Как выбрать паяльник

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 (~69°С) и Розе (~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 ~400°С.

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

Профиль домашний
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.

Профиль электрический
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.

Профиль автомобильный
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 лудильнике, то можно выбрать модель с ещё большей мощностью.

Профиль радиотехнический
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.

P.S.

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.

В первую очередь необходимо обратить внимание на очень важный момент – импульсный паяльник нельзя использовать для пайки низковольтных микросхем, имеющих МОП структуру, а также боящихся статики элементов, поскольку они могут выйти из строя.

Делаем самодельный электропаяльник импульсного типа

Для изготовления импульсного паяльника своими руками есть две мотивационные причины:

• низкое качество заполонившей наш рынок китайской продукции;
• высокая стоимость паяльников таких известных брендов как: Blp, Ersa, HS, Intertool, Multisprint и т.д.

Сделать самодельный паяльник пистолет импульсного типа не так сложно, как может показаться. В качестве примера рассмотрим три варианта, начнем с самого простого.

Инструкция по изготовлению простейшего паяльника импульсного типа.

На рисунке ниже показана схема импульсного паяльника из маломощного трансформатора. К первичной обмотке подключается источник питания, к вторичной жало паяльника и лампа индикации работы. Простота исполнения обеспечивает высокую надежность, такому паяльнику нестрашны броски напряжения.

Схема простейшего паяльника

Такую реализацию имеют многие отечественные модели паяльников, например: Зубр, Сигма (Sigma) и Светозар. Как видите, все очень просто, нам понадобится только немного изменить обычный силовой трансформатор, который можно снять со старой электротехники. В первую очередь необходимо разобрать трансформатор и снять обмотку. Старайтесь делать это аккуратно, поскольку провод первичной обмотки нам еще пригодится.

Фото разобранного трансформатора

Уменьшаем размер катушки (чтобы поместилась вторичная обмотка)

Фото трансформатора с уменьшеной катушкой

При помощи специального станка или вручную наматываем первичную обмотку, она должна содержать 1300 витков (можно использовать смотанный провод). Вторичную обмотку делаем из одного витка медной шины (в нашем случае 7х3 мм).

Один виток медной шины

Для изоляции вторичной обмотки можно использовать термоусадку или стеклоткань.

Фото вторичной обмотки изолированной стеклотканью

После того как трансформатор собран, можно приступить к изготовлению рукояти. Ее можно сделать из любого диэлектрика (в нашем случае использовалось дерево). Форма также непринципиальна, главное, чтобы она была удобной.

Видео: Импульсный паяльник своими руками.

Из медной проволоки диаметром 2-3 мм делаем жало и прикрепляем его на концы медной шины.

Фотография закрепленного жала

В результате мы получаем импульсный паяльник, надежность которого не уступает продукции Эпси, Toolex, Topex, ZD и других известных производителей, правда, в нашей модели отсутствует регулятор мощности.

Изображение готового паяльника

Перечислим основные материалы, которые нам понадобились для изготовления паяльника:

• силовой трансформатор;
• медная шина;
• медная проволока для жала;
• материал для рукояти.

Как видите, можно использовать практически подручные материалы, соответственно, собрать паяльник импульсного типа обойдется значительно дешевле, чем купить готовые модели NG, PK-SC, Rexant или RT, не говоря уже о профессиональных инструментах Weller и Stern.

Правда, у данной реализации есть серьезный недостаток – высокая потребляемая мощность. Поэтому рассмотрим более элегантные решения, позволяющие справиться с этой проблемой, в частности, изготовление импульсного паяльника на базе адаптера для галогенных ламп или из энергосберегающей лампы.

Стандартный адаптер необходимо незначительно переделать, а именно, добавить одну обмотку, на приведенной ниже схеме она обозначена 4.

Схема типичного адаптера

Обмотку можно сделать из одного-двух витков оплетки, снятой со стандартного телевизионного кабеля. Поскольку намотать ее, не разбирая трансформатор, будет проблематично, выпаиваем его.

Фото частично разобранного трансформатора

После добавления обмотки трансформатор устанавливается на место, а ее концы припаиваются к жалу.

Установка в корпус

В нашем случае использовался корпус и жало от сломанного паяльника неизвестного китайского производителя. В результате мы получаем паяльник с небольшой потребляемой мощностью. Единственный недостаток такого паяльника – нельзя регулировать мощность, но учитывая себестоимость, он – неплохая альтернатива Sting, Sturm и другим паяльникам известных брендов.

Паяльник на базе энергосберегающей лампы

Устройство, представляющее собой энергосберегающую лампу, – это практически готовый импульсный блок питания, и на его базе не составит труда сделать паяльник. Для этого потребуется внести в схему незначительные изменения.

Схема с указанием деталей, которые необходимо удалить

В качестве примере приведена схема энергосберегающей лампы на 25Вт, выпускаемая под брендом Vitoone.

Когда удалены все отмеченные красным элементы, необходимо точки А и А` соединить перемычкой (это как раз те места, к которым подключается колба лампы). После этого необходимо домотать на трансформатор дополнительную обмотку, данный процесс практически ничем не отличается от переделки адаптера.

В некоторых моделях ламп размеры трансформатора не позволят домотать дополнительную обмотку, в этом случае выйти из затруднительного положения можно, используя дополнительный трансформатор, места подключения его первичной обмотки отмечены красными линиями.

Схема с указанием места подключения дополнительного трансформатора

Заметим, такой паяльник будет малогабаритный и легкий.

Чтобы вы смогли убедиться, в том, что сделать паяльник дешевле, чем приобрести его, приведем обзор стоимости в различных городах России и СНГ.

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.

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.

Что нужно и с чего начинать

Перед тем, как мы расскажем вам, как правильно паять паяльником, определимся, что для этого нам потребуется.

Прежде всего — нужен сам паяльник. Тут все не так просто. Правильно подобранный паяльник – залог будущего успеха и качества.

Мы не будем рассматривать здесь специальные, профессиональные паяльные станции. Их стоимость велика и пользуются ими специалисты, а учить их – только время терять.

Домашнему мастеру нужен обычный паяльник. Главное – правильно подобрать мощность. А вот тут нужно учитывать то, что мы собираемся паять. Если вам необходимо соединить провода, сделать ремонт электроаппаратуры, то вам лучше выбрать паяльник мощностью 40-60 Вт. Меньше будет нецелесообразно — это паяльники для ремонта радиоаппаратуры и ювелирных работ.

Если вы собираетесь ремонтировать медные радиаторы или иную крупную технику, а также для пайки латуни или железа, вам нужно взять паяльник большей мощности: от 100 Вт и больше. В целом, чем крупнее детали для спайки, тем мощнее нужен паяльник.

Если мощности мало, то вы не сможете прогреть детали и качества не получите, если выберите паяльник излишней мощности, а детали будут мелким, то вы либо перегреете, либо просто будет неудобно работать.

Кроме паяльника нам потребуется припой. Как правило, используют оловянно-свинцовый. Он маркируется буквами ПОС и цифрой, которая показывает процентное содержание в припое свинца. Чем больше свинца, тем припой более тугоплавкий, но сама пайка оттого только крепче.

Запомните: чем массивнее элементы, тем более тугоплавкий должен быть припой. Но не переборщите, иначе паяльник малой мощности просто не сможет его расплавить.

Кроме припоя нам нужен флюс. В качестве него используют специальную паяльную кислоту или канифоль.

Для пайки железа, латуни или меди, используют кислоту, а для электромонтажных работ – канифоль. Кислота нужна специальная, травленая, лучше приобрести готовую, поскольку работать с кислотой очень опасно.

Также, потребуется инструмент для зачистки

Инструмент готов, припой и флюс имеется, приступаем к работе, но прежде готовим сам паяльник. Если жало не залужено или вы нашли уже бывший в употреблении, его нужно тщательно зачистить, а после — залудить.

Заметим: от качества подготовки кончика, во многом зависит удобство работы. Прежде, тщательно зачистите сам кончик, придайте ему необходимую форму. Лучше всего это делать обычным напильником.

Использовать наждачный круг не рекомендуется, он оставляет вкрапления абразива в металле, это сильно будет мешать впоследствии. Теперь, включаем в сеть и ждем, пока он нагреется.

Когда температура будет достаточной, окуните прежде жало в флюс, самое оптимальное сейчас – это обычная канифоль, и потом аккуратно расплавьте припой. Он должен равномерно распределиться по всей поверхности.

Если сразу это не удалось, повторите. После того, как вы убедитесь, что все получилось, стряхните остатки припоя с жала или протрите его ветошью.

Внимание! Во время пайки будьте внимательны и аккуратны. Расплавленный припой имеет температуру порядка 250-300 градусов по Цельсию, вы можете получить сильный ожог. Не подпускайте детей к месту работы.

Секреты успешной пайки

Давайте первым делом рассмотрим вопрос, как паять паяльником с канифолью, поскольку такой способ наиболее часто применяют на практике.

Перед пайкой необходимо зачистить поверхности, которые собираетесь соединить. Если это провода, их тоже нужно тщательно очистить от остатков окиси. Когда все будет готово, окуните жало в канифоль, потом коснитесь припоя, небольшое его количество должно остаться на кончике.

Снова коснитесь канифоли, после чего приложите жало к поверхности, которую собираетесь залудить и прогрейте ее. Поверхность должна покрыться тонким слоем припоя.

После того, как обе соединяемые детали будут залужены, совместите их, и предварительно взяв на кончик жала паяльника припой, после коснувшись канифоли, прогрейте место соединения, припой должен равномерно распределиться. После этого дождитесь, когда пайка остынет. Проверьте качество и надежность.

Пайка с канифолью применяется при ремонте радиоаппаратуры и бытовой электроаппаратуры. Само место спайки необходимо промыть спиртом или растворителем, удалив остатки флюса.

Для скрепления стальных, медных, латунных и других деталей, используют, как правило, паяльную кислоту. В этом случае, поверхности после зачистки обрабатывают ей и потом лудят.

Мы уже отвечали на вопрос, каким паяльником лучше паять в контексте выбора мощности, но отметим, в некоторых случаях, например, при ремонте массивных медных радиаторов, лучше пользоваться специальными паяльниками, нагреваемыми паяльной лампой.

Они имеют очень массивное и тяжелое жало, что делает их крайне удобными при работе с крупными и тяжелыми деталями.

Вообще, от того, как качественно вы прогреете спаиваемые поверхности, во многом зависит прочность соединения.

После пайки кислотой, тщательно промойте швы, удалите все ее остатки и после смажьте соединения маслом ли иной смазкой.

Часто возникает вопрос: как паять провода, что применять в качестве флюса – канифоль или кислоту. В принципе, не имеет особого значения, какой флюс будет использоваться. При пайке с кислотой, важно тщательно промыть спайку и удалить ее остатки, иначе она будет разрушать место соединения.

При использовании канифоли, пайка не будет разрушаться, даже если вы не особо тщательно удалите остатки флюса. При всем том, канифоль не проводит электрический ток, а кислота является проводником, это необходимо учитывать.

Ответим еще на один вопрос, возникающий у новичков: как паять микросхемы и другие радиодетали. Для этого используйте паяльник малой мощности: радиоэлектронные компоненты очень чувствительны к перегреву, а также в качестве флюса применяйте канифоль или специальные растворы.

Кислоту использовать не рекомендуется, она может разрушить выводы радиодеталей, плату и в целом преподнести много неприятных «сюрпризов».

Последнее совет: для пайки алюминия и дюралевых поверхностей используйте специальные флюсы, их можно найти в свободно продаже.

Главное – хорошо залудить поверхности, после чего алгоритм работ точно такой же, как и при обычной пайке.