В процессе сварки выделяют две основные категории – низкотемпературную и высокотемпературную сварку. Выбор варианта зависит от таких факторов, как химический состав и физические характеристики свариваемого материала, а также от самого вида сварки, который предполагается применять.
Паяльник: выбор, изготовление и усовершенствование – виды, варианты, схемы, нюансы
Основной причиной, по которой как домашние мастера, так и профессионалы принимают решение о покупке собственного паяльника, являются экономические соображения. Наиболее оптимальным вариантом для выполнения несложных сварочных работ будет паяльник на 220 В. Однако существуют возможности модификации данного инструмента, которые позволяют продлить срок его службы и улучшить рабочие характеристики. Не стоит забывать о том, что так называемый «топор» мощностью 150-200 ватт, предназначенный для сварки металлических водопроводных труб, не сможет обеспечить требуемую производительность при значительных нагрузках. Эти факторы также отразятся на стоимости – не менее 4,25 доллара, что значительно превышает бюджетный диапазон. Проблема может осложниться при необходимости выполнения работ в местах, где отсутствует доступ к электричеству, например, путешествуя на автомобиле или используя литий-ионный аккумулятор в кармане. Чтобы разобраться с тем, как создать паяльник собственными руками для указанных и других случаев, продолжим изучение темы.
Что такое smd
SMD (Surface-Mount Device) – это обозначение для субмикроустройств, которые обладают характерно маленькими размерами. Вы можете наблюдать smd-компоненты при разборке мобильных телефонов, смартфонов, планшетов или компьютеров. В технологии SMD осуществляется пайка очень мелких (иногда даже меньше кончика спички) компонентов, которые припаиваются непосредственно к контактным площадкам, известным как полигоны. Важно учитывать, что полигон может быть снабжён тепловым барьером, который предотвращает распространение тепла вдоль печатной платы. Угроза заключается не только в риске отделения следов – воздействие высоких температур может привести к разрушению соединительных элементов между различными слоями сборки, и, как следствие, полному разрушению устройства.
Выбор паяльника для выполнения SMD-пайки требует не только низкой мощности – до 10 Вт. Запас тепла на его клемме не должен превышать допустимых температур для смонтированного компонента. Важно понимать, что пайка длительное время с использованием низкотемпературного паяльника крайне нежелательна: припой не расплавляется, но компоненты нагреваются. На качество пайки также влияет температура окружающей среды и мощность паяльника. Следовательно, паяльники для SMD часто проектируют с учетом ограничений по времени и/или величине тепловой мощности на момент пайки, либо с возможностью регулирования температуры в режиме текущей работы. Поддержка температуры на уровне 30-40 градусов выше точки плавления припоя, с точностью до 5-10 градусов, также является неотъемлемым условием. Одной из задач, стоящих перед конструкцией паяльника, является минимизация тепловой инерции, чтобы достичь оптимального рабочего состояния.
В домашних условиях можно создать паяльник для выполнения различных вышеперечисленных задач. Это может быть мощный паяльник для сварки стальных или медных труб, или более компактная и специализированная версия для деликатных работ.
Примечание: Важным элементом паяльника является стержень, который по сути, является рабочей частью инструмента. Поскольку эти стержни могут иметь различную геометрию, для упрощения мы будем рассматривать термин «жало» как общее обозначение для всей конструкции стержня и его рабочей части. В том случае, когда жало входит в состав стержня, его можно называть наконечником. Таким образом, жало с удилищем также относится к данной терминологии.
Самый простой
Теперь оставим в стороне все перечисленные сложности. Допустим, что нам необходим простой паяльник на 220 В, без особых изысков. При выборе такого устройства мы можем заметить значительное различие в ценах, иногда достигающее 10 раз. Давайте выясним, с чем это связано. Во-первых, ключевыми моментами являются материалы, используемые для нагрева: никель или керамика. Последняя, хотя и не является «альтернативной», обладает практически бессрочным сроком службы. Однако если такой паяльник случайно упадет на твёрдый пол, есть вероятность его повреждения. Замена керамических насадок для паяльников становится необходимой при возникновении подобных ситуаций. Никелевые нагреватели могут служить до 10 лет при условии, что их не забывают включёнными на ночь, тогда как при нерегулярном использовании срок службы может увеличиваться до 20 лет. Однако срок службы может повлиять на держащую конструкцию.
Теперь различие в ценах сократилось до 3-4 раз. Почему так? Укус. Никелированная медь со специфическими добавками плавится очень незначительно и медленно на границе спайки, а это делает её дорогой. При этом латунь или бронза имеет значительно худшую теплопроводность и, соответственно, не может быть эффективно использована для SMD-пайки, так как это приведет к температурным расхождениям. Медь легко останавливает окисление и быстрее нагревается, но по своей стоимости она более доступна.
Примечание: Обычная электрическая медная проволока (например, кусок проволоки из катушки) не подходит для использования в классическом паяльнике, так как быстро разрушается и перегревается. Однако для SMD данный тип жала является оптимальным, поскольку обладая высокой теплопроводностью, оно обладает минимальной тепловой инерцией. Его необходимо менять регулярно, но размер нужно выбирать в пределах спички или меньше.
Проблема с расплавлением и окислением красной медной иглы может быть решена с помощью аккуратной работы: после завершения работы паяльник должен остыть, а на этом этапе нужно вынуть иглу, очистить от окислов, постучать о край стола и продуть её. В процессе пайки ситуация может быть ещё более критической: остриё паяльника имеет тенденцию быстро затупляться.
Вы можете значительно повысить стойкость обычного паяльника к расплавленному припою, если не будете затачивать его рабочий конец, а придадите ему нужную форму. Холодный кусок меди хорошо поддается формованию с использованием обыкновенного слесарного молотка на наковальне. Автор данной статьи использует кованый ферул на старом советском ЭПЦН-25 уже более 20 лет, хотя данный паяльник используется не каждый день, но с регулярностью, как минимум каждый месяц.
Изготовление из резисторов МЛТ и ПЭВ
Популярный способ создания мини-паяльника заключается в использовании резистора МЛТ (аббревиатура означает «metal, painted, heat resistant»), который не является мини, а скорее микроустройством. Тем не менее, он способен нагреваться до 190° для расплавления припоя марки PIC-60.
Для его изготовления, кроме самого резистора, потребуются:
- две изолированные одножильные медные проволоки;
- деревянный брусок, который будет служить основанием устройства.
Выбор резистора – ключевой момент в создании данного устройства. Лучше избегать закупок дешёвой китайской продукции, отдав предпочтение качественным медным резисторам отечественного производства.
Также важно замечать, что для работы с напряжением 24 вольта требуется использование резистора на 51 Ом. Для устройств, работающих на 12 вольтах, потребуется резистор на 24-27 Ом.
Чтобы смастерить данный мини-паяльник, сначала с помощью острого предмета, такого как нож, нужно удалить защищающий слой краски с резистора и обеспечить доступ к медной проволоке. Затем сделайте петлю на одном конце зачищенного провода и соедините её с одним из концов резистора. Второй конец того же провода присоединяется к другому концу, что желательно сваривать для обеспечения надёжных контактов.
Небольшая проволока наматывается из второй медной проволоки и крепится к деревянной палочке, которая будет служить ручкой. Зажим не должен выходить за пределы ручки более чем на 1 см, а конец резистора не должен выступать более чем на 2,5 см.
Также существует возможность использования резистора марки ПЭВ-20 (резистор 2 кОм), в который вставляется медная проволока, и к которому прикрепляются ручка и провода. Такой мини-паяльник может работать от сети и представляет собой удобный и достаточно простой в создании дизайн. Главным моментом будет качественное изготовление медного стержня. Можно использовать старый паяльник или кусок медной проволоки.
Из шариковой ручки
В домашних условиях также можно создать мини-паяльник, используя обычную шариковую ручку. Однако для его успешного создания из-за сложности проектирования потребуется не только этот материал.
При производстве данного мини-паяльника также потребуется резистор МЛТ. Необходимо отрезать основание от ручки, а в образовавшейся оболочке просверлить отверстие диаметром 1 мм.
Керамический корпус советского резистора уже имеет сквозное отверстие диаметром, который должен соответствовать диаметру медного стержня.
Затем подготовленную проволоку необходимо согнуть в виде кольца. Ключевым элементом данной конструкции является небольшая прямоугольная пластина из текстолита, к которой необходимо припаять провода, а также кольцо, которое должно быть припаиваться к резистору. Далее стоит вставить этот элемент в подготовленное отверстие.
Следует также обернуть нагретые части будущего инструмента изоляционной лентой. Изоляция должна быть достаточно плотной, чтобы обеспечить стабильную работу. Провода, в свою очередь, должны быть с температурным запасом для защиты от перегрева. И только после того, как все части инструмента должным образом изолированы, его можно будет вставлять в пластиковый корпус от шариковой ручки.
С помощью данного инструмента возможно сваривать различные микрочипы с промежутком 0,5 мм или меньше. Для выполнения работ, как и при применении обычного паяльника, потребуется клей и флюс. К тому же наконечник мини-паяльника необходимо будет периодически заменять или обновлять с помощью точила.
Использование зажигалки
Создание этого мини-паяльника возможно буквально за пару минут. Основной компонент этого устройства – газовая зажигалка с пьезоэлементом, помимо неё вам потребуется паяльная лента и толстая медная проволока толщина от 1 до 3 мм.
Изготавливать мини-паяльник в данном случае следует, начав с обматывания медной проволоки вокруг карандаша или аналогичного предмета. Кроме того, важно выполнить минимум пять последовательных витков, после чего проволока вытягивается.
Далее, с пяточной стороны, около пяти сантиметров от витков, вы должны согнуть проволоку так, чтобы образовался прямой угол. На противоположной стороне, так же на таком же расстоянии от витков, провод просто обрезается.
Полученный элемент медного провода необходимо обработать, например, с помощью наждачной бумаги, чтобы остриё стало острым как игла – этот конец будет играть роль жала самодельного мини-паяльника.
Теперь нужно проверить, как данный провод сочетался с зажигалкой. Прямоугольный конец проволоки должен находиться внизу, а свёрнутая часть с остриём располагается прямо над отверстием, из которого выходит пламя.
После этого следует выполнить изоляцию прикуривателя с использованием изоляционной ленты, то есть обернуть её вокруг места соединения кабеля 5-7 раз.
Затем проволока устанавливается на место и фиксируется с помощью скотча. Таким образом, мини-паяльник от обычного прикуривателя удобен тем, что его не необходимо подключать к батареям или электрическим розеткам.
При проведении пайки с применением этого мини-паяльника рекомендуется использовать трубчатый припой с флюсом в сердцевине. При этом следует избегать держать зажигалку в режиме горения более пяти секунд, так как это может привести к расплавлению внутреннего уплотнительного механизма.
Физические показатели
Требования к конструкции паяльного инструмента включают определенные физические характеристики, которые необходимо учитывать при создании. Ниже приведен список этих характеристик:
- напряжение, подаваемое на сам припой;
- мощность элементарного нагрева;
- возможности по регулировке мощности;
- конструкция и форма жала;
- метод нагрева припоя;
- особенности конструкции ручки;
- стоимость прибора.
Напряжение, подаваемое на паяльник, напрямую определяет работоспособность подобного изделия. Оно может работать от переменного тока (220 В) или постоянного 12 до 24 В. Технические характеристики паяльника обычно предоставляются производителем. Мощность устройства определяется с шагом 20 Вт, например, может составлять 40, 60 или 80 Вт. Примечательно, что устройства с возможностью регулировки мощности становятся незаменимыми инструментами в руках профессионального инженера.
Современные паяльники имеют несколько вариантов нагрева для сварного шва. Однако наиболее распространенным вариантом остаются устройства, работающие на основе электроэнергии.
В устройство входят всего несколько основных компонентов, и его относительно легко собрать своими руками.
Инструменты и материалы
Важным этапом в процессе является понимание основных компонентов, из которых состоит паяльник. Вот список необходимых элементов электротехнического изделия:
- корпус паяльника;
- фартук для защиты пользователя;
- нагревательный элемент;
- удобная ручка;
- жало;
- электрический провод для питания.
При этом стоит отметить, что все указанные компоненты могут быть изготовлены самостоятельно или взяты из неработающих агрегатов.
Способы изготовления
Из зажигалки
Основой устройства будет служить пирезосигнальная зажигалка. Кроме того, понадобятся и дополнительные компоненты:
- малярный скотч для изоляции;
- медная проволока диаметром от 1 до 3 мм.
Подробное описание процесса создания такого устройства собственными руками представлено ниже.
- Сначала необходимо обмотать медную проволоку на карандаш или аналогичный предмет, делая не менее 5 витков.
- С одной стороны проволоку изгибаем под углом 90 градусов, с другой – обрезаем на расстоянии 2 см от витков.
- Обработайте конец медного витка кусочком наждачной бумаги, чтобы он стал острым, ведь эта часть проволоки будет использоваться в качестве жала.
- Теперь примерьте полученный элемент на зажигалку. Важно, чтобы витковая часть и жало находились над отверстием с пламенем.
- Следующий этап – это изоляция. Необходимо хорошенько обернуть зажигалку в месте крепления провода с помощью скотча, делая 5-7 оборотов.
- После всех манипуляций проволока устанавливается на зажигалку и фиксируется с помощью скотча.
Важно учитывать, что это изделие не должно находиться в режиме горения более 5 секунд, так как механизм внутри зажигалки может расплавиться и сделать конструкцию непригодной для использования.
Также стоит помнить, что стоит использовать исключительно трубчатые клеи с централизованным потоком.
Простой
Ниже представлен список инструментария и материалов, необходимых для создания простого паяльника:
- деревянный брусок, который удобно держать в руке;
- канцелярский нож;
- дрель для создания отверстий;
- тонкая нихромовая проволока;
- маркер для рисования;
- гипс для крепления;
- вода для создания раствора;
- блок питания на 1 А (с напряжением 12 В);
- термостойкая изоляция, например, стеклотканевая;
- изолента для изоляции;
- медная проволока для соединений;
- провода для подключения к блоку питания (с разъемом);
- отрезок медной кнопки для управления.
Выбор медной жилы от кабеля для жала паяльника
Наконечник паяльника не должен быть слишком толстым, чтобы адаптер обеспечивал необходимую мощность для его нагрева. При этом жало не обязано быть достаточно толстым, чтобы создать достаточное усилие для работы, но если оно слишком тонкое, оно не сможет выдерживать нагрузку и будет гнуться. Оптимальная толщина была установлена в результате проб и ошибок, например, в моем случае диаметром 2,7 мм.
Выбор блока питания с выходом 12 В для паяльника
Каждый адаптер имеет свои параметры по выходному току, поэтому длину нагревательного элемента необходимо определять экспериментальным путем. В моем случае на выходе было 12 В/1 А. При этом, для создания компактного паяльника больший ток не нужен, и я был полностью удовлетворён этим блоком питания.
Замеры длины нихрома, достаточной для работы паяльника
Чтобы выяснить, какую длину должна иметь тонка нихромовая проволока для нагревательного элемента, её необходимо подключить к источнику питания и провести ряд замеров. Для этого я использовал 2 шурупа и натянул между ними проволоку. Постепенно перемещая крокодилы, я добивался того, чтобы паяльник нагревался до температуры плавления припоя. Иными словами, необходимо было добиться, чтобы нихромовая проволока раскалилась до необходимой температуры.
Для изготовления импульсного паяльника нам понадобятся:
- ферритовый сердечник для трансформатора;
- 2 резистора по 470 Ом для стабилизации токов;
- 2 резистора по 10 кОм для защиты;
- 2 диода 1N4007 для выпрямления;
- 2 полевых транзистора IRFZ44 для управления;
- конденсатор 22 нФ для сглаживания;
- дроссель индуктивностью 47 мкГн;
- кнопка для включения/выключения;
- медный провод толщиной 2 мм для обмотки;
- разъём для подключения к блоку питания;
- металлические клеммы для сборки;
- болт, гайка, 2 шайбы из металла, 2 изоляционные шайбы;
- скрепка для соединений.
Приступим к сборке импульсного паяльника:
Первый этап – это изготовление трансформатора. Для этого берем ферритовый сердечник и наматываем медный провод толщиной 2 мм, делая 12 витков.
Теперь концы обмотки очищаем от изоляции для соединений.
Следует отметить, что полевые транзисторы в данной схеме могут перегреваться.
Поэтому для обеспечения надёжности их необходимо подключить к теплоотводам. В качестве теплоотвода можно использовать любой металлический элемент. При этом, чтобы сохранить компактность конструкции, он может служить каркасом для схемы. Основные компоненты будут смонтированы вокруг него, что упростит сборку. Выполняем пайку резисторов и диодов.
3. Соединяем концы обмотки трансформатора и конденсатор с печатной платой.
4. Подключаем кнопку питания и разъем на задней части платы. При этом необходимо, чтобы курок не блокировался. Это означает, что паяльник будет работать только когда кнопка нажата. Это важно, поскольку при длительном включении весь трансформатор может нагреваться до критических температур, что создаст сложности при работе с инструментом.
5. Найдите центр обмотки и прикрепите патрон для жала.
6. Соберите вторичную обмотку. Для этого подготовьте два провода из проволоки толщиной 2 мм.
Снимите изоляцию с краев. Один конец соедините с кольцом, диаметром прикрепляемого болта.
Примечание
Импульсный паяльник можно подключать к различным источникам питания с напряжением до 12 вольт. Чем выше напряжение, тем больше мощность устройства и тем быстрее происходит нагревание.
Этот паяльник также способен работать от батарей или аккумуляторов. Для формирования 12 вольт необходимо соединить батареи последовательно. Паяльник – мощное устройство, способное выполнять широкий спектр задач, однако важно 
