Паяльник - Soldering iron

Электрический паяльник
Газовый паяльник
Катушка припоя. 1,6 мм.

А паяльник это ручной инструмент используется в пайка. Подает тепло для плавления припаять так что он может стекать в стык между двумя деталями.

Паяльник состоит из нагреваемого металлического жала и изолированной ручки. Нагрев часто достигается электрически, пропуская электрический ток (подаваемый через электрический шнур или кабели батареи) через резистивный нагревательный элемент. Аккумуляторные утюги можно нагреть путем сжигания газа, хранящегося в небольшом резервуаре, часто с использованием каталитический нагреватель а не пламя. Простые утюги, используемые сегодня реже, чем в прошлом, представляли собой просто большую медную коронку на рукоятке, нагретую на огне.

Припой плавится примерно при 185 ° C (365 ° F). Паяльники рассчитаны на работу в диапазоне температур 200–480 ° C (392–896 ° F).

Паяльники чаще всего используются для монтажа, ремонта и ограниченных производственных работ по сборке электроники. На линиях массового производства используются другие методы пайки.[1] Большие паяльники можно использовать для пайки швов в деталях из листового металла. Менее распространенные варианты использования включают пирография (выжигание рисунков в дереве) и пластиковая сварка.

История

В 1894 году American Electrical Heater Company начала крупномасштабное производство электрических паяльников в Детройте. Они начали производить их вскоре после того, как American Beauty выпустила свою линию паяльников.

В апрельском номере журнала Scientific American Magazine за 1905 год объясняется, как его построить, в статье «Как сделать электрический паяльник». [2]

В 1921 году немецкая компания, основанная Эрнстом Саксом, разработала электрический паяльник, похожий на утюг American Electrical Heater Company.[3]

Типы

Паяльник в использовании

Простое железо

Для работы с электрикой и электроникой нужен утюг малой мощности, номинальная мощность от 15 до 35.Вт, используется. Доступны более высокие характеристики, но они не работают при более высоких температурах; вместо этого имеется больше тепла для создания паяных соединений с предметами с большим теплоемкость, например, металлическое шасси.[4] Некоторые утюги регулируются по температуре, работают при фиксированной температуре так же, как паяльные станции, с более высокой мощностью, доступной для соединений с большой теплоемкостью. Простые утюги работают при неконтролируемой температуре, определяемой тепловое равновесие; при нагревании чего-то большого их температура падает.

Беспроводной утюг

Небольшие утюги, нагреваемые батареей или сжиганием газа, например бутан в небольшом автономном резервуаре, может использоваться, когда электричество недоступно или требуется беспроводная работа. В Рабочая Температура использование этих утюгов напрямую не регулируется; газовые утюги могут изменять мощность, регулируя поток газа. Газовые утюги могут иметь сменные жала, включая паяльные жала разного размера, горячий нож для резки пластика, миниатюрные паяльная лампа с горячим пламенем и маленьким нагнетатель горячего воздуха для таких применений, как усадка термоусадка трубки.

Паяльник с регулируемой температурой

Простые паяльники достигают температуры, определяемой тепловым равновесием, в зависимости от потребляемой мощности и охлаждения окружающей средой и материалов, с которыми он контактирует. Температура железа упадет при контакте с большой массой металла, например, шасси; маленький утюг будет терять слишком много температуры для пайки большого соединения. Более совершенные утюги для использования в электронике имеют механизм с датчиком температуры и метод контроля температуры для поддержания постоянной температуры наконечника; больше мощности доступно, если соединение большое. Утюги с регулируемой температурой могут быть отдельно стоящими или могут содержать головку с нагревательным элементом и наконечником, управляемую базой, называемой паяльной станцией, со схемой управления и регулировкой температуры, а иногда и дисплеем.

Для контроля температуры используются самые разные средства. Самый простой из них - это регулятор мощности, очень похожий на диммер, который изменяет равновесную температуру утюга без автоматического измерения или регулирования температуры. Другой тип системы использует термостат, часто внутри наконечника утюга, который автоматически включает и выключает питание элемента. Термодатчик, такой как термопара может использоваться вместе с схема для контроля температуры наконечника и регулировки мощности, подаваемой на нагревательный элемент, для поддержания желаемой температуры.[4][5] В некоторых моделях прошивка для схемы управления бесплатно программное обеспечение который может быть изменен конечным пользователем.[6][7][8]

Другой подход - использовать намагниченные паяльные жала, которые теряют свои магнитные свойства при определенной температуре, т.е. Точка Кюри. Пока наконечник магнитный, он замыкает переключатель для подачи питания на нагревательный элемент. Когда она превышает расчетную температуру, он размыкает контакты, охлаждая до тех пор, пока температура не упадет достаточно, чтобы восстановить намагничивание. Более сложные утюги с точкой Кюри пропускают через наконечник высокочастотный переменный ток, используя магнитную физику для прямого нагрева только там, где поверхность наконечника опускается ниже точки Кюри.[9]

Паяльная станция

Паяльная станция с регулируемой температурой

Паяльная станция имеет регулятор температуры и состоит из источника питания, схемы управления с возможностью настройки пользователем температуры и отображения, а также паяльника или паяльной головки с датчиком температуры жала. Станция обычно оснащена подставкой для горячего утюга, когда она не используется, и влажной губкой для очистки. Чаще всего используется для пайки электронных компонентов. Другие функции могут быть объединены; например паяльная станция, в основном для компоненты для поверхностного монтажа может иметь термофен, вакуумный датчик и паяльная головка; демонтажная станция будет иметь демонтажную головку с вакуумным насосом для демонтажа сквозное отверстие комплектующие и головка паяльника.

Пинцет для пайки

Пинцет для пайки в использовании

Для пайки и распайки небольших компонентов поверхностного монтажа с двумя выводами, таких как некоторые перемычки, резисторы, конденсаторы и диоды, можно использовать пинцет для пайки; они могут быть как отдельно стоящими, так и управляемыми с паяльной станции. У пинцета есть два нагретых наконечника, установленных на рычагах, расстояние между которыми можно изменять вручную, осторожно сжимая против силы пружины, как простой пинцет; кончики прикладываются к двум концам компонента. Основное предназначение пинцета для пайки - расплавить припой в нужном месте; компоненты обычно перемещаются с помощью простого пинцета или вакуумного датчика.

Горячий нож

Горячий нож - это форма паяльника, оснащенная обоюдоострым лезвием, расположенным на нагревательном элементе. Эти инструменты могут достигать температуры до 1000 градусов по Фаренгейту (538 градусов по Цельсию), что позволяет разрезать ткань и пеноматериалы, не беспокоясь о потертости или появлении бусинок. Горячие ножи можно использовать в автомобильной, морской и ковровой промышленности, а также в других промышленных и личных целях.[10]

Стенды

Подставка для паяльника

Подставка для паяльника защищает паяльник от легковоспламеняющихся материалов, и часто также поставляется с целлюлозной губкой и флюсом для очистки жала. Некоторые паяльники для постоянного и профессионального использования входят в состав паяльная станция, который позволяет регулировать, поддерживать постоянную и иногда отображать точную температуру наконечника.

подсказки

Выбор паяльного жала в Викиучебнике

Использованный металлический наконечник с остатками припоя

Большинство паяльников для электроники имеют сменные наконечники, также известные как биты, которые различаются по размеру и форме для разных видов работ.[11][12][4] Общие формы наконечников включают: скос (он же "копыто", особенно если есть вогнутость[13]),[14][15] долото,[14][15] и конический.[14][15]

Пирамидальные наконечники с треугольной плоской гранью и стамески с широкой плоской гранью пригодны для пайки. листовой металл. Тонкие конические или заостренные долота обычно используются для работы с электроникой. Наконечники могут быть прямыми или изогнутыми. Доступны вогнутые или капающие наконечники с зубилом и углублением на плоской поверхности для удержания небольшого количества припоя.[16][17] Выбор насадки зависит от типа работы и доступа к стыку; пайка микросхем поверхностного монтажа с шагом 0,5 мм, например, сильно отличается от пайки сквозного соединения на большой площади. Считается, что вогнутый наконечник помогает предотвратить перемычку близко расположенных выводов; Для исправления возникшего перемычки рекомендуется использовать различные формы.[18] Из-за патентных ограничений не все производители везде предлагают вогнутые наконечники; в частности, есть ограничения в США.[18]

В старых и очень дешевых утюжках обычно используется голый медный наконечник, которому придана форма с помощью напильника или наждачной бумаги.[нужна цитата ] Он постепенно растворяется в припое, вызывая точечную коррозию и эрозию формы.[нужна цитата ] При износе медные наконечники иногда подпиливаются. Утюг-покрытый медные наконечники становятся все более популярными с 1980-х годов.[нужна цитата ] Поскольку железо не растворяется расплавленным припоем, наконечник с покрытием более прочен, чем наконечник из чистой меди, хотя со временем он изнашивается и требует замены.[нужна цитата ] Это особенно важно при работе при более высоких температурах, необходимых для современных бессвинцовых припоев.[нужна цитата ] Наконечники из твердого железа и стали используются редко, потому что они накапливают меньше тепла, плохо проводят его, а ржавчина может сломать нагревательный элемент.[нужна цитата ]

На наконечниках с железным покрытием может быть слой никеля между медным сердечником и поверхностью железа.[11] Никель-хромовое внешнее покрытие можно использовать дальше от самого наконечника, поскольку припой плохо прилипает к этому материалу: это позволяет избежать смачивания припоем частей наконечника, где это было бы нежелательно.[11]

Некоторые насадки имеют встроенный нагреватель и датчик температуры на основе термопары для облегчения более точного контроля температуры (например, TS100 и T12).

Уборка

Когда железный наконечник окисляет и на нем скапливается пригоревший флюс, припой больше не смачивает наконечник, затрудняя теплообмен и делая пайку трудной или невозможной; наконечники необходимо периодически чистить во время использования. Такие проблемы случаются со всеми видами припоев, но гораздо серьезнее с бессвинцовыми припоями, которые получили широкое распространение в электронике и требуют более высоких температур, чем припои, содержащие свинец. Открытое железное покрытие окисляется; если чаевые сохранены консервированный с расплавленным припоем окисление подавляется. Чистый неокисленный наконечник покрывают оловом, нанося немного припоя и флюса.

Для протирания жала можно использовать небольшую влажную губку, часто поставляемую с паяльным оборудованием. Для бессвинцового припоя можно использовать более агрессивную очистку с помощью латунной стружки. Паяльный флюс поможет удалить оксид; чем активнее флюс, тем лучше очищается, хотя кислотный флюс, используемый на печатных платах, которые не были тщательно очищены, вызовет коррозию. Наконечник, который очищен, но не ретинирован, подвержен окислению.

Жала паяльника изготовлены из медного сердечника, покрытого железом. Медь используется для передачи тепла, а железное покрытие используется для долговечности. Медь очень легко подвергается коррозии, разъедая кончик, особенно при работе без свинца; железа нет. Наконечники для чистки требуют удаления оксида без повреждения железного покрытия и быстрой коррозии меди. Использование припоя, уже содержащего небольшое количество меди, может замедлить коррозию медных наконечников.

В случаях сильного окисления, которое невозможно удалить более щадящими методами, можно использовать истирание чем-то достаточно твердым, чтобы удалить оксид, но не настолько твердым, чтобы поцарапать железное покрытие. Медную мочалку для проволоки, щетку или колесо настольной шлифовальной машины можно использовать осторожно. Можно использовать наждачную бумагу и другие инструменты, но они могут повредить покрытие.

Электростатический разряд

Не все паяльники защищены от электростатического разряда.

Хотя модели некоторых производителей с питанием от сети имеют вал элемента (и, следовательно, наконечник), электрически соединенный с землей через сетевой шнур утюга,[19] Наконечники других моделей могут плавать при любом напряжении, если не используется дополнительный заземляющий провод.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бралла, Джеймс Г. Справочник производственных процессов - как изготавливаются изделия, компоненты и материалы Промышленная пресса, 2007 стр. 297
  2. ^ «Как сделать электрический паяльник». Апрель 1905 г.
  3. ^ «История 101 - Современный паяльник». 29 ноября 2018.
  4. ^ а б c Уинстенли, Алан, Основное руководство по пайке, в архиве из оригинала 18.01.2010, получено 2010-04-14.
  5. ^ "Что такое паяльник TS100?".
  6. ^ а б «Обзор: Паяльник TS100». 24 июля 2017.
  7. ^ «Тетрис на паяльнике». 7 июля 2017.
  8. ^ «Сыграйте в самую миниатюрную версию« Тетриса »на паяльнике». 7 июля 2017.
  9. ^ "Пайка Thermaltronics: Продукция> Паяльно-ремонтная станция TMT-9000S". Thermaltronics.com. Получено 27 августа 2018.
  10. ^ «Что такое горячий нож? - MM Newman Corporate». MM Newman Corporation. Получено 2016-01-14.
  11. ^ а б c "Жала паяльника" (PDF). Пользовательwww.sfsu.edu. Получено 27 августа 2018.
  12. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2015-05-26. Получено 2018-12-01.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  13. ^ «Использование различных жало паяльника». Instructables.com. Получено 27 августа 2018.
  14. ^ а б c "Что такое разные жала паяльника - марка". Makezine.com. Получено 27 августа 2018.
  15. ^ а б c «Как паять: пайка через отверстие». Learn.sparkfun.com. Получено 27 августа 2018.
  16. ^ "Советы Hakko FX-888 - Страница 1". Eevblog.com. Получено 27 августа 2018.
  17. ^ «Паяльное жало серии 832». Ersa.com. Получено 27 августа 2018.
  18. ^ а б «HAKKO - Выбор формы наконечника - перетаскивание пайки». Hakko.com. Получено 27 августа 2018.
  19. ^ "FAQ's". Antex (Electronics) Limited. Получено 2018-08-28. [Это] подходит для регулярного тестирования утюгов и станций с питанием от сети ... Ориентировочные значения для настроек тестера [включают:] Тест заземления ... успешный результат: <0,1 Ом ... более высокое показание (например, до 0,5 Ом ) можно по-прежнему считать безопасным, потому что соединение заземления от штекера к валу элемента приварено или припаяно ...