химического состава ферромагнитного покрытия. Достаточно просто взять другой картридж, и с помощью разъема вставить его в ручку паяльника.
В основном используются картриджи серий 500, 600 и 700. Эти цифры указывают температуру нагрева по шкале Фаренгейта. Каждая серия имеет наборы жал различной формы, пригодные для выполнения всех паяльных работ. Но с точкой Кюри паяльники бывают не только индукционные.
Лет пятнадцать назад уже выпускались паяльники с механическим регулятором температуры. Нагреватель у них самый обычный нихромовый, но на заднем конце паяльного стержня имеется небольшая ферромагнитная таблетка, к которой притягивается магнит, управляющий работой микровыключателя. Как только жало разогревается до рабочей температуры, до точки Кюри, внутри паяльника раздается щелчок, и нагреватель отключается. При некотором понижении температуры снова щелкает контакт, жало начинает подогреваться.
Для того, чтобы изменить температуру нагрева в комплект паяльника входит несколько жал с различными температуры точки Кюри.
Другие конструкции паяльников
Рассказ о паяльниках будет несколько неполным, если не упомянуть другие, можно сказать, экзотические типы. Прежде всего, это автономные паяльники, не требующие подключения к электричеству. Одни из них электричество все-таки потребляют от аккумулятора или даже батареек, встроенных в ручку.
Другие паяльники - газовые работают наподобие обычной газовой горелки, только греют паяльное жало. Если жало снять, то получается как раз газовая горелка.
По своим «паяльным» свойствам газовые паяльники едва дотягивают до не самых лучших электрических паяльников. Об этом говорят все, кому доводилось пользоваться этим чудом техники.
Единственное достоинство газовых и любых других автономных паяльников это независимость от электрической проводки: можно что-то припаять даже в чистом поле. Но, слава Богу, такие экзерсисы делать приходится не часто. Поэтому, лучше пользоваться электрическим паяльником.
Довольно распространенным инструментом, который применяется в быту и промышленности, можно назвать электрический паяльник. Он требуется для проведения самой различной работы, что используется при ремонте электрооборудования и пайке проводов. Для того чтобы выбрать наиболее подходящий вариант исполнения рассматриваемого устройства нужно разобраться с особенности его конструкции и основными параметрами.
Надежность в работе и длительный срок эксплуатации обуславливается простотой рассматриваемой конструкции. Электрическая схема представлена сочетанием следующих элементов:
- Источника питания, которым зачастую выступает бытовая сеть энергоснабжения. Также в продаже можно встретить портативные варианты исполнения со встроенным блоком питания.
- Вилка с проводом требуется в том случае, если конструкция питается от бытовой сети.
- Нагревательной рабочей частью паяльника является проволочная спираль. Она преобразует электричество в тепловую энергию, за счет чего и происходит нагрев обрабатываемых элементов при пайке.
Принцип действия электрической схемы довольно прост. Нагревательной частью паяльника является спираль нихромовой проволоки, при прохождении по которой тока происходит нагрев обмотки. По специальному проводящему элементу проходит передача тепла жалу паяльника.
Современные варианты реализации паяльника могут несколько отличаться. Однако, их основные элементы практически идентичны. Устройство паяльника можно охарактеризовать следующим образом:
- Основным элементом конструкции считается нагревательный стержень, на которой есть обмотка трансформатора.
- Для сохранения тепла и повышения значение КПД стержень вставляется в специальную изоляционную трубку. При ее изготовлении используется теплостойкая стеклоткань.
- В зависимости от значения мощности может использоваться несколько слоев изоляционного материала.
Стержень вставляется в специальную изолирующую оболочку, а для безопасного использования устройства есть диэлектрическая рукоятка. Как правило, рукоятка изготавливается из теплостойкого пластика или древесины, применение металла не допускается.
При изготовлении наконечника часто применяется красная медь, так как она обеспечивает быстрый перенос тепла от источника к исполнительному элементу конструкции. Кроме этого, рабочий элемент должен выдерживать воздействие высокой температуры, которой достаточно для разогрева обрабатываемого металла.
Распределения припоя по поверхности совершается наконечником инструмента. Именно поэтому он изготавливается в клиновидной форме. Его длина может существенно отличаться, все зависит от области применения устройства и его предназначения.
Напряжение питания паяльников
Рассматривая виды паяльников также следует уделить внимание тому, какое рекомендуемое напряжение для питания. Как правило, большинство бытовых моделей, которые можно использовать для пайки микросхем, могут работать от стандартной сети 220 Вольт. Это связано с применение трансформатора. Напряжение 220 В для некоторых устройство может быть слишком высоким. Примером можно назвать случаи, когда должны применяться импульсные источники питания.
Отличительными особенностями, которыми обладают источники питания импульсных паяльников, можно назвать нижеприведенные моменты:
- Нагревательным элементом выступает вторичная обмотка.
- Конструктивные особенности обеспечивают быстрый нагрев жала.
- Низкий показатель потребительской мощности.
- Некоторые модели позволяют регулировать показатель мощности в узком диапазоне.
Схемы импульсных паяльников могут существенно отличаться, что во многом связано с тем, какая фирма занимается выпуском продукта. Примером можно назвать многочисленные китайские модели, характеризующиеся низкой надежностью.
Мощность нагрева паяльников
Мощность паяльника также может варьировать в достаточно большом диапазоне. Этот показатель считается одним из наиболее важных, учитывается при подборе более подходящей модели. От подобного показателя зависит также температуры нагрева и некоторые другие характеристики. К основным рекомендациям по выбору можно отнести следующие моменты:
- Для работы с небольшими микросхемами подходит устройство, показатель мощности которого не более 25 ватт. Этого вполне достаточно для припаивания небольших элементов. Стоит учитывать, что слишком высокий показатель мощности может привести к тому, что при работе микросхема может оплавится.
- Для спаивания толстых проводов используются устройства, показатель мощности которых составляет 40 ватт. Температуры, которую можно получить при подобном показателе, вполне достаточно для решения основных задач.
Как правило, с повышение рассматриваемого показателя существенно увеличивается и стоимость изделия. Это связано с конструктивными проблемами, которые возникают на момент производства устройства.
Перемотка паяльника
При ремонте купленного инструмента или создании его своими руками приходится проводить намотку проволоки. Перед непосредственным выполнением работы довольно важно правильно провести соответствующие расчеты, так как наиболее подходящая проволока выбирается в зависимости от сопротивления, мощности и напряжения источника питания. Рассчитать требующиеся показатели можно при применении различных специальных таблиц.
После вычисления требуемых параметров подбирается наиболее подходящая под них проволока. Для этого также может использоваться специальная таблица, в которой определено соотношение основных параметров. Нихромовый состав представлен сочетанием хрома и никеля, за счет чего изготавливаемый элемент способен выдерживать воздействие температуры до 1000 градусов Цельсия.
Процесс намотки предусматривает плотную укладку витков. Стоит учитывать, что при нагреве до высоких температур рассматриваемый материал покрывается окисью.
В качестве изоляционного материала может использоваться асбест, стекловолокно или слюда. Среди эксплуатационных качеств асбеста можно отметить тот, что он может размачиваться водой, принимая пластичную форму его достаточно просто распределить по поверхности. При его использовании стоит учитывать, что мокрый асбест способен проводить электричество. Поэтому паяльник следует включать исключительно после полного высыхания изоляционного материала.
В заключение отметим, что достаточно простое устройство паяльника позволяет изготавливать его своими руками.
Самодельный вариант исполнения не во многом будет уступать покупному, если сделать устройство согласно распространенным рекомендациям.
Один из наиболее надежных способов соединения проводов и деталей — пайка. Как правильно паять паяльником, как подготовить паяльник к работе, как получить надежное соединение — обо всем этом дальше.
В быту используются «обычные» электрические паяльники. Есть, работающие от 220 В, есть — от 380 В, есть — от 12 В. Последние отличаются небольшой мощностью. Используются, в основном, на предприятиях в помещениях с повышенной опасностью. Можно их применять и в бытовых целях, но нагрев их происходит медленно, да и мощность маловата…
Выбрать надо тот, Который удобно «лежит» в руке
Выбор мощности
Мощность паяльника выбирается в зависимости от характера работы:
В домашнем хозяйстве достаточно иметь два паяльника — один маломощный — 40-60 Вт, и один «средний» — около 100 Вт. С их помощью можно будет покрыть около 85-95% потребностей. А пайку толстостенных деталей все равно лучше доверить профессионалу — тут нужен специфический опыт.
Подготовка к работе
Когда паяльник включается в сеть первый раз, часто он начинает дымить. Это выгорают смазочные материалы, которые были использованы в процессе производства. Когда дым перестает выделяться, паяльник выключают, ждут пока он остынет. Дальше надо заточить жало.
Заточка жала
Далее надо подготовить к работе жало. Это цилиндрический стержень, сделанный из медного сплава. Фиксируется при помощи прижимного винта, который находится в самом конце термокамеры. В более дорогих моделях жало может быть слегка заточено, но, в основном, заточки нет.
Изменять будем самый кончик жала. Использовать можно молоток (сплющивать медь как вам нужно), напильник или наждак (просто стачивать ненужное). Форму жала выбирают в зависимости от предполагаемого типа работ. Его можно:
- Сплющить в виде лопатки (как у отвертки) или сделать плоской с одной стороны (угловая заточка). Этот тип заточки нужен, если паяться будут массивные детали. Такая заточка увеличивает плоскость соприкосновения, улучшает передачу тепла.
- Сточить край жала в острый конус (пирамидку) можно, если предполагается работа с мелкими деталями (тонкие провода, электродетали). Так проще контролировать степень нагрева.
- Тот же конус, но не такой острый подойдет для работы с проводниками большего диаметра.
Более универсальным считается заточка «лопаткой». Если ее сформировать при помощи молотка, медь уплотняется, корректировать наконечник надо будет реже. Ширину «лопатки» можно делать больше или меньше, подрабатывая ее по сторонам напильником или наждаком. С этим типом заточки работать можно с тонкими и средними паяемыми деталями (поворачивать жало в нужное положение).
Лужение паяльника
Если жало паяльника не имеет защитного покрытия, его необходимо залудить — покрыть тонким слоем олова. Это защитит его от коррозии и быстрого износа. Делают это при первом же включении инструмента, когда дым перестал выделяться.
Первый способ лужения жала паяльника:
- довести до рабоче температуры;
- прикоснуться к канифоли;
- расплавить припой и растереть его вдоль всего жала (можно деревянной щепкой).
Второй способ. Смочить тряпку раствором хлористого цинка, нагретое жало потереть о тряпку. Расплавить припой и куском поваренной каменной соли растереть его по всей поверхности жала. В любом случае медь должна покрыться тонким слоем олова.
Технология пайки паяльником
Практически все сейчас пользуются электрическими паяльниками. Те, у кого работа связна с пайкой, предпочитают иметь паяльную станцию, «любители» предпочитают обходиться обходиться обычными паяльниками без регуляторов. Иметь несколько паяльников разной мощности достаточно для работ разного типа.
Чтобы разобраться как правильно паять паяльником, надо хорошо представлять себе процесс в общем, затем углубляться в нюансы. Потому начнем с краткого описания последовательности действий.
Пайка подразумевает последовательность повторяющихся действий. Говорить будем о пайке проводов или радиотехнических деталей. Именно с ними приходится встречаться в хозяйстве чаще. Действия такие:
На этом пайка закончена. Надо остудить припой и проверить качество соединения. Если все сделано правильно, место пайки имеет яркий блеск. Если припой выглядит тусклым и пористым — это признак недостаточной температуры во время пайки. Сама пайка называется «холодной» и не дает требуемого электрического контакта. Она легко разрушается — достаточно потянуть провода в разные стороны или даже подковырнуть чем-то. Еще место пайки может быть обугленным — это признак обратной ошибки — слишком высокой температуры. В случае с проводами она часто сопровождается оплавлением изоляции. Тем не менее, электрические параметры бывают нормальными. Но, если паяются проводники при устройстве проводки, лучше переделать.
Подготовка к пайке
Сначала поговорим о том, как правильно паять паяльником провода. Для начала надо удалить изоляцию. Длина оголяемого участка может быть разной — если паять собираетесь проводку — силовые провода, оголяют 10-15 см. Если припаять надо малоточные проводники (те же наушники, например), длина оголяемого участка небольшая — 7-10 мм.
После снятия изоляции необходимо провода осмотреть. Если есть на них лак или оксидная пленка, ее надо удалить. У свежезачищенных проводов оксидной пленки обычно не бывает, а лак иногда присутствует (медь имеет не рыжий цвет, а коричневатый). Оксидную пленку и лак можно удалить несколькими способами:
- Механически. Использовать наждачную бумагу с мелким зерном. Ею обрабатывают оголенную часть провода. Так можно сделать с одножильными проводами довольно большого диаметра. Обрабатывать наждачной бумагой тонкие проводки неудобно. Многожильные так вообще можно оборвать.
- Химический способ. Оксиды хорошо растворяются спиртом, растворителями. Лаковое защитное покрытие снимается при помощи ацетилсалициловой кислоты (обычный аптечный аспирин). Провод кладут на таблетку, прогревают паяльником. Кислота разъедает лак.
В случае с лакированными (эмалированными) проводами можно обойтись без зачистки — нужно использовать специальный флюс, который так и называется «Флюс для пайки эмалированных проводов». Он сам разрушает защитное покрытие во время пайки. Только чтобы впоследствии он не начал разрушать проводники, его после окончания пайки его надо удалить (влажной тряпкой, губкой).
Если припаять надо провод к какой-то металлической поверхности (например, провод заземления к контуру), процесс подготовки мало чем меняется. Площадку, к которой будет припаиваться провод, надо зачистить до чистого металла. Сначала механически удаляются все загрязнения (включая краску, ржавчину и т.д.), после чего при помощи спирта или растворителя поверхность обезжиривается. Далее можно паять.
Обработка флюсом или лужение
При пайке главное — обеспечить хороший контакт спаиваемых деталей. Для этого перед началом пайки соединяемые детали надо залудить или обработать флюсом. Эти оба процесса взаимозаменяемы. Их основное назначение — улучшить качество соединения, облегчить сам процесс.
Лужение
Для обработки проводов потребуется хорошо разогретый паяльник, кусок канифоли, небольшое количество припоя.
Берем зачищенный провод, укладываем его на канифоль, прогреваем паяльником. Прогревая, поворачиваем проводник. Когда провод окажется весь в расплавленной канифоли, на жало паяльника набираем немного припоя (просто прикасаемся жалом). Затем вынимаем провод из канифоли и кончиком жала проводим по оголенному проводнику.
Лужение проводов — обязательный этап при пайке
При этом припой тончайшей пленкой покрывает металл. Если это медь, из желтой, она становится серебристой. Провод тоже надо немного поворачивать, а жало двигать вверх/вниз. Если проводник хорошо подготовлен, он полностью становится серебристым, без пропусков и желтых дорожек.
Обработка флюсом
Тут все и проще, и сложнее. Проще в том смысле, что нужен только состав и кисточка. Кисточку обмакиваем в флюс, наносим тонким слоем состав на место пайки. Все. В этом простота.
Сложность в выборе флюса. Есть много разновидностей этого состава и под каждый вид работы надо подбирать свой. Так как сейчас говорим о том, как правильно паять паяльником провода или электронные компоненты (платы), то приведем несколько примеров хороших флюсов для этого типа работ:
Для пайки электронных компонентов (печатных плат) не используйте активные (кислотные) флюсы. Лучше — на водной или спиртовой основе. Кислотные же имеют хорошую электропроводность, что может нарушить работу устройства. Также они очень химически активны и могут вызвать разрушение изоляции,коррозию металлов. Благодаря своей активности они очень хорошо подготавливают к пайке металлы, потому их используют, если надо припаять провод к металлу (обрабатывают саму площадку). Наиболее распространенный представитель — «Паяльная кислота».
Разогрев и выбор температуры
Если хотите знать, как правильно паять паяльником, надо научиться определять достаточно ли разогрето место пайки. Если пользуетесь обычным паяльником, ориентироваться можно по поведению канифоли или флюса. При достаточном уровне нагрева они активно кипят, выделяют пар, но не горят. Если поднять жало, капли кипящей канифоли остаются на кончике жала.
При использовании паяльной станции исходят из таких правил:
То есть, на станции выставляем на 60-120°С выше, чем температура плавления припоя. Зазор температур, как видите большой. Как выбрать? Зависит от теплопроводности спаиваемых металлов. Чем лучше он отводит тепло, тем более высокой должна быть температура.
Внесение припоя
Когда место пайки достаточно разогрето, можно добавлять припой. Его вносят двумя способами — расплавленное, в виде капли на жале паяльника или в твердом виде (проволоку припоя) непосредственно в зону пайки. Первый метод используется если область пайки небольшая, второй — при значительных площадях.
В случае, если надо внести небольшое количество припоя, его касаются жалом паяльника. Припоя достаточно, если жало стало белым, а не желтым. Если повисла капля — это перебор, ее надо удалить. Можно стукнуть пару раз по краю подставки. Потом сразу возвращаются в зону пайки, проводя жалом вдоль места пайки.
Во втором случае проволоку припоя вводим непосредственно в зону пайки. Нагревшись, он начинает плавиться, растекаясь и заполняя пустоты между проводами, занимая место испаряющегося флюса или канифоли. В этом случае надо вовремя убрать припой — его переизбыток тоже не очень хорошо влияет на качество пайки. В случае с пайкой проводов это не так критично, а вот при пайке электронных элементов на платах очень важно.
Чтобы пайка была качественной, необходимо все делать тщательно: зачищать провода, прогреть место пайки. Но перегрев тоже нежелателен, как и слишком большое количество припоя. Вот тут нужна мера и опыт, а набраться его можно повторяя все действия некоторое количество раз.
Приспособление для более удобной пайки — третья рука
Как научиться паять паяльником
Для начала возьмите несколько кусков одножильного провода небольшого диаметра (можно — монтажные провода, те, которые используются в связи и т.п.) — с ними работать проще. Нарежьте их на небольшие кусочки и на них тренируйтесь. Сначала старайтесь спаять два провода. Кстати, после лужения или обработки флюсом их лучше скрутить между собой. Так увеличиться площадь контакта и проще будет удерживать провода на месте.
Когда пайка несколько раз получится надежной, можно увеличить количество проводков. Их тоже надо будет скручивать, но уже применять придется пассатижи (две проволоки можно скручивать руками).
Нормальная пайка означает:
После того, как освоена пайка нескольких проводов (трех…пяти), можно попробовать многожильные провода. Сложность состоит в зачистке и лужении. Зачищать получится только химическим методом, а лудить, предварительно скрутив провода. Затем залуженные проводники можно попытаться скрутить, но это довольно сложно. Придется их удерживать при помощи пинцета.
Когда и это освоено, можно тренироваться на проводах большего сечения — 1,5 мм или 2,5 мм. Это те провода, которые применяют при прокладке проводки в квартире или доме. Вот на них и можно тренироваться. Все тоже, но работать с ними сложнее.
После завершения пайки
Если обрабатывали провода кислотными флюсами, после остывания припоя, его остатки надо смыть. Для этого используют влажную тряпку или губку. Их смачивают в растворе моющего средства или мыла, после — удаляют влагу, просушивают.
О том, как правильно паять паяльником вы знаете, теперь надо приобретать практические навыки.
Паяльник – основной инструмент для проведения пайки. Он может различаться по типу конструкции и мощности.
В зависимости от вида нагревателя, можно выделить 2 основные группы:
- Керамические паяльники – быстрее нагреваются, но при этом имеют меньший срок службы. Данная особенность связана с тем, что керамический стержень достаточно хрупкий и может сломаться при определенных условиях. Поэтому с подобным вариантов исполнения следует работать аккуратно.
- Спиральные долго разогреваются, но при этом практичные и долговечные. Они получили широкое распространение. В данном случае, в качестве жилы также используется керамический стержень, однако снаружи он защищен специальными витками из прочной проволоки.
По показателю мощности, можно провести следующую классификацию:
- Мощность от 3 до 10 Вт наиболее подходит при работе с очень маленькими микросхемами. В случае с микросхемами часто встречается ситуация сгорания дорожек из-за высокой температуры. Ограничение в 10 Вт делает паяльник более удобным в использовании, также уменьшение мощности позволяет сделать конструкцию более легкой и удобной.
- Мощность от 20 до 40 Вт часто встречается в паяльниках, которые относятся к категории радиолюбительских или бытовых. Они встречаются очень часто. Многие недорогие модели имеют именно подобную мощность. Для большинства задач мощности 40 Вт будет достаточно. При этом, конструкция будет небольшой.
- Мощности от 60 до 100 Вт достаточно для распайки толстых проводов. Именно поэтому, подобные варианты исполнения встречаются в автосервисах, которые выполняют работы по ремонту электрики автомобилей. Подобные конструкции достаточно громоздкие.
- Мощность от 100 до 250 Вт позволяет проводить запайку кастрюль, радиаторов и прочих вещей из металла с достаточно большой толщиной поперечного сечения. Работать при использовании столь мощного паяльника следует с особой осторожностью. В некоторых случаях, вместе с инструментом идет инструкция, в которой четко указана техника безопасности, соблюдение которой обязательное условие.
При выборе, стоит помнить о том, что чем больше мощность, тем более громоздкая конструкция.
Кроме этого, можно отметить также присутствие на рынке специальных паяльных станций, которые в несколько раз превосходят обычные паяльники. Скорость пайки при использовании этого оборудования в несколько раз больше, как и качество полученного соединения. Однако. для правильного использования станции, нужно иметь определенные навыки, стоимость их очень велика.
Критерии выбора – на что обратить внимание?
Провести выбор рассматриваемого инструмента следует с учетом его основных качеств.
- Мощность и размер конструкции . Как ранее было отмечено, мощность является одним из определяющих факторов того, можно ли использовать паяльник в тех или иных условиях. Если мощность большая или маленькая, выполнить работу не получится. Существуют варианты исполнения, которые позволяют проводить регулировку мощности в обширном диапазоне.
- Напряжение питания также определяет возможность использования паяльника в тех или иных условиях. Наибольшей популярностью пользуются модели, которые работают от стандартной сети 220 В. С точки зрения безопасности, многие выбирают конструкцию, которая работает при напряжении 36 В.
- Вид нагревательного элемента также можно назвать определяющим фактором. Широкое распространение получили ЭПСН, которые представлены керамической трубкой, покрытой сверху проволокой.
- Стойкость и форма жала . Жала изготавливают в виде конуса, иглы или лопатки. Есть варианты исполнения, которые позволяют проводить смену насадки, что значительно повышает комфорт работы.
- Наличие в конструкции термоизоляционных ручек – важное требование. Во время работы на протяжении длительного времени, тепло от нагревательного элемента может переходить в ручки, если они не изолированы.
- Наличие возможности регулирования длины жала . Эта возможность необходима по причине «съедания» жала со временем. На конце могут образоваться дефекты, которые значительно усложнят работу. Как правило, их спиливают и затем регулируют длину наконечника.
Вышеприведенные особенности следует учитывать при выборе паяльника.
Выбор комплектующих: рукоятка, насадка, подставка
При выборе комплектующего, обращают внимание на следующее:
Подставка
Во время работы, наконечник нагревается до 250 градусов Цельсия и выше. Для того, чтобы исключить вероятность возникновения опасной ситуации, используют специальные подставки. При выборе, следует обращать внимание на те варианты исполнения, которые имеют хорошую фиксацию паяльника, а также изолированную часть соприкосновения конструкции с нагревающимся элементом инструмента.
Насадка
Может быть различной формы. Существуют специальные наборы, которые имеют несколько вариантов исполнения насадок.
Рукоятка
Должна быть изолированной от нагревательного элемента.
В некоторых случаях, производитель паяльника также создает специальные наборы комплектующего.
Основные параметры
К основным параметрам можно отнести:
- Мощность определяет возможность пайки металла определенной толщины. Чем она выше, тем более объемные работы можно выполнить.
- Тип стержня определяет скорость разогрева паяльника.
- Наличие специального регулятора для установки необходимой температуры и мощности, делает инструмент более функциональным.
- Форма жала – конструктивная особенность, которая определяет возможность работы при тех или иных условиях. Есть модели, которые имеют сменное жало.
- Напряжение , от которого может быть запитан прибор. Наиболее популярные варианты исполнения, которые работают от сети с напряжением 220 В.
Подобные параметры – основные. Другие нюансы, к примеру, из какого материала изготовлена рукоятка и какой она длины, нельзя назвать определяющими факторами работы инструмента.
Выбор фирмы-производителя и обзор моделей
При выборе паяльников, часто обращают внимание на то, какая фирма производит ту или иную модель:
- Наибольшей популярностью пользуется продукция чешских производителей, так как она обладает хорошим показателем соотношения цены и качества.
- Также , неплохие аппараты производят турецкие производители.
- С китайскими моделями все сложно , так как в этом случае сложно отличить низкокачественный продукт от хорошего.
- Российские паяльники также часто можно встретить в продаже. Их невысокая стоимость привлекает довольно много внимания. Что касается качества, многие модели подходят для бытового использования.
Существует огромное количество моделей паяльников.
Среди всех отметим следующие:
- FIT 60502 – один из самых дешевых вариантов, стоимость около 250 рублей. Мощность 25 Вт. Модель подходит для выполнения различных бытовых задач. Не имеет регулятора.
- СВЕТОЗАР SV-55316-40-H4 – модель, которая поставляется в виде набора. Имеет мощность 40 Вт. Может использоваться для выполнения бытовых задач, имеет массивную ручку. Стоимость около 800 рублей.
- ДИОЛД ПП-120 – набор, поставляемый в специальном ящике. Мощность 100 Вт, температура рабочей поверхности 250 градусов Цельсия. Стоимость 1500 рублей.
- СВЕТОЗАР SV-55335 – паяльная станция, мощность 48 Вт, температура при работе 450 градусов Цельсия. Имеет сложную конструкцию с возможностью регулировки параметров работы. Стоимость более 5 000 рублей. В комплекте есть специальная подставка.
При выборе той или иной модели, следует учитывать то, как часто и какие работы будут проводиться.
Советы:
- При выборе наиболее подходящей модели , исходя из вышеуказанных рекомендаций, следует помнить о том, что хороший паяльник не будет стоить дешево.
- Также , стоит помнить о том, что нужно правильно выбрать продавца. Рассматриваемая продукция должна иметь гарантию.
- Перед выбором нужно оценить то, как часто будет использоваться паяльник, и какие работы будут проводиться. Зачастую смысла в приобретении дорогой модели нет.
Вопрос-ответ
- Какая мощность подходит для пайки радиодеталей? Чаще всего выбирают модели 30-50 Вт.
- Какой срок службы? В этом случае опираясь на отзывы можно сказать – от 1 дня до нескольких десятков лет.
- Какое жало лучше: конусовидное или плоское? Однозначного ответа на этот вопрос нет, так как все зависит от вида работ и других особенностей.
- Какой ценовой диапазон лучше выбрать для новичка? 800-1000 рублей – в этой категории стоит подбирать себе паяльник.
