Пайка, как искусство

Когда я был в очень юном возрасте, я часто видел, как отец сидит, с неизвестным для меня на то время инструментом, и что-то делает с платами. Мне, как ребенку, очень нравилось наблюдать за тем, как что-то металлическое сначала плавится, и затем оно затвердевает на проводах или на радиокомпонентах. По мимо этого, мне понравился запах канифоли. Прошли года, я вырос, и сам научился делу пайки, которое переросло в мое хобби. И расскажу про неотъемлемую часть моих увлечений, которая так же тесно связана и с моим будущим трудоустройством.

Пайка – это технологическая операция, которая позволяет соединять металлические или металлизированные детали при помощи связующего материала. Этот связующий материал называется припоем и представляет собой металл или сплав, температура плавления которого ниже плавления скрепляемых деталей. Главный инструмент для процесса пайки является паяльник.

Принцип работы паяльника

Паяльник преобразует электрическую энергию в тепловую и передает тепло в зону пайки. Встроенный внутри нагревательный элемент накаляет рабочую часть – жало, при этом температура нагрева может достигать 400 – 450 °С. При воздействии на обрабатываемую поверхность раскаленный наконечник расплавляет припой, а он уже – соединяемые детали. При застывании расплавленной субстанции происходит их фиксация.

Выбирая паяльник, следует учесть, что по типу питания они бывают сетевые и аккумуляторные. Первые требуют подключения к электросети и используются в мастерских, быту, на производстве. Есть модели не только со стандартным напряжением 220 В, но и рассчитанные на работу с пониженным напряжением 12, 24 В и т.д. (питаются от понижающего трансформатора). Аккумуляторные имеют встроенные элементы питания, поэтому не привязаны к месту работы – это очень удобно, когда нужно быстро припаивать изделия в разных местах. Находят применение в ремонте музыкальной аппаратуры, автомобилей и электромонтажных работах. Но время функционирования аккумуляторных паяльников ограничено зарядом батареи, поэтому используют их для периодических задач. Когда пайка занимает большую часть процесса, например, при работе с микросхемами, необходим сетевой инструмент.

Основные виды инструментов

Для простых задач, например, соединения пары проводов или оторвавшегося пластикового элемента, нужен один инструмент, для сложных – типа пайки микросхем и радиоаппаратуры – другой. Зная особенности разных видов паяльников, вы сможете выбрать подходящий для себя.

По принципу нагрева различают:

1) Нихромовые – такие инструменты имеют нихромовую проволоку, через которую передается ток. Он может быть переменный сетевой либо постоянный или переменный от трансформатора при работе с низким напряжением. У самых простых моделей проволочная спираль намотана на корпус, внутри которого есть наконечник (при этом корпус не проводит ток). Также нихромовый элемент может быть помещен в изоляторы, уменьшающие потери тепла.

Преимущества: доступная стоимость, неприхотливость к условиям использования, стойкость к ударам.

Недостатки: долго нагревается, время службы сокращается из-за сгорания спирали. Такие модели подходят для нечастых работ, когда не важна высокая производительность.

2) Керамические – в таких инструментах применяются керамические стержни, которые нагреваются от контактов, находящихся под напряжением.

Преимущества: долговечность, возможность интенсивного использования без риска перегорания, быстрый нагрев.

Недостатки: керамический стержень боится ударных воздействий, прихотлив к использованию оснастки – нужны только родные жала.

3) Индукционные – эти паяльники оснащены катушкой индуктора. На наконечнике присутствует ферромагнитное покрытие, в котором создается магнитное поле – в результате осуществляется разогрев сердечника. Когда температура достигает рабочего значения, нагрев прекращается, а при снижении температуры возобновляется за счет восстановления ферромагнитных свойств.

Преимущества: температура нагрева поддерживается автоматически, не требуется термодатчика и сложной электроники для контроля.

Недостатки: поскольку инструмент поддерживает температуру по точке Кюри, для разных температур нагрева нужны свои жала.

4) Импульсные – как правило, в такие устройства входит частотный преобразователь и высокочастотный трансформатор, и жало тоже является частью цепи. Сначала происходит повышение частоты напряжения, затем снижение данного значения до рабочего. Наконечник фиксируется на токосъемниках вторичной обмотки трансформатора – это обеспечивает прохождение через него больших токов и мгновенный нагрев. Причем он происходит только при нажатии и удерживании пусковой клавиши инструмента, после ее отпускания рабочая часть остывает.

Преимущества: быстрый разогрев, удобство работы с мелкими и крупными элементами за счет регулировки мощности.

Недостатки: такие устройства не предназначены для продолжительного цикла работ.

По конструкции различают:

1) Стержневые – традиционный тип паяльников. Инструмент имеет прямую конструкцию в виде стержня. В длинной рукоятке закреплена рабочая часть с жалом. Удобны для работы в труднодоступных местах и пайки мелких элементов.

2) Пистолеты – у таких моделей рабочая часть расположена под углом в 90º относительно рукоятки. Используются при проведении ремонтных и электромонтажных работ.

3) Паяльные станции – сложные устройства, состоящие из рабочего инструмента и соединенного с ним блока управления. Станции различаются по принципу работы: у инфракрасных пайка происходит за счет инфракрасного излучения, у термовоздушных – за счет струи нагретого воздуха, у цифровых – за счет понижения напряжения с помощью трансформатора. Последние идеально подходят для работы с чувствительными к статическому напряжению микросхемами: пайка при пониженном напряжении исключает риск повреждения платы. В таких моделях предусмотрено точное поддержание температуры нагрева.

Заключение

В заключение можно сказать, что раскрыть такую большую тему одной статьей невозможно. Тема интересная и очень полезная для любого, кто хочет связать свою жизнь с разработкой оборудования. Даже занимаясь написанием кода для микроконтроллеров необходимо уметь паять. Любая отладка сначала делается на коленке, а уже потом запускается в серию. Ах да, а вот и мой скромный рабочий инструмент.

Список использованных источников

• Виды паяльников и их выбор
• Пайка для начинающих
• Все о паяльниках. Устройство, виды, параметры выбора

Дополнительные материалы

1. Трактат о паяльниках. Помощь в выборе паяльника начинающему радиолюбителю.
2. Ликбез по пайке. Статья о тонкостях технологии пайки от опытного радиолюбителя.

Обзор аналогичных разделов магистров прошлых лет

ФИО: Токарев Олег Владимирович

Название работы: Искусство пайки радиокомпонентов