Ювелирное обозрение

Для работы намного приятнее паяльник с керамическим жалом, а не с медным, такими паяльниками комплектуются паяльные станции, но бывают и самостоятельные. (Кстати встречал утверждения, что керамическое жало не лудится, и поэтому неудобно в работе, это ерунда, оно отлично лудится и практически не выгорает в отличие от медного) .

Паяльная станция которую предлагает Андрей Валерьевич может и хорошая, но для меня сильно дорогая (причем, насколько я понял, на ней даже термофена нет) . Для домашнего пользования вполне можно взять например Lukey-702, вполне нормальная, с термофеном.

Если же и Lukey-702 дорогая, то можно взять отдельный паяльник с регулировкой температуры, например CT-96, CT-2092, CT-2093 и им подобные. И несколько разных сменных жал к нему.

Электрический паяльник – это ручной инструмент, предназначенный для скрепления между собой деталей посредством мягких припоев, путем разогрева припоя до жидкого состояния и заполнения ним зазора между спаиваемыми деталями.

Электрическая схема паяльника

Как видите на чертеже электрическая схема паяльника очень простая, и состоит всего из трех элементов: вилки, гибкого электропровода и нихромовой спирали.

Как видно из схемы, в паяльнике отсутствует возможность регулировки температуры нагрева жала. И даже, если мощность паяльника выбрана правильно, то все равно не факт, что температура жала будет требуемой для пайки, так как длина жала со временем уменьшается за счет постоянной его заправки, припои тоже имеют разные температуры плавления. Поэтому для поддержания оптимальной температуры жала паяльника приходится подключать его через тиристорные регуляторы мощности с ручной регулировкой и автоматическим поддержанием заданной температуры жала паяльника.

Устройство паяльника

Паяльник представляет собой стержень из красной меди, который нагревается спиралью из нихрома до температуры плавления припоя. Стержень паяльника делается из меди благодаря высокой ее теплопроводности. Ведь при пайке нужно быстро передать жалу паяльника от нагревательного элемента тепло. Конец стержня имеет клиновидную форму, является рабочей частью паяльника и называется жалом. Стержень вставляется в стальную трубку, обернутую слюдой или стеклотканью. На слюду намотана нихромовая проволока, которая служит нагревательным элементом.

Поверх нихрома намотан слой слюды или асбеста, служащий для снижения потерь тепла и электрической изоляции спирали из нихрома от металлического корпуса паяльника.

Концы нихромовой спирали соединены с медными проводниками электрического шнура с вилкой на конце. Для обеспечения надежности этого соединения концы нихромовой спирали согнуты и сложены вдвое, что снижает нагрев в месте соединения с медным проводом. В дополнение соединение обжато металлической пластинкой, лучше всего обжим делать из алюминиевой пластины, которая имеет высокую теплопроводность и будет эффективнее отводить тепло от места соединения. Для электрической изоляции на место соединения надевают трубки из термостойкого изоляционного материала, стеклоткани или слюды.

Медный стержень и нихромовая спираль закрывается металлическим корпусом, состоящим из двух половинок или сплошной трубки, как на фотографии. Корпус паяльника на трубке фиксируется накидными колечками. На трубку, для защиты руки человека от ожога, насаживается ручка из плохо провидящего тепло материала, дерева или термостойкой пластмассы.

При вставлении вилки паяльника в розетку электрический ток поступает на нихромовый нагревательный элемент, который нагревается и передает тепло медному стержню. Паяльник готов к пайке.

Маломощные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, микросхемы и тонкие провода паяют паяльником мощностью 12 Вт. Паяльники 40 и 60 Вт служат для пайки мощных и крупногабаритных радиодеталей, толстых проводов и небольших деталей. Для пайки крупных деталей, например, теплообменников газовой колонки, потребуется уже паяльник мощностью сто и более Вт.

Напряжение питания паяльников

Электрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220 В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36 В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен. Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6 В, легкового автомобиля – 12 В, грузового – 24 В. В авиации используют сеть частотой 400 Гц и напряжением 27 В.

Есть и конструктивные ограничения, например, паяльник мощностью 12 Вт сложно сделать на питающее напряжение 220 В, так как спираль потребуется мотать из очень тонкого провода и поэтому намотать много слоев, паяльник получится большим, не удобным для мелкой работы. Так как обмотка паяльника намотана из нихромовой проволоки, то питать его можно как переменным, так и постоянным напряжением. Главное чтобы напряжение питания соответствовало напряжению, на которое рассчитан паяльник.

Мощность нагрева паяльников

Мощностью электрические паяльники бывают 12, 20, 40, 60, 100 Вт и больше. И это тоже не случайно. Для того, чтобы припой при пайке хорошо растекался по поверхностям спаиваемый деталей, их нужно прогреть до температуры чуть большей, чем температура плавления припоя. При контакте с деталью тепло передается от жала к детали и температура жала падает. Если диаметр жала паяльника не достаточный или мощность нагревательного элемента мала, то отдав тепло, жало не сможет нагреться до заданной температуры, и паять будет невозможно. В лучшем случае получится рыхлая и не прочная пайка.

Более мощным паяльником можно паять маленькие детали, но возникает проблема недоступности к месту пайки. Как, например, запаять в печатную плату микросхему с шагом ножек 1,25 мм жалом паяльника размером в 5 мм? Правда есть выход, на такое жало навивают несколько витков медного провода диаметром 1мм и концом уже этого провода паяют. Но громоздкость паяльника делают работу практически не выполнимой. Есть и еще одно ограничение. При большой мощности, паяльник быстро прогреет элемент, а многие радиодетали не допускают нагрева выше 70˚С и по этому, допустимое время их пайки составляет не более 3 секунд. Это диоды, транзисторы, микросхемы.

Ремонт паяльника своими руками

Паяльник перестает нагреваться по одной из двух причин. Это в результате перетирания сетевого шнура или перегорания нагревательной спирали. Чаще всего перетирается шнур.

Проверка исправности сетевого шнура и спирали паяльника

При пайке сетевой шнур паяльника постоянно изгибается, особенно сильно в месте выхода из него и вилки. Обычно в этих местах, особенно если сетевой шнур жесткий, он и перетирается. Сначала проявляться такая неисправность недостаточным нагревом паяльника или периодическим его охлаждением. В конечном итоге, паяльник перестает нагреваться.

Поэтому перед ремонтом паяльника нужно проверить наличие питающего напряжения в розетке. Если напряжение в розетке есть, то проверить сетевой шнур. Иногда неисправность шнура можно определить, плавно перегибая его в месте выхода из вилки и паяльника. Если паяльник при этом стал чуть теплее, значит точно неисправен шнур.

Проверить исправность шнура можно подключив к штырям вилки щупы мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. Если при изгибании шнура показания будут изменяться, то шнур перетерся.

Если обнаружилось что, обрыв шнура находится в месте выхода из вилки, то для ремонта паяльника достаточно будет отрезать часть шнура вместе с вилкой и установить на шнур разборную.

В случае, если шнур перетерся в месте выхода из ручки паяльника или мультиметр, подключенный к штырям вилки, при изгибании шнура не показывает сопротивление, то придётся разбирать паяльник. Для получения доступа к месту присоединения спирали к проводам шнура достаточно будет снять только ручку. Далее последовательно прикоснуться щупами мультиметра к контактам и штырям вилки. Если сопротивление равно нулю, то в обрыве спираль или плохой контакт ее с проводами шнура.

Расчет и ремонт нагревательной обмотки паяльника

При ремонте или при самостоятельном изготовлении электрического паяльника или любого другого нагревательного прибора приходится мотать нагревательную обмотку из нихромовой проволоки. Исходными данными для расчета и выбора проволоки является сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора, которое определяется исходя из его мощности и напряжения питания. Рассчитать, какое должно быть сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора можно с помощью таблицы.

Зная напряжение питания и измеряв сопротивление любого нагревательного электроприбора, например паяльника, электрочайника, электрического обогревателя или электрического утюга, можно узнать потребляемую этим бытовым электроприбором мощность. Например, сопротивление электрочайника мощностью 1,5 кВт будет равно 32,2 Ом.

Таблица для определения сопротивления нихромовой спирали в зависимости от мощности и питающего напряжения электрических приборов, Ом
Потребляемая мощность паяльником, Вт	Напряжение питания паяльника, В
	12	24	36	127	220
12	12	48,0	108	1344	4033
24	6,0	24,0	54	672	2016
36	4,0	16,0	36	448	1344
42	3,4	13,7	31	384	1152
60	2,4	9,6	22	269	806
75	1.9	7.7	17	215	645
100	1,4	5,7	13	161	484
150	0,96	3,84	8,6	107	332
200	0,72	2,88	6,5	80,6	242
300	0,48	1,92	4,3	53,8	161
400	0,36	1,44	3,2	40,3	121
500	0,29	1,15	2,6	32,3	96,8
700	0,21	0,83	1,85	23,0	69,1
900	0,16	0,64	1,44	17,9	53,8
1000	0,14	0,57	1,30	16,1	48,4
1500	0,10	0,38	0,86	10,8	32,3
2000	0,07	0,29	0,65	8,06	24,2
2500	0,06	0,23	0,52	6,45	19,4
3000	0,05	0,19	0,43	5,38	16,1

Рассмотрим на примере как пользоваться таблицей. Допустим, требуется перемотать паяльник мощностью 60 Вт рассчитанный на напряжение питания 220 В. По самой левой колонке таблицы выбираете 60 Вт. По верхней горизонтальной строке выбираете 220 В. В результате расчета получается, что сопротивление обмотки паяльника, не зависимо от материала обмотки, должно быть равно 806 Ом.

Если Вам понадобилось сделать из паяльника мощностью 60 Вт, рассчитанного на напряжение 220 В, паяльник, для питания от сети 36 В, то сопротивление новой обмотки должно будет уже равно 22 Ом. Вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление обмотки любого электронагревательного прибора с помощью онлайн калькулятора.

Онлайн калькулятор для расчета величины сопротивления по потребляемой мощности
Напряжение питания, В:
Мощность, Вт:

После определения требуемой величины сопротивления обмотки паяльника из ниже приведенной таблицы выбирается подходящий, исходя из геометрических размеров обмотки, диаметр нихромовой проволоки. Нихромовая проволока представляет собой хромоникелевый сплав, который выдерживает температуру нагрева до 1000˚С и маркируется Х20Н80. Это означает, что в сплаве содержится 20% хрома и 80% никеля.

Таблица зависимости погонного сопротивления (одного метра) проволоки из нихрома от величины его диаметра
Диаметр нихромового провода, мм	0,05	0,07	0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,60	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,5	2,0	2,2	2,5	3,0
Погонное сопротивление, Ом/м при 20°С	550	280	208	137	34,6	15,7	8,75	5,60	3,93	2,89	2,20	1,70	1,40	1,16	0,97	0,83	0,62	0,35	0,31	0,22	0,16

Для намотки спирали паяльника имеющей сопротивление 806 Ом из примера выше, понадобится 5,75 метров нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм (нужно поделить 806 на 140), или 25,4 м проволоки диаметром 0,2 мм, и так далее.

Замечу, что при нагреве на каждых на 100° сопротивление нихрома увеличивается на 2%. Поэтому сопротивление спирали 806 Ом из выше приведенного примера при нагреве до 320˚С увеличится до 854 Ом, что практически не повлияет на работу паяльника.

При намотке спирали паяльника витки укладываются вплотную друг к другу. При нагревании докрасна поверхность нихромовой проволоки окисляется и образует изолирующую поверхность. Если вся длина проволоки не вмещается на гильзе в один слой, то намотанный слой покрывается слюдой и мотается второй.

Для электрической и тепловой изоляции обмотки нагревательного элемента лучшими материалами является слюда, стекловолоконная ткань и асбест. Асбест обладает интересным свойством, его можно размочить водой и он делается мягким, позволяет придавать ему любую форму, а после высыхания обладает достаточной механической прочностью. При изолировании обмотки паяльника мокрым асбестом надо учесть, что мокрый асбест хорошо проводит эклектический ток и включать паяльник в электросеть можно будет только после полного высыхания асбеста.

Как выбрать электропаяльник

Появилась необходимость соединить несколько проводов между собой? Нужно срочно отремонтировать бытовой прибор или гаджет? Автомобиль вошёл в почтенный возраст и требует постоянного ремонта в гараже? Ребёнок настойчиво просит купить радиотехнический конструктор? А может по служебной необходимости пришлось осваивать смежную сферу – радиоэлектронику? Что ж, значит настала пора приобретать паяльник. А какие они бывают и чем же они отличаются друг от друга, мы и рассмотрим.

Типы паяльников

Каких только нет паяльников – классические электрические, газовые, инфракрасные, термовоздушные, индукционные, импульсные и ещё множество других. Существует достаточно большое количество людей, которые научились виртуозно обращаться с некоторыми из них, например, импульсными или газовыми моделями, причём выполняют ими большинство точных работ, в том числе пайку планарных компонентов. И всё же абсолютное большинство как инженеров, так и обычных людей применяют в своей повседневной работе электрические паяльники со сменными стержнями, так как они удобные, очень лёгкие и относительно дешёвые. Подавляющее большинство из них выпускают двух типов: слюдопластовые и керамические.

Оба этих типа обладают как несомненными достоинствами, так и определёнными недостатками. У первых нихромовая проволока наматывается на диэлектрический теплопроводящий цилиндр (обычно из слюды, керамики или стеклоткани), внутрь которого вставляется паяльный стержень. Спираль в таких паяльниках находится снаружи, и поэтому большая часть тепла не используется, что и приводит к низкому КПД. Также у него довольно маленький ресурс, что при профессиональной работе в беспрерывном режиме приводит к частой замене инструмента либо к необходимости приобретать дополнительные приспособления в виде регулятора мощности для режима ожидания. С другой стороны они не боятся механических ударов и очень дёшевы в производстве, так как технология их изготовления за многие десятилетия достаточно отработана и оптимизирована.

У второго типа керамический нагревательный цилиндр вставляется в полое жало, за счёт чего заметно увеличивается КПД и уменьшается время нагрева, также при аккуратном обращении срок службы таких паяльников на порядок превышает нихромовые. С другой стороны, эти модели достаточно хрупкие, что в корне изменяет манеру обращения с ним при работе, так например, очень рискованно (как это принято в слюдпластовых) стряхивать припой с жала постукиванием. Технология производства таких моделей относительно новая, требует серьёзных вложений в заводское оборудование и поэтому они пока достаточно дорогие и выпускать их могут "не только лишь все".

Мощность

Для каждого вида работ в зависимости от размеров деталей и материалов их изготовления требуется своя определённая мощность. Так для пайки деталей поверхностного монтажа нужны аппараты с мощностью 3-10 Вт. Для запайки большинства радиокомпонентов в печатные платы или навесным монтажом подойдет паяльник 16 -25 Вт. Для хозяйственных и электрических работ в большинстве случаев подойдёт 40 Вт. Для пайки сетевых и автомобильных проводов, а также при работе с деталями толще двух миллиметров требуется мощность инструмента в районе 100 Вт. Для лужения и запайки старых радиаторов, кастрюль и прочих крупногабаритных металлических вещей – 150 Вт. Для пропайки крупных предметов, земляных полигонов, толстых проводов, мощных шасси – 250 Вт. Для строительных работ – 500 Вт. Размер паяльного стержня и мощность, как правило, находятся в соответствии друг с другом, то есть, чем меньше жало, тем меньше у него способность накапливать тепловую энергию и поддерживать её при работе, так как при соприкосновении с паяемыми деталями температура паяльника будет снижаться из-за отвода тепла.

Стоит заметить, что паяльники, кроме различной мощности, выпускаются на различное напряжение питания. Наиболее востребованными являются напряжения 6 В, 12 В, 36 В, 220 В. Чем ниже напряжение, тем безопаснее паяльник для человека и некоторых радиокомпонентов, однако для всех напряжений ниже 220 В требуются преобразователи (трансформаторы).

Температура

Для различных видов паяльных работ требуется своя температура, которая выбирается в соответствии с термопрофилем спаиваемых деталей и выбранным припоем. Так например, микродеталям поверхностного монтажа требуется нагрев

260-270°С, мелким радиодеталям около

300 °С, большим – около

350 °С. Более высокая температура

700 – 800 °С используется совместно с тугоплавкими припоями для пайки бронзы, стали, серебра, а также там, где место пайки испытывает значительные деформации, вибрации и удары. Для корректной установки температуры паяльника и выбора припоя следует иметь в виду, что при классической пайке жало нагрето больше на

40-80°С, чем паяемые детали, а те, в свою очередь, больше на 20-40°, чем припой.

Для того, чтобы детали прочно соединились между собой и пайка была качественной, необходимо соответствие выбранного припоя температуре пайки, так как недогрев и перегрев паяльника кардинально ухудшит качество соединения – в первом случае припой не сможет расплавиться полностью, а в последнем флюс испарился раньше, чем успеют припаяться элементы. Таким образом, к выбору припоя нужно подходить осознанно, благо ассортимент достаточно широк от легкоплавких, например сплава Вуда (

94°С) до бессвинцовых припоев с температурой плавления

400°С и более. Температура нагрева серийно выпускаемых паяльников в основном зависит от его конструкции и мощности, а наиболее массовые модели нагреваются примерно до

Наконечник (жало)

Жало является очень важным элементом паяльника, основой его качественной работы, и первым, на что обращают внимание при работе. От его параметров зависит скорость, надёжность и удобство пайки, поэтому к его выбору необходимо отнестись крайне внимательно. Качественное жало должно обладать хорошей теплопроводностью, достаточной прочностью, защищённостью от окисления, долговечностью и т.д. Эти требования, зачастую, хорошо выполняются по отдельности у разных металлов, но, как правило,вызывают значительные трудности при попытке удовлетворить их все одновременно. Так, например, медный наконечник обладает отличной теплопроводностью, но очень быстро окисляется, покрывается слоем окалины и изнашивается, причём, чем активней флюс, тем сильнее износ. Для восстановления формы и дальнейшей защиты такого жала его необходимо периодически затачивать, а затем покрывать слоем припоя или лудить.

Процесс поиска идеального жала происходит перманентно. Так, в попытке улучшить характеристики медного жала, постоянно происходит поиск оптимального состава сплавов или вариантов расположения слоёв разных металлов, когда состав стержня отличается либо по длине (основная часть, например, из меди, стали или керамики, а кончик из серебра, никеля или сплавов меди), либо по толщине (когда сердцевина из одного материала, а покрытие однослойное или многослойное из других, что увеличивает защиту от воздействия активного флюса и износа). Однако, в таком варианте классическая манера и техника работы с захватом капли припоя и перенесением её затруднена, поэтому пайка обычно осуществляется "с подачей", когда припой с флюсом в форме проволоки подносится непосредственно к точке спайки без удержания его на жале. Это очень удобно для промышленного производства и использования на конвейере, а при ручной пайке такой способ требует некоторых навыков, а также фиксации и неподвижности всех элементов, так как обе руки будут заняты. При этом такие жала требуют очень аккуратного и бережного обращения, их нельзя подвергать перегреву или применять к ним какие-то усилия, они не должны подвергаться воздействию абразивов (напильников), ими нельзя отгибать загнутые выводы деталей, кроме того, теплопроводность у них несколько ниже, поэтому припой хуже плавится, что, соответственно, требует увеличения температуры. Также ими не следует долго работать на максимальной температуре, так как это приводит к окислению рабочей кромки, которую станет крайне сложно залудить. Ещё их нельзя оставлять надолго без припоя и крайне желательно уменьшить температуру нагрева в простое. Очищают такие жала специальной влажной губкой.

Для различных видов работ важен не только материал изготовления жала, но и его форма, так как от неё зависит удобство работы. Самым универсальным и популярным является клин – наконечник с отличной теплопроводностью, работать им очень удобно, припой у него скапливается на кончике, паять можно как с подачей проволочного припоя, так и с кусковым. Таким наконечником можно паять как маленькие детали и ряды выводов современных микросхем, для которых лучше всего подходит остриё или кромка и ими же убираются случайные перемычки, так и большие детали, для которых больше подходит широкая сторона клина. Конусы со срезанной под различными углами плоскостью также популярны и обладают похожими качествами. Паяльники и станции производства ЮВА чаще всего идут с клиновидными жалами, которыми удобно паять мелкие детали. Другие варианты внешнего исполнения, такие как: игольчатое, вилка, микро-волна, нож, насадка для пайки пластиков, топорик и прочие – как правило удел профессиональных технологий, где их применение серьёзно облегчает, удешевляет и убыстряет процесс пайки. Тем не менее, несмотря на такое разнообразие, выбор лучшей формы или материала, из которого изготовлено жало, скорее следствие личного предпочтения и умения.

Критерии выбора

Дома в хозяйственных целях использовать паяльник приходится довольно редко, поэтому стараются выбирать всего одну модель, но на все случаи жизни. Чаще всего это эпизодические заделки мелких отверстий, пайка сетевых проводов, спайка различных мелких деталей из цинка, железа и меди, ремонт детских игрушек, прогревание закисших шурупов, плавка термоклея. Таким образом, для этого профиля основными критериями оказываются универсальная мощность, подходящая для большинства бытовых применений, минимальная цена, приемлемые размеры.

Хотя большинство электрических соединений может быть осуществлено клеммами, скрутками (с колпачками или без), винтовыми зажимами, гильзами и т.д., паяльник незаменим, когда требуется повышенная надёжность, например из-за последующей труднодоступности или даже невозможности подхода к месту соединения проводов, что бывает при заделки соединений штукатуркой или плиткой.

Этот профиль предполагает, что паяльник приобретается в гараж автолюбителя, а не в автосервис, оказывающий профессиональные услуги (там просто нужно намного больше, чем один универсальный паяльник). Автолюбителю вполне подойдет стандартный паяльник на 60 -100 Вт для пайка проводов, мелких деталей, плавления и склейки многочисленных пластиков, разогрева закисшего крепежа и т.д. Несмотря на то, что в современных автомобилях радиаторы уже не делают из меди, если возникнет необходимость в [url="https://www.dns-shop.ru/catalog/6931d6b92f7a4e77/elektropayalniki/?order=1&p=1&f=150-150]лудильнике, то можно выбрать модель с ещё большей мощностью.

Этот профиль подразумевает, что на рабочем месте инженера уже имеется откалиброванная паяльная станция, термофен, газовый и керамический паяльники, то есть имеются все приборы для пайки широкого набора радиоэлектронных компонентов и требуется лишь дополнительный или запасной инструмент, в том числе для черновых и вспомогательных работ. Если же домашний мастер ментально дорос до ремонта не только личной аппаратуры, то ему стоит присмотреться к одной из паяльных станций.

Следует сказать, что паять можно почти любые металлы и сплавы, в том числе покрытые ржавчиной, окислами и окалиной и т.д., для этого необходимо лишь подобрать соответствующие припои и флюсы. Последние – эта ещё более интересная и обширная тема, которая однако нуждается в более подробном и взвешенном освещении уже в отдельной статье, как, впрочем, и рассказ о припоях.