Индукционный паяльник принцип работы: Ошибка 404 – документ не найден

Содержание

Устройство паяльника: схема и принцип работы

Смотрите также обзоры и статьи:

Электрическая схема паяльника

Схема паяльника достаточно простая, она включает в себя нескольких основных элементов: вилка, спираль, сделанная из нихрома, и провод.

Вилка и провод используются в том случае, если паяльник работает от сети, но существуют и паяльники, где питание поступает от встроенного источника. Спираль является основной частью паяльника, благодаря ей электричество преобразуется в тепло, после чего обрабатываемые детали нагреваются и происходит их спаивание.

Температура нагрева паяльника, а точнее, его жала, не регулируется, поэтому для поддержки необходимого значения температуры можно подключить его через регулятор мощности для возможности проводить регулировку вручную и в дальнейшим поддерживать ее в ходе работы.

Мощность паяльника выбирается в зависимости от рода предстоящей работы: мелкие детали паяются прибором малой мощности. Это важно, потому что если взять паяльник с большой мощностью, то его жало не проникнет в труднодоступные места, а также велика вероятность перегрева. Для больших деталей и толстых проводов нужен паяльник помощнее (от 40 Вольт и выше). Если мощность будет недостаточной, то пайка будет некачественной с образованием пустот.

Подбор паяльника также зависит от напряжения. Паяльник напряжением 12 Вольт подойдет для работы в легковом автотранспорте, 24 Вольта – в грузовом автотранспорте, 27 Вольт – в воздушном транспорте, 36 Вольт – в помещениях с повышенной влажностью с выполнением обязательного заземления находящегося там электрооборудования.

Если у вас имеется паяльник, предназначенный на напряжение 12 Вольт, а вы хотите переделать его на 220 Вольт, то придется намотать спираль несколькими слоями, что создаст трудности при производстве работ с небольшими по размеру деталями.

Если сеть соответствует паяльнику, то работать можно от переменного и от постоянного напряжения. Это из-за нихромового материала, из которого сделан нагреватель.

Обычно напряжение в паяльных инструментах составляет  именно 220 Вольт. Для работы в помещениях с большой влажностью или запыленностью используют приборы напряжением до 42 Вольт. Это вынужденная мера безопасности, исключающая вероятность поражения электрическим током.

Как устроен паяльник

Паяльником называется прибор, с помощью которого можно соединить между собой детали. Посредником между этими деталями может быть припой – вещество, которое под действием высокой температуры плавится и переходит в состояние жидкости. После прекращения этого воздействия припой мгновенно твердеет и обеспечивает неразрывное соединение. Этот инструмент является незаменимым для людей, работающих с электроникой, потому что благодаря ему можно не только соединить детали, но и разъединить их.

Необязательно быть семи пядей во лбу и тщательно изучать внутреннее устройство паяльника для того, чтобы уметь его использовать, но если вдруг он выйдет из строя, то эта информация может помочь.

Паяльники, выпущенные в разное время, несомненно, имеют кое-какие отличия, однако, основные части подобны у всех моделей. Устройство паяльника выглядит следующим образом: основная часть – это стержень, который сделан из красной меди. При воздействии температуры именно он расплавляет припой. Почему выбран именно этот металл? Все потому, что именно он имеет высокий коэффициент теплопроводности. Стержень на конце выполнен в форме клина, для того, чтобы работа с мелкими деталями проходила легче и удобнее.

Вторая важная часть паяльника представляет собой трубку, сделанную из стали, куда помещается медный стержень. Эта конструкция называется нагревательным элементом. Сверху упомянутую трубку оборачивают слюдой. Для чего она нужна и чем заменить слюду в паяльнике? Слюду можно заменить обычной стеклотканью, поверх намотав нихромовую проволоку. Когда по ней будет проходить электрический ток, при этом она будет нагреваться и передавать тепло трубке. От этого стержень также будет нагреваться. На проволоке из нихрома находится еще один слой слюды, который необходим для защиты спирали от взаимодействия с корпусом паяльника, что увеличивает уровень безопасности прибора. Кроме того, слой слюды нужен для того, чтобы сохранить тепло и не нагревать впустую корпус прибора.

Рукоятка прибора может быть произведена из дерева или специального пластика, но ни в коем случае не из металла.

Что касается проводов, то они присоединены к выводам нихромовой проволоки, а чтобы соединение было максимально крепким можно пользоваться алюминиевыми зажимами, которые надежно припаяны. Их назначение не ограничивается лишь обеспечением качественного соединения, они также призваны отводить лишнее тепло. Чем больше мощность паяльника, тем больше температура, которой подвергаются медные провода, и тем нужнее присутствие алюминиевых зажимов. Это нужно знать на тот случай, если при ремонте паяльника встанет вопрос об удалении этих зажимов.

Нагревательный элемент расположен внутри стального корпуса инструмента. В зависимости от модели на корпусе может быть резьба для фиксации стержня, а также отверстия для отвода тепла, которые располагаются вблизи рукоятки.

Рассмотрим, к примеру, индукционный паяльник и то, как он работает. Он начинает греться благодаря катушке индуктора. Наконечник покрыт ферромагнитным составом, что сказывается на создании магнитного поля. Сердечник начинает разогреваться. Когда градусы достигли определенного уровня нагрев прекращается. При дальнейшем остывании происходит восстановление ферромагнитных характеристик и снова паяльник начинает увеличивать температуру. То есть поддержание температуры происходит автоматически без использования каких-либо термодатчиков и дополнительных электронных приспособлений.

В отличие от индукционного газовый паяльник относится к устройству автономного типа. Его можно применять где угодно.

Пламя, возникающее от сгорания газа, и является источником тепла, от которого происходит нагрев жала. Газ в паяльник заправляется при помощи обычного баллончика.

Принцип работы паяльника

Схема работы заключается в следующем: когда происходит подключение паяльника к электрической сети, то нихромовая спираль пропускает через себя электроток и происходит ее нагревание. Тепло передается на медный стержень, из-за чего его температура может возрасти до очень высоких показателей, порядка 300 градусов. Из-за этого припой расплавляется под воздействием жала (стержня) и спаивает детали.

Разновидностей паяльников множество, они могут быть отличны по мощности и иметь разные типы нагревательных элементов. В тех случаях, когда нужно спаять детали больших размеров или проводов с большим  поперечным сечением нужны паяльники с большим жалом и обладающие мощностью около 100 Ватт. Паяльники мощностью от 50 до 80 Ватт нашли свое применение для ремонта электрооборудования и радиотехники. Паяльники для пайки мелких элементов должны быть с тонким жалом и маломощные – около 20 Ватт.

В наше время выпускается множество видов паяльников, один из которых – с нагревателем из керамики. Такие паяльники очень капризны, если на его нагревательный элемент попадет немного воды или он упадет, то может выйти из строя и возможности починки уже не будет. Дело в том, что нагревательный элемент состоит из керамической пластины очень небольшой толщины, а внутри – тонкая нихромовая спираль. При малейшем воздействии эта тонкая проволока рвется, и паяльник не подлежит ремонту.

Разновидностей паяльников много и их устройство и принципы работы отличаются друг от друга. Выбор паяльника зависит от характера задачи, которую он должен решить.

  • Стержневые – являются наиболее распространенным видом. То, как они работают и из чего состоят - рассмотрели немного выше. Эта разновидность получила свое одобрение и признание у многих мастеров, работающих на дому, они неплохо справляются и с бытовой техникой, и с проводами.
  • Пистолетные – внешне похожи на оружие, также применяются для ремонтных работ. Рабочая часть и рукоятка расположены друг к другу под углом 90 градусов – это очень удобно для некоторых работ.
  • Паяльные станции – укомплектованы блоками управления, которые позволяют производить различные настройки – мощность, температура, сила тока и пр.

Паяльные станции можно подразделить на несколько видов, от которых зависит их принцип работы:

  • Цифровые – принцип работ схож со стержневыми паяльниками. Отличие заключается в том, что здесь можно задать параметры для производства работ.
  • Инфракрасные – спаивание происходит благодаря инфракрасному излучению. Длина волн составляет до 10 мкм, а зона прогрева – до 60 мм.
  • Термовоздушные – при его работе припой плавится от воздействия горячего воздуха, направление которого регулируется соплом.
Расчет сопротивления нихромовой спирали

Нихромовую спираль можно найти в магазинах в виде катушки с намотанной проволокой. Эта форма очень удобная и компактная. Она является нагревательным элементом и изготавливается сплава хрома с никелем. Отсюда и название – нихром.

Две наиболее известные марки – Х20Н80 (73% никеля и 23% хрома) и Х15Н60 (60% никеля и 18% хрома). Первый называют классическим видом, а второй создали для уменьшения стоимости проволоки, здесь уменьшен состав никеля и хрома, зато увеличено количество железа.

После получения этих двух основных сплавов было получено множество модификаций, у которых имеется большая стойкость к окислению при увеличенном показателе температуры. Такие виды применимы для тех нагреваемых элементов, которые имеют взаимодействие с воздухом.

Основным свойством нихромовой проволоки является способность сопротивляться электротоку. Нихромовая спираль может применяться не только как нагревательный элемент, но также как материал для сопротивления электросхем. Для нагревателей используют спирали, которые применяются в тепловентиляторах и терморефлекторах, для электроотопления и в тенах отопительных приборов, а также в виде нагревателя для термооборудования.

Сплавы, которые получены в вакуумных печах, используются для промышленного оборудования.

Спирали из двух указанных наиболее распространенных марок отличаются от остальных тем, что при изменении температуры не слишком меняется их сопротивление. Она частенько используются для резисторов, а также различных деталей.

Нихромовую спираль можно изготовить дома. Вам понадобится лишь проволока подходящей марки. Расчет нихромовой спирали зависит от удельного сопротивления проволоки, также необходимой мощности. Рассчитывая мощность следует не упустить тот наибольший ток, при котором температура нихромовой спирали достигнет нужного показателя.

Для расчета силы тока и температуры давно придуманы справочники, но это еще не всё. Обязательно должны быть учтены условия, при которых эксплуатируется нагреватель. Если нагреватель опустить в воду, то теплоотдача увеличится и ток можно увеличить вполовину расчетного. Если нагреватель закрытый, то отвод тепла будет уменьшаться, при этом ток нужно будет уменьшить на величину до 50%.

Немаловажное значение имеет спиральный шаг: витки, расположенные близко друг к другу способствуют большему нагреву, если шаг большой, то остывание происходит быстрее. Все справочные значения приведены для нагревателей горизонтального типа, при изменении угла показания изменятся.

Применяя школьные знания, зная значение мощности и напряжения, находим и силу тока, а затем, применяя известный всем закон Ома, с легкостью находим сопротивление.

Длина спирали зависит от диаметра проволоки и удельного сопротивления, поэтому формула будет следующая: L=(Rπd2)4ρ, где
L – длина;
R – сопротивление;
d – диаметр проволоки;
π – 3,14;
ρ – удельное сопротивление материала (нихром).

Можно просто использовать табличное значение линейного сопротивления, а также поправки по температуре.

Тогда расчет будет другим: L=R/ρld, где ρld – сопротивление проволоки длиной 1 метр и диаметром d.

Для геометрического расчета спирали из нихрома, а именно количества витков, нам понадобится формула N=L/(π(D+d/2)), при этом длина одного витка равна π(D+d/2).

Конечно, фактически никто не занимается навивкой проволоки вручную. Намного проще пойти в магазин и купить нужную спираль со всеми необходимыми характеристиками.

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Паяльные станции. Виды и особенности. Применение и как выбрать

Сегодня паяльник уже стал обыденным инструментом, который годится только для решения бытовых вопросов по пайке. Для выполнения качественного восстановления и ремонта современных устройств необходимо иметь более профессиональное оборудование. В этой области для специалистов и новичков предлагается большой выбор видов различных приборов. Для ремонта сложных электронных устройств используются паяльные станции, получившие большую популярность, как у начинающих радиолюбителей, так и у профессионалов.

Классификация и устройство

Учитывая большой выбор разнообразных моделей паяльных станций в продаже, рассмотрим их виды, назначение и возможности.

Контактные паяльные станции

Этот вид станций по своему устройству напоминает паяльник, оснащенный электронным блоком регулировки температуры.

Контактные станции для пайки делятся на две категории, в зависимости от вида применяемого припоя:
  • Станции для работы с оловянно-свинцовыми припоями.

  • Станции для припоя без свинца. Этот вид станций отличается наличием нагревательного элемента мощностью до 160 ватт. Это обусловлено повышенной температурой плавления припоев без свинца, поэтому необходима большая мощность. Наличие регулятора температуры в этом виде паяльной станции позволяет применять их для пайки обычным легкоплавким припоем со свинцом.

Цифровые и аналоговые

Паяльные станции делятся на цифровые и аналоговые, в зависимости от принципа действия управляющих блоков.

У аналоговых станций температура стабилизируется следующим образом:
  • Нагревательный элемент работает, пока сердечник паяльника не нагреется до определенной температуры, далее питание отключается.
  • При снижении температуры ниже определенной границы нагревательный элемент подключается и начинает нагревать жало паяльника.

За функционированием паяльника следит электромагнитное реле, которым управляет электроника и термодатчик. Преимуществом аналоговой управляющей системы паяльной станции является низкая стоимость. Недостатком является низкая точность работы, приводящая к чрезмерному нагреву жала паяльника. Отсюда возникают другие проблемы: перегрев радиодеталей, частая смена жала.

Цифровая станция пайки работает за счет управления нагревателем с помощью PID-регулятора, который управляется с помощью программы, заложенной в микроконтроллере. Цифровой способ контроля значительно точнее аналогового.

Индукционные устройства

В этом виде паяльной станции жало паяльника нагревается за счет индукционной импульсной катушки, действующей от колебаний высокой частоты, которые образуют в покрытии из ферромагнетика вихревые токи. Нагревание осуществляется до температуры, называемой точкой Кюри. После этого магнитные свойства ферромагнетика меняются и нагрев прекращается.

Бесконтактные станции

Такие устройства используются для ремонтных и демонтажных работ со схемами, а также для замены микросхем с большим количеством выводов.

Бесконтактная станция для пайки бывает инфракрасной, термовоздушной или комбинированной, в зависимости от принципа работы:
  • Инфракрасная станция включает в себя нагревательный элемент в виде инфракрасного керамического или кварцевого излучателя. По сравнению с термовоздушными паяльными станциями у инфракрасных станций есть свои достоинства:
    -разрешается работа со сложнопрофильными компонентами;
    — не нужно искать насадку для фена под определенную микросхему;
    — радиодетали во время пайки не сдуваются воздухом с платы;
    — равномерное нагревание места пайки.Стоит отметить, что инфракрасные станции имеют высокую стоимость, и являются профессиональным оборудованием. Начинающими любителями радиоэлектроники они применяются редко.

  • Паяльная станция с феном (термовоздушная). Контактные станции являются монтажными, а для демонтажа радиодеталей с большим числом выводов, как микросхемы, они не подходят. Для этого применяется специальное оборудование с термофеном. В отсутствии такого оборудования радиолюбители иногда используют промышленный фен или газовую горелку. Но это не профессиональный инструмент, который не позволяет добиться хорошего качества работы. Слишком мощная струя воздуха может сдуть радиодетали с платы. Поэтому лучше применять специально предназначенное для этого оборудование.Изображенная модель станции оснащена цифровыми контроллерами. Такое оборудование стоит больше простых моделей. Чаще всего фены комплектуются регулирующими поток воздуха насадками.

  • Комбинированные паяльные станции сочетают в своем устройстве другие виды оборудования, например, термофен и паяльник.
Демонтажные станции

В конструкцию этого вида оборудования входит компрессор, действующий на всасывание. Нагретый припой с поверхности всасывается в отдельную емкость.

Дополнительное оборудование
Многие станции для пайки поставляются в комплекте с дополнительными устройствами, облегчающими работу. К ним относятся:
  • Лампы для подсветки.
  • Дымоуловители.
  • Демонтажные пистолеты.
  • Вакуумные пинцеты.
  • Тепловые излучатели для разогрева монтажной платы.
  • Фен для локального нагрева.
  • Термопинцет для установки и демонтажа миниатюрных деталей.
Как выбирать паяльные станции
Основной задачей паяльной станции является обеспечение качественной пайки элементов. Это зависит от технических и конструктивных параметров:
  • Вид нагревательного элемента. Изготовители сегодня представляют паяльные станции, оснащенные двумя видами нагревательных элементов: керамическими и нихромовыми. Первые из них нагреваются быстро, но слишком чувствительны к неравномерному нагреванию, и часто трескаются. Термостабилизация помогает керамическим нагревателям обеспечить хорошую отдачу тепла, долговечность и высокую мощность. Нихромовые элементы не могут обеспечить долгий срок службы нагревателя, поэтому их лучше применять для редкого использования. Однако, нихромовый нагреватель имеет низкую стоимость, в отличие от керамического.
  • Интервал регулирования температуры.
  • Скорость нагревания.
  • Мощность. Качественная работа паяльной станции во многом зависит от ее мощности и вида пайки. Мощность является главным параметром при выборе оборудования для пайки. Это особенно важно при использовании паяльной станции для ремонта чувствительных устройств: навигаторов, планшетов или смартфонов.
  • Напряжение.
  • Параметры эргономики: форма, размеры, масса.
  • Стандартная температура безсвинцовой пайки для оборудования должна составлять не менее 250 градусов.

Независимо от типа паяльной станции, необходимо заблаговременно запастись несколькими сменными жалами. Разные виды жал имеют разную площадь края, форму. Эти параметры влияют на окончательный результат работы. Чем больше площадь конца жала, тем лучше происходит теплообмен при пайке. Форма жала и его температура влияет на способность пайки определенных элементов и радиодеталей.

Добросовестные производители паяльного оборудования контролируют качество материала паяльных жал. При выборе паяльной станции большое значение имеет возможность замены деталей при выходе их из строя.

Похожие темы:

Как выбрать паяльник и на что обратить внимание

Паяльник для радиолюбителя, наверное самая главная вещь в его арсенале, поэтому к выбору паяльника следует подойти ответственно и знать какие бывают паяльники на что стоит обратить внимание.

Виды паяльников и их принцип работы

Электрические паяльник бывают разные и отличаются по способу нагревания, конструкции.

Нихромовый паяльник

В нихромовом паяльнике нагрев жала осуществляется за счет нихромовой спирали по которой пропускается ток. Спираль намотана на термостойкий и диэлектрический каркас. Внутрь каркаса вставляется жало паяльника.

Керамический паяльник

В керамических паяльниках в качестве нагревательного элемента выступает стержень из керамики. Он нагревается за счет напряжения приложенного к контактам. Такие паяльника в последнее время набирают все большую популярность. Нет риска перегорания паяльника так ка перегорать там нечему. Но с ним нужно быть по аккуратнее, не швырять его куда попало, потому как в случае сильного удара есть вероятность что керамический стержень треснет.

Индукционный паяльник

Особенностью этого паяльника является способ нагрева жала паяльника. Нагрев осуществляется за счет наведенных в стержне индукционных токов, а эти токи в свое очередь по закону Джоуля-Ленца  и осуществляют нагрев.

Типы нагревательного элемента

Любой паяльник, какой бы он не был дорогой, осуществляет пайку за счет расплавления припоя, отличаются паяльники только способом нагрева, нагревательным элементов, наличием регулирования температуры и других параметров. Далее приведена таблица, с типами нагревателей.

Тип нагревателя Активный элемент Теплопотери Достоинства Недостатки Примерное время нагрева
Нихромовый Нихромовая проволока Высокие Простота Перегорание нихрома высокая инерция
Керамический Нихромовая проволока в спеченной керамике Низкие Долговечный Хрупок Десятки секунд
Индукционный Феррит Низкие Долговечный Температура регулируется Секунды

Высокие теплопотери обозначают, что не вся затраченная энергия передалась в жало, чем выше теплопотери, тем хуже регулировка температуры.

Наиболее распространены нихромовые нагреватели и их разновидности, за счет простоты обслуживания, невысокой цены и простой эксплуатации.

Далее по распространенности идут керамические, у них нагревательный элемент распределен равномерно по всему нагревателю, за счет чего получается высокая теплопередача и минимальные потери.

Заключают тройку лидеров индуктивные нагреватели, они работают по принципу индуктивной электроплиты — за счет магнитной индукции нагревается металл, но при определенной температуре (точка Кюри), нагрев прекращается и поддерживается постоянная температура. Следует заметить, что рабочая температура определяется материалом жала.

Питание паяльников

Все паяльники требуют электропитания и подразделяются на высоковольтные, низковольтные, постоянного и переменного тока.

Наиболее распространенные способы питания паяльников сведены в таблицу.

Постоянный ток Переменный ток

12 В 230 В

24 В 36 В

Паяльник на ~230 Вольт — это бытовой электроприбор, для ремонта электропроводки и несложной бытовой радиоаппаратуры. Подходит для нечастого ремонта, не ответственных применений. Переменное напряжение ~230 Вольт — промышленное сетевое напряжение.

Паяльник на ~36 Вольт — это промышленный электроприбор, для произведения монтажа электро- радио- бытовой аппаратуры, пайки проводов, ремонт промышленного оборудования. Переменное напряжение ~36 Вольт — промышленный стандарт, электромонтажных цехов. Понижено для обеспечения безопасности персонала.

Паяльник на =12 Вольт используется, в основном, для произведения монтажа в автомастерских, за счет простоты и наличия бортовой сети на 12 Вольт. Хорошо подходит для монтажа проводов, клемм и прочего ремонта.

Паяльник на =24 Вольт используется в основном в паяльных станциях, для монтажа SMD компонентов и остального монтажа радиоэлементов.

Способы регулировки температуры паяльников

Для качественной пайки требуется подбирать температуру под припой, т.к. неверно подобранная температура ухудшит качество пайки, что бы этого не происходило вводят регуляторы температуры, в основном цифровые или регуляторы мощности — более простые регуляторы, зачастую аналоговые.

Аналоговые регуляторы

Аналоговые регуляторы это достаточно простые и надежные устройства, с минимальным количеством электронной начинки.

В простейшем случае регулировка происходит так: с помощью ручки устанавливается некоторое желаемое значение температуры Тж, аналоговая схема сравнивает текущее значение температуры Тт и, если Тт ниже, чем Тж, то включает нагрев, если Тт выше Тж — выключает.

Плюсы такого решения: простота, дешевизна, надежное решение

Минусы такого решения: паяльник имеет инерцию, поэтому температура будет изменяться в достаточно широких интервалах, вне зависимости от установленного значения желаемой температуры.

Цифровые регуляторы

Цифровые регуляторы позволяют с высокой точностью поддерживать температуру пайки, а значит, обеспечить максимальное качество и надежность пайки.

Такие регуляторы строятся с помощью микропроцессорной электроники и относятся к более высокому классу, чем аналоговые способы регулирования. Регулирование температуры происходит по математическим расчетам, в этом случае точность может достигать 0,1 градус!

Плюсы такого решения: высокая точность поддержания температуры, быстрый разогрев.

Минусы такого решения: цена, т.к. в процессоре содержится программное обеспечение высокой сложности, что в итоге отражается в стоимости

Однако наличие микропроцессора не всегда означает, что это цифровые регуляторы, т. к. зачастую один микропроцессор дешевле всей аналоговой схемы, а регулирование происходит по аналоговому закону, т.е. если температура Тт < Тж, то включается нагревательный элемент, если Тт > Тж, то нагревательный элемент выключается, сам же микропроцессор используется для считывания текущей температуры, желаемой температуры и, возможно, отображение на экране, т.е. выполняет обслуживающую функцию.

В цифровом регуляторе малое количество деталей. Всю управляющую функцию реализует микропроцессор.

Остальные части цифрового регулятора, это:

  • силовая часть — организует питание для нагревателя и схемы управления
  • регулирующая часть — обеспечивает нагрев паяльника
  • согласующая часть — преобразует сигнал температуры для микропроцессора
  • индикация — сообщает о достижении рабочей/установленной температуры
  • Так же можно приобрести, готовый комплект для сборки или модернизации паяльной станции.
  • Комплект представлен в виде собранного устройства или в виде конструктора.

Индукционная паяльная станция TMT-9000S

Профессиональная паяльная станция TMT-9000S на основе технологии индукционного нагрева с учетом температуры в точке Кюри

 

Точка Кюри - это точка с определенной температурой, при которой ферромагнитный сплав теряет свои свойства. Точка Кюри имеет свою индивидуальную величину у каждого ферромагнитного сплава. В физике и материаловедении, температурой Кюри или точкой Кюри определяется температура, при которой ферромагнитый материал становится парамагнитным

 

Паяльные станции Thermaltronics

Базовая часть паяльной системы Thermaltronics - картридж, который является нагревательным элементом и наконечником одновременно. Принцип работы паяльных станций основывается на индукционном нагреве картриджа, который изготовлен из меди с ферромагнитным покрытием. В паяльных станциях Thermaltronics индукционная катушка находится непосредственно на наконечнике картриджа, где и создается постоянно действующее переменное магнитное поле. Регулировка значения температуры картриджа выполняется посредством изменения точки Кюри ферромагнитного сплава наконечника. В момент соприкосновения наконечника с точкой пайки, его температура изменяется в зависимости от теплоемкости паяемого соединения, после чего начинается восполнение энергии посредством магнитного поля для стабилизации температуры в точке Кюри

 

Для каждой модели паяльных систем Thermaltronics могут применяться картриджи с различными максимальными температурами нагрева:

 

Серия 600: 325 – 358 °C

Серия 700: 350 – 398 °C

Серия 800: 420 – 475 °C

 

Преимущества системы: 

- Время выхода на максимальную температуру: 4-5 сек

- Исключена возможность перегрева паяного соединения

- Нет необходимости в затратах времени на подбор необходимой температуры для пайки разных видов соединений. В зависимости от теплоемкости паяемого   соединения, производится стабилизация температуры в точке Кюри

- Масса паяльника намного ниже по сравнению с традиционными моделями

- Большое количество сменных наконечников с различными формами

- Минимальное количество вспомогательных частей для работы станции

- Отсутствует внутреннее тепловое сопротивление (барьер) между нагревателем и наконечником паяльника

- При бездействии происходит автоматическое выключение паяльника, за счет чего обеспечивается низкое энергопотребление 

- Не требуется проведение калибровки системы

- Не требуется проведение дополнительного обучения монтажников

- Высокое качество и конкурентная цена, по сравнению с аналогами (Metcal)

 

Индукционная паяльная станция TMT-9000S:

Спецификации:

- Входное напряжение (доступно два вида блоков питания):

- 1 блок: 100-110 В

- 2 блок: 220-240 В

- Поверхностное сопротивление: 10⁵ - 10⁹  Ω/sq

- Сопротивление заземления наконечника: <2 Oм

- Стабилизация температуры в пределах: +/- 1. 1°C (2°F)

- Температура окружающей среды: 10-40 °C (50°F -104°F)

- Установленные предохранители:

- 1 блок: 125 В, 1A

- 2 блок: 250 В, 0.5A

- Выходная мощность:  40 Вт

- Рабочая частота: 13.56 Гц

- Габаритные размеры (мм): 212.4 x 118 x 132

- Вес: 3.47 кг

- ЖК- экран (мм): 60.0 x 16.0

- Входная частота:  50/60 Гц

- Совместим с картриджами серии “M”

 

Комплект поставки:

- Блок питания

- Штатив для паяльника с подставкой для губки

- Держатель паяльника черного цвета

- Держатель паяльника зеленого цвета

- Латунный очиститель

- Губка для подставки

 

Дополнительное оборудование совместимое с паяльной станцией TMT-9000S:

Картриджи серии "М" для паяльной станции TMT-9000S 

Ознакомиться с полный перечнем доступных картриджей можно в приведенных ниже PDF-файлах:

 

 

 

 

Пистолет для удаления припоя 

Пистолет для удаления припоя позволяет быстро и эффективно очистить требуемое место на печатной плате посредством вакуумного насоса. Обслуживание и очистка пистолета проводятся очень легко благодаря шести сменным фильтрам и съемному вкладышу (камера для припоя)

 

                               DS-KIT

Видеопрезентация работы станции

 

 

 

Термопинцет

Термопинцет имеет эргономичный дизайн и разные вариации сменных картриджей, что позволяет работать даже с самыми маленькими компонентами. Пинцет оборудован фиксаторами для блокировки и возможностью регулировки картриджей по горизонтали и вертикали

 

                               TZ-KIT

Видеопрезентация работы термопинцета:

Устройство и обучение работы с электрическим паяльником

Паяльник

К наиболее часто используемым инструментам при паяльных работах относится паяльник. Без него сложно представить оборудование рабочего места. Паяльники применяют любители и профессионалы. Все зависит от вида инструмента.

Молотковый

Для соединения больших, массивных деталей применяют молотковые паяльники, названные так из-за своей формы, похожей на молоток. Они разогреваются в печах или жаровнях и, обладая большой тепловой инерцией, долго остаются нагретыми.

Такое оборудование используют для пайки крупных деталей.

Электрический

Самый традиционный способ пайки – при помощи электрического паяльника. Устроен он очень просто – в металлическом корпусе заключен нагревательный элемент, который разогревает жало – медный стержень. От мощности нагревательного элемента зависит .

Содержание процесса паяльных работ заключается в том, чтобы разогреть контактным способом соединяемые детали и скрепить их специальным составом, называемым припоем. После остывания получается прочное соединение, способное проводить электричество, если соединяемые детали являются проводниками.

Профессиональный электропаяльник может быть с регулятором напряжения

В этом случае возможна регулировка температуры жала, что очень важно при сборке и монтаже электронных схем

Особый интерес представляет индукционное оборудование. В происходит саморегуляция нагрева, они экономно расходуют электричество.

Выпускают ультразвуковое паяльное оборудование. Ультразвуковой паяльник снабжен генератором, вырабатывающим сигнал высокой частоты.

Помимо паяльника, работающего от бытовой сети, в состав оборудования поста для пайки может входить паяльный инструмент, питающийся напряжением 12 или 24 вольта. Он подходит для отладки работы электронных схем и для монтажа деталей и компонентов, которые могут выйти из строя от перегрева.

Электрические паяльники могут быть и беспроводными, работающими от пальчиковых аккумуляторов.

Газовый

С помощью газового паяльного оборудования можно плавить твердые высокотемпературные припои. Выпускают посты для газовой пайки медных труб, в которые входят баллоны, редукторы, платформа и горелка.

Недостатками электрического или газового паяльников является невозможность одновременного прогрева большой площади при малой мощности. В этом случае используются другие виды оборудования.

Инструменты и приспособления

При ручной пайке недостаточно наличия только паяльного оборудования. Не имея необходимых дополнительных приспособлений, невозможно бывает не то чтобы качественно, а вообще что-нибудь спаять. К таким приспособлениям относятся:

  • паяльная лампа;
  • пинцет;
  • набор надфилей;
  • кусачки;
  • увеличительное стекло и штатив;
  • струбцины;
  • подставки.

Один из необходимых инструментов – это пинцет. Он служит для того, чтобы удерживать мелкие детали в положении, в котором их нужно припаять.

Кроме того, зачастую металлический пинцет, зажимая выводы, служит теплоотводом, когда происходит пайка полупроводников или иных требовательных к температуре предметов.

Еще одним инструментом, часто используемым при работе, является надфиль. Плоским надфилем можно от нагара перед тем, как облудить его.

Круглым надфилем с острым концом можно аккуратно прочистить монтажные отверстия на плате. Иногда приходится зачищать выводы компонентов схем, перед тем как смонтировать их на место.

Для работы с проводами и кабелями понадобятся кусачки-бокорезы. С их помощью отрезают провода, зачищают изоляцию, иногда механически снимают лишний припой.

Для демонтажа электронных компонентов и плат из корпусов электроприборов могут понадобиться отвертки различных видов. А так как некоторые компоненты могут выйти из строя при воздействии даже слабого магнитного поля, понадобится устройство для размагничивания стальных инструментов.

Очень часто приходится паять крупные детали. Нагреть их паяльником, даже самым мощным, невозможно. В этом случае детали около места будущей пайки прогревают паяльной лампой, а после этого уже пропаивают паяльником. Паяльные лампы могут работать на бензине, керосине, газе. Некоторые модели работают на спирте.

Чтобы зафиксировать детали между собой и на столе, неплохо иметь под рукой набор металлических струбцин. При их использовании можно точно сориентировать детали одну относительно другой и сохранить это положение в течение всего времени пайки и остывания.

Полезное приспособление для пайки – поставка. На нее можно не опасаясь возгорания помещать горячий паяльник. Такое простейшее оборудование зачастую делают своими руками.

Для соединения мелких деталей, что очень часто происходит при ремонте ювелирных изделий, понадобится лупа со стеклом большого диаметра, установленная на штатив.

При постоянных частых паяльных работах неплохо установить в помещении оборудование для думоудаления.

Особенности пайки проводов

Выше мы рассказали о лужении проводов. Надо добавить несколько слов о процессе прочной их спайки. Она несколько отличается от обычной с другими материалами.

Тонкие провода подвижны, их нужно прижимать плотно, а потом паять. Способы соединения и пайки проводов различные, расскажем о некоторых.

Можете скрутить два медных провода, если они тонкие, предварительно очистив и залудив, затем спаять.

Если проводка многожильная, то очищать надо все нитки, затем пальцами сжать плотно и прокрутить по часовой стрелке, насколько можно плотнее. Затем окунуть в канифоль и жалом залудить.

Вместо плоскогубцев можно сделать так. Очистите несколько сантиметров медного нетолстого провода, залудите его, а затем туго намотайте на один конец скрутки, зафиксируйте, так же выполните и на другом конце.

А затем окунайте в расплав олова, пока на скрутке не будет видна медь. Выньте из ванны и дайте застыть.

Желательно предварительно надеть на один конец провода термоусадочную трубочку, после спайки продвиньте её и покройте всю оловянную часть.

Спичками разогрейте её, чтобы она охватила и заизолированные части. Тогда не нужно будет наматывать изоленту. Вот и вся инструкция, как правильно паять на флюсе и припое.

Перемотка паяльника

Намотка жала паяльника

В нагреватель вновь вставляется жало, зажимается винтами и в патрон дрели. Если разборку и отмотку излишнего нихрома производить, держа нагревательный элемент в руках, то всё будет гораздо сложнее. Убирается увязочная проволока.

Снимаются освобождённые обёртки стеклоткани и слюды. В слюде со стороны жала есть прорезь, куда вставлен проводник, идущий от нихрома к сетевому проводу – поэтому не разматывается, а снимается с него ослабленная слюдяная обёртка. Слюда материал весьма хрупкий. Отсоединяется примотанный к проводнику конец нихромовой проволоки. Его толщина чуть более 4-х микрон.

Нихром сматывать в обязательном порядке на что-то круглое, идеальный вариант – катушка для ниток. Открутил – подмотал и так до конца. Отсоединять второй конец нихромовой проволоки не нужно.

Сопротивление паяльника провода

Теперь нужно намотать длину в 400 Ом, а в сантиметрах это будет примерно 70 (общая длина нихромовой проволоки 300 см это 1800 Ом, отсюда 400 Ом будет 66,66см). На длине 70 см ставится фиксатор (прищепка) и в висячем положении катушки, слегка направляя пальцами, производится намотка с интервалом, обеспечивающим её окончание у первого проводника. Норма попыток не ограничена, главное не порвать нихром. По окончанию намотки необходим контрольный замер сопротивления.

Как только получилось намотать необходимое количества нихрома, отрезаем проволоку с припуском в 1 – 2 см и приматываем к проводнику. Надеваем слюдяную обмотку, пропуская проводник в имеющуюся в ней прорезь и прижимаем к ней (естественно по верх неё).

Сверху устанавливаем обмотку из стеклоткани и уплотнив прижатием, наматываем увязочную проволоку. Нагревательный элемент рассчитанный на питание напряжением 85 – 106 В собран.

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:

  1. 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.
  2. 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.

Схема регулятора мощности паяльника

Как правило, с повышение рассматриваемого показателя существенно увеличивается и стоимость изделия. Это связано с конструктивными проблемами, которые возникают на момент производства устройства.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА

1.1. К выполнению работ по пайке паяльником допускаются работники в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие обучение, инструктаж и проверку знаний по охране труда, освоившие безопасные методы и приемы выполнения работ, методы и приемы правильного обращения с приспособлениями, инструментами и грузами.

1.2. Работники, выполняющие пайку паяльником, должны иметь II группу по электробезопасности.

1.3. В случае возникновения в процессе пайки паяльником каких-либо вопросов, связанных с ее безопасным выполнением, работник должен обратиться к своему непосредственному или вышестоящему руководителю.

1.4. При пайке паяльником на работника могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы:

  • повышенная загазованность воздуха рабочей зоны парами вредных химических веществ;
  • повышенная температура поверхности изделия, оборудования, инструмента и расплавов припоев;
  • повышенная температура воздуха рабочей зоны;
  • пожароопасность;
  • брызги припоев и флюсов;
  • повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело работника.

1.5. Работники, занятые пайкой паяльником, должны обеспечиваться средствами индивидуальной защиты.

1.6. Работы с вредными и взрывопожароопасными веществами при нанесении припоев, флюсов, паяльных паст, связующих и растворителей должны проводиться при действующей общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Системы местных отсосов должны включаться до начала работ и выключаться после их окончания. Работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции.

1.7. Воздухоприемники местных отсосов должны крепиться на гибких или телескопических воздуховодах, способных перемещаться в процессе пайки паяльником к месту пайки. При этом должна быть обеспечена надежная фиксация положения воздухоприемников.

1.8. Паяльник должен проходить проверку и испытания в сроки и объемах, установленных технической документацией на него.

1.9. Класс паяльника должен соответствовать категории помещения и условиям производства.

1.10. Кабель паяльника должен быть защищен от случайного механического повреждения и соприкосновения с горячими деталями.

1.11. Рабочие места обжига изоляции с концов электропроводов (жгутов) должны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией. Работа по обжигу изоляции без применения работниками защитных очков не допускается.

1.12. Для местного освещения рабочих мест при пайке паяльником должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями. Светильники должны располагаться таким образом, чтобы их светящие элементы не попадали в поле зрения работников.

1.13. Устройство для крепления светильников местного освещения должно обеспечивать фиксацию светильника во всех необходимых положениях. Подводка электропроводов к светильнику должна находиться внутри устройства. Открытая проводка не допускается.

1.14. На участках приготовления флюсов должны быть водопроводный кран с раковиной и нейтрализующие жидкости для удаления паяльных флюсов, содержащих фтористые и хлористые соли, в случаях их попадания на кожу работника.

1.15. Для предупреждения работников о возможности поражения электрическим током на участках пайки паяльником должны быть вывешены предупредительные надписи, плакаты и знаки безопасности, а на полу положены деревянные решетки, покрытые диэлектрическими ковриками.

1.16. Рабочие поверхности столов и оборудования на участках пайки паяльником, а также поверхности ящиков для хранения инструментов должны покрываться гладким, легко очищаемым и обмываемым материалом.

1.17. Использованные при пайке паяльником салфетки и ветошь должны собираться в специальную емкость, удаляться из помещения по мере их накопления в специально отведенное место.

1.18. Работник, занятый пайкой паяльником, немедленно извещает своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любых ситуациях, угрожающих жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания (отравления).

1.19. Работнику, занятому пайкой паяльником, необходимо соблюдать правила личной гигиены: перед приемом пищи и после окончания работы вымыть руки теплой водой с мылом. Пищу необходимо принимать в специально оборудованных для этой цели помещениях.

1.20. Лица, виновные в нарушении законодательства об охране труда, несут ответственность в порядке, установленном законодательством Российской Федерации.

Меры предосторожности

Правила техники безопасности, которые необходимо соблюдать при работе с паяльным оборудованием:

  1. Поскольку при пайке свинцово-алюминиевыми припоями используются металлические детали, разогретые до 250-300°С, то возникает риск термических ожогов. Организация рабочего места и проведение работ без спешки снижают риск получения травм.
  2. При работе жало паяльника располагается на удалении от кабеля питания, поскольку разогретый элемент разрушит изоляцию. Для удержания инструмента рекомендуется применять специальную подставку.
  3. Запрещается прилагать физические усилия к паяльнику. Дополнительное давление не способствует ускорению процедуры соединения. Чтобы расплавить каплю припоя, необходимо прогреть точку до требуемой температуры. Жало прикладывается к этому месту, а затем необходимо выждать несколько секунд, пока место стыка не прогреется до температуры плавления припоя. При излишнем давлении возникает риск соскальзывания жала и травмирования кистей рук раскаленным инструментом.
  4. При работе с кислотными флюсами рекомендуется использовать защитные очки. При соединении деталей в неудобном месте (например, в распаечных коробках в помещении) очки используются и при применении канифоли. Защитные приспособления снижают риск травмирования брызгами припоя.
  5. Поскольку пары припоя и флюсов ядовиты, то все работы выполняются в проветриваемом помещении или под специальной вытяжкой с электрическим вентилятором.

Что потребуется для пайки

Для соединения кабелей припоем потребуется электрический паяльник, мощность устройства зависит от сечения и материала провода. Для повышения качества работы жало очищается от нагара и следов канифоли абразивным инструментом. В бытовых условиях для чистки применяется напильник или наждак на плотной основе. Напильник позволяет удалить грубые наросты нагара, наждачная бумага предназначена для финишной обработки рабочей поверхности жала.

При пайке медных проводов потребуются дополнительные приспособления для обрезки и удаления изоляционного слоя. Кабели подгоняются под требуемый размер электротехническими кусачками, рекомендуется использовать инструмент с изолированными рукоятками. Для удаления изолятора применяется канцелярский нож или специальные клещи, позволяющие равномерно зачищать кабель.

Дополнительные приспособления, используемые при пайке:

  1. Основание, предназначенное для хранения паяльника и дополнительных принадлежностей. Устройство изготовлено из металла или термостойкого пластика.
  2. Подставка, позволяющая корректно позиционировать соединяемые детали. При удержании толстых кабелей рукой детали будут разъезжаться в стороны, что ухудшает качество соединения. Встречаются подставки с дополнительными зажимами, увеличительным стеклом и подсветкой. Оборудование предназначено для пайки малогабаритных деталей.
  3. Металлическая сетка, позволяющая убрать из линии стыка излишки припоя.
  4. Пинцеты или зажимы, предназначенные для облегчения процедуры соединения деталей припоем.

Конструкция паяльника

Прежде чем разбираться, как правильно паять паяльником с кислотой, изучите конструкцию инструмента. В зависимости от конкретного устройства, ее содержание варьируется, однако выделяют общие основы, на которых строятся практически все модели. К конструктивным частям относятся:

  • жало;
  • стержень;
  • нагревательный элемент;
  • держатель;
  • электрический провод с вилкой для подключения к сети.

Стержень делается из меди. Нагревательный элемент – из нихромовой спирали, которая позволяет выдержать много циклов нагрева до высокой температуры, достаточной для плавления припоя. Это помогает эффективно передавать тепло к жалу, которое быстро нагревается.

Рабочей частью является жало, которое может иметь различную форму, в зависимости от специализации инструмента. Стержень закрепляется в металлической трубке. Ее следует заизолировать, что делается с помощью слюды или стеклоткани. Материал ручки и длина провода являются второстепенными факторам, которые больше влияют на удобство работы, чем на безопасность.

Подготовка инструмента и рабочего пространства

Подготовительный процесс важен как для работы, так и для безопасности при работе с паяльником. Чтобы не возникло пожара, нужно убрать все легковоспламеняющиеся предметы и жидкости с рабочего места. Для самого инструмента следует предусмотреть подставку, которая не будет загораться при контакте с горячим жалом.

Далее нужно провести дополнительную очистку жала паяльника, которую желательно осуществлять перед каждой новой пайкой, особенно если инструмент долго лежал на открытом воздухе. Дело в том, что на поверхности начинает появляться слой оксидов, затрудняющий контакт с припоем и прочими деталями, с которыми ведется работа. Это можно сделать механическим путем, используя наждачную бумагу или мелкозернистый напильник, или же химическим с помощью специальных растворителей.

После очистки паяльник нужно включить в сеть и подождать, пока он начнет прогреваться. Когда температура жала достигнет 70 градусов Цельсия, его требуется залудить. Для этого рабочую часть нужно погрузить во флюс. Чаще всего берется канифоль, но могут быть и другие варианты. Флюс должен растечься по жалу паяльника, полностью охватывая его рабочую поверхность. Благодаря этому создается защитный слой, который не позволяет образовываться оксидам и прочим пленкам.

Лужение может оказаться неудачным, если на поверхности жала образовался синий налет. Его нужно убрать и повторить всю процедуру заново. Причиной плохого лужения является перегретое жало.

Несколько слов о флюсе

Для паяльных дел не обойтись без специальных химических веществ, предназначенных для удаления с поверхности провода или ножки детали оксидные пленки и дает припою равномерно растекаться по ним. Канифоль — самый дешевый и универсальный тип твердого флюса, который обязательно должен быть в арсенале у каждого радиолюбителя. Она защищает поверхность от окислов и предотвращает разъедание.

Но гораздо удобней жидкий флюс — ЛТИ 120. Он относится к нейтральным, не содержит кислот и не разъедает металл. Основой его состава является канифоль, растворенная в спирте.

Также в продаже можно найти припой в виде тонкого провода, намотанного на катушку, называется он ПОС-61.

В центре такого припоя имеется флюс, который при расплавлении паяльником сразу наносится на деталь.

Также, для надежной пайки применяют активные флюсы — паяльную кислоту. Как правило, это соляная кислота, которую после пайки необходимо нейтрализовать протиркой спиртом (или раствором соды).

Чтобы металл не корродировал после пайки, применяют и фосфорную кислоту, которая не требует нейтрализации и не вызывает коррозии.

  • Как починить наушники самостоятельно: пошаговое руководство
  • Как починить LED-лампочку самостоятельно: пошаговая инструкция

Фото: компании-производители

Принцип работы

Основным отличием индукционного паяльника от обычного является нагревательный элемент, а точнее, его полное отсутствие. Нагрев инструмента происходит благодаря возникновению вихревых индукционных токов под действием переменного магнитного поля.

В конструкции индукционного паяльника предусмотрена катушка, в которую вставлен стержень жала прибора.

При подаче тока на катушку в ней генерируется магнитное поле. Оно воздействует на , где и образуются индукционные токи, нагревающие сам стержень.

При этом жало паяльника прогревается равномерно, потому что индукционный ток воздействует на него по всей длине. Срок эксплуатации такого инструмента увеличивается, а его КПД возрастает.

Первоначально выпускались индукционные паяльные станции с частотой 470 кГц, но сегодня встречаются модели, в которых подается напряжение 13 МГц и выше. Разогрев происходит буквально за секунду.

Основные критерии выбора

Итак, сначала вкратце рассмотрим самые важные параметры, на которые стоит обращать внимание при покупке паяльника

Тип нагревателя

В первую очередь приспособления делятся на электрические и газовые. Сначала поговорим о тех, которые работают на газу.

Газовый паяльник рекомендуется выбрать для пайки проводов в распределительных коробках. Он удобен тем, что работает в автономном режиме, без электричества, что актуально при электромонтажных работах. К тому же, такой прибор может использоваться как фен для термоусадки.

К недостаткам газовых устройств можно отнести сложность работы с микросхемами, а также тот факт, что при горении газа в атмосферу выбрасываются вредные для организма вещества, поэтому долго работать с таким приспособлением крайне опасно для здоровья.

Выбрать электрический паяльник целесообразно для пайки микросхем и тех же самых проводов, если нет проблем с электроснабжением. Электрические модели делятся на следующие типы:

Спиральный. Самый дешевый, практичный и долговечный тип нагревателя

Недостаток — долго греется, но это не так важно, если вам нужно выбрать паяльник для дома.
Керамический. Более дорогой и в то же время хрупкий (может перестать работать даже при небольшом ударе)

Преимущество — быстро нагревается. Если для вас главной выбрать прибор такой, чтобы быстро и сильно нагревался, модель с керамическим нагревателем будет самым оптимальным решением.
Импульсный. Еще один вариант исполнения, который способен быстро нагреваться. Импульсный паяльник лучше выбрать для пайки микросхем и для работы с печатными платами. Такой инструмент будет стоить дороже и используется в большей степени только для перечисленных работ.

Отдельно следует упомянуть о таком варианте исполнения, как паяльная станция. С ее помощью можно быстрее и качественнее осуществить пайку проводов и микросхем. Для радиолюбителей выбор паяльной станции будет самым оптимальным решением!

Мощность

Что касается выбора мощности электрического паяльника, то тут следует учитывать следующие рекомендации:

  • мощность до 10 Вт может использоваться для пайки простейших микросхем;
  • от 20 до 40 Вт — это оптимальная мощность для применения в бытовых условиях;
  • выбрать модель на 60-100 Вт целесообразно, если вы собираетесь паять провода;
  • свыше 100 Вт домашним мастерам не стоит использовать, т. к. у таких приспособлений своя специфическая сфера применения (пайка радиаторов, металлических деталей и и т.д.).

Дополнительные возможности

Также при выборе паяльника следует обратить внимание на такие моменты, как:

Ручка должна быть хорошо защищена от перегрева. В этом случае деревянная ручка обладает самым лучшим показателем. Пластиковые ручки быстрее разогреваются, что мешает бесперебойной работе, а эбонитовые тяжелее аналогов, что также снижает удобство пользования, особенно при пайке микросхем.

Жало должно быть медным, оно проще обрабатывается и к тому же легче чистится от нагара. Желательно чтобы в комплекте шел набор жал, различных по форме. Также хорошо, если есть возможность заменить жало или же отрегулировать его длину. Считается, что прямое жало самое удобное для работы, особенно новичкам.

Сетевой шнур должен быть гибким, длинным и обязательно в двойной изоляции.
Вилка для подключения к сети лучше, когда разборная

Вроде бы мелочь, но все же свидетельствует о качестве устройства и в то же время упрощает его ремонт.
Обращайте внимание на комплектацию. Как правило, качественные паяльники снабжаются кейсом, подставкой для жала, губкой для очистки жала и т.д.

Рекомендуем выбрать паяльник с терморегулятором, что позволит под собственные условия применения отрегулировать температуру нагрева жала.

Функция постоянной поддержки температуры защитит устройство от перегорания.

Это и все советы, которые мы хотели вам предоставить

Как вы видите, существует множество нюансов, на которые нужно обращать внимание при выборе паяльника для дома

Способы улучшения работоспособности паяльника

Если в процессе пайки паяльник перегревает жало или на способен его довести до нормальной температуры, то можно подкорректировать его работу изменением толщины медного провода, используемого для наконечника.

Более тонкий проводник будет быстрее разогреваться, а толстый — дольше служить.

Оптимальное поперечное сечение меди для наконечника — 2,5 мм кв. С этой величины и начинают испытания паяльника.

Заканчивая статью предлагаю по ее теме посмотреть полезный видеоролик по приемам пайки для новичков и не только владельца CHIP’n’BASS.

Полезные товары

  • Магнитный браслет – держатель
  • 7 в 1 USB Цифровой вольтметр
  • Питчер для бариста

Температура пайки

От температуры нагрева наконечника электропаяльника напрямую зависит качество спаиваемых элементов. Недостаточный прогрев не позволит металлу растечься по поверхности даже при использовании флюса. Такое соединение будет иметь рыхлую структуру и невысокую прочность.

Температура жала должна на 40 °С превышать температурное значение пайки, а для спаиваемых деталей этот показатель обязан находиться в пределах 40-80 °С. При этом паяльный наконечник нагревается на 60-120 °С выше значения плавления припоя. На станциях паяльного типа необходимая температура устанавливается специальным регулятором.

Для визуального определения нужного нагрева индикатором служит канифоль. Она должна выделять пар и вскипать, оставаясь на жале в виде небольших кипящих капель.

Всё про паяльные станции для разных целей

 

Строго говоря, паяльная станция об обычного паяльника отличается наличием дополнительного оборудования, облегчающего работу. Но и между собой разные модели различаются весьма существенно, и предназначены они для работы с самыми разными материалами. Универсальности в этом вопросе, увы, нет, поэтому приходится осторожно подходить к вопросу выбора, чтобы случайно не купить совсем не то, что вам требуется.

Виды паяльных станций

  • Термовоздушная. Вообще по этому принципу может работать и отдельный паяльник, так как тип прибора определяется методом воздействия на обрабатываемую поверхность. В этом случае нагрев происходит направленной струёй воздуха, нагретого до высокой температуры. Термовоздушную паяльную станцию с феном купить стоит в том случае, если вы предполагаете работать с пластиком. Такие модели широко применяются в автосервисах, где с их помощью паяют бампера и другие пластиковые элементы автомобилей.
  • Импульсная. Такие станции применяются в основном для ремонта проводки и электросхем. Их можно назвать наиболее универсальными, так как сфера их применения по сравнению с аналогами заметно шире.
  • Инфракрасная. Более современный аналог импульсного паяльника, созданный специально для облегчения работы с тонкими микросхемами. При использовании импульсной паяльной станции шанс перегреть и тем самым повредить микросхему ниже, если, конечно, уметь с ней работать.
  • Индукционная. Отличается компактными габаритами в сочетании с высокой мощностью. Новичкам в паяльном деле её рекомендовать не стоит, так как неправильное обращение с индукционным паяльником запросто может нанести обрабатываемому объекту серьёзные повреждения.

Работа с паяльной станцией

В зависимости от конкретной модели вам будут доступны разнообразные настройки. Температурный режим стоит выбирать, исходя из свойств обрабатываемого вами материала. Также не стоит забывать о том, что любой паяльник, оснащённый жалом, может выйти из строя из-за перегрева. Кроме того, жало нужно время от времени чистить от припоя и налипшей грязи, так как из-за этого страдает его теплопроводность. К термовоздушным паяльным станциям, оснащённым феном, это не относится ввиду отсутствия жёсткого жала.

 

Также паяльные станции могут управляться аналоговым или же цифровым способом. Аналоговые дешевле, но цифровые обеспечивают возможность более тонкой регулировки. Впрочем, если вы подыскиваете станцию для бытовых нужд, то покупать самую дорогую модель нет решительно никакой необходимости.

Принцип работы, основные неисправности и способы ремонта паяльника. Главный инструмент

  • Устройство и принцип работы паяльника типа ЭПСН
    • Основные разновидности паяльного устройства
  • Выбор паяльника

Электрический паяльник представляет собой ручной инструмент, который скрепляет металлические компоненты между собой, при помощи припоя. Припой — это металл или его сплав, имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые материалы. В пайке применяются сплавы, выполненные на основе олова, свинца, меди, никеля и др. Разогретый до жидкого состояния припой заполняет все зазоры спаиваемых деталей.

Набор дополнительных жал в керамическом паяльнике, повышает его функциональность.

Для безопасной работы человека и в зависимости от напряжения в сети электрического питания, применяются паяльники с различной силой тока и мощности.

Устройство и принцип работы паяльника типа ЭПСН

Схема элементов паяльника.

Основными элементами электрического паяльника является:

  • стержень;
  • нагреватель;
  • жало;
  • держатель;
  • электрический шнур с вилкой.

Стержень из красной меди нагревается нихромной спиралью до температуры плавления припоя. Благодаря высокой теплопроводности меди именно стержень делается из медного материала. Нагревательный элемент передает тепло к жалу прибора.

Стержневой конец паяльника, представляет собой рабочую часть инструмента с клиновидной формой на конце. Это и называют жалом паяльного прибора.

Стержень, вставляемый в металлическую трубку, предварительно обматывают в изолирующий материал. Это может быть стеклоткань или слюда. На изолятор наматывается нихромная нить, которая и служит в качестве нагревательного элемента.

Вернуться к оглавлению

Основные разновидности паяльного устройства

Схема конструкции паяльника.

Кроме электрического паяльника со спиральным нагревателем (ЭПСН), который имеет широкое применение в быту, существует целый ряд других видов паяльных инструментов.

Различаются паяльники по способу передачи тепла и пайки, виду потребляемой энергии и других показателей.

Вот некоторые из них:

  1. Индукционный паяльник. Нагрев такого инструмента основан на катушке индуктора. Ферромагнитный наконечник имеет магнитное поле, создаваемое катушкой. Благодаря этому и происходит разогрев сердечника. Паяет такой прибор до определенного температурного значения. При утрате магнитного свойства покрытия нагрев прекращается.
  2. Применение керамических стержней имеет ряд существенных преимуществ: быстрый нагрев, увеличение срока эксплуатации инструмента и оптимальную регулировку выбранных режимов пайки (температура и мощность).
  3. Широкое применение у радиолюбителей имеют паяльники с импульсной подачей напряжения на стержень. Форма такого паяльника напоминает пистолет. Сущность состоит в том, что при нажатии курка и его удержании происходит разогрев наконечника. После окончания работы курок отпускается, и паяльное устройство охлаждается.
  4. Исключительно автономным паяльным устройством считается прибор, использующий в качестве нагревателя газ. Такие газовые паяльники можно применять в любых условиях. Достаточно иметь доступ к газовому источнику.
  5. Еще один вид автономного прибора — это аккумуляторные паяльники. Работа основана на потреблении небольшой мощности (до 15 Вт). Такие паяльные устройства применяются для несложных и малогабаритных паяльных работ.

Инструменты, предназначенные для пайки, имеют различное устройство и служат для разных целей. Одно дело - выбор паяльника для пайки микросхем и радиотехнических работ, совсем другое - поиск паяльного оборудования для ремонта и строительства. Наша статья поможет разобраться и сделать правильный выбор.

Электропаяльники

Электрические паяльники предназначены для пайки микросхем, ремонта электрооборудования и лужения. Сетевые модели подключаются напрямую к розетке с напряжением в 220 В, а устройства, работающие через понижающий трансформатор (например, для работ с чувствительными микросхемами), имеют рабочее напряжение 12 или 24 В. Паяльники с аккумулятором отлично подходят для мелких ремонтных работ вне дома, например, в автомобиле.

Стержневые паяльники имеют прямую конструкцию - рабочая часть является продолжением рукоятки. Их устройство довольно простое, у многих моделей нет даже кнопки включения и регулировки температуры, а степень нагрева определяется интуитивно. Температура нагрева фиксированная, и ее величина зависит от нагревательного элемента. Стержневые паяльники являются самыми доступными по стоимости, поэтому широко распространены в быту. Отлично подходят для работы в труднодоступных местах и пайки мелких компонентов.

Паяльные пистолеты по принципу работы схожи со стержневыми, отличаются более комфортной конструкцией, в которой рабочая часть расположена под прямым углом к рукояти.

Паяльные станции имеют принципиальное отличие не только в устройстве, но и выглядят по-другому. Они состоят из блока управления и рабочего инструмента, соединенного с ним. На панели управления можно устанавливать необходимую температуру нагрева, исходя из температуры плавления припоя (в зависимости от состава разделяют мягкие материалы с температурой плавления до 300°С и твердые с более высокой температурой). Диапазон регулировки, к примеру, может составлять от 100 до 450°С.

Паяльные станции различаются по типу нагрева. Контактные в качестве рабочего инструмента имеют обычный стержневой паяльник с жалом и могут быть аналоговыми, когда температура регулируется простым термостатом, либо цифровыми, у которых регулировка осуществляется более точно, с помощью электронного термостата. Бесконтактные станции используют инфракрасный или термовоздушный способ воздействия, при котором они не касаются деталей рабочей частью. Такие устройства предназначены для работы с платами, где много мелких компонентов и которые требуют повышенной точности. Их используют профессионалы, например, занимающимися ремонтом компьютеров и различной электроники. Встречаются также комбинированные паяльные станции, у которых в качестве рабочего инструмента может использоваться стержневой паяльник с жалом и фен.

Паяльные лампы

Паяльные лампы относятся к автономным устройствам, которые могут использоваться в любом месте, вне зависимости от наличия электросети. Нагрев осуществляется за счет сгорания топлива - газообразного (бутан) или жидкого (бензин, керосин). Для топлива в конструкции паяльника предусмотрен небольшой резервуар, который по мере расходования необходимо пополнять. Такой паяльник, имея температуру нагрева свыше 1000°С, может быстро нагреваться и плавить достаточно твердые материалы. Он не предназначен для точной работы с электронными компонентами и приборами.

Инструменты, работающие на жидком топливе, образуют открытое пламя, которым можно нагревать и плавить материалы. Они используются для масштабных работ, например, плавления рубероида для кровли, отогрева замерзших труб, разогрева различных материалов, а также находят широкое применение в полевых условиях, например, чтобы приготовить еду на природе либо отогреть тормозную систему (как поступают дальнобойщики). Бак для топлива может иметь объем в 1 или 2 л. Чтобы снизить расход, предусмотрен регулятор подачи топлива.

Газовые паяльники более универсальны, так как могут работать с открытым пламенем, нагретым воздухом и раскаленной рабочей частью, для чего на нее крепят пламегаситель и насадку. Спектр работ достаточно широк - можно соединять и ремонтировать пластиковые элементы, например, бампер автомобиля, заниматься выжиганием по дереву, вести термоусадочные работы, удалять лакокрасочные покрытия или размораживать замки. Узкое сопло формирует тонкую струю пламени. Регулируя подачу газа, можно менять интенсивность горения. У многих современных моделей есть предохранитель подачи газа и кнопка фиксации горения. Бака на 22 г хватит больше чем на час работы. В качестве топлива обычно используется газ для зажигалок.

Особенности выбора

Мощность паяльника может составлять от 25 до 200 Вт. Паяльники небольшой мощности - до 30 Вт подходят для работ с печатными платами и электрокомпонентами. Для лужения и пайки толстых проводов приобретают модели мощностью 100 – 150 Вт. Для расплавления твердых материалов, например, стали, чугуна или стекла, выбирают инструмент мощностью 150 – 200 Вт.

Жало в виде конуса или иглы подходит для мелких элементов, встречающихся в микросхемах и радиоэлектронике. Стержень со скошенной кромкой идеален, когда нужно, например, соединить поверхности или прикрепить отломившийся пластиковый элемент. Самой универсальной является форма плоской отвертки - она удобна для удержания припоя и имеет достаточную площадь контакта с поверхностью. Медные жала можно затачивать и придавать им любую форму. Если рабочая часть покрыта никелем, ее форму изменить нельзя. В связи с этим, если предстоят работы разного рода, лучше покупать инструмент с комплектом сменных насадок.

Справочная статья, основанная на экспертном мнении автора.

Казалось бы, чего проще? Воткнул в розетку, нагрел жало и готово. Для ремонта комнатного вентилятора или настольной лампы – так и есть.

Зачем же производители выпускают множество конструкций этого бесхитростного электроприбора?

Как и любой инструмент, он может быть универсальным (в определенных рамках) или узкопрофильным. Вы же не станете паять микросхемы или SMD светодиоды 100 ваттным паяльником для работы с силовым проводом 6 мм², они просто сгорят от такого источника тепла.

В то же время, 10 ваттным для работы с монтажными платами компьютеров, не припаять даже антенный провод для телевизора.

Как разобраться в этом разнообразии?

Виды паяльников

Чтобы понять, какой паяльник выбрать для дома, разберем основную классификацию.

По типу нагревателя

Нихромовые.
Традиционная конструкция.

Устройство следующее: на цилиндрический термостойкий изолятор (асбест, слюда, керамика) намотана спираль из нихрома.

Через нее пропускается электрический ток. Он может быть переменным или постоянным. В зависимости от сечения и длины проволоки, устанавливается мощности и теплоотдача нагревателя. В нагреватель вводится жало из материала с хорошей теплопроводностью, например, медь. Традиционно спирали подбирались для напряжения 220 вольт переменного тока.

Однако для различных условий применения есть паяльники, работающие при напряжении 12 – 42 вольта постоянного тока, 110 вольт переменного тока, и так далее. Низковольтные инструменты безопаснее, но для одинаковой мощности требуется больший ток. Питающий шнур будет более толстым и неудобным. К тому же понадобится блок питания (в домашних условиях).

Если мощность паяльника до 40 Вт – это неплохое решение. К тому же, паяльник 12 вольт можно использовать в гараже.

Преимущество схемы – сгоревшую спираль можно перемотать. Недостаток – невысокий КПД, много тепла рассеивается не по назначению. Такие электроприборы инертны – долго нагреваются, при использовании трудно контролировать температуру. Тем не менее, учитывая низкую стоимость и неприхотливость в работе – это хороший выбор паяльника для дома.

Керамические.
Нагревательным элементом служит керамический картридж, объединенный с жалом или конструктивно отделенный от него. Элементы нагрева в виде нанесенного металла (например, вольфрама) интегрированы в массу керамики. За счет этого тепловые потери минимальны, как и риск механического повреждения.

Принципиального отличия по внешнему виду с нихромовыми паяльниками нет. С керамикой может использоваться любое жало: медное, с никелевым покрытием или керамическое. Керамические паяльники эконом класса выполнены со стационарным нагревателем, на который надеваются сменные жала.

Такой вариант достаточно удобный, наконечники меняются буквально одним движением руки. Можно иметь целый набор с жалами различной формы.

В таком случае выбор паяльника происходит только по мощности.

Преимущества таких паяльников – высокий КПД (как следствие – для поддержания той же температуры требуется меньшая мощность), есть возможность терморегуляции, быстрый нагрев. Недостаток – высокая стоимость и хрупкость нагревателя, который невозможно отремонтировать. Керамический нагреватель и сменные жала – оптимальный выбор паяльника для радиолюбителей.

Смотрите подробный обзор регулируемых паяльников

Импульсные.
Конструкция, знакомая многим мастерам со стажем. Выполнен, как правило, в виде пистолета со встроенным импульсным блоком питания.

Принцип работы:
Схема питания формирует высокочастотный импульсный ток, более 20 кГц. С помощью него мгновенно нагревается жало паяльника. Это может быть петля из тугоплавкого металла, или привычное конусное жало. Период работы не продолжается слишком долго, поскольку происходит сильный нагрев, как блока питания, так и жала.

Поэтому такие электроприборы снабжены курковым выключателем – на время пайки включили прибор, произвели соединение, выключили. Идеальный паяльник для пайки проводов, по этой причине он популярен среди монтажников.

Преимущества – малое потребление энергии (в перерывах прибор выключен), мгновенный нагрев и высокая теплоотдача. Эти паяльники, как правило, имеют высокую тепловую мощность при малом потреблении энергии (высокий КПД).

Недостатки – в руке приходится держать тяжелую конструкцию с блоком питания, практически неконтролируемый нагрев (нет возможности установить регулятор).

Газовые.
Жало паяльника нагревается пламенем. Это современная разновидность древних паяльников, которые грелись в печи, затем лудильщик быстро работал до остывания, и цикл повторялся. Газовые паяльники работают без перерыва, пока не закончится топливо. Этот тип нагревателя заслуживает отдельного рассмотрения.

С одной стороны – обеспечивается полная автономность. Если надо выбрать паяльник для работы в отсутствие электропитания – это незаменимый инструмент. К преимуществам можно отнести многозадачность. Хороший газовый паяльник может работать как с традиционным жалом (есть специальная насадка), так и в режиме локального нагревателя – огнемета.

Это полезно, когда необходимо прогреть элемент перед началом пайки. Например – массивный провод или клемму. Дополнительный бонус – использование паяльника в качестве микро фена для обжима термоусадочного кембрика.
Недостатки тоже есть. Неконтролируемая температура.

Регулятор мощности пламени не позволяет дозировать нагрев жала. Это ограничивает применение – тонкую работу им не выполнишь. Работа с открытым пламенем (пусть и внутри насадки для жала) требует соблюдения повышенных мер безопасности.

Внимание! Паять таким прибором в автомобиле опасно!

Тепловая пушка.
Нагревательный элемент отсутствует, как и жало. Точнее источник тепла есть – это раскаленная нихромовая нить и вентилятор. А в качестве жала выступает направленный поток раскаленного воздуха.

Радиолюбители используют такой фен, как паяльник для микросхем или деталей поверхностного монтажа (SMD элементов). Установив насадку нужной конфигурации, можно подать горячий воздух в нужную область, не затрагивая соседних деталей.

Прежде чем решить, какой паяльник выбрать – надо понимать объем работ

Ознакомившись с материалом, вы сможете выбрать подходящий электроприбор. Если вопрос «как выбрать паяльник» не возникает (нет специфических задач) – покупайте универсальный нихромовый аппарат с медным жалом мощностью 40-60 Вт. Для нерегулярного домашнего применения – в самый раз.

Если вы еще не определились, то выбрать паяльник правильно поможет этот видео сюжет о различных видах паяльников

Паяльник – это незаменимый инструмент для пайки различных изделий. Чтобы добиться желаемого результата, стоит ответственно отнестись к его выбору.

Именно здесь можно купить изделия, которые соответствуют всем требованиям. Однако, на что же обратить внимание в процессе выбора паяльника?

Особенности покупки паяльника

От размера паяльника зависит уровень его мощности. Если вам нужно паять провода, то можно купить самое простое изделие.

Напряжение не зависит от мощности, поэтому не стоит путать данные понятия. Паяльник может работать от обыкновенной розетки, поэтому особо напрягаться не придется.

Тип нагревателя тоже может быть разным. Наиболее распространенный вариант – это специальная спираль, которая и обеспечивает бесперебойную работу устройства.

Также можно купить паяльник с нагревателем, который выполнен из керамики. Однако данные устройства довольно капризные, ведь строение их сложное.

Если вдруг паяльник упадет, то он может выйти из строя. Также керамические нагревающиеся устройства стоят довольно дорого, поэтому такое приобретение не всем по карману.

Чтобы вам не обожгло руки в процессе работы, стоит внимательно осмотреть ручку паяльника. Она должна быть изолирована от той части, которая нагревается, но не делайте выбор в пользу деревянного элемента.

Припой имеет свойство сжирать жало, поэтому на кончике могут появиться следы деформации. Вы не сможете качественно паять провода, а избавиться от них можно только с помощью напильника.


Значит, стоит делать выбор в пользу того припоя, который обеспечит максимальную эффективность процесса работы. Если этого не сделать, то через некоторое время придется покупать новый инструмент.

С особенностями выбора такого инструмента вы разобрались. А теперь стоит упомянуть о преимуществах изделий, которые выполнены из керамики:

  • такие паяльники прослужат вам довольно долго;
  • если вы забудете выключить изделие на ночь, то с ним ничего не случится;
  • с помощью таких паяльников можно работать с любым материалом;
  • качество работы приятно вас удивит;
  • хранить паяльники из керамики очень удобно, ведь они не занимают слишком много места.

Это основные моменты, которые касаются современных паяльников. Если вам необходимо справиться с пайкой любого изделия, то идите в специализированный магазин или же загляните на сайты в интернете, где представлены наиболее качественные модели.

Для многих людей паяльники считаются устройством с нагревателем из спирали. Хотя имеется множество типов паяльников, которые отличаются видом энергии потребления, способами преобразования в тепло и методами передачи тепла к месту пайки.

Наиболее распространены известные устройства, работающие от электричества – электропаяльники.

Виды паяльников
Электропаяльники с нагревателем из нихрома

Выполнены с нихромовой спиралью. Через нее проходит электрический ток. У инновационных моделей паяльников существует контроль нагрева наконечника с помощью термодатчика, который подает сигнал, чтобы вовремя отключить спираль, когда температура достигла рабочего режима. Термодатчик выполнен по принципу термопары.

Электропаяльники с нагревателем из нихрома имеют несколько разных исполнений. Простые паяльники имеют в конструкции нихромовую спираль. Она намотана на корпус из изоляционного материала. Внутри вставлен нагревающийся стержень. В конструкциях, более продвинутых нихром встроен в изоляторы, которые уменьшают потерю тепла, увеличивают теплоотдачу.

Есть варианты с нагревателями из нихрома, помещенного внутрь изоляционного материала белого цвета. Этот элемент иногда принимают за керамический нагреватель. Производители пользуются этим, чтобы оказать влияние на выбор покупателем паяльника.

Керамические

Существуют также конструкции паяльников, у которых нагреватель керамический , в виде стержня. Он нагревается от подведенного напряжения к его контактам. Такие нагреватели признаны, как более совершенные. Они имеют свои достоинства: быстрый нагрев, повышенный срок службы (если к нему бережно относиться), широкий интервал мощности и температуры.

Паяльник индукционного типа

В этом устройстве стержень нагревается индукционной катушкой. Наконечник выполнен с покрытием из ферромагнитного материала. В этом материале катушка образует магнитное поле, от которого наводится ток, нагревающий сердечник паяльника.

Когда температура достигла необходимого значения, ферромагнитное покрытие уже не имеет магнитных свойств, вследствие чего сердечник больше не нагревается. Когда температура понизится до определенного значения, то ферромагнитные свойства покрытия вновь восстанавливаются, снова начинается нагревание сердечника. Так осуществляется автоподдержание температуры сердечника паяльника в диапазоне работы, не используя датчик или электронное управление.

Импульсные паяльники

Такой тип паяльников относится к особой категории. Порядок их включения таков: нажимают кнопку пуска и держат ее в нажатом состоянии. Наконечник паяльника быстро нагревается, за несколько секунд, достигает рабочей температуры. Осуществляется пайка необходимого места. После пайки кнопка выключается, происходит охлаждение паяльника.

В импульсных паяльниках российского производства работает схема следующего исполнения. В электрическую цепь включен медный провод (он же является наконечником). Схема состоит из трансформатора высокой частоты, частотного преобразователя, повышающего частоту напряжения сети до 40 кГц. Трансформатор уменьшает напряжение сети до рабочего значения. Сердечник паяльника закреплен к токосъемнику вторичной катушки трансформатора. Это дает возможность образования в нем значительного тока, быстрого нагрева. Инновационные паяльники оснащены регуляторами ступеней температуры и мощности, которые позволяют паять как крупные детали, так и элементы мелкой электроники.

Газовые паяльники

Они принадлежат автономным приборам. Применяются в любых местах. Это является их основным преимуществом. Нагрев жала паяльника происходит от газового пламени. В паяльник встроен баллон с газом, который можно самостоятельно заправить от баллончика для зажигалок. Если отсоединить от такого паяльника насадку, то он может выполнять функции газовой горелки.

Паяльник на аккумуляторе

Это устройство также относится к автономным инструментам. Оно имеет маленькую мощность, до 15 ватт, служит для пайки электронных мелких деталей.

Паяльные станции

Существует два вида паяльных станций. Это инфракрасный тип и термовоздушные станции. Они не так распространены, но имеют свои преимущества.

Термовоздушное исполнение паяльных станций оснащено нагревом зоны пайки от напора горячего воздуха, который выходит из паяльного сопла. Они напоминают фены, выходящий воздух которых поступает из сопла. Компрессорные и турбинные паяльные станции отличаются способами образования давления воздуха. У термовоздушных в корпусе паяльника расположен электромотор с крыльчаткой, который подает поток воздуха. В станциях компрессорных давление образуется компрессором с диафрагмой. Компрессор также расположен в корпусе станции.

Инфракрасное исполнение станций производит нагрев излучением инфракрасных волн. Нагревающаяся зона может иметь размер 10-60 мм. Ее размеры определяются регулировочной системой окна инфракрасного излучателя. Разную форму окна получают, применяя отражающую ленту, сделанную из фольги. Она закрывает участки электронной платы, которые не нужно нагревать.

Как выбирать

Паяльник нужно выбирать исходя из его параметров по температуре и мощности, а также условий применения, личными требованиями пользователя. Если необходимо пользоваться паяльником там, где отсутствует электричество, то приобретают автономные типы паяльников, это аккумуляторные или газовые. Инфракрасные и термовоздушные станции пайки применяются чаще для особых работ для пайки деталей электроники. Электропаяльники с импульсным нагревом имеют высокую скорость работы, широко распространены среди людей, не любящих ждать долгого нагрева.

Можно выделить некоторые критерии выбора паяльника:

1. Мощность . Необходимая мощность паяльника выбирается в зависимости от типа выполняемых работ. Если нужен для припаивания электронных деталей, то лучше подойдет мощность до 25 ватт. Можно применить устройство и с мощностью 40 ватт, но тогда на жало придется намотать медную проволоку или сделать насадку. Для лужения и пайки толстых проводов, а также удаления припоя он также является оптимальным выбором.

Для более объемных работ по пайке массивных и жестяных деталей со значительным отводом тепла лучше приобрести паяльник мощностью от 100 до нескольких сотен ватт. Для таких целей хорошо подходит паяльник молоткового типа.

2. Термостабилизация . Для профессиональных пайщиков самым удобным видом паяльника стал образец с термостабилизацией, который повышает удобство работы, скорость и качество пайки. Для обычных любителей, которые изредка занимаются пайкой, такая модель также является удобной, так как на ней можно выставить необходимую температуру с автоматическим ее поддержанием. Лучше, чтобы на паяльнике была возможность точной установки температуры, а не просто верхнего и нижнего предела. Вместо регулировки температуры может предлагаться изменение мощности, которая не имеет связи с температурой. Без нагрузки и отдачи тепла электропаяльники будут перегреваться, а при хорошей теплоотдаче во время пайки, температуры может не хватить для работы. Регулятор мощности для паяльника выполняют на основе диммера.

3. Жало . Важным делом при выборе паяльника является наличие возможности менять различной конфигурации жала. Если сердечник паяльника сделан из меди, то конфигурацию жала можно легко выполнить любой формы, если заточить его. Можно также вместо заточки сплющить его молотком. А если сердечник покрыт несгораемым материалом (никелем или другим металлом), то точить его не рекомендуется. Поэтому при решении выбора паяльника нужно спросить у продавца о комплектации его запасными жалами

Жала, покрытые никелем, не дают доступа к меди. Электрические паяльники с такими жалами требуют аккуратного обращения, не допускать перегрева. Покрытие может оказаться недостаточным по качеству.

Формы наконечников существуют самые различные: конусообразные, в виде иглы, со скошенной кромкой, в виде отвертки и т.д. Каждая форма подходит для своего вида работ. Универсальными формами являются жала, заточенные под отвертку. Они подходят для многих типов работ. Припой на них хорошо держится. За счет значительной площади скоса можно быстро нагревать деталь для пайки.

Изготовители паяльников советуют применять родные жала, которые входят в комплект керамических нагревателей, так как при замене наконечников на детали других производителей нарушается режим температуры работы нагревателя, что обуславливает его поломку.

4. Нихромовый или керамический . Некоторые любители, часто занимающиеся пайкой радиодеталей, могут дать конкретные рекомендации и советы по своему опыту применения таких устройств, с различными видами нагревателя.

Преимущества нихромовой проволоки в качестве нагревателя: невысокая стоимость, меньше, чем у керамической модели, не опасны падения и удары. Недостатки: медленный нагрев, ограниченный срок службы, так как постепенно при работе проволока сгорает. Но это происходит только при долгом ежедневном применении. Если паять изредка, то нихромовая проволока не будет сгорать.

Преимуществом керамического нагревательного элемента является долговечность. При бережной аккуратной работе паяльник будет служить много лет. Скорость его нагревания выше нихрома. Из недостатков можно назвать опасность поломки при ударе или падении. Паяльник работает только со своими родными жалами.

Руководство по индукционной пайке для начинающих

Если вам интересно, "почему я должен использовать индукционную пайку?" тогда вы попали в нужное место. Индукционная пайка - это индукционный процесс, при котором две отдельные детали соединяются вместе с помощью присадочного металла или другого материала. Наплавочный металл варьируется в зависимости от других соединяемых компонентов, но наиболее распространенные наполнители для индукционной пайки включают такие сплавы, как олово-серебро, олово-цинк и олово-свинец.

Пайка отличается от пайки тем, что выполняется при более низких температурах. По сравнению с пайкой, пайка может иметь немного более слабое соединение, но это может быть предпочтительным для некоторых приложений, таких как небольшие компоненты. Пайка отличается от сварки тем, что не требует плавления соединений. Использование индукции для пайки дает ряд преимуществ. Вот лишь несколько:

Быстрые циклы нагрева

Система индукционного нагрева обычно состоит из трех частей: блока питания, рабочей головки и рабочей катушки.В первую очередь, индукция - это быстрый способ нагрева. В зависимости от используемой детали и системы этот процесс может занять секунды. Так что, если вы надеетесь быстро паять металлы, индукция - отличный выбор.

Сниженный потенциал ошибки

Индукция - это точный метод нагрева, который делает его отличным методом пайки. После того, как процесс настроен, вы можете ожидать один и тот же результат раз за разом. Это помогает свести к минимуму вероятность несоответствий, которые вы можете увидеть при использовании паяльника или горелки.

Расширенное управление

Индукционный нагрев для пайки позволяет контролировать процесс благодаря точному индукционному нагреву, избегая при этом термического напряжения.


В конечном итоге эффективность системы индукционного нагрева для конкретного применения зависит от четырех факторов:

  • Характеристики самой детали
  • Конструкция индуктора
  • мощность блока питания
  • величина изменения температуры, необходимая для приложения

Понимание основной информации об индукционной пайке может помочь вам определить, подходит ли она для ваших нужд, поэтому в следующий раз, когда вы спросите себя: «Почему я должен использовать индукционную пайку?» у вас будет некоторая справочная информация.

Для получения дополнительной информации об индукционной пайке и другом индукционном оборудовании, которое продается, свяжитесь с Ambrell Corporation.

(PDF) Разработка саморегулирующегося паяльника на основе индукционного нагрева

Mazón-Valadez et al / DYNA 83 (196), стр. 159-167. Апрель, 2016.

166

должен быть покрыт цилиндром из Ni в соответствии с критерием надежного и быстрого

для обеспечения его саморегулирования.Со своей стороны CAU-151 - это

, также умеренно притягиваемый магнитом, и его сложнее определить быстрый критерий

, одна из возможностей - это

, проведение быстрого теста в системе для подтверждения поведения

, показанного в Рис 9.

5. Выводы

В данной статье представлена ​​конструкция и конструкция недорогого паяльника

, характеризующегося тем, что он работает за счет индукционного нагрева.Генератор магнитного поля этого устройства

представляет собой очень упрощенный резонансный инвертор, который исключает

множества электронных каскадов, пытаясь снизить производственные затраты

в промышленных масштабах. Действительно, устройство

управляется только коммерческой схемой генератора по технологии CMOS

. Окончательный вид устройства напоминает традиционные резистивные паяльники

в форме карандаша. Кроме того,

набор из трех различных паяльных жал из Cu, покрытых ферромагнитными материалами

, был проанализирован для сопровождения

нового устройства, и можно определить критерий для выбора

их на основе эквивалентного сопротивления, определяемого используя резонансный инвертор

(при значении Rdc = 0.99 Ом), т.е.

0,61 Ом

, не может достичь саморегулирования, даже если

покрыт Ni. Поэтому мы не рекомендуем использовать

эти советы с этим устройством. Если эквивалентное сопротивление составляет

, приблизительно равное 0,61 Ом, рекомендуется использовать покрытие из чистого Ni толщиной

200 мкм на наконечнике для обеспечения саморегулирования

при температуре около 325 ° C.Другой критерий

для выбора сменного паяльного жала на основе Cu, то есть

, покрытого куском Ni и саморегулирующегося, - это

быстрого и качественного метода с использованием небольшого магнита, чтобы подтвердить его

. слабое магнитное взаимодействие или притяжение,

указывает на очень небольшое присутствие ферромагнитного материала в покрытии

(потому что Cu и Cr диамагнитны, а

парамагнитны соответственно), по сравнению с другим элементом

с большим содержанием Fe, который снова не является рекомендуется для этой системы

.

Ориентировочная стоимость производства устройства составляет

приблизительно 25 долларов США. Этот расчет учитывает только

, учитывает цену всех частей и включает все компоненты и аксессуары

, показанные на Рис. 3 (A) и Рис.

3 (В). Наконец, это устройство является очень полезным инструментом в любом электрическом цехе

или приборной лаборатории для выполнения технических работ по ремонту

или электроники.

Благодарности

Все авторы благодарны мексиканской организации

CONACYT за ценную поддержку.

Справочная информация

[1] Поле, А.Б., Вихревые токи в больших проводниках с щелевой обмоткой. Американский

Институт инженеров-электриков, транзакции 26, стр. 761-788, 1905.

DOI: 10.1109 / PAIEE.1905.6742159.

[2] Бурдио, М., Монтерде, Ф., Гарсия, Дж. Р., Барраган, Л. А. и Мартинес,

А., Последовательно резонансный инвертор с двумя выходами для индукционного нагрева

кухонных приборов. Power Electronics, IEEE Transactions on, 20 (4),

стр.815-822, 2005. DOI: 10.1109 / TPEL.2005.850925.

[3] Боади, А., Цучида, Ю., Тодака, Т. и Enokizono, M., Проектирование

подходящей конструкции катушки высокочастотного индукционного нагрева по

с использованием метода конечных элементов. Magnetics, IEEE Transactions, 41 (10),

pp. 4048-4050, 2005. DOI: 10.1109 / TMAG.2005.854993.

[4] Байындыр, Н.С., Кюкрер, О. и Якуп, М., ФАПЧ-

на основе ЦОС

, управляемый высокочастотный индукционный нагрев, 50–100 кГц, 20 кВт

Система для поверхностной закалки и сварки.IEE

Proceedings - Electric Power Applications, 150 (3), pp. 365-371,

2003. DOI: 10.1049 / ip-epa: 20030096.

[5] Грумс, Дж. П. и Маттсон, Л. Дж., Метод индукционной герметизации внутреннего мешка

и внешнего контейнера, US 5416303A, [Online]. 16 мая 1995 г.

http://www.google.st/patents/US5416303.

[6] Jordan, A., Scholz, R., Maier-Hauff, K., Johannsen, Wust, M.,

, Nadobny, P.J., Schirra, H., Schmidt, H., Deger, S., Loening, S.,

Lanksch, W. и Felix, R., Презентация новой терапевтической системы магнитного поля

для лечения солидных опухолей человека с помощью магнитной жидкостной гипертермии

. Журнал магнетизма и. Магнитный. Materials,

225 (1-2), pp. 118-126, 2001. DOI: 10.1016 / S0304-8853 (00) 01239-

7.

[7] Cano, ME, Barrera, A., Estrada , JC, Hernandez, A. and Córdova,

T., Устройство индукционного нагревателя для исследования магнитной гипертермии

и измерения удельного коэффициента поглощения.Review of Scientific

Instruments, 82 (11), стр. 114904-114904-6, 2011. DOI:

10.1063 / 1.3658818.

[8] Мазон-Валадес, Эрнесто Эдгар и др. Разработка быстрого беспроводного паяльника

с использованием индукционного нагрева. DYNA 81 (188), стр. 166-172,

2014. DOI: 10.15446 / dyna.v81n188.41635.

[9] Миядзаки М. Система и способ индукционного нагрева паяльного паяльника

, US / 2010/0258554 A1, 14 октября 2010 г.

[10] Snown C., Распределение переменного тока в цилиндрических проводниках,

en Scientific Papers Бюро стандартов, США, Вашингтон,

[Online]. 1925. 277. http://www.google.com/patents/US20100258554.

[11] Бушоу, К. Х. Дж., Энциклопедия материалов: наука и

Технология. Мичиган: Мичиганский университет, 8, Эльзевир, 2001.

[12] Киттель, К., Введение в физику твердого тела, Нью-Йорк: Джон Вили

и сыновья, 6-е изд., 1986.

[13] Браун, Г. Х., Хойлер, К. Н. и Бирвирт, Р. А., Теория и

применения радиочастотного нагрева, Нью-Йорк: Д. Ван

Ностранд Компани, 1947.

[14] Дуайт, Х. Б., Точный метод расчета скин-эффекта в изолированных трубках

. Журнал Американского института инженеров-электриков, 42 (8),

, стр. 827-831, 1923. DOI: 10.1109 / JoAIEE.1923.6593471.

[15] Джексон Дж. Классическая электродинамика, Нью-Йорк: Wiley, 3-е изд.

1998.

[16] Yoshimura, K., et al. Паяльник со сменным жало. Патент США

[17] № 8,569,657. [В сети]. 29 октября 2013 г. Доступно по адресу:

http://www.google.ms/patents/WO2005115670A2?cl=en.

[18] Кент Г.М. Способ изготовления сменных паяльных жалах.

Патент США № 3315350. [В сети]. 25 апреля 1967 г. Доступно по адресу:

https://www.google.com/patents/US3315350.

[19] Льоренте, С., Monterde, F., Burdio, J.M. и Acero, J., Сравнительное исследование топологий резонансных инверторов, используемых в индукционных плитах,

,

Конференция и выставка прикладной силовой электроники, 7th. Ежегодный

IEEE, стр.1168-1174, 2002. DOI: 10.1109 / APEC.2002.989392.

[20] Йе, З., Джайн, П.К. и Сен, П.С., Полномостовой резонансный инвертор с модифицированной фазовой модуляцией

для высокочастотного переменного тока

Системы распределения

, IEEE Transactions on Industrial Electronics,

54 (1), стр.2831-2845, 2007. DOI: 10.1109 / TIE.2007.896030.

[21] Goya, G.F., Cassinelli, N. и Ibarra-García, M.R., Magnetic

application hiperthermia device application, PCT / ES2009 / 000235, [Online].

, 12 ноября 2009 г. Доступно по адресу:

https://www.google.com/patents/EP2283895A1?cl=en&dq=Magneti

c + Hyperthermia + Application + Device & hl = es-

419 & sa = X & ved = 0ahUKEYKHQQCR

AEIIDAA.

[22] Calleja, H., Быстродействующая схема управления для резонансных инверторов,

International Journal of Electronics, 89 (3), стр. 233-244, 2002. DOI:

10.1080 / 00207210210122550.

[23] Камли, М., Ямамото, С. и Абэ, М., Полумостовый инвертор

50–150 кГц для приложений индукционного нагрева. IEEE Transactions on

Industrial Electronics, 43 (1), pp. 163-172, 1996. DOI:

10.1109 / 41.481422.

(PDF) Разработка быстродействующего аккумуляторного паяльника с помощью индукционного нагрева

Mazón-Valadez et al / DYNA 81 (188), стр.166-172. Декабрь, 2014.

171

Дополнительно, с целью изучения энергопотребления устройства

, также были проанализированы кривые тока и напряжения на входе

. На рис. 10 эти кривые показаны в масштабе

(0,1 А / мВ) и (100 В / дел). В этих измерениях наблюдается сдвиг фазы

º6

, что позволяет коэффициент мощности

995,0º6

Cos, потребление тока IRMS = 1.06

A с VRMS = 127 В.

Мы проанализировали эффективность с помощью простого вычисления максимальной входной и выходной мощности

устройства; это значение

дается уравнением. (10).

,

вход

выход

P

P

(10)

где Pinput и Poutput удовлетворяют уравнениям. (11) и (12),

соответственно.

.cos вход вход вход вход вход VIP

(11)

.cos outoutoutput VIP

(12)

Что касается значений RMS, показанных на рис. 8 (A) и 10,

Poutput = 128 Вт, Pinput = 134 Вт и η = 95,5%.

5. Выводы

В этом исследовании мы разработали и построили новый и эффективный паяльник

с карандашной подачей и сменными наконечниками,

, который работает за счет высокочастотного индукционного нагрева. Кроме того,

карандаш не содержит шнур питания от

во избежание несчастных случаев в процессе сварки.Устройство

разработано с использованием резонансного инвертора с полумостовой топологией

, управляемой с помощью микроконтроллера.

Микроконтроллер считывает температуру наконечника, и

выключает устройство до того, как оно достигнет температуры Кюри, или если

карандаш удален. Устройство характеризуется кодом

, определяющим его кривые входного и выходного тока и напряжения.

Обладает приемлемым коэффициентом мощности и КПД 95.5%

и низкий общий коэффициент гармонических искажений. Кроме того, устройство

построено с использованием недорогих компонентов. Он представляет собой подходящую альтернативу

в сварочных задачах по сравнению с существующими устройствами

, основанными на сопротивлениях. Действительно, устройство

в настоящее время используется в нашей биофизической лаборатории и оказалось очень полезным инструментом

для сварки хрупких электронных компонентов на печатных платах.

Наши наблюдения показывают, что с выбранным «циклом сварки»

опытный электронщик может выполнить от

до 45 сварных швов за цикл.

Благодарности

Все авторы благодарны мексиканской организации

CONACYT за ценную поддержку.

Ссылки

[1] Филд, А. Б. Вихревые токи в больших проводниках с щелевой обмоткой.

Американский институт инженеров-электриков, Сделки 26,

стр. 761-788, 1905.

[2] Боади, А., Цучида, Ю., Тодака, Т. и Enokizono, M. Разработка

подходящей конструкции высокочастотной индукционной нагревательной катушки

с использованием метода конечных элементов.Магниты. IEEE Transactions, 41 (10),

pp. 4048–4050, 2005.

[3] Байындыр, Н.С., Кюкрер, О. и Якуп, М. ФАПЧ на базе DSP-

, управляемая 50–100 кГц 20 кВт высокочастотный индукционный нагрев

система для поверхностной закалки и сварки. IEE

Proceedings - Electric Power Applications, 150 (3), pp. 365-371,

2003. http://dx.doi.org/10.1049/ip-epa:20030096

[4] Burdío, M. , Монтерде, Ф., Гарсия, Дж. Р., Барраган, Л. А. и

Мартинес, А. Последовательно-резонансный инвертор с двумя выходами для индукционных нагревательных приборов

. Power Electronics, IEEE

Transactions on, 20 (4), pp. 815-822, 2005.

[5] Grooms, JP, Mattson, LJ, Метод индукционной герметизации внутреннего мешка

и внешнего контейнера, США 5416303A, 16 мая 1995 г.

[6] Lung W. Ch. Устройство и способ индукционного глажения, US 7681342

B2, 9 октября 2006 г.

[7] Jordan, A., Scholz, R., Maier-Hauff, K., Johannsen, Wust, M.,

Nadobny, PJ, Schirra, H., Schmidt, H., Deger, S., Loening, S.,

Lanksch, W. and Felix, R. Презентация новой терапевтической системы магнитного поля

для лечения солидных опухолей человека с гипертермией магнитной жидкости

. Журнал магнетизма и. Магнитный.

Materials, 225 (1-2), pp. 118–126, 2001.

http://dx.doi.org/10.1016/S0304-8853(00)01239-7

[8] Cano, M .E., Barrera, A., Estrada, J. C., Hernandez, A. and Córdova,

T. Устройство с индукционным нагревателем для исследования магнитной гипертермии

и измерения удельного коэффициента поглощения. Review of Scientific

Instruments, 82 (11), стр. 114904-114904-6, 2011.

http://dx.doi.org/10.1063/1.3658818

[9] Мицухико М. Система и метод для Индукционный нагрев паяльника

, US / 2010/0258554 A1, 14 октября 2010 г.

[10] Snown, C., Распределение переменного тока в цилиндрических проводниках,

in: Scientific Papers of the Bureau of Standards, 20, Washington,

USA, pp. 277-338, 1925.

[11] Бушоу, KHJ Encyclopedia of Materials: Science and

Technology. Michigan: University of Michigan, vol 8, Elsevier,

2001.

http://dx.doi.org/10.1016/B0-08-043152-6/ 00016-4,

http://dx.doi.org/10.1016/B0-08-043152-6/01367-X,

http: // dx.doi.org/10.1016/B0-08-043152-6/00841-X

[12] Киттель, К. Введение в физику твердого тела, Нью-Йорк: John Wiley

& Sons, 6-е изд., 1986.

[ 13] Brown, GH, Hoyler, CN, Bierwirth, RA, Theory and

Applications of the Radiofrequency Heating, New York: D. Van

Nostrand Company, 1947.

[14] Dwight, H.B, A Precise Метод расчета скин-эффекта в изолированных пробирках

. Журнал Американского института электротехники

Engineers, 42 (8), стр.830, 1923.

http://dx.doi.org/10.1109/JoAIEE.1923.6593471

[15] Джексон, Дж. Д. Классическая электродинамика, 3-е изд., Wiley, New York,

1998.

[16 ] Льоренте, С., Монтерде, Ф., Бурдио, Дж. М., Асеро, Дж., Сравнительное исследование

топологий резонансных инверторов, используемых в индукционных плитах,

Конференция и выставка прикладной силовой электроники, 7th. Ежегодный

IEEE, стр.1168-1174, 2002.

[17] Calleja, H., Схема управления с быстрым откликом для резонансных инверторов,

International Journal of Electronics, 89 (3), стр. 233-244, 2002.

http://dx.doi.org/10.1080/00207210210122550

[18] Камли , М., Ямамото, С. и Абэ, М., Полумостовой инвертор

50–150 кГц для приложений индукционного нагрева. Транзакции IEEE по

Industrial Electronics, 43 (1), стр. 163–172, 1996

http://dx.doi.org/10.1109/41.481422

[19] Kawamura, Y., TokiwaM., Ким Й.Дж., Накаока, М., Новое индукционное устройство для преобразования энергии нагретой жидкости

, включающее

ПИД-регулятор с автонастройкой на основе PWM-резонансного IGBT-инвертора с бессенсорной коррекцией коэффициента мощности

, Конференция специалистов по силовой электронике

, Record., 26th Annual IEEE, pp.1191-1197, 1995.

[20] Каллея, Х. и Ордонез, Р., Инвертор индукционного нагрева с активной коррекцией коэффициента мощности

.International Journal of Electronics, 86 (9),

pp. 1113-1121, 1999. http://dx.doi.org/10.1080/00207219

88

[21] Ye, Z., Jain, PK and Sen, PC , Полномостовой резонансный инвертор

с модифицированной фазовой модуляцией для высокочастотного переменного тока

Пайка

Пайка (произносится как / ˈsɒ ˌdər ɪŋ /) - это процесс, в котором два или более металлических предмета соединяются вместе путем плавления и заливки присадочного металла (припоя) в соединение, причем этот присадочный металл имеет более низкую температуру плавления, чем прилегающий металл.Пайка отличается от сварки тем, что при пайке детали не плавятся. При пайке присадочный металл плавится при более высокой температуре, но металл заготовки не плавится. В прошлом почти все припои содержали свинец, но проблемы окружающей среды и здоровья все чаще диктовали использование бессвинцовых сплавов для электроники и сантехники.

Содержание

1 Истоки

2 Приложения

3 припоя

4 Флюс

5 процессов

5.1 Пайка и пайка

5.2 Пайка серебром

5.3 Индукционная пайка

5.4 Электронные компоненты (печатные платы)

5.4.1 Оплавление горячей штанги

5.4.2 Лазер

5.5 Инфракрасная пайка с оптоволоконным фокусом

5.6 Пайка труб

5.7 Механическая пайка и пайка алюминия

5.8 Пайка сопротивлением

5.9 Пайка витражей

6 Паяемость

7 Пайка и распайка

8 Бессвинцовая пайка для электроники

9 Дефекты пайки

9.1 Электроника

10 Инструменты

Происхождение

Есть свидетельства того, что пайка применялась в Месопотамии еще 5000 лет назад. Считается, что пайка и пайка возникли очень рано в истории металлообработки, вероятно, до 4000 г. до н.э. Сумерийские мечи примерно 3000 г. до н.

Пайка исторически использовалась для изготовления ювелирных изделий, кухонной посуды и инструментов, а также для других целей, например, для изготовления витражей.

Маленькая фигурка, создаваемая пайкой

Приложения

Пайка используется в сантехнике, электронике и металлоконструкциях, от прошивки до ювелирных изделий.

Пайка обеспечивает достаточно постоянные, но обратимые соединения между медными трубами в водопроводных системах, а также стыки в объектах из листового металла, таких как консервные банки, кровельные покрытия, водостоки и автомобильные радиаторы.

Компоненты ювелирных изделий, станки, некоторые компоненты холодильного оборудования и сантехники часто собираются и ремонтируются с помощью процесса пайки серебром при более высокой температуре.Мелкие механические детали также часто припаяны или припаяны. Пайка также используется для соединения свинцовой и медной фольги в витражах. Его также можно использовать в качестве полупостоянного пластыря при утечке в контейнере или посуде для приготовления пищи.

Электронная пайка соединяет электропроводку и электронные компоненты с печатными платами.

Припои

Присадочные материалы для пайки доступны из множества различных сплавов для различных областей применения.При сборке электроники предпочтительным стал эвтектический сплав, состоящий из 63% олова и 37% свинца (или 60/40, что почти идентично по температуре плавления). Другие сплавы используются для сантехники, механической сборки и других применений. Некоторыми примерами мягкого припоя являются олово-свинец для общих целей, олово-цинк для соединения алюминия, свинец-серебро для прочности при температуре выше комнатной, кадмий-серебро для прочности при высоких температурах, цинк-алюминий для алюминия и коррозионной стойкости, и олово-серебро и олово-висмут для электроники.

Эвтектический состав имеет преимущества в применении к пайке: температуры ликвидуса и солидуса одинаковы, поэтому пластичная фаза отсутствует, и она имеет самую низкую возможную температуру плавления. Минимально возможная температура плавления сводит к минимуму тепловую нагрузку на электронные компоненты во время пайки. Отсутствие пластичной фазы обеспечивает более быстрое смачивание при нагревании припоя и более быструю настройку при его остывании. Неэвтектический состав должен оставаться неподвижным, поскольку температура падает через температуры ликвидуса и солидуса.Любое движение во время пластической фазы может привести к трещинам, что приведет к ненадежному соединению.

Общие рецептуры припоев на основе олова и свинца перечислены ниже. Доля представляет собой процентное содержание сначала олова, затем свинца, всего 100%:

  • 63/37: плавится при 183 ° C (361 ° F) (эвтектика: единственная смесь, которая плавится в определенной точке, а не в диапазоне)
  • 60/40: плавится при 183–190 ° C (361–374 ° F)
  • 50/50: плавится при 183–215 ° C (361–419 ° F)

По экологическим причинам (и введение таких нормативных требований, как европейская директива RoHS (Директива об ограничении использования опасных веществ)), бессвинцовые припои находят все более широкое применение.Их также рекомендуют использовать везде, где могут контактировать маленькие дети (поскольку маленькие дети могут класть что-то в рот), или для использования на открытом воздухе, где дождь и другие осадки могут вымыть свинец в грунтовые воды. К сожалению, большинство бессвинцовых припоев не являются эвтектическими составами, плавятся при температуре около 250 ° C (482 ° F), что затрудняет создание с ними надежных соединений.

Другие распространенные припои включают низкотемпературные составы (часто содержащие висмут), которые часто используются для соединения ранее спаянных сборок без распайки более ранних соединений, и высокотемпературные составы (обычно содержащие серебро), которые используются для высокотемпературных операций. или для первой сборки элементов, которые не должны распаиваться при последующих операциях.Легирование серебра другими металлами изменяет температуру плавления, характеристики адгезии и смачивания, а также прочность на разрыв. Из всех припоев серебряные припои обладают наибольшей прочностью и имеют самое широкое применение. Доступны специальные сплавы с такими свойствами, как более высокая прочность, способность паять алюминий, лучшая электропроводность и более высокая коррозионная стойкость.

Флюс

Назначение флюса - облегчить процесс пайки.Одним из препятствий на пути к успешной пайке является загрязнение в месте соединения, например грязь, масло или окисление. Загрязнения можно удалить механической очисткой или химическими средствами, но повышенные температуры, необходимые для плавления присадочного металла (припоя), вызывают повторное окисление заготовки (и припоя). Этот эффект усиливается при повышении температуры пайки и может полностью предотвратить прилипание припоя к заготовке. Одной из первых форм флюса был древесный уголь, который действует как восстановитель и помогает предотвратить окисление во время процесса пайки.Некоторые флюсы выходят за рамки простого предотвращения окисления, а также обеспечивают химическую очистку (коррозию) в той или иной форме.

В течение многих лет наиболее распространенным типом флюса, используемого в электронике (мягкая пайка), был канифольный флюс из отборных сосен. Он был идеальным в том смысле, что был некоррозионным и непроводящим при нормальных температурах, но стал умеренно реактивным (коррозионным) при повышенных температурах пайки. В сантехнике и автомобилестроении, среди прочего, обычно используется флюс на основе кислоты (соляная кислота), который обеспечивает очистку стыка.Эти флюсы нельзя использовать в электронике, потому что они токопроводящие и в конечном итоге растворяют провода небольшого диаметра. Многие флюсы также действуют как смачивающий агент в процессе пайки, снижая поверхностное натяжение расплавленного припоя и заставляя его течь и легче смачивать детали.

Флюсы для мягкого припоя в настоящее время доступны в трех основных составах:

  • Водорастворимые флюсы - флюсы с более высокой активностью, предназначенные для удаления водой после пайки (для удаления не требуются летучие органические соединения).
  • Флюсы без очистки - достаточно мягкие, чтобы не «требовать» удаления из-за их непроводящего и некоррозионного остатка. Эти флюсы называются «неочищаемыми», потому что остатки, оставшиеся после операции пайки, не проводят ток и не вызывают коротких замыканий; тем не менее, они оставляют хорошо заметный белый осадок, напоминающий разбавленный птичий помет. Неотмываемые остатки флюса допустимы для всех 3 классов печатных плат, как определено в IPC-610, при условии, что они не препятствуют визуальному осмотру, доступу к контрольным точкам и не имеют влажных, липких или чрезмерных остатков, которые могут распространиться на другие области.На сопрягаемых поверхностях разъема также не должно быть остатков флюса. Отпечатки пальцев без остатков - это дефект класса 3.
  • Традиционные канифольные флюсы - доступны в неактивированных (R), слабоактивированных (RMA) и активированных (RA) составах. Флюсы RA и RMA содержат канифоль в сочетании с активирующим агентом, обычно кислотой, которая увеличивает смачиваемость металлов, на которые он наносится, путем удаления существующих оксидов. Остатки, образующиеся в результате использования флюса RA, вызывают коррозию и должны быть очищены.Рецептура флюса RMA дает в результате остаток, который не вызывает значительной коррозии, причем очистка является предпочтительной, но необязательной.

Характеристики флюса необходимо тщательно оценить; очень мягкий флюс «без очистки» может быть вполне приемлемым для производственного оборудования, но не дает адекватных характеристик для плохо контролируемой операции ручной пайки.

Процессы

Существует три формы пайки, каждая из которых требует все более высоких температур и обеспечивает все более высокую прочность соединения:

  • Пайка мягким припоем, при которой в качестве присадочного металла первоначально использовался сплав олова и свинца,
  • Пайка серебром
  • , в которой используется сплав, содержащий серебро,
  • Пайка
  • , в которой в качестве наполнителя используется латунный сплав.

Сплав присадочного металла для каждого типа пайки можно регулировать, чтобы изменить температуру плавления присадки. Пайка существенно отличается от склеивания тем, что присадочный металл сплавляется с деталью на стыке, образуя газо- и водонепроницаемую связь.

Мягкая пайка характеризуется тем, что температура плавления присадочного металла ниже примерно 400 ° C (752 ° F), тогда как при пайке серебром и пайке используются более высокие температуры, обычно требующие пламенной или угольной дуговой горелки для достижения плавления присадки.Присадочные металлы мягкого припоя обычно представляют собой сплавы (часто содержащие свинец) с температурой ликвидуса ниже 350 ° C.

В этом процессе пайки к соединяемым деталям прикладывается тепло, в результате чего припой плавится и соединяется с деталями в процессе легирования, называемом смачиванием. В многожильном проводе припой втягивается в провод за счет капиллярного действия в процессе, называемом «капиллярным капилляром». Капиллярное действие также имеет место, когда детали находятся очень близко друг к другу или соприкасаются. Прочность соединения на растяжение зависит от используемого присадочного металла.Пайка позволяет получить электропроводящие, водо- и газонепроницаемые соединения.

Каждый тип припоя имеет свои преимущества и недостатки. Мягкий припой называется так из-за мягкого свинца, который является его основным ингредиентом. Мягкая пайка использует самые низкие температуры, но не обеспечивает прочного соединения и не подходит для механических нагрузок. Он также не подходит для высокотемпературных применений, поскольку он размягчается и плавится. Пайка серебром, используемая ювелирами, машинистами и в некоторых сантехнических приложениях, требует использования горелки или другого источника высокой температуры, и она намного прочнее, чем мягкая пайка.Пайка обеспечивает самое прочное соединение, но также требует самых высоких температур для расплавления присадочного металла, требуя горелки или другого источника высокой температуры и затемненных очков для защиты глаз от яркого света, производимого раскаленной добела работой. Часто используется для ремонта чугунных предметов, кованой мебели и т. Д.

Операции пайки могут выполняться ручными инструментами, по одному стыку за раз или в массовом порядке на производственной линии. Ручная пайка обычно выполняется с помощью паяльника, паяльника или горелки, а иногда и термовоздушного карандаша.Обработка листового металла традиционно выполнялась с помощью «паяльных котлов», непосредственно нагретых пламенем, с достаточным запасом тепла в массе паяльной меди для завершения соединения; горелки или паяльники с электроподогревом удобнее. Для всех паяных соединений требуются одни и те же элементы очистки соединяемых металлических деталей, подгонки соединения, нагрева деталей, нанесения флюса, нанесения наполнителя, отвода тепла и удержания сборки в неподвижном состоянии до полного затвердевания присадочного металла.В зависимости от типа используемого флюса может потребоваться очистка стыков после их охлаждения.

Каждый сплав имеет характеристики, которые лучше всего подходят для определенных применений, в частности прочность и проводимость, и каждый тип припоя и сплава имеет разные температуры плавления. Термин «серебряный припой» также обозначает тип используемого припоя. Некоторые мягкие припои представляют собой «серебросодержащие» сплавы, используемые для пайки посеребренных предметов. Припои на основе свинца не следует использовать для обработки драгоценных металлов, поскольку свинец растворяет металл и обезображивает его.

Пайка и пайка

Пайка и пайка различаются по температуре плавления присадочного сплава. Температура 450 ° C обычно используется как практическая точка разграничения между пайкой и пайкой. Мягкая пайка может выполняться нагретым утюгом, тогда как другие методы требуют более высокой температуры горелки или печи для плавления присадочного металла.

Обычно требуется другое оборудование, поскольку паяльник не может достигать достаточно высоких температур для твердой пайки или пайки твердым припоем.Припойный припой прочнее серебряного припоя, который прочнее мягкого припоя на основе свинца. Припои для пайки предназначены в первую очередь для обеспечения прочности, серебряный припой используется ювелирами для защиты драгоценного металла, а также машинистами и техниками по холодильной технике из-за его прочности на растяжение, но более низкой температуры плавления, чем пайка, а основным преимуществом мягкого припоя является используемая низкая температура (чтобы предотвратить тепловое повреждение электронных компонентов и изоляции).

Поскольку соединение изготавливается из металла с более низкой температурой плавления, чем заготовка, соединение будет ослабевать по мере приближения температуры окружающей среды к температуре плавления присадочного металла.По этой причине при более высоких температурах получаются соединения, которые эффективны при более высоких температурах. Паяные соединения могут быть такими же прочными или почти такими же прочными, как и детали, которые они соединяют, даже при повышенных температурах.

Пайка серебром

«Пайка твердым припоем» или «серебряная пайка» используется для соединения драгоценных и полудрагоценных металлов, таких как золото, серебро, латунь и медь. Припой обычно называют легким, средним или твердым. Это относится к его температуре плавления, а не к прочности соединения.Припой Extra-easy содержит 56% серебра и имеет температуру плавления 1145 ° F (618 ° C). Сверхтвердый припой на 80% состоит из серебра и плавится при температуре 1370 ° F (740 ° C). Если необходимо несколько стыков, ювелир начнет с твердого или сверхтвердого припоя и переключится на более низкотемпературные припои для последующих стыков.

Серебряный припой поглощается окружающим металлом, в результате чего соединение оказывается прочнее, чем соединяемый металл. Соединяемый металл должен быть идеально ровным, поскольку серебряный припой обычно не может использоваться в качестве наполнителя, и любые зазоры останутся.

Еще одно различие между пайкой и пайкой - это способ нанесения припоя. При пайке обычно используются стержни, которые при нагревании касаются стыка. При пайке серебром небольшие кусочки припоя помещаются на металл перед нагревом. Флюс, часто изготовленный из борной кислоты и денатурированного спирта, используется для поддержания чистоты металла и припоя и предотвращения его движения до того, как он расплавится.

Когда серебряный припой плавится, он стремится течь в область наибольшего нагрева.Ювелиры могут в некоторой степени контролировать направление движения припоя, направляя его с помощью горелки; он даже будет идти прямо вверх по шву.

Индукционная пайка

Индукционная пайка использует индукционный нагрев посредством высокочастотного переменного тока в окружающей медной катушке. Это индуцирует токи в паяемой детали, которая выделяет тепло из-за более высокого сопротивления соединения по сравнению с окружающим его металлом (резистивный нагрев). Этим медным виткам можно придать форму, более точно подходящую для соединения.Между лицевыми поверхностями помещается присадочный металл (припой), который плавится при достаточно низкой температуре. Флюсы обычно используются при индукционной пайке. Этот метод особенно подходит для непрерывной пайки, когда эти катушки наматываются на цилиндр или трубу, которую необходимо припаять.

Некоторые металлы паять легче, чем другие. Медь, серебро и золото легко. Следующими по сложности являются железо, низкоуглеродистая сталь и никель. Из-за их тонких и прочных оксидных пленок паять нержавеющую сталь и алюминий еще сложнее.Титан, магний, чугун, некоторые высокоуглеродистые стали, керамику и графит можно паять, но это включает процесс, аналогичный соединению карбидов: сначала на них наносят металлический слой, который вызывает межфазное соединение.

Электронные компоненты (ПП)

Пайка SMD конденсатора

В настоящее время печатные платы массового производства в основном паяются волной или оплавлением, хотя ручная пайка производственной электроники также по-прежнему является стандартной практикой.

При пайке волной припоя детали временно удерживаются на месте небольшими каплями клея, затем сборка пропускается через плавный припой в контейнере для сыпучих материалов. Этот припой встряхивается волнами, поэтому вся печатная плата не погружается в припой, а скорее затрагивается этими волнами. В результате припой остается на контактах и ​​площадках, но не на самой печатной плате.

Пайка оплавлением - это процесс, в котором паяльная паста (смесь предварительно легированного припоя и флюса, имеющего консистенцию, напоминающую арахисовое масло) используется для приклеивания компонентов к их контактным площадкам, после чего сборка нагревается с помощью инфракрасной лампой, карандашом с горячим воздухом или, что еще чаще, пропуская его через тщательно контролируемую духовку.

Поскольку разные компоненты лучше всего собирать разными способами, для одной печатной платы обычно используют два или более процесса. Например, детали для поверхностного монтажа могут быть сначала припаяны оплавлением, затем будут пайки волной припоя для компонентов, установленных в сквозное отверстие, а более громоздкие детали припаяны вручную в последнюю очередь.

Для ручной пайки следует выбирать инструмент источника тепла, обеспечивающий достаточный нагрев для размера выполняемого стыка. Паяльник на 100 Вт может обеспечить слишком много тепла для печатных плат, в то время как утюг на 25 Вт не обеспечит достаточно тепла для больших электрических разъемов, соединения медной кровли или большого витража.Использование инструмента со слишком высокой температурой может привести к повреждению чувствительных компонентов, но продолжительное нагревание слишком холодным или недостаточно мощным инструментом также может вызвать серьезные тепловые повреждения.

Методы ручной пайки требуют большого мастерства для использования так называемой пайки корпусов микросхем с мелким шагом. В частности, устройства с шариковой решеткой (BGA), как известно, сложно, если не невозможно, переделать вручную.

Для крепления электронных компонентов к печатной плате правильный выбор и использование флюса помогает предотвратить окисление во время пайки, что важно для хорошего смачивания и теплопередачи.Жало паяльника должно быть чистым и предварительно покрытым припоем, чтобы обеспечить быструю теплопередачу. Компоненты, которые во время работы рассеивают большое количество тепла, иногда поднимаются над печатной платой, чтобы избежать ее перегрева. После вставки компонента, смонтированного в сквозном отверстии, лишний провод отрезается, оставляя длину около радиуса колодки. Пластиковые или металлические монтажные зажимы или держатели могут использоваться с большими устройствами для улучшения теплоотвода и уменьшения напряжений в соединениях.

Радиатор может использоваться на выводах термочувствительных компонентов для уменьшения теплопередачи к компоненту.Это особенно применимо к деталям из германия. (Обратите внимание, что радиатор будет означать использование большего количества тепла для завершения соединения.) Если все металлические поверхности не будут должным образом флюсованы и не будут превышать температуру плавления используемого припоя, результатом будет ненадежное «холодное паяное соединение».

Для упрощения пайки новичкам обычно рекомендуется наносить паяльник и припой отдельно на соединение, а не наносить припой непосредственно на паяльник. Когда нанесено достаточное количество припоя, припой удаляется.Когда поверхности достаточно нагреваются, припой будет стекать по стыку. Затем утюг удаляется из стыка.

Поскольку неэвтектические припои имеют небольшой диапазон пластичности, соединение нельзя перемещать до тех пор, пока припой не остынет через температуры ликвидуса и солидуса. При визуальном осмотре хорошее паяное соединение будет выглядеть гладким и блестящим, с четко видимым контуром припаянного провода. Матовая серая поверхность - хороший показатель того, что стык сместился при пайке.

Другие дефекты припоя также можно обнаружить визуально. Слишком мало припоя приведет к сухому и ненадежному соединению; слишком много припоя (знакомая новичкам «капля припоя») не обязательно является ненадежным, но, как правило, означает плохое смачивание. При использовании некоторых флюсов остатки флюса, оставшиеся на стыке, возможно, придется удалить с помощью воды, спирта или других растворителей, совместимых с рассматриваемыми деталями.

Избыточный припой, неизрасходованный флюс и остатки иногда удаляются с жала паяльника между стыками.Наконечник утюга остается смоченным припоем («луженым»), когда он горячий, чтобы облегчить пайку, а когда горячий и холодный, чтобы свести к минимуму окисление и коррозию самого наконечника.

Экологическое законодательство многих стран и всего региона Европейского сообщества (см. RoHS) привело к изменению состава припоев и флюсов. Водорастворимые флюсы на не канифольной основе все чаще используются с 1980-х годов, так что паяные платы можно очищать водой или моющими средствами на водной основе. Это устраняет опасные растворители из производственной среды и заводских стоков.

Оплавление горячей штанги

Оплавление стержнем под давлением - это процесс выборочной пайки, при котором две части с предварительно нанесенным флюсом и покрытием припоя нагреваются с помощью нагревательного элемента (называемого термодатчиком) до температуры, достаточной для расплавления припоя.

Давление применяется на протяжении всего процесса (обычно 15 с), чтобы гарантировать, что компоненты остаются на месте во время охлаждения. Нагревательный элемент нагревается и охлаждается при каждом подключении. В нагревательном элементе можно использовать до 4000 Вт, что обеспечивает быструю пайку, хорошие результаты для соединений, требующих высокой энергии.

Лазер

Лазерная пайка - это метод, при котором лазер мощностью ~ 30-50 Вт используется для плавления и пайки электрического соединительного шва. Для этого используются диодные лазерные системы на основе полупроводниковых переходов. Сюзанна Дженниш запатентовала лазерную пайку в 1980 году.

Длина волны обычно составляет от 808 нм до 980 нм. Луч подводится к заготовке по оптическому волокну с диаметром волокна 800 мкм и меньше. Поскольку луч на конце волокна быстро расходится, используются линзы для создания пятна подходящего размера на заготовке на подходящем рабочем расстоянии.Механизм подачи проволоки используется для подачи припоя.

Свинец-олово и серебро-олово можно паять. Рецепты процесса будут отличаться в зависимости от состава сплава. Для пайки 44-контактных держателей микросхем на плату с использованием заготовок для пайки уровни мощности были порядка 10 Вт, а время пайки - примерно 1 секунду. Низкие уровни мощности могут привести к неполному смачиванию и образованию пустот, что может ослабить соединение.

Пайка оптоволоконным инфракрасным излучением

Инфракрасная пайка с оптоволоконным фокусом - это метод, при котором множество источников инфракрасного излучения пропускаются через волокна, а затем фокусируются на одной точке, в которой припаивается соединение.

Пайка труб

Припой

Медная труба или «трубка» обычно соединяется пайкой. При применении в контексте торговли сантехникой в ​​Соединенных Штатах, пайка часто упоминается как запотевание, а соединение трубок, сделанное таким образом, упоминается как запотевшее соединение.

Медная трубка отводит тепло намного быстрее, чем может обеспечить обычный ручной паяльник или пистолет, поэтому для подачи необходимой мощности чаще всего используется пропановая горелка; для труб и фитингов больших размеров используется горелка, работающая на MAPP, ацетилене или пропилене, с атмосферным воздухом в качестве окислителя; MAPP / кислород или ацетилен / кислород редко используются, потому что температура пламени намного выше, чем точка плавления меди.Слишком большое количество тепла разрушает состояние закаленной медной трубки и может выгореть флюс из стыка до того, как будет добавлен припой, что приведет к повреждению стыка. Для труб большего размера используется горелка, оснащенная сменными вихревыми наконечниками различных размеров, чтобы обеспечить необходимую мощность нагрева. Большинство опытных сантехников редко используют пропановое топливо. В руках опытного мастера более горячее пламя ацетилена, MAPP или пропилена позволяет выполнять больше стыков в час.

Однако можно использовать электрический инструмент для пайки соединений в медных трубах размером от 8 мм до 22 мм.Например, Antex Pipemaster рекомендуется использовать в ограниченном пространстве, когда открытое пламя представляет опасность, или для самостоятельного использования. В инструменте, похожем на плоскогубцы, используются подогреваемые губки, которые полностью охватывают трубу, позволяя расплавить соединение всего за 10 секунд.

Фитинги под пайку, также известные как капиллярные фитинги, представляют собой короткие отрезки гладкой трубы, предназначенные для скольжения по внешней стороне ответной трубки, обычно используются для медных соединений. Обычно используемые фитинги включают прямые соединители, переходники, отводы и тройники.Есть два типа фитингов для пайки: фитинги с концевой подачей, которые не содержат припоя, и фитинги с паяными кольцами (также известные как фитинги Yorkshire), в которых кольцо припоя находится в небольшом круглом углублении внутри фитинга.

Как и все паяные соединения, все соединяемые детали должны быть чистыми и не содержать оксидов. Внутренние и внешние проволочные щетки доступны для обычных размеров труб и фитингов; Также часто используются наждачная бумага и проволочная вата, хотя использование изделий из металлической ваты не рекомендуется, поскольку они могут содержать масло, которое может загрязнить стык.

Из-за размера задействованных частей, а также высокой активности и склонности к загрязнению пламени водопроводные флюсы обычно намного более химически активны и более кислые, чем электронные флюсы. Поскольку сантехнические соединения могут выполняться под любым углом, даже в перевернутом положении, водопроводные флюсы обычно представляют собой пасты, которые остаются на месте лучше, чем жидкости. Флюс следует наносить на все поверхности соединения, внутри и снаружи. Остатки флюса должны быть удалены после завершения соединения, иначе они могут, в конечном итоге, эрозией через медные подложки и вызвать разрушение соединения.

Доступно множество составов припоя для водопровода с различными характеристиками, такими как более высокая или более низкая температура плавления, в зависимости от конкретных требований работы. Строительные нормы и правила в настоящее время почти повсеместно требуют использования бессвинцового припоя для трубопроводов питьевой воды, хотя традиционный оловянно-свинцовый припой все еще доступен. Исследования показали, что водопроводные трубы с пайкой из свинца могут привести к повышенному содержанию свинца в питьевой воде.

Поскольку медная труба быстро отводит тепло от стыка, необходимо проявлять особую осторожность, чтобы обеспечить надлежащий прогрев стыка для получения хорошего сцепления.После того, как соединение должным образом очищено, флюсовано и подогнано, пламя горелки воздействует на самую толстую часть соединения, обычно на фитинг с трубой внутри него, при этом припой наносится на зазор между трубкой и фитингом. Когда все детали нагреются, припой расплавится и потечет в соединение за счет капиллярного действия. Возможно, потребуется переместить горелку вокруг стыка, чтобы убедиться, что все участки смочены. Однако установщик должен позаботиться о том, чтобы не перегреть паяемые участки.Если трубка начинает обесцвечиваться, это означает, что трубка была перегрета и начинает окисляться, что останавливает поток припоя и приводит к тому, что паяное соединение не герметизируется должным образом. Перед окислением расплавленный припой будет следовать за теплом горелки вокруг стыка. Когда соединение должным образом смачивается, припой и затем тепло удаляются, и, пока соединение еще очень горячее, его обычно протирают сухой тряпкой. Это удаляет излишки припоя, а также остатки флюса до того, как он остынет и затвердеет.При использовании паяного кольцевого соединения соединение нагревается до тех пор, пока вокруг края фитинга не станет видно кольцо расплавленного припоя, и ему дадут остыть.

Из трех методов соединения медных трубок пайка требует наибольшего мастерства, но пайка меди - очень надежный процесс при соблюдении некоторых основных условий:

Трубки и фитинги должны быть очищены до металла без потускнения.

Любое давление, возникающее при нагревании трубки, должно иметь выходное отверстие.

Стык должен быть сухим (что может быть проблематичным при ремонте водопроводных труб)

Медь - это только один материал, который соединяется таким образом.Латунные фитинги часто используются для клапанов или в качестве соединительной арматуры между медью и другими металлами. Таким образом припаивают латунные трубопроводы при изготовлении медных инструментов и некоторых деревянных духовых (саксофон и флейта) музыкальных инструментов

Механическая пайка и пайка алюминия

Ряд припоев, в первую очередь сплавы цинка, используются для пайки металла и сплавов алюминия и, в меньшей степени, стали и цинка. Эта механическая пайка аналогична операции низкотемпературной пайки в том, что механические характеристики соединения достаточно хороши, и ее можно использовать для структурного ремонта этих материалов.

Американское сварочное общество определяет пайку как использование присадочных металлов с температурой плавления выше 450 ° C (842 ° F) или, согласно традиционному определению в США, выше 800 ° F (427 ° C). Алюминиевые паяльные сплавы обычно имеют температуру плавления около 730 ° F (388 ° C). Эта операция пайки / пайки может использовать источник тепла пропановой горелки.

Эти материалы часто рекламируются как «сварка алюминия», но процесс не включает плавление основного металла и, следовательно, не является сварным швом.

Военный стандарт США или спецификация MIL-SPEC MIL-R-4208 определяет один стандарт для этих сплавов для пайки / пайки на основе цинка. Ряд продуктов соответствует этой спецификации или очень похожим стандартам производительности.

Пайка сопротивлением - это пайка, при которой тепло, необходимое для протекания припоя, создается за счет пропускания электрического тока через припой. Когда ток проходит через резистивный материал, выделяется определенный уровень тепла. Регулируя количество проводимого тока и уровень сопротивления, можно заранее определить и контролировать количество выделяемого тепла.

Электрическое сопротивление (обычно описываемое как сопротивление материала потоку электрического тока) используется для преобразования электрической энергии в тепловую, поскольку электрический ток (I), проводимый через материал с сопротивлением (R), выделяет мощность (P), равную : P = I² R, где P - мощность, измеренная в ваттах, I - ток, измеренный в амперах, а R - сопротивление, измеренное в омах.

Пайка сопротивлением

Пайка сопротивлением отличается от использования токопроводящего утюга, в котором тепло вырабатывается внутри элемента и затем проходит через теплопроводящий наконечник в область соединения.Холодному паяльнику требуется время для достижения рабочей температуры, и его необходимо держать горячим между паяными соединениями. Термоперенос может быть затруднен, если наконечник не будет должным образом увлажнен во время использования. С помощью контактной пайки можно быстро и строго контролировать интенсивное нагревание непосредственно в области соединения. Это обеспечивает более быстрое повышение температуры до требуемой температуры плавления припоя и сводит к минимуму тепловое перемещение от паяного соединения, что помогает свести к минимуму возможность теплового повреждения материалов или компонентов в окружающей области.Тепло выделяется только во время выполнения каждого соединения, что делает пайку сопротивлением более энергоэффективной. Оборудование для резистивной пайки, в отличие от токопроводящего утюга, может использоваться для сложных задач пайки и пайки, где могут потребоваться значительно более высокие температуры. Это делает сопротивление сопоставимым с пламенной пайкой в ​​некоторых ситуациях. Когда требуемая температура может быть достигнута либо методами пламени, либо методами сопротивления, тепло сопротивления более локализовано из-за прямого контакта, тогда как пламя будет распространяться, нагревая потенциально большую площадь.

Пайка витражей

Исторически сложилось так, что паяльные жала для витражей были медными, нагреваемыми путем помещения в жаровню для сжигания угля. Использовались несколько наконечников; когда один наконечник остывал после использования, его снова помещали в жаровню с древесным углем и использовали следующий наконечник.

В последнее время стали использовать паяльники с электрическим нагревом. Они нагреваются катушкой или керамическим нагревательным элементом внутри наконечника утюга. Доступны различные номинальные мощности, а температуру можно регулировать электронным способом.Эти характеристики позволяют работать с более длинными валиками, не прерывая работу по замене наконечников. Паяльники, предназначенные для использования в электронике, часто бывают эффективны, хотя иногда они недостаточно мощны для тяжелой меди и свинца, которые использовались в работе с витражами. Олеиновая кислота - это классический флюсовый материал, который используется для улучшения паяемости.

Стекло типа Тиффани изготавливается путем приклеивания медной фольги по краям кусков стекла и последующего их спайки. Этот метод позволяет создавать объемные витражи.

Паяемость

Паяемость подложки - это мера легкости, с которой может быть выполнено паяное соединение с этим материалом.

Демонтаж и перепайка

Использованный припой содержит некоторые растворенные неблагородные металлы и не подходит для повторного использования при создании новых соединений. Как только способность припоя к основному металлу будет достигнута, он больше не будет должным образом связываться с основным металлом, что обычно приводит к хрупкому холодному паяному соединению с кристаллическим внешним видом.

Хорошей практикой является удаление припоя из стыка перед пайкой - можно использовать распайку оплетки или оборудование для вакуумной распайки (присоски для припоя). Фитили для демонтажа содержат большое количество флюса, который снимает загрязнения с медных проводов и любых имеющихся выводов устройства. В результате останется яркий, блестящий и чистый стык, который нужно перепаять.

Более низкая температура плавления припоя означает, что его можно расплавить от основного металла, оставив его в основном неповрежденным, хотя внешний слой будет «луженым» припоем.Останется флюс, который легко удалить абразивными или химическими способами. Этот луженый слой позволяет припою течь в новое соединение, в результате чего получается новое соединение, а также заставляет новый припой течь очень быстро и легко.

Бессвинцовая электронная пайка

Совсем недавно природоохранное законодательство специально нацелено на широкое использование свинца в электронной промышленности. Директивы RoHS в Европе требуют, чтобы многие новые электронные платы были освобождены от свинца к 1 июля 2006 года, в основном в индустрии потребительских товаров, но также и в некоторых других.В Японии использование свинца было прекращено до принятия соответствующего законодательства производителями из-за дополнительных расходов на переработку продуктов, содержащих свинец. Однако даже без свинца при пайке могут выделяться вредные и / или токсичные для человека пары. Настоятельно рекомендуется использовать устройство, которое может удалять пары из рабочей зоны путем вентиляции снаружи или фильтрации воздуха.

Распространено заблуждение, что бессвинцовая пайка требует более высоких температур пайки, чем свинцово-оловянная пайка; Температура смачивания свинцово-оловянного припоя выше точки плавления и является определяющим фактором - пайка волной припоя может протекать при той же температуре, что и предыдущая пайка свинец / олово.Тем не менее, в связи с этим возникло много новых технических проблем; Чтобы снизить температуру плавления припоев на основе олова, необходимо было исследовать различные новые сплавы с добавками меди, серебра, висмута в качестве типичных второстепенных добавок для снижения температуры плавления и контроля других свойств, кроме того, олово является более коррозионным металлом, и может в конечном итоге привести к выходу из строя паяльных ванн и т. д.

Бессвинцовая конструкция также распространилась на компоненты, контакты и разъемы. В большинстве этих булавок использовались медные оправы, а также свинец, олово, золото или другая отделка.Оловянная отделка - самая популярная из бессвинцовых покрытий. Тем не менее, возникает вопрос, как бороться с усами олова. Текущее движение возвращает электронную промышленность к проблемам, решенным в 1960-х годах добавлением свинца. JEDEC создал систему классификации, чтобы помочь производителям бессвинцовой электроники решить, какие меры следует принять против усов, в зависимости от их применения.

Дефекты пайки

При соединении медных трубок неправильный нагрев и заполнение соединения может привести к образованию «пустот».Обычно это результат неправильного размещения пламени. Если тепло пламени не направлено на заднюю часть чашки фитинга, а припой нанесен под углом, противоположным пламени, то припой быстро заполнит отверстие фитинга, задерживая некоторый флюс внутри соединения. Этот пузырь захваченного потока и есть пустота; область внутри паяного соединения, где припой не может полностью заполнить чашку фитинга, потому что флюс запечатан внутри соединения, не позволяя припою занимать это пространство.

Электроника

В процессе пайки могут возникнуть различные проблемы, которые приводят к тому, что соединения перестают функционировать сразу или после периода использования.

Самый распространенный дефект при ручной пайке возникает из-за того, что соединяемые детали не превышают температуру ликвидуса припоя, что приводит к образованию соединения «холодной пайки». Обычно это происходит из-за того, что паяльник используется для непосредственного нагрева припоя, а не самих деталей. При правильном выполнении утюг нагревает соединяемые детали, которые, в свою очередь, расплавляют припой, обеспечивая достаточный нагрев соединяемых деталей для тщательного смачивания.При электронной ручной пайке флюс заделывают в припой. Следовательно, сначала нагрев припоя может вызвать испарение флюса до того, как он очистит паяемые поверхности. Соединение холодной пайки может вообще не проводить или проводить только с перерывами. Соединения холодной пайки также встречаются в массовом производстве и являются частой причиной оборудования, которое проходит испытания, но выходит из строя после многих лет эксплуатации. «Сухой стык» возникает при перемещении охлаждающего припоя и часто возникает из-за того, что стык перемещается, когда паяльник вынимается из стыка.

Неправильно подобранный или нанесенный флюс может вызвать выход из строя соединения. Если не очистить должным образом, флюс может вызвать коррозию соединения и, в конечном итоге, привести к его повреждению. Без флюса соединение может быть нечистым или окислиться, что приведет к повреждению соединения.

В электронике часто используются некоррозионные флюсы. Следовательно, очистка флюса может быть просто вопросом эстетики или облегчением визуального осмотра стыков в специализированных «критически важных» приложениях, таких как медицинские устройства, военные и аэрокосмические.Для сателлитов тоже, чтобы немного уменьшить вес, но с пользой. При высокой влажности даже некоррозионный флюс может оставаться немного активным, поэтому флюс можно удалить, чтобы со временем уменьшить коррозию. В некоторых случаях на печатную плату можно также нанести какой-либо защитный материал, например, лак, чтобы защитить ее и открытые паяные соединения от окружающей среды.

Движение паяемых металлов до того, как припой остынет, вызовет очень ненадежное соединение с трещинами. В терминологии пайки электроники это известно как «сухое» соединение.Сразу после соединения он имеет характерно тусклый или зернистый вид, а не гладкий, яркий и блестящий. Это появление вызвано кристаллизацией жидкого припоя. Сухое соединение является слабым механически и плохим проводником с точки зрения электричества.

В общем, красивый паяный стык - это хороший стык. Как уже упоминалось, он должен быть гладким, ярким и блестящим. Если в стыке имеются комочки или шарики блестящего припоя, значит, металл «не смачивается» должным образом. Отсутствие яркости и блеска предполагает наличие слабого «сухого» сустава.Однако технические специалисты, пытающиеся применять это руководство при использовании составов бессвинцовых припоев, могут испытывать разочарование, потому что эти типы припоев легко остывают до матовой поверхности, даже если соединение хорошее. Припой выглядит блестящим в расплавленном состоянии и внезапно затуманивается при затвердевании, хотя во время охлаждения его не трогали.

В электронике идеально подходит «вогнутая» кромка. Это указывает на хорошее смачивание и минимальное использование припоя (следовательно, минимальный нагрев термочувствительных компонентов).Соединение может быть хорошим, но если используется большое количество ненужного припоя, очевидно, что потребуется дополнительный нагрев. Чрезмерный нагрев печатной платы может привести к «расслоению», медная дорожка может фактически оторваться от платы, особенно на односторонних печатных платах без покрытия сквозных отверстий.

Инструменты

В принципе, любой тип паяльного инструмента может выполнять любые работы с припоем при температурах, которые он генерирует. На практике для разных приложений больше подходят разные инструменты.

Ручной паяльный инструмент, широко используемый для работы с электроникой, включает электрический паяльник, который может быть оснащен различными наконечниками, от тупых до очень тонких, до зубильных головок для горячей резки пластмасс, а не для пайки. Самые простые утюги не имеют регулировки температуры; маленькие утюги быстро охлаждаются, когда используются для пайки, скажем, металлического корпуса, в то время как большие утюги имеют слишком громоздкие наконечники для работы с печатными платами и подобной тонкой работы. Утюги с регулируемой температурой обладают запасом мощности и могут поддерживать температуру в широком диапазоне работ.Паяльник нагревается быстрее, но имеет более крупный и тяжелый корпус. Газовые утюги с каталитическим наконечником для небольшого нагрева без пламени используются в портативных устройствах. Пистолеты с горячим воздухом и карандаши позволяют выполнять доработку комплектов компонентов, которую нелегко выполнить с помощью электрических утюгов и пистолетов.

Для неэлектронных применений в паяльных горелках для нагрева припоя используется пламя, а не жало паяльника. Паяльные горелки часто работают на бутане и доступны в размерах от очень маленьких бутановых / кислородных блоков, подходящих для очень тонких, но высокотемпературных ювелирных работ, до полноразмерных кислородно-топливных горелок, подходящих для гораздо более крупных работ, таких как медные трубопроводы.Обычные многоцелевые пропановые горелки, такие же, как для удаления тепла с краски и оттаивания труб, могут использоваться для пайки труб и других довольно крупных объектов как с насадкой для паяльника, так и без нее; трубы обычно паяют горелкой, непосредственно прикладывая открытый огонь.

Медный припой - это инструмент с большой медной головкой и длинной ручкой, который нагревается в кузнечном огне и используется для нагрева листового металла для пайки. Типичные паяльные котлы имеют головки весом от одного до четырех фунтов.Головка обеспечивает большую тепловую массу, чтобы накапливать достаточно тепла для пайки больших площадей, прежде чем потребуется повторный нагрев в огне; чем больше голова, тем дольше рабочее время. Исторически пайка меди была стандартным инструментом, используемым в кузовных работах, хотя пайка кузова в основном заменяется точечной сваркой для механического соединения и неметаллическими наполнителями для контурной обработки.

Тостеры и переносные инфракрасные лампы использовались любителями для имитации производственных процессов пайки в гораздо меньших масштабах.

Щетки из щетины обычно используются для нанесения флюса сантехнической пасты. Для электронных работ обычно используется припой с флюсовым сердечником, но можно использовать дополнительный флюс из флюсовой ручки или из небольшой бутылки с помощью иглы, похожей на шприц.

Проволочная щетка, проволочная мочалка и наждачная бумага обычно используются для подготовки сантехнических соединений к подключению. Электронные соединения обычно выполняются между лужеными поверхностями, которые редко требуют механической очистки, хотя потускневшие выводы компонентов и медные следы с темным слоем оксидной пассивации (из-за старения), как на новой макетной плате, которая хранилась на полке для около года и более, может потребоваться механическая очистка.

Некоторые флюсы для электроники спроектированы так, чтобы быть стабильными и неактивными при охлаждении и не нуждаются в очистке, хотя при желании они все еще могут быть такими, в то время как другие флюсы являются кислотными и должны быть удалены после пайки, чтобы предотвратить коррозию цепей. Для сборки и доработки печатной платы обычно используют спирт или ацетон с ватными тампонами или щетинными щетками для удаления остатков флюса после пайки. Тяжелая тряпка обычно используется для удаления флюса с сантехнического соединения до того, как он остынет и затвердеет.Также можно использовать щетку из стекловолокна.

Радиатор, например зажим «крокодил», можно использовать для предотвращения повреждения термочувствительных компонентов при пайке вручную. Радиатор ограничивает температуру корпуса компонента, поглощая и рассеивая тепло (уменьшая тепловое сопротивление между компонентом и воздухом), в то время как тепловое сопротивление выводов поддерживает разницу температур между частью припаянных выводов и компонентом. корпус так, чтобы выводы стали достаточно горячими, чтобы расплавить припой, в то время как корпус компонента остается более холодным.

Источник: www.wikipedia.com

Что такое пайка и как она работает?

Что такое пайка?

Из этой статьи вы узнаете, что такое пайка, различные процессы, участвующие в пайке. Пайка - это процесс соединения двух или более металлических деталей путем плавления и последующего заполнения стыка припоем. Припой и флюс - две важные вещи, которые требуются во время пайки.

Пайка имеет широкое применение в различных отраслях промышленности.Он используется в сантехнической промышленности для соединения медных труб, в электротехнической и электронной промышленности для соединения проводов и т. Д. Мы обсудим их применение ниже, а перед этим давайте взглянем на его историю.

История пайки

История показывает, что пайка началась в Месопотамии около 5000 лет назад. Подтверждено одно: ювелиры Древнего Египта умели соединять золото более 5000 лет назад. Знаменитые шумерские мечи созданы методом пайки.В древности ювелирные изделия, кухонный инвентарь собирали с помощью пайки.

С тех пор мировая технология пайки развивалась день ото дня. Самое впечатляющее достижение было достигнуто древними римлянами, когда они спаяли водопроводные трубы длиной 400 км.

Требования

Так же, как инструменты или оборудование, необходимые для сварки, пайка также требует некоторых основных инструментов или оборудования для выполнения процесса. Давайте обсудим их.

Как указано выше, припой и флюс являются двумя основными требованиями при пайке. Ниже приводится краткая информация об этом.

Припой

Припой - это плавкий металлический сплав, используемый для создания прочного соединения между металлическими деталями. Существуют различные типы припоев, такие как:

  1. Бессвинцовый припой
  2. Свинцовый припой
  3. Твердый припой
  4. Стеклянный припой
  5. Припой с флюсовым сердечником

Ниже перечислены типичные формы припоя, зависящие от свинца и олова.Доля% сначала олова, а затем свинца, всего 100%:

  • 63/37: плавится при 183 o C
  • 60/40: плавится между 183-190 o C
  • 50/50: плавится между 183-215 o C

Flux

Основное назначение флюса - облегчить процесс пайки. Раньше наиболее распространенным типом флюса, который использовался в электронике, была канифоль. В сантехнике и других областях используется флюс на основе кислоты (соляной кислоты), который обеспечивает охлаждение стыка.Существуют также различные типы флюсов, например:

  1. Водорастворимые флюсы
  2. Флюсы без очистки
  3. Традиционные канифольные флюсы

Также читайте:

В чем разница между пайкой и пайкой?

Ковка и литье

Типы пайки

Существует три основных типа пайки:

1. Мягкая пайка:

В качестве припоя используется сплав, состоящий из олова и свинца.При пайке мягким припоем температура плавления присадочного металла ниже 400 9 10 21 o 9 10 22 C (752 F). Во время пайки мягким припоем происходит капиллярное действие, когда детали находятся очень близко друг к другу. Для этого в основном требуется мягкий свинец, поэтому его называют мягкой пайкой. Мягкая пайка не может обеспечить прочное соединение и не подходит для применения в условиях механической нагрузки.

2. Пайка твердым припоем

Используется сплав, содержащий серебро. Требуемая температура для этого процесса - выше 450 9 10 21 o 9 10 22 C.Ее еще называют серебряной пайкой. В основном мы пайку серебром, а для более прочных соединений - пайку. В качестве присадочного материала используется сплав, содержащий серебро. Используется в мелкой фурнитуре. Этого процесса недостаточно для заполнения зазора, поэтому для пайки серебра рекомендуются разные флюсы.

3. Пайка

Создает прочное соединение с помощью латуни. Пайка включает плавление двух основных металлов путем образования расплавленного металлического наполнителя поперек стыка и в результате атомного притяжения образует холодную твердую связь.

Работа пайки

Как на самом деле работает пайка? Ниже приведены важные этапы пайки:

  1. Очистка: Обычно нагретые металлы легко окисляются. Первоначально кончик паяльника очищается губкой, которую необходимо смочить. Потому что, если вы используете сухую губку, она не подойдет для чистки. В случае влажной губки это снизит температуру наконечника, что сделает ее неэффективной для процесса.
  2. Нагрев: Для достижения требуемого плавления присадочного металла температуру паяльной станции необходимо отрегулировать на 350 o C.
  3. Вставка: Компоненты, подлежащие пайке, вставляются в отверстия печатной платы. Для гибки используются тонкие плоскогубцы.
  4. Пайка: Вы должны держать паяльник под углом 45 ° и в то же время поддерживать контакт припоя с пространством между наконечником паяльника и выводом. На последнем этапе пайки сначала снимите наконечник припоя, а затем аккуратно подключите провод. Дайте паяльному соединению медленно и естественным образом остыть.
  5. Удаление остатков: Если какой-либо флюс останется, он продолжит реагировать с этим припоем, что приведет к опасному окислению.Печатную плату необходимо очистить щеткой и изопропиловым спиртом.
  6. Отделка: После очистки используйте финишный воск для большей привлекательности.

Для лучшего понимания работы пайки посмотрите видео, представленное ниже:

Также прочтите: Типы шаблонов в процессе литья

Некоторые концепции процесса пайки

Распайка:

Распайка - это удаление припоя и компонентов с печатной платы для ремонта, замены и устранения неисправностей.

Паяемость:

Это мера легкости, с которой паяное соединение может быть выполнено с этим материалом.

Другие различные процессы пайки:

1. Индукционная пайка: Индукционная пайка включает индукционный нагрев высокочастотным переменным током вблизи медной катушки. В этом процессе припой помещается между лицевыми поверхностями, и этот припой плавится при низких температурах.

2. Оплавление горячим стержнем: Это процесс, в котором две предварительно флюсованные припаянные части с покрытием нагреваются с помощью термодатчика (нагревательного элемента) до подходящей температуры.В этом процессе прикладывают давление в течение 15 секунд.

3. Лазерная пайка : При лазерной пайке лазер мощностью 30-50 Вт используется для плавления и пайки соединений. Длины волн находятся в диапазоне от 808 нм до 980 нм. Чтобы избежать расхождения луча, используются линзы для создания пятна подходящего размера на заготовке на подходящем расстоянии.

4. Инфракрасная пайка с фокусировкой волокна: В этом методе многие источники инфракрасного излучения пропускаются через волокна, а затем фокусируются в точке пайки соединений.

5. Пайка труб: В этом процессе пропановая горелка используется для подачи необходимой мощности для сварки. Медь - единственный металл, который соединяется в этом процессе. Меры предосторожности, которые необходимо предпринять во время этого процесса, заключаются в том, что любое давление, которое создается при нагревании, должно иметь выходное отверстие.

6. Механическая пайка и пайка алюминия: Этот процесс знаком для низкотемпературной пайки. По этим механическим характеристикам соединение очень хорошее и в дальнейшем может быть использовано для структурного ремонта.

7. Пайка сопротивлением: При пайке сопротивлением тепло, необходимое для протекания припоя, создается за счет пропускания электрического тока через припой. Наблюдая за проводящим током и возникающим сопротивлением, можно заранее определить и рассчитать возникающее в результате тепло.

8. Пайка витражей: Витражи типа Тиффани изготавливаются путем приклеивания медной фольги и последующей пайки.

9. Активная пайка: Активная пайка эффективно склеивает керамику, алюминий, титан, графит и структуры на основе углеродных нанотрубок при температуре ниже 45 o C.

Применение пайки:
  • Пайка обеспечивает наиболее эффективные и надежные соединения между медными трубами в водопроводе и соединениями в листах металла.
  • Пайка также применяется в электронике и металлоконструкциях.
  • В витражах для соединения медной фольги и свинцового сплава применяется пайка.
  • Пайка соединяет электропроводку с печатными платами с помощью припоя.
  • Электронная промышленность, включая радио, телевидение и компьютеры, широко использует пайку.
  • Использование пайки в вакуумных трубках: Недорогие вакуумные трубки припаиваются для образования герметика и изоляции деталей корпуса в металле.

В этой статье мы подробно узнали, что такое пайка, ее виды и работа со сферой применения. Если вы обнаружите, что что-то отсутствует или неверно, прокомментируйте нас. Поделитесь ею, если вам понравилась статья.

Змеевики индукционного нагрева - компоненты индукционного нагрева

Элементы индукционного нагрева

Типичная система индукционного нагревателя включает источник питания, цепь согласования импеданса, цепь резервуара и аппликатор.Аппликатор, представляющий собой индукционную катушку, может быть частью цепи резервуара. Цепь резервуара обычно представляет собой параллельный набор конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсатор и индуктор в цепи резервуара являются резервуарами электростатической энергии и электромагнитной энергии соответственно. На резонансной частоте конденсатор и катушка индуктивности начинают передавать накопленную энергию друг другу. В параллельной конфигурации это преобразование энергии происходит при большом токе. Большой ток через катушку способствует хорошей передаче энергии от индукционной катушки к заготовке.

Щелкните здесь, чтобы узнать о , что такое индукционные катушки и как они работают, а также о различных типах катушек .

а) Источник питания

Источники питания - одна из важнейших частей системы индукционного нагревателя. Обычно они оцениваются по диапазону рабочих частот и мощности. Существуют различные типы индукционных источников питания, которые включают источники сетевой частоты, умножители частоты, мотор-генераторы, преобразователи искрового разрядника и твердотельные инверторы.Твердотельные инверторы имеют наибольшую эффективность среди источников питания.

Типичный твердотельный инверторный источник питания состоит из двух основных частей; Выпрямитель и инвертор. Линейные переменные токи преобразуются в постоянный в выпрямительной секции с помощью диодов или тиристоров. Постоянный ток поступает в инвертор, где твердотельные переключатели, такие как IGBT или MOSFET, преобразуют его в ток, на этот раз с высокой частотой (обычно в диапазоне 10–600 кГц). Согласно диаграмме ниже, IGBT могут работать на более высоком уровне мощности и более низкой частоте по сравнению с MOSFET, работающими на более низком уровне мощности и более высоких частотах.

b) Согласование импеданса

Источники питания для индукционного нагрева, как и любое другое электронное устройство, имеют максимальные значения напряжения и тока, которые нельзя превышать. Чтобы передать максимальную мощность от источника питания к нагрузке (заготовке), полное сопротивление источника питания и нагрузки должно быть как можно ближе. Таким образом, значения мощности, напряжения и тока могут одновременно достигать своих максимально допустимых пределов. Для этого в индукционных нагревателях используются схемы согласования импеданса.В зависимости от области применения могут использоваться различные комбинации электрических элементов (например, трансформаторы, регулируемые катушки индуктивности, конденсаторы и т. Д.).

c) Резонансный резервуар

Резонансный бак в системе индукционного нагрева обычно представляет собой параллельный набор конденсатора и индуктора, который резонирует на определенной частоте. Частота получается по следующей формуле:

где L - индуктивность индукционной катушки, а C - емкость.Согласно анимации ниже, явление резонанса очень похоже на то, что происходит в качающемся маятнике. В маятнике кинетическая и потенциальная энергии преобразуются друг в друга, пока он колеблется от одного конца к другому. Движение затухает из-за трения и других механических потерь. В резонансном резервуаре энергия, обеспечиваемая источником питания, колеблется между индуктором (в форме электромагнитной энергии) и конденсатором (в форме электростатической энергии). Энергия затухает из-за потерь в конденсаторе, катушке индуктивности и заготовке.Потери в заготовке в виде тепла желательны и предназначены для индукционного нагрева.

Сам резонансный бак состоит из конденсатора и индуктора. Блок конденсаторов используется для обеспечения необходимой емкости для достижения резонансной частоты, близкой к мощности источника питания. На низких частотах (ниже 10 кГц) используются масляные конденсаторы, а на более высоких частотах (более 10 кГц) используются керамические или твердые диэлектрические конденсаторы.

г) Индукторы индукционного нагревателя

Что такое индукционные катушки и как они работают?

Катушка индукционного нагрева представляет собой медную трубку особой формы или другой проводящий материал, через который пропускается переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле.Металлические части или другие проводящие материалы помещаются внутри, через катушку индукционного нагрева или рядом с ней, не касаясь катушки, и создаваемое переменное магнитное поле вызывает трение внутри металла, вызывая его нагрев.

Как работают индукционные катушки?

При проектировании катушки необходимо учитывать некоторые условия:

1. Для увеличения эффективности индукционных нагревателей расстояние между катушкой и заготовкой должно быть минимизировано.Эффективность связи между катушкой и деталью обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния между ними.

2. Если деталь расположена в центре спиральной катушки, она будет лучше всего связана с магнитным полем. Если он смещен по центру, область заготовки, расположенная ближе к виткам, будет получать больше тепла. Этот эффект показан на рисунке ниже.

3. Кроме того, позиция рядом с соединением выводов и катушки имеет более слабую плотность магнитного потока, поэтому даже центр внутреннего диаметра спиральной катушки не является центром индукционного нагрева.

4. Следует избегать эффекта отмены (рисунок слева). Это происходит, когда раскрытие катушки очень мало. Добавление петли в катушку поможет обеспечить необходимую индуктивность (рисунок справа). Индуктивность индуктора определяет способность этого индуктора накапливать магнитную энергию. Индуктивность можно рассчитать по следующей формуле:

.

где ε - электродвижущая сила, а dI / dt - скорость изменения тока в катушке. Сам по себе ε равен скорости изменения магнитного потока в катушке (- dφ / dt), где магнитный поток φ может быть рассчитан из NBA, где N - количество витков, B - магнитное поле и A - площадь индуктор.Следовательно, индуктивность будет равна:

.

Очевидно, что величина индуктивности линейно пропорциональна площади индуктора. Следовательно, необходимо учитывать минимальное значение для контура индуктора, чтобы он мог накапливать магнитную энергию и передавать ее индукционной заготовке.

Эффективность катушки

КПД змеевика определяется следующим образом:

В таблице ниже показаны типичные значения КПД различных катушек:

Модификация катушки по заявке

В некоторых случаях нагревательный объект не имеет однородного профиля, но требует равномерного нагрева.В этих случаях необходимо изменить поле магнитного потока. Для этого есть два типичных метода. Один из способов - разделить витки там, где деталь имеет большее поперечное сечение (при использовании спиральной катушки). Более распространенный метод - увеличить расстояние между обмотками в тех областях, где поперечное сечение детали больше. Оба метода показаны на рисунке ниже.

Такая же ситуация бывает при нагреве плоских поверхностей большими змеевиками. Центральная зона получит излишнее тепло.Чтобы избежать этого, зазор между поверхностью катушки и плоским предметом будет увеличен путем придания катушке блина конической формы.

Змеевик с футеровкой используется в приложениях, где требуется широкая и однородная зона нагрева, но мы не хотим использовать большие медные трубки. Лайнер представляет собой широкий лист, который прихваткой припаян к гибкой трубе по крайней мере в двух точках. Остальная часть стыка будет припаяна только для обеспечения максимальной теплопередачи. Также синусоидальный профиль поможет увеличить охлаждающую способность змеевика.Такая катушка изображена на рисунке ниже.

По мере увеличения длины нагрева необходимо увеличивать количество витков, чтобы сохранить равномерность нагрева.

Схема нагрева меняется в зависимости от изменения формы заготовки. Магнитный поток имеет тенденцию накапливаться на краях, порезах или вмятинах на нагреваемом объекте, вызывая тем самым более высокую скорость нагрева в этих областях. На рисунке ниже показан «краевой эффект», когда змеевик находится выше края нагревательного элемента, и в этой области происходит чрезмерный нагрев.Чтобы этого не произошло, катушку можно опустить ниже, ровно или немного ниже края.

Индукционный нагрев дисков также может вызвать чрезмерный нагрев кромок, как показано на рисунке ниже. Края нагреваются сильнее. Высота катушки может быть уменьшена, или концы катушки могут быть сделаны с большим радиусом для отделения от края заготовки.

Острые углы прямоугольных катушек могут вызвать более глубокий нагрев детали.Разделение углов катушки, с одной стороны, снизит скорость нагрева угла, но, с другой стороны, снизит общую эффективность индукционного процесса.

Одним из важных моментов, которые следует учитывать при проектировании многопозиционных катушек, является влияние соседних катушек друг на друга. Чтобы сохранить максимальную мощность нагрева каждой катушки, расстояние между центрами соседних катушек должно быть как минимум в 1,5 раза больше диаметра катушки.

Разделенные индукторы используются в приложениях, где требуется тесная связь, а также невозможно извлечь деталь из катушки после процесса нагрева.Важным моментом здесь является обеспечение очень хорошего электрического контакта в месте соединения шарнирных поверхностей. Обычно для обеспечения наилучшего электрического контакта с поверхностью используется тонкий слой серебра. Разделенные части змеевиков будут охлаждаться с помощью гибкого водяного шланга. Автоматическое пневматическое сжатие часто используется для закрытия / открытия змеевика, а также для обеспечения необходимого давления в шарнирной области.

Типы нагревательных змеевиков

Блинная катушка с двойной деформацией

В таких применениях, как нагрев наконечника валов, достижение однородности температуры может быть затруднено из-за эффекта компенсации в центре поверхности наконечника.Двойной деформированный змеевик для блинов с обработанными сторонами, подобный приведенной ниже схеме, можно использовать для достижения равномерного профиля нагрева. Следует обратить внимание на направление двух блинов, в которых центральные обмотки намотаны в одном направлении и имеют дополнительный магнитный эффект.

Катушка с разделением и возвратом

В таких применениях, как сварка узкой ленты на одной стороне длинного цилиндра, где относительно большая длина должна нагреваться значительно выше, чем другие области объекта, обратный ток будет иметь значение.Используя катушку типа Split-Return, большой ток, индуцируемый на пути сварки, будет разделен на две части, которые будут еще шире. Таким образом, скорость нагрева на сварочном пути как минимум в четыре раза выше, чем у остальных частей объекта.

Канальные катушки Катушки

канального типа используются, если время нагрева не очень короткое, а также требуются довольно низкие удельные мощности. Несколько нагревательных частей проходят через змеевик с постоянной скоростью и достигают максимальной температуры при выходе из машины.Концы катушки обычно согнуты, чтобы обеспечить путь для входа и выхода деталей из катушки. Там, где требуется обогрев профиля, можно использовать пластинчатые концентраторы с многооборотными канальными змеевиками.

Квадратная медная трубка

имеет два основных преимущества по сравнению с круглой трубкой: а) поскольку она имеет более плоскую поверхность, «смотрящую» на заготовку, она обеспечивает лучшую электромагнитную связь с нагревательной нагрузкой и б) конструктивно легче выполнять повороты. с квадратными трубками, а не с круглыми.

Конструкция выводов для индукционных катушек

Конструкция выводов: выводы являются частью индукционной катушки, и хотя они очень короткие, они имеют конечную индуктивность. В общем, на приведенной ниже схеме показана принципиальная электрическая схема тепловой станции системы индукционных агрегатов. C - резонансный конденсатор, установленный в тепловой станции, L_lead - это общая индуктивность выводов катушки, а L_coil - индуктивность индукционной катушки, связанной с нагревательной нагрузкой. V_total - это напряжение, подаваемое от индукционного источника питания на тепловую станцию, V_lead - это падение напряжения на индуктивности вывода, а V_coil - это напряжение, которое будет приложено к индукционной катушке.Общее напряжение складывается из напряжения на выводах и индукционной катушке:

V_lead представляет собой величину общего напряжения, занятого выводами, и не оказывает никакого полезного индукционного воздействия. Задача дизайнера - минимизировать это значение. V_lead можно рассчитать как:

Из приведенных выше формул очевидно, что для минимизации значения V_lead индуктивность выводов должна быть в несколько раз меньше индуктивности индукционной катушки (L_lead≪L_coil).

Уменьшение индуктивности свинца: На низких частотах, обычно из-за использования катушек с высокой индуктивностью (многооборотные и / или с большим внутренним диаметром), L_lead намного меньше, чем L_coil. Однако, поскольку количество витков и общий размер катушки уменьшается для высокочастотных индукторов, становится важным применять специальные методы для минимизации индуктивности выводов. Ниже приведены два примера для этого.

Концентраторы потока: Когда магнитный материал помещается в окружающую среду, включая магнитные поля, из-за низкого магнитного сопротивления (сопротивления) они имеют тенденцию поглощать линии магнитного потока.Способность поглощать магнитное поле количественно оценивается относительной магнитной проницаемостью. Это значение для воздуха, меди и нержавеющей стали равно единице, но для мягкой стали может доходить до 400, а для железа - до 2000. Магнитные материалы могут сохранять свою магнитную способность до температуры Кюри, после чего их магнитная проницаемость падает до единицы и они больше не будут магнитными.

Концентратор потока - это материал с высокой проницаемостью и низкой электропроводностью, который предназначен для использования в конструкции катушек индукционного нагревателя для увеличения магнитного поля, приложенного к нагревающей нагрузке.На рисунке ниже показано, как размещение концентратора потока в центре блинной катушки будет концентрировать силовые линии магнитного поля на поверхности катушки. Таким образом, материалы, помещенные поверх змеевика для блинов, лучше соединятся и получат максимальный нагрев.

Влияние концентратора потока на плотность тока в индукционной катушке показано на рисунке ниже. Большая часть тока будет сосредоточена на поверхности, не покрытой концентратором флюса.Следовательно, змеевик может быть сконструирован таким образом, что только сторона змеевика, обращенная к нагревательной нагрузке, останется без материалов концентратора. В электромагнетизме это называется щелевым эффектом. Щелевой эффект значительно увеличит эффективность змеевика, и для нагрева потребуется более низкий уровень мощности.

Артикул:

  • С. Зинн и С. Л. Семятин, «Элементы индукционного нагрева, проектирования, управления и приложений», A S M International, ISBN-13: 9780871703088, 1988

Основы технологии индукционного нагрева

Индукционный нагрев

Проще говоря, индукционный нагрев является наиболее чистым, эффективным, рентабельным, точным и повторяемым методом нагрева материалов, доступным на сегодняшний день в отрасли.

Точно разработанные индукционные катушки в сочетании с мощным и гибким индукционным источником питания обеспечивают воспроизводимые результаты нагрева, соответствующие желаемому применению. Индукционные источники питания, разработанные для точной количественной оценки нагрева материала и реагирования на изменения свойств материала во время цикла нагрева, делают реальностью достижение различных профилей нагрева с помощью одного приложения нагрева.

Целью индукционного нагрева может быть упрочнение детали для предотвращения износа; придать металлопластику для ковки или горячей штамповки желаемую форму; спаять или спаять две части вместе; плавить и смешивать ингредиенты, которые входят в жаропрочные сплавы, что делает возможным создание реактивных двигателей; или для любого количества других приложений.


Основы


Индукционный нагрев происходит в электропроводящем объекте (не обязательно из магнитной стали), когда объект находится в переменном магнитном поле. Индукционный нагрев происходит из-за гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Гистерезисные потери возникают только в магнитных материалах, таких как сталь, никель и некоторые другие. Потери на гистерезис утверждают, что это вызвано трением между молекулами, когда материал намагничивается сначала в одном направлении, а затем в другом.Молекулы можно рассматривать как небольшие магниты, которые вращаются при каждом изменении направления магнитного поля. Требуется работа (энергия), чтобы перевернуть их. Энергия превращается в тепло. Скорость расхода энергии (мощности) увеличивается с увеличением скорости реверсирования (частоты).

Вихретоковые потери возникают в любом проводящем материале в переменном магнитном поле. Это вызывает заголовок, даже если материалы не обладают какими-либо магнитными свойствами, обычно присущими железу и стали.Примерами являются медь, латунь, алюминий, цирконий, немагнитная нержавеющая сталь и уран. Вихревые токи - это электрические токи, индуцируемые в материале действием трансформатора. Как следует из их названия, кажется, что они движутся вихрями на водоворотах внутри твердой массы материала. Вихретоковые потери намного важнее гистерезисных потерь при индукционном нагреве. Обратите внимание, что индукционный нагрев применяется к немагнитным материалам, в которых отсутствуют гистерезисные потери.

Для нагрева стали для закалки, ковки, плавки или любых других целей, требующих температуры выше температуры Кюри, мы не можем полагаться на гистерезис.Сталь теряет свои магнитные свойства выше этой температуры. Когда сталь нагревается ниже точки Кюри, вклад гистерезиса обычно настолько мал, что им можно пренебречь. Для всех практических целей, вихревые токи I 2 R - это единственный способ, которым электрическая энергия может быть преобразована в тепло для целей индукционного нагрева.

Две основные вещи для индукционного нагрева:

  • Изменяющееся магнитное поле
  • Электропроводящий материал, помещенный в магнитное поле

Преимущества индукционного нагрева

Индукционный нагрев особенно полезен при выполнении повторяющихся операций.После того, как машина индукционного нагрева правильно отрегулирована, часть за частью нагревается с одинаковыми результатами. Возможность индукционного нагрева для одинакового нагрева следующих друг за другом деталей означает, что процесс можно адаптировать к полностью автоматическому режиму, когда детали загружаются и разгружаются механически.

Индукционный нагрев сделал возможным размещение таких операций, как закалка, на производственных линиях вместе с другими станками, а не в удаленных отдельных отделах. Это экономит время на транспортировку деталей из одной части завода в другую.Индукционный нагрев чистый. Не сбрасывает неприятный жар. Условия работы вокруг машин индукционного нагрева хорошие. Они не выделяют дым и грязь, которые иногда бывают в цехах термообработки и кузнечных цехах.

Другой желательной характеристикой индукционного нагрева является его способность нагревать только небольшую часть заготовки, что дает преимущества, когда нет необходимости нагревать всю деталь. Это преимущество имеет решающее значение для основных деталей с несколькими локализованными участками повышенного износа при нормальной эксплуатации.Раньше требовался более качественный и более дорогой материал, чтобы выдерживать эксплуатационный износ. С помощью индукции можно обрабатывать менее дорогие материалы на месте для достижения требуемой долговечности.

Индукционный нагрев быстрый. Правильно настроенная машина индукционного нагрева может обрабатывать большие объемы деталей в минуту за счет использования эффективной конструкции змеевика и обращения с деталями. Поскольку машины индукционного нагрева хорошо подходят для автоматизации, их можно легко интегрировать с существующими линиями по производству деталей.В отличие от решений для лучистого отопления, индукционный нагрев нагревает только часть внутри змеевика, не тратя энергию на ненужный нагрев.

Индукционный нагрев чистый. Без операций с пламенем, которые оставляют сажу или иным образом требуют очистки после нагрева, индукция является выбором для деталей, требующих чистого нагрева, например, при пайке. Поскольку в индукционном нагреве используются магнитные поля, проницаемые через стекло или другие материалы, возможен контролируемый индукционный нагрев атмосферы.


История индукционного нагрева

Фарадей (1791-1867) был знаком с фундаментальными принципами, лежащими в основе индукции. Сначала акцент был сделан на нежелательных последствиях явления. Большое внимание было уделено поиску методов уменьшения влияния индукции, чтобы такие устройства, как трансформаторы, двигатели и генераторы, могли стать более эффективными.

Майклу Фарадею (1791-1867) приписывают открытие фундаментальных принципов, лежащих в основе индукционного нагрева в 1831 году.Тем не менее, исследования индукции были сосредоточены на поиске методов уменьшения влияния индукции, чтобы такие устройства, как трансформаторы, двигатели и генераторы, поначалу могли стать более эффективными.

Интерес к возможности плавления металлов индукцией возник в 1916 году. Одним из первых коммерческих приложений было плавление небольших зарядов с использованием генераторов искрового разрядника. Еще одним ранним применением было нагревание металлических элементов вакуумных трубок для отвода поглощенных газов перед герметизацией.

За несколько лет до Второй мировой войны ряд компаний, более или менее независимо друг от друга, начали понимать, что индукция является решением для широкого спектра специализированных нагревательных приложений. Хотя индукция не стала промышленным процессом еще долго после ее теоретического открытия, ее рост был быстрым во время Второй мировой войны, когда возникла немедленная потребность в производстве большого количества деталей с минимальными трудозатратами.

Сегодня индукция заняла свое место в нашей промышленной экономике как средство ускорения производства деталей, снижения производственных затрат и достижения качественных результатов.

Нажмите, чтобы узнать об истории Радин


Будущее индукции

С наступлением эры высокотехнологичных материалов, альтернативных источников энергии и необходимости расширения возможностей развивающихся стран уникальные возможности индукции предлагают инженерам и конструкторам будущего быстрый, эффективный и точный метод нагрева.

Как технология выбора для быстрого, чистого, повторяемого, точного и эффективного нагрева, индукция прочно зарекомендовала себя в будущем производства как краеугольный камень отрасли.Быстрая зрелость Induction с момента своего открытия принесла ей репутацию передовой технологии, критически важной для открытия новых, более эффективных процессов. Сегодня индукция является синонимом новаторских решений, открывающих путь к новой парадигме в производственных технологиях.

Технология Radyne находится на переднем крае индукционного нагрева, вводя инновации в новые способы дальнейшего развития методов и процессов индукционного нагрева в новых, ранее заброшенных областях. Мы являемся ведущим мировым производителем и пионером в разработке передового оборудования для индукционного нагрева и нагрева с регулируемой атмосферой.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о блоке питания TFD.


Дополнительная литература

Дальнейшее обсуждение темы основ индукционного нагрева можно найти, продолжив нашу статью о передовых концепциях индукционного нагрева, охватывающую темы, которые лежат в основе теории индукционного нагрева, установленной здесь.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *