Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Описание и выбор индукционных паяльников

Описание и выбор индукционных паяльников

  1. Особенности
  2. Принцип работы
  3. Правила выбора

Паяльник считается одним из самых главных инструментов, который должен иметь в своем наборе каждый мастер. Несмотря на то что рынок представлен огромным выбором этих устройств, особым спросом пользуются импульсивные паяльники. Они обладают не только высоким качеством, но и набором рабочей температуры за 1–2 секунды, что очень важно при выполнении быстрой пайки.

Основным отличием индукционного паяльника от обычного паяльника является нагревательный элемент или его нет вообще. Инструмент нагревается за счет наличия вихревых токов под воздействием переменного магнитного поля.

Индукционный паяльник имеет катушку, в которую вставлен стержень устройства.

Процесс нагрева индуктора заключается в следующем:

  1. Генератор подает высокочастотный ток в 36 В на катушку индуктивности через линию питания.
  2. Ток, протекающий через индуктор, превращается в переменное магнитное поле, силовая линия которого пересекает ось наконечника, расположенного внутри индуктора.
  3. Магнитное поле, которое взаимодействует с ферромагнитным распылением на наконечнике, заставляет его намагниченность поворачиваться и образовывать вихревое электрическое поле. Этот процесс сопровождается большим выделением тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, после чего вся поверхность находится при высокой температуре.
  4. Регулировка тока (от частоты которого зависит температура наконечника) осуществляется с помощью регулировочного датчика на электронном блоке. В индукционной паяльной станции используются два метода для контроля температуры нагрева паяльника: с помощью датчика температуры, встроенного в наконечник паяльника и сменные картриджи. Пи первом способе термопара в головке паяльника отправляет сигнал электронному блоку, а электронный блок в соответствии с полученными данными производи регулировку температуры. Для второго способа регулировки необходимо иметь дополнительные сменные наконечники.

Важно! Не у всех моделей в комплекте идут сменные наконечники. Поэтому следует заранее позаботиться о том, чтобы их докупить при необходимости.

Области применения

Электропаяльники малой мощности (5—40 Вт) обычно используются для пайки электронных компонентов при помощи легкоплавких оловянно-свинцовых припоев; это основной инструмент электромонтажника и электромеханика.

Мощные электропаяльники (100 и более Вт) используются для пайки и лужения массивных деталей.

Термостабилизация жала позволяет использовать паяльники большой (50—100 Вт и более) мощности и при пайке электронных компонентов без риска их перегрева — это полезно при работе с многослойными печатными платами, а также при демонтаже многовыводных ИС.

Паяльники для монтажа и ремонта электронных устройств часто изготовляются на низкие рабочие напряжения, от 12 до 42 В. Наиболее распространенное напряжение питание низковольтных паяльников 36 В, в настоящее время уступает место стандарту 42 В. Питают низковольтный паяльник через понижающий трансформатор. Основная причина разработки низковольтных паяльников возникла в связи с необходимостью обеспечить защиту от поражения электротоком оператора. Вторая, не менее важная причина заключается в том, что пониженное напряжение значительно снижает вероятность повреждения полупроводниковых электронных компонентов ёмкостными наводками, амплитуда которых на жале обычного паяльника на 220 В достигает десятков, а то и 150 вольт, даже при отличной изоляции нагревателя. Применение разделительных трансформаторов 220 В / 220 В совместно с паяльниками на 220 В для гальванической развязки от сети широкого распространения не нашло. К достоинствам низковольтных паяльников следует отнести их большую по сравнению с 220-вольтовыми долговечность и ремонтопригодность (нагревательный элемент нихромовых паяльников намотан меньшим количеством провода большего диаметра). Большая часть низковольтных паяльников поступает в продажу в комплекте с трансформаторным блоком питания: заводы изготовители именуют их сетевыми трансформаторными паяльниками. Некоторые их разновидности представляют собой ручку-пистолет с укрепленной на ней сетевым понижающим трансформатором. Его вторичная обмотка — это всего один-два витка толстого медного провода. К концам этой обмотки подключено жало-нагревательный элемент. К сети первичная обмотка трансформатора подключается только на время пайки, с помощью кнопки-клавиши. По внешнему виду такие сетевые трансформаторные паяльники с повторно-кратковременным режимом работы весьма схожи с более современными импульсными, отличающимися наличием высокочастотного преобразователя.

Для максимальной защиты от поражения электротоком, а также статического электричества и электромагнитных наводок жала паяльников в ряде случаев заземляют, уравнивая потенциалы жала, рабочей поверхности, монтируемой конструкции, а также оператора (для заземления тела человека используется заземляющий браслет, подключенный через защитный токоограничивающий резистор с номиналом порядка 1 МОм).

Следует предостеречь против распространённой ошибки: питания паяльника при работе с электронными устройствами от тиристорного регулятора напряжения — диммера. Выходное напряжение такого регулятора имеет несинусоидальную форму с крутыми фронтами в моменты открытия тиристора, и следовательно, имеет большой уровень высокочастотных гармоник. Это ведёт к появлению импульсов напряжения большой амплитуды на жале (ёмкостная наводка через ёмкость нагреватель — жало), способных вывести из строя многие полупроводниковые приборы и микросхемы, особенно это относится к приборам с изолированным затвором.

Также возрастает вероятность пробоя изоляции между нагревательным элементом паяльника и жалом, особенно если она слюдяная.

Сборка своими руками

Вопрос, можно ли сделать индукционный паяльник своими руками, в основном носит теоретическую подоплеку. С практической стороны это неоправданно даже с чисто ценовой позиции.

Читать еще:  Замена звездочки на бензопиле. Устройство, отзывы

Просто любая китайская паяльная станция будет стоить столько же, сколько сделанная своими руками. И разговор о самодельной конструкции в основном будет касаться именно блока управления. Для чего придется приобретать индукционный паяльник.

Что касается непосредственно изготовления самого инструмента, то его можно сделать из подручных материалов. Правда, такой индукционный паяльник будет маломощным.

Потребуется резистор на 5-10 Ом, медная проволока и ферритовая бусинка для изготовления катушки, а также провода для подачи электрического тока.

В первую очередь мультиметром проверяют сопротивление резистора. После чего с одной его стороны снимают крышку. Теперь потребуется стальная проволока.

К примеру, для этого можно использовать скрепку. Ее разворачивают, и один конец залуживают. Вторым концом оборачивают резистор в месте удаленной крышки.

Далее необходим кусочек текстолита, который с двух сторон также облуживается. Его размер подбирается так, чтобы он входил свободно в будущий корпус катушки. Теперь текстолитовую пластину припаивают к проволоке из скрепки и проводу от резистора.

Далее собирают катушку – на бусинку накручивают медную проволоку, к концам которой присоединяют проводки с вилкой. Луженая текстолитовая пластинка вставляется в подготовленную катушку. Во всех соединениях проводится пайка.

Остается только обмотать вокруг катушки изоленту, вставить в открытый резистор толстую медную проволоку, а саму катушку в подготовленный корпус. К примеру, это может быть алюминиевая трубка.

Обратите внимание, что медная проволока должна войти в резистор с натягом, чтобы жало индукционного паяльника не шевелилось в своем корпусе.

И последнее – обмотка всего корпуса прибора изоляционной лентой. Вот такая простая схема сборки самодельного индукционного паяльника. Им, конечно, большие заготовки паять нельзя, а вот для небольшой микросхемы он подойдет в самый раз.

Принцип технологии индукционный нагрев

Принцип технологии индукционного нагрева достаточно прост с физической точки зрения. Образованная из проводника тока катушка генерирует высокочастотное магнитное поле.

В свою очередь, металлический объект, помещённый во внутреннюю область катушки, индуцирует вихревые токи. В результате объект сильно нагревается.

Параллельно с катушкой индуктивности, как правило, включается резонансная ёмкость. Предпринимается такой шаг для компенсации индуктивного характера катушки.

Резонансная цепь, созданная элементами катушка-конденсатор, возбуждается на собственной резонансной частоте. Значение тока возбуждения существенно меньше, чем значение тока, протекающего через катушку индуктивности.

Функции и область применения индукционных нагревателей для болтов и гаек

Индукционный нагреватель используется для беспламенного нагрева прикипевших болтов и гаек. Хотя помимо болтов и гаек им нагревают и другие детали, в зависимости от целей использования.

Индукционный нагреватель предназначен для:

  • облегчения снятия покрывшихся коррозией и прикипевших метизов и металлических деталей;
  • выравнивания незначительных вмятин, к примеру, автомобильного кузова;
  • демонтажа сайлентблоков;
  • снятия виниловой пленки, а также подготовки поверхности перед ее наклеиванием;
  • монтажа и демонтажа подшипников.

Как все начиналось: история паяльника и появление современных инструментов


Паяльник второй половины XIX века, который нагревался на огне

Пайка известна человеку около 4 тысяч лет — это исторически доказано. Разные народы в разное время паяли золотые, серебряные изделия и предметы из других металлов. Все паяльники до момента изобретения электрического были рассчитаны на нагревание открытым огнем. Пока мастер работал с одним паяльником, второй нагревался при помощи пламени — так решалась проблема непрерывности работы. Все изменилось после того, как электричество стало привычным, а изобретатели стали создавать устройства, работающие на электрическом токе.

Первый электрический паяльник

В 1896 году Ричард Шнайдер и Август Тиннерхольм получили патент на «аппарат электрического нагревания», сейчас известный как паяльник. Этот инструмент стал известен под брендом American Beauty, причем компания, выпускавшая эти паяльники, работает и сейчас. Но это были штучные устройства.

Штучными были и паяльники General Electric — компания получила патент на такое устройство в 1910 году.

Чуть позже General Electric представила улучшенную версию паяльника, снабженную фиксатором, который удерживал паяльник, когда мастер его не держал.

Стойка была снабжена радиатором, так что она поглощала выделяемое паяльником тепло и рассеивала его в окружающее пространство.


Паяльник American Beauty от 1947 года — здесь у него вполне узнаваемая форма

Как паяльники стали популярными

Человеком, который сделал паяльник популярным и распространенным, стал Эрнст Сакс — немецкий инженер, создавший паяльник для промышленности (изначально для производителей металлической посуды и прочих изделий, и только потом — для электротехники). Его можно назвать родоначальником электроники, поскольку без пайки создание портативных электронных устройств невозможно.

Сакс запатентовал свое изобретение в 1921 году. Первый его паяльник H-1 относился к «молотковому» типу и был предназначен, в первую очередь, для лудильных работ. Устройство стало популярным, и Сакс основал компанию ERSA, постепенно распространив паяльник по всей Европе. Благодаря его предпринимательским способностям паяльник стал продаваться ранее невиданными объемами.

Изобретение Сакса стало основой для дальнейших модификаций «электрического нагревательного устройства», как компанией ERSA, так и сторонними производителями.

Читать еще:  Серебряный припой своими руками: физико-химические свойства

В 1926 году Уильям Альферинк получил патент США на паяльную станцию — это была первая в истории паяльников система такого типа.

В 1946 году Карл Веллер получил патент на паяльный пистолет. Он открыл в Пенсильвании компанию Weller Manufacturing Company, которая стала поставлять свою продукцию компаниям и частным лицам.

В 1949 году компания American Beauty выпустила систему, которая позволяла регулировать температуру паяльника при его подключении к этой системе.

В 1951 году была основана компания WEN Products, которая стала производить собственные паяльники. Она стала популярной, и в 1954 году состоялся первый судебный процесс между Weller Manufacturing Company и WEN Products. Руководитель первой компании обвинил вторую в нарушении патентного законодательства. Суд он выиграл.

В 1960 году компания Weller Manufacturing получила патент на паяльник с терморегуляцией, после чего уже началась золотая эра паяльников.

Современные паяльники

Разновидностей паяльников множество. Их классифицируют по способу нагревания, мощности и другим параметрам.

По типу нагревания паяльники делятся на паяльники с периодическим и постоянным нагревом.

Паяльники с периодическим нагревом:

  • молотковый и торцевой. Как раз эти паяльники, представляющие собой массивный рабочий наконечник, который закреплен на длинной рукоятке, появились тысячи лет назад. Они существуют и сейчас, их нагревают от газовых или бензиновых горелок;
  • дуговой паяльник. Такие паяльники нагреваются электрической дугой, которая периодически генерируется между угольным электродом внутри паяльника и его наконечником. Обычно такой паяльник весит не меньше килограмма, и нагревается система до температуры 500 C°. Потребляемая мощность — 1,5–2 кВт.

Паяльники с постоянным нагревом:

  • электрический — нагреваются при помощи электронагревательного элемента, работающего от электросети, от понижающего трансформатора или аккумуляторов;
  • газовый — в них встроен газовая горелка, которая нагревает жало. Газ поступает из баллончика со сжиженным газом или большого баллона по шлангу;
  • топливный — принцип работы похож на газовые, только вместо газа жидкое топливо;
  • термовоздушный — создает постоянный поток раскаленного воздуха, который и плавит припой;
  • инфракрасный — нагрев происходит с помощью инфракрасного излучения.

В электронике и электротехнике чаще всего используются электропаяльники. Они отличаются по мощности.

Самые мощные паяльники

Как правило, это молотковые системы мощностью около 550 Вт. Вес таких паяльников — 1,5–2 кг, нагреваются они до 600 C°. Используют их для лудильных работ, а также для выжигания на дереве, коже и пластике.

Ersa 550 — типичный представитель семейства мощных паяльников. Это молотковый паяльник с мощностью в 550 Вт и весом в 2,3 кг. Стоит он, кстати, около 26 тысяч рублей. Предназначен для обработки листового металла, монтажных работ и пайки коллекторов и медных шин.

Паяльники повышенной и средней мощности

Такие паяльники, на 40–150 Вт обычно используют электрики. Типичный представитель этого «семейства» — паяльник ERSA-150, который весит 245 г, и нагревается до 450 C°. Жало у мощных паяльников может быть как изогнутым, так и клиновидным или конусообразным.

Используются паяльники повышенной и средней мощности как для работы проводами, так и для обработки стекла или других материалов.

Маломощные и микропаяльники

Мощность таких паяльников составляет 5–25 Вт. Их используют для работы с электронной аппаратурой: от микропайки до работы с проводами или элементами хорошо видимыми без микроскопа или лупы. У таких паяльников обычно есть разнообразные сменные жала. У некоторых моделей есть ЖК-дисплей, куда выводится температура нагрева жала и режим работы устройства. Также большинство моделей оснащены терморегулятором.

Яркий представитель семейства микропаяльников — модель TS-100.

Его вес — всего 35 граммов, длина — 17 см. Есть ЖК дисплей для отображения важной информации вроде температуры и режима работы.

Не только электроника. Что еще можно делать паяльником?

Кроме пайки электронных компонентов и проводов, паяльник можно использовать для пайки металлических изделий, пластика, работы со стеклом, в том числе, и органическим.

Пайка листов жести

Это частый процесс при ручном изготовлении металлической тары. Кроме того, пайка помогает скреплять между собой листы железа, причем конструкцию можно сделать герметичной. Для пайки железа оловом нужен молотковый паяльник, припой с небольшой концентрацией олова, флюс и шило.

Флюс при такой пайке выполняет функции как растворителя, так и окислителя. При нагревании металла происходит его смачивание и защита от окислительных процессов. Ну а в качестве флюса можно использовать канифоль и соляную кислоту, либо хлористый цинк и борную кислоту.

Для пайки железа или жести нужен электрический паяльник с мощностью более 40 Вт. Что касается паяльников, которые нагреваются от огня, их уже не используют.

Паять также можно оцинкованное железо и проволоку.

Пайка пластика

Паяльник может пригодиться автомобилисту для ликвидации трещин или вмятин на бампере или элементах пластикового объекта. В обычной ситуации снять бампер не так просто, а заменить — дорого. Ремонтировать пластиковые детали автомобиля можно и без их демонтажа.

Читать еще:  Стеклорез – механическая работа с деликатным материалом

Паять пластик можно с использованием паяльника с прямым или загнутым наконечником, такой способ позволяет соединять в единое целое даже осколки. Второй вариант — термопистолет, который не только спаивает детали, но и дает возможность выправлять деформированные участки. И третий вариант — паяльная станция, которая включает достоинства первых двух вариантов.

Паяльником можно отремонтировать практически любые поврежденные детали из пластика, не только для автомобилей. Велосипеды, мотоциклы, снегоходы, бытовые приборы — все можно починить при помощи паяльника.

Пайка и резка стекла

Специализированные паяльники можно использовать для пайки художественного витражного стекла. Для этого, кроме паяльников, требуется паяльный флюс и мазь для пайки. Отличием «стеклянных» паяльников от обычных является невозможность замены жала.

Кроме пайки стекла, паяльник можно использовать и для резки стеклянных изделий. Для этого нужно понемногу перемещать паяльник по линии планируемого отреза, так что стекло будет трескаться (всего несколько миллиметров в зоне жала). После прохождения паяльником по всей линии одна часть стекла отделится от другой.

Флюсы и припои

Пайка металлов невозможна без флюса и припоя. Флюс противодействует окислению поверхности контакта и одновременно очищает эту поверхность от существующей пленки окислов, так что раскаленный припой активно контактирует с металлом. Разделяют припои на мягкие (температура плавления ниже 300 °С) и твердые (300 °С).

Есть чистые припои — например, олово или свинец, а есть многокомпонентные, которые чаще всего и используют в современной электронике. Все они служат для пайки материалов с разным назначением (пайки деталей, чувствительных к перегреву, пайка обмоток электродвигателей, пайка печатных схем и т.п.).

Ну а флюсов еще больше. Они могут быть органического и неорганического происхождения, но их предназначение чаще всего — удаление оксидов паяемых поверхностей, снижение поверхностного натяжения и улучшение прилипания жидкого припоя. Раньше флюсов было немного, в основном — канифоль. Сейчас же владельцу паяльника доступен широкий спектр флюсов. Популярнейший флюс — Amtech RMA-223, представляющий собой смесь канифоли и растворителя, EFD NC-D500 6-412-A Flux-Plus (канифоль, растворитель, активатор), Interflux 2005 (тоже канифоль, растворитель, активатор).

Флюсы разных видов нужны для того, чтобы обеспечивать оптимальные условия для пайки разных металлов с использованием разных припоев. Здесь одной канифолью уже не обойтись, все же на дворе XXI век.

Дополнительная комплектация

В некоторых моделях данного паяльного оборудования в расширенную комплектацию входят следующие инструменты и приспособления:

  • Термопинцет;
  • Держатель для паяльника;
  • Набор сменных насадок для различных температур.

Также в некоторых дорогих паяльных станциях на электронном блоке имеется небольшой дисплей, отображающий температуру жала прибора.

Таким образом, паяльная станция с нагревателем-индуктором – оборудование, обладающее большим количеством преимуществ. Это делает ее востребованной и популярной среди как специалистов, так и простых радиолюбителей.

Безопасность

Принцип работы индукционной плиты вызывает недоверие и опасения у некоторых хозяек. Производители заверяют, что это безопасно и волноваться не о чем. Так ли это на самом деле?

На тему безопасности индукционных плит были проведены различные исследования Fact sheet — Induction hobs , их результаты немного отличаются, но сходятся в том, что на расстоянии менее 30 см от плиты электромагнитное поле всё же превышает нормативы СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 Гигиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов . Также если на панель поставить посуду меньшего диаметра, чем конфорка, или поставить её немного не ровно, то электромагнитное излучение станет сильнее, а радиус воздействия увеличится.

Однако эксперт уточняет, что всё это имеет значение, если у плиты проводить более двух часов в день. В остальных случаях нормативы становятся менее строгими, что позволяет готовить без какого-либо вреда для здоровья.

Соблюдение инструкций и техники безопасности с любыми электрическими приборами крайне необходимо. Индукционная плита не исключение. Как говорилось ранее, необходимо уделять особое внимание диаметру посуды и типу её дна.

На еду электромагнитное поле от индукционной плиты влияние не оказывает, поскольку это излучение не ионизирующее и действует главным образом на посуду, разогревая её. Если же говорить о влиянии на организм, то оно сильно зависит от частоты излучения, его мощности и времени воздействия.

Вадим Рукавицын, эколог-консультант

Кроме того, людям с кардиостимуляторами особенно важно соблюдать правила безопасности. Рекомендуется проконсультироваться с врачом, прежде чем начать пользоваться индукционной плитой.

Велика вероятность, что при приближении более чем на 0,5 метра к включённой плите кардиостимулятор может выйти из строя.

Вадим Рукавицын, эколог-консультант

Большинство бытовых приборов и гаджетов, которыми мы пользуемся ежедневно, так или иначе оказывают воздействие на наш организм. Чтобы обеспечить комфортное использование устройств, к которым мы так привыкли, важно соблюдать все требования безопасности, не пренебрегать инструкцией и чётко следовать всем предписаниям. Так вы в первую очередь обезопасите себя, и, конечно, продлите жизнь вашей техники.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector