Паяльная станция

Эксплуатация различных видов паяльного оборудования

Ввиду разнообразия разновидностей паяльного оборудования подобрать прибор для пайки, максимально удовлетворяющий стоящим задачам, бывает непросто. Собираясь приобрести ту или иную модель, советуем первым делом изучить их технические возможности и рекомендованную производителем область применения.

Домашние мастера, которым приходится выполнять мелкие операции паяльником, часто оказываются в ситуации, когда происходит перегрев чувствительных элементов прибора, но ничего поделать с этим не могут из-за отсутствия возможности правильно настроить температуру рабочего жала.

Тем, кто сталкивается с этим достаточно часто, обязательно стоит подумать о том, чтобы приобрести именно паяльную станцию с феном взамен обычного паяльника.

Такие станции поставляются с блоком питания, который позволяет по своему усмотрению настраивать напряжение, а также температурный режим прибора.

Однако не стоит рассчитывать, что после покупки паяльной станции с системой термостабилизации вы сможете обеспечить для себя комфортные условия работы. Прежде чем остановить выбор на определенной модели, необходимо сравнить все предлагаемые станции по такой характеристике, как мощность. Особенно об этом нужно побеспокоиться мастерам, которые собираются использовать тугоплавкие припои.

Если этому моменту не уделить внимание, то во время работы такой станцией могут возникнуть следующие негативные последствия:

• вследствие превышения допустимой температуры пайки компоненты схемы начнут перегреваться;
• из-за сильного перегрева значительно уменьшится срок службы жала паяльника;
• резко сократится долговечность нагревательного элемента;
• постоянный перегрев дорожек на плате;
• низкое качество пайки.

Если подобные ситуации приходится наблюдать довольно часто, то стоит подумать о замене используемого оборудования на специальные устройства для бессвинцовой пайки. Они не только обладают более высоким показателем мощности, но и могут быть использованы и для свинцовой пайки.

Медные и «вечные» жала

Прежде чем обозревать сами паяльники, нужно дать общее представление об основных типах жал и их различиях.

Существуют медные жала, и так называемые необгораемые «вечные» жала.

Особенности медных жал

Медные жала – это самый распространенный тип жал. Однако на сегодняшний день они сдают свои позиции другим типам жал.
Разберем плюсы и минусы медных жал.

Плюсы медных жал:

• Низкая цена;
• Доступны в любом радиомагазине;
• Быстрее нагреваются, и медленнее теряют тепло;
• Медные жала не прихотливы к обслуживанию. Их можно зачищать даже напильниками;
• Медные жала можно механически обрабатывать, т.е. придавать им форму при помощи молотка;
• С ними проще начать свой путь в пайке.

И все же, недостатки у медных жал довольно критичные:

• Скудный набор жал по форме и размерам. Даже если вы найдете тонкое медное жало. то оно быстро потеряет свою форму;
• Еще есть необходимость залуживания перед работой. Это не трудно, но отнимает время;
• Медные жала быстро теряют форму из-за высокой температуры, и их нужно менять.

Уход за медными жалами

Пора забывать про чистку жала деревянными дощечками. Для этих целей есть губки и медные стружки.

Уход за такими жалами простой. Лишний припой и остатки паяльного флюса можно снимать влажной губкой.
А с помощью медной стружки можно удалить и лишний припой с жала, и нагар с его поверхности.
В крайнем случае можно обработать поверхность медного жала напильником.
А еще им можно придать нужную форму при помощи молотка и наковальни.
Они легко деформируются от легких кистевых ударов молотком.

Лужение медного жала

Прежде чем приступить к пайке, медное жало надо залудить, т.е. покрыть рабочую поверхность небольшим слоем припоя.

Лидирующие необгораемые жала

Это такой тип жал (их еще называют «вечными»), которые не надо лудить перед началом работы, не теряют своей формы, и могут использоваться годами. У них есть специальное покрытие обычно из тонкого слоя никелевого сплава. У таких тип жал есть свои весомые преимущества и недостатки.

Плюсы необгораемых «вечных» жал:

• Можно долго пользоваться;
• Нет необходимости их залуживать;
• Большое разнообразие разных форм и размеров;
• Качественные жала долго держат подходящую форму.

Недостатки:

• Категорически нельзя чистить такие жала напильником, надфилями или наждачками. Вы рискуете уничтожить необгораемую поверхность жала. Исключение – медная стружка для чистки от нагара и лишнего припоя;
• Жало быстро отдает тепло, и медленнее его набирает в отличие от медного (сильная зависимость от конструкции жала и паяльника в целом);
• Очень прихотливо к уходу. У новичков могут возникать трудности с ними;
• Необгораемые поверхности легко разъедаются паяльной кислотой;
• Сложнее привыкнуть к ним после медных жал.

Уход за необгораемыми жалами

Необгорамые жала нельзя обрабатывать или чистить никаким инструментами.
Чистить поверхность жала от лишнего или старого припоя можно влажной губкой.
Губка не должна быть слишком влажной, иначе будут брызки и пар. А снимать окислы и лишний припой с жала можно медной стружкой.
Медная стружка не повреждает покрытие жала.

Если пришлось паять кислотой, то сразу после работы чистите жало при помощи губки или стружки для снятия припоя, и покрывайте жало свежим припоем.
Также недопустима механическая обработка необгораемого жала, и придание формы при помощи молотка (как это делается с медными жалами).

По ряду преимуществ, лидируют «вечные» жала. Всего одно качественное хорошее жало можно использовать годами, и оно будет как новое. Только не все так просто, как может показать на первый взгляд.

Другие важные моменты выбора

Невзирая на то, какой тип паяльного оборудования вы решили приобрести, вы в любом случае должны позаботиться о наличии запасного комплекта сменных жал.

Рабочие жала для станции могут иметь различную форму и площадь краев, которые в свою очередь могут повлиять на конечный результат.

Дело в том, что с увеличением площади края улучшается теплообмен во время пайки. К тому же форма жала может ограничить перечень элементов, которые с его помощью можно обрабатывать, а также максимально допустимый температурный режим.

Всё это учитывают хорошие производители и заботятся о том, чтобы используемые для изготовления паяльных жал материалы обладали хорошей теплоотдачей.

Домашние мастера, которым приходится работать паяльником, не всегда довольны получаемым результатом. Дело в том, что с помощью обычного паяльника не всегда можно наиболее эффективно и качественно выполнить ту или иную задачу.

Именно поэтому специалисты советуют приобрести специальную паяльную станцию, которая благодаря своим техническим и конструкционным особенностям может помочь добиваться более качественного результата с меньшими временными затратами.

Выбирая устройство для пайки, нужно также не забыть и про жала для работы. Учитывая, что это один из главных рабочих элементов, он также может в значительной степени повлиять на конечный результат.

Сборка

Инфракрасную головку мощностью около 400-450 Вт, необходимо закрепить на штативе, используя крепеж, элементы которого легко приобрести в торговой сети, для контроля температуры верхнего нагревательного узла необходимо применить вторую термопару.

Она должна быть установлена вместе с нагревателем. Кабель можно проложить в гибком металлорукаве. Штатив паяльной станции необходимо крепить таким образом, чтобы ИК-головка могла свободно перемещаться над всей поверхностью.

На корпусе термостола необходимо предусмотреть кронштейны для фиксации платы. Она должна располагаться на несколько сантиметров выше галогеновых ламп. Для кронштейнов можно применить подходящие алюминиевые профили.

Контроллер для инфракрасной паяльной станции помещается в корпус, который можно изготовить самостоятельно из листового металла, лучше из оцинкованной стали.

При необходимости в корпус можно встроить такие же вентиляторы охлаждения, какие используются в корпусе компьютера.

После сборки самой конструкции предстоит отладка всей схемы инфракрасной паяльной станции. Это производится опытным путем, многократно запуская схему и производя замеры. Процесс нелегкий, но после настройки он даст свои результаты – паяльная станция будет работать правильно.

Технологические особенности применения

На основании такого признака, как тип пайки, эти устройства можно разделить на две основные группы — свинцовые и бессвинцовые.

Свинцовые станции

В конструкции устройств, предназначенных для свинцовой пайки, предусмотрен специальный модуль, позволяющий выбирать желаемый уровень нагрева жала. Они могут быть выполнены в двух вариантах — использующих для работы электроэнергию и в виде станций индукционного типа.

Говоря об индукционных станциях, нужно отметить, что возможность использования этих устройств для выполнения необходимых манипуляций обеспечивает переменное магнитное поле.

В процессе работы обработка каждого элемента пайки выполняется с индивидуально подобранной мощностью, что делается в автоматическом режиме. Такая возможность заложена производителем в самом приборе, он может без участия пользователя определить теплоемкость компонента пайки.

Индукционные станции для пайки более удобны в эксплуатации и имеют высокий уровень теплоотдачи.

Бессвинцовые станции

Если требуется выполнить пайку мелких элементов схемы или труднодоступных компонентов, то в этом случае используют способ бесконтактной пайки. По такому принципу работают термовоздушные и инфракрасные паяльные станции.

Работа инфракрасного оборудования для пайки осуществляется за счёт использования свойств инфракрасных лучей, вырабатываемых керамическими или кварцевыми элементами. Станции инфракрасного типа используются главным образом для монтажа и демонтажа элементов компьютерных схем и материнских плат.

В основу работы станций термовоздушного типа положен принцип точечной передачи горячего воздуха. Благодаря этому они могут без особых усилий прогревать труднодоступные элементы, не задев при этом соседние контакты.

Чаще всего работники мастерских по ремонту бытового электронного и мобильного оборудования используют именно этот вид паяльных устройств.

Простая паяльная станция своими руками

Собрать самостоятельно максимально простую и достаточно надёжную паяльную установку вполне возможно. Для этого достаточно приобрести минимальный набор материалов, а также подготовить рабочие инструменты и выбрать правильную схему изготовления станции своими руками.

Необходимые инструменты и материалы

Самым простым вариантом для изготовления своими руками станет паяльная термовоздушная установка, собранная на основе традиционного паяльника.

Схема и элементы паяльной лампы

Необходимые материалы и инструменты для самостоятельного изготовления представлены:

• паяльником с рукоятью из древесины;
• аквариумным компрессором;
• шуруповёртом;
• сверлом;
• медицинской капельницей;
• фольгой;
• небольшой частью антенны;
• многожильным кабелем.

Пошаговая инструкция

После того как будет подготовлен весь необходимый для изготовления материал и инструмент, следует приступить к самостоятельной сборке прибора.

Подготовить к работе все необходимые инструменты

Демонтаж рукояти и откручивание проводов, соединяющих нагревательный элемент с питающим кабелем.

Провод протаскивается через рукоятку, после чего в боковой части осторожно высверливается небольшое отверстие.

В высверленное в рукояти отверстие необходимо вставить и протянуть питающий провод, привязанный к небольшому кусочку проволоки, после чего часть капельницы с резинкой разрезается строго пополам.

Оставшуюся часть капельницы, оснащённую трубочкой, следует аккуратно вставить в рукоять инструмента, на место расположения питающего провода.

Полученное соединение отличается высокой надёжностью и абсолютной герметичностью, что позволяет подключить к питающему проводу изъятый на первом этапе нагревательный элемент.

Участки соединений на проводах должны быть качественно заизолированы, после чего все охлаждающие отверстия нагревательного элемента тщательно обматываются обычной фольгой.

Для получения максимально надёжного соединения, обмоточная фольга фиксируется при помощи обычной медной проволоки.

Сопло, обеспечивающее направление воздушного потока, выполняется из отрезка антенной трубочки, которая устанавливается на месторасположения жала.

Отверстие, сквозь которое проходит питающий провод, требуется тщательно загерметизировать, после чего подключается стандартный аквариумный компрессор. Готовая термовоздушная паяльная установка способна обеспечивать накал в пределах 300–310 градусов, что является вполне достаточным показателем для проведения работ с самыми мелкими элементами плат

С целью повышения уровня мощности выполняется намотка на нагревательный элемент обычной нихромовой нити и осуществляется установка более производительного компрессора.

Меры предосторожности

С целью обеспечения безопасной эксплуатации паяльной станции необходимо чётко следовать прилагаемой производителем инструкции:

• прежде чем приступить к работе с антистатической паяльной установкой, необходимо убедиться в нормальном, рабочем состоянии электрического питания;
• следует оградить устройство от любых тяжёлых механических воздействий, вызывающих повреждения прибора;
• паяльная станция любого вида должна использоваться исключительно по своему прямому назначению;
• нельзя осуществлять работу паяльной станцией вблизи быстро и легковоспламеняющихся предметов;
• запрещается в процессе работы контактировать с насадкой фена, жалом паяльника или смежными с ними частями;
• ремонтные работы и замена элементов в паяльной установке осуществляются только после отключения прибора от сети и его полного остывания;
• нельзя работать с электроинструментом мокрыми руками;
• прибор должен храниться в недоступном для детей месте.

Если в процессе пайки с поверхности выделяется дым, то работы должны осуществляться только в хорошо проветриваемых помещениях.

Изготовление своими руками

Высокая стоимость ИК паяльной станции (60-150 тыс. руб.) стимулирует домашних мастеров к изготовлению такого оборудования самостоятельно. При наличии определённого опыта сделать своими руками самодельный инфракрасный паяльник вполне реально. Материальные затраты обычно не превышают 10 тыс. руб. Нужно подготовить материалы и компоненты, необходимые для сборки ИК станции.

Детали для самодельного прибора

Для сборки инфракрасной паяльной станции своими руками понадобится следующее:

• лист жести;
• гибкая спиральная металлическая трубка светильника;
• рычажный штатив от старой настольной лампы;
• галогеновые лампы;
• оцинкованная мелкая сетка;
• алюминиевый профиль в виде узких реек;
• 2 термопары;
• плата Ардуино Mega 2560 R3;
• плата SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K – 2 шт.;
• адаптер постоянного тока 5 вольт, 0,5 А;
• провода.

Сборка

Монтаж паяльной станции состоит из нескольких этапов:

1. Термостол;
2. Инфракрасный нагреватель;
3. ПИД-регулятор на Ардуино.

Термостол

Делать термостол своими руками желательно в условиях оборудованной домашней мастерской. Конструкция представляет собой нижний нагреватель, состоящий из следующих компонентов:

• корпус, отражатель, лампы;
• система крепежа платы;
• гибкая трубка термопары;
• светильник.

Корпус

1. Основу термостола изготавливают в виде рамы из Г-образного жестяного профиля. Можно полосы металла согнуть уголком. Ножницами делают вырезы и по ним сгибают металл, соединяя части саморезами.
2. Проём закрывают металлической сеткой. Чтобы она не прогибалась, над сеткой протягивают металлические прутки в поперечном и продольном направлениях.

Установка металлической сетки

1. Старый галогеновый светильник разбирают, освобождая отражатель от ламп. Его обрезают по внутреннему периметру корпуса.
2. Лампы возвращают на место. Нагреватель вставляют в опорную раму снизу.

Монтаж отражателя

Система крепежа платы

Алюминиевую рейку разрезают на несколько отрезков. В них просверливают монтажные отверстия.

Два отрезка профиля закрепляют на широких бортах корпуса, в канавках которых будут передвигаться винтовые фиксаторы поперечных реек. Всё станет понятно из нижнего фото.

Крепёж платы

Гибкая трубка термопары

Спиральную металлическую трубку устанавливают в одном из углов рамы, протягивают провода термопары. Длина трубки должна обеспечивать доступ термопары ко всей рабочей зоне станции.

Светильник

На конце гибкой трубки закрепляют патрон с пятивольтовой лампочкой с отражателем. Основание металлического шланга крепят в углу рамы так же, как и в предыдущем случае.

Верхний нагреватель

Инфракрасный излучатель состоит из двух элементов, это:

1. Керамическая пластина в корпусе.
2. Держатель.

Крепление штатива к корпусу верхнего нагревателя

Керамическая пластина в корпусе

Дополнительная информация. Вмонтированный в верхнюю плоскость корпуса ИК пластины кулер от компьютера поможет предохранить радиодеталь от перегрева.

Держатель

Для держателя идеально подходит двухсекционный кронштейн настольного светильника. Основание кронштейна крепят к раме станции. Верхний поворотный шарнир соединяют с корпусом верхнего нагревателя.

ПИД-регулятор на Ардуино

Сделанная ИК станция своими руками обязательно комплектуется блоком управления. Для него нужно сделать отдельный корпус. Внутри помещают плату Ардуино и ПИД регулятор. Примерная схема компоновки деталей блока управления станцией видна на фото.

Блок управления ИК станции

Микропроцессорная платформа Arduino Mega 2560 R3 управляет режимами нагрева керамического ИК излучателя и платформы термостола. К плате Ардуино присоединены провода вентиляторов (верхний и нижний), ПИД регулятора, термопар и светильника.

Программирование паяльной станции осуществляется через интерфейс контроллера. Его экран отражает текущий процесс нагрева печатной платы с обеих сторон.

Самодельная ИПС

В роли тестера выступают термопары. Они, в конечном счёте, являются источниками информации о состоянии уровня нагрева тыльной стороны печатной платы и верхней поверхности микропроцессора.