Elektriska lödkolvar: typer och design

Modern elektronisk teknik förbättras mycket snabbt. Graden av integration av moderna mikrokretsar är sådan att miljontals transistorer passar i ett enda fall, men själva fallen blir mindre och mindre. Diskreta delar - transistorer, kondensatorer, motstånd är också små, blyfria. Allt detta är monterat på kort med SMD ytmontering. Delarna är så tätt arrangerade att det helt enkelt är omöjligt att löda något med ett vanligt fyrtio watt EPSN elektriskt lödkolv.

Det är sant att vissa experter från lödkolven hävdar att du kan löd allt du vill även med en yxa. Kanske är det så, men som de säger är det inte alla som ges. Därför är det ändå bättre att använda en lödkolv, eftersom det nu finns ett mycket brett urval av lödverktyg. Och för att köpa det här verktyget måste du vara kreativ och inte ta allt som fångar ditt öga.

Först och främst är det nödvändigt att bestämma för vilket arbete ett elektriskt lödkolv köps. Om du planerar att löda massiva delar, till exempel bilradiatorer, kopparrör, tennkonstruktioner - i allmänhet kommer allt som har ett stort kylfläns att kräva en mycket kraftig hammarslödjärn. En sådan lödkolv kallas ofta en "yxa". Kraften hos sådana lödkolvar når flera hundra watt. Ett kraftfullt lödkolv av axeltyp visas i figur 1.

Bild 1. 200W hammarslödjärn

Naturligtvis är syftet med ett sådant lödkolv mycket specifikt, det kanske inte alltid och överallt behövs. En lödkolv med en effekt på 25 ... 60W är mer lämpad för hushållsbruk. Ibland kan de utföra nästan allt lödarbete för att reparera hushållsapparater och till och med lödtryckta kretskort med utgångskomponenter. Utseendet på ett sådant lödkolv visas i figur 2.

Bild 2. EPSN-lödkolv

Utformningen av ett sådant lödkolv kan inte separeras, såsom beskrivs även i instruktionerna som är bifogade. Du kan säga om denna lödkolv att värmaren är ganska hållbar, den bränner ut mycket sällan, även om du använder lödkolven mycket intensivt. Det händer ofta att en kopparsticka bränner och svetsas inuti värmaren så ordentligt att det helt enkelt är omöjligt att få det, i det här fallet måste du köpa ett nytt lödkolv.

För att förhindra att detta händer rekommenderas att regelbundet ta bort spetsen från lödjärnet och rengöra det från oxidationsprodukter. I det här fallet spill svart pulver ut ur själva lödjärnet. Allt detta är bra när du läser, men i de flesta fall glömmer de bara det, och de kastar fortfarande ett helt fungerande lödkolv.

Innan du använder ett nytt lödkolv ska spetsspetsen tennbeläggas. För att göra detta måste du först värma upp lödkolven och sedan ta bort oxiderna med en liten fil, doppa snabbt den rengjorda änden i kolofonium och sedan i lödningen. Som ett resultat återstår en droppe löd på arbetsstycket på stickan. Om detta inte görs, blir stinget svart och lyckas helt enkelt inte smälta lodet.

Under processen upplöses kopparsticket gradvis i lodet och det bildas skal på det och oxider uppträder. Det blir omöjligt att arbeta med ett sådant stick, och återigen är det nödvändigt att korrigera det med en fil och betjäna det. Och så vidare tills en liten bit återstår av broden. Denna brodd bör ändras.

En något mindre stick kommer att brinna ut om den hamras till önskad form före användning: på ytan av en kopparstick bildas ett nitande, hårdare metallskikt. Det är detta nitade skikt som är mer motståndskraftigt mot blekning.

Hemgjorda konstruktioner av elektriska lödkolvar

Ibland händer det att en lödkolv, även med en effekt på endast 25W, är för stor för att löda en liten del. I detta fall kan koppartråden som är lindad runt spetsen hjälpa, såsom visas i figur 3.

Figur 3. Minska stingens storlek genom att linda koppartråd

En sådan improviserad brod bör först bestrålas, som skrivits precis ovan. Naturligtvis är denna design kortlivad, men det räcker för att göra några ransoner.

På en gång föreslog radioamatörer många konstruktioner av elektriska elektriska lödkolvar. Många av dem var till och med mycket bra, men tyvärr krävdes en del svarv och metallbearbetning för att göra dem. Hemma är det helt enkelt omöjligt att göra en sådan lödkolv.

Men våra människor, efter att ha visat en kreativ inställning, uppfinner miniatyrlödjärn med improviserade medel. Två av dessa mönster publicerades i Radiomagasinet nr 1 2011. Den första av dem visas i figur 4. Den var baserad på en vedbrännare, som många använde i barndomen.

Bild 4. Lödkolv från en vedeldare

Lödkolvens utformning framgår tydligt av figuren. Det räcker med att täta en koppartråd med en och en halv diameter på brännarens spiral och naturligtvis att bestråla, trots allt, en lödkolv! Den resulterande improviserade broden liknar den design som visas i föregående figur. Författaren till lödkolven O. Ivanov från staden Vladimir.

Den obestridliga fördelen med denna design är att temperaturen på brännaren är justerbar, vilket innebär att det är möjligt att justera upphettningstemperaturen för det resulterande lödjärnet.

Författaren till en annan improviserad lödkolv A. Filippov från p. Nyuksenitsa i Vologda-regionen. Lödkolvens utformning visas i figur 5.

Bild 5. Improviserad lödkolv A. Filippova

Som lödjärnspets används en koppartråd med en diameter på 1,6 mm och en längd av cirka 60 mm, på vilken en "spiral" av PEV-2 koppartråd med en diameter av 0,16 mm lindas. Lindningen görs rund till rund, avgår från stickan med 8,10 mm, lindningens längd är ungefär 35 mm. Innan den första införandet utförs rollen för isolering mellan varv av emaljen som tråden är täckt med.

Efter spiralbränning spelas isoleringsrollen av oxiden som visas på ledningarna, vilket är tillräckligt med en låg matningsspänning. Lödstångens bakre ände böjs av en ring och är fäst på det hårda gummihandtaget med en skruv. Matningsspänningen tillförs av en flexibel tråd med ett tvärsnitt på minst 0,75 mm2.

Lödkolv ska matas igenom justerbar strömstabilisator med galvanisk isolering från nätverket. Vid en matningsspänning på cirka 5V ligger den förbrukade strömmen i intervallet 2 ... 2,5A, vilket garanterar tillräcklig uppvärmning av kopparens "spiral". Med dessa parametrar är lödjärnets effekt P = U * I = 5 * 2,5 = 12,5W.

Med tanke på att utbränningsströmmen för en koppartråd med en diameter på 0,16 mm är 6A är utformningen ganska hållbar. Författaren hävdar att han har använt ett sådant lödkolv i flera år, även om designen först var tänkt som en engångsform.

Hemmagjorda elektriska lödkolvar håller på att bli historia, eftersom den kinesiska industrin nu behärskar ett mycket brett sortiment av lödutrustning. Du kan köpa alla lödkolvar för alla ändamål. Lödkolar skiljer sig först av värmarens utformning.

Keramiska och Nichrome värmare

När du köper ett elektriskt lödkolv ska du ta hänsyn till typen av värmare.

En nichromvärmare är ett spiralsår på en keramisk bas i det inre hålet som en lödstång är insatt i. Några av de mest avancerade värmare har integrerat termoelement, vilket gör det möjligt att stabilisera uppvärmningstemperaturen. Konstruktionen av nichromvärmaren visas i figur 6.

Bild 6. Nichrome värmare

En icke brännbar lödstång visas också här. Själv är den naturligtvis gjord av koppar, och på utsidan är den täckt med ett lager nickel.I inga fall bör sådana staplar arkiveras med en fil för att bestråla, även om många användare klagar över att sådan bråk är dålig, håller de inte lod på sig själva.

Det finns inget kvar hur man lödar endast med lodtillförsel: ett lödkolv i ena handen, en tunn trådlödning i den andra, och en skiva under dem. Och sedan säga att lodet smälter dåligt under ett oförtjänt stick. Klassisk lödning Enligt metoden doppade han lödjärnet i lödningen, tog ett droppe, överförde det till brädet, i princip omöjligt.

Vad är problemet här och hur löser du det? Detta beskrivs här: Hur man bestrålar en eldfast stick i en hårnål

Moderna lödkolvar produceras främst med keramiska värmare. Produktionstekniken för sådana värmare är ganska komplicerad och behärskas av flera kända företag. Först och främst är det just det nämnda företaget Weller, Hakko, Ersa och några andra.

Keramisk värmare är mycket hållbar. Om en konventionell nichromvärmare vid lödning i industriell skala (flera tusen rationer per skift dagligen) blir obrukbar efter sex månader, fungerar naturligtvis keramiska värmare i flera år, med förbehåll för noggrann användning.

Den största fördelen med keramiska värmare är en hög uppvärmningshastighet: lödjärnet når driftsläget på bara 30 sekunder. I princip är det inte särskilt viktigt hur snart lödjärnet värms upp första gången det slås på. Denna hastighet är viktig för termostaten, eftersom ju snabbare spetsen värms upp, desto stabilare är lödningstemperaturen.

Figur 7 visar en Ersa TechTool lödkolvvärmare för användning i lödstationer.

Bild 7. Ersa Ceramic Heater

Det är lätt att märka att värmeområdet för den keramiska värmaren befinner sig i slutet av en ihålig brodd, därför är det främst den del som är närmare lödpunkten som värms upp. Mycket nära lödpunkten är ett termoelement. Detta arrangemang av termoelementet ger ett snabbt svar från den elektroniska enheten även till mindre temperaturförändringar vid lödpunkten. Det är här den höga uppvärmningshastigheten för den keramiska värmaren påverkar den.

Byte av spetsen utförs med en korrugerad mutter av plast som förblir kall även när lödkolven värms upp till 400 grader. Detta gör att du kan byta ut spetsen på bara 30 sekunder utan att vänta på att lödkolven svalnar. Här är en sådan högteknologisk keramisk värmare.

TechTool lödkolv är dyrt. Till och med hans erbjudande i onlinebutiker "till låga priser" resulterar i mängden 7750 rubel (utan elektronisk styrenhet). Där de inte förförs av låga priser kan detta lödkolv köpas för 8 257,00 rubel. Men radioamatörer bör inte vara rädda för sådana priser, eftersom det är priserna på lödkolvar av professionell kvalitet som är konstruerade för kontinuerligt arbete på en hel skift.

För amatörsyften kan du välja billigare Ersa-modeller, till exempel ett lödkolv med en temperaturregulator PTC 70, vars utseende visas i figur 8. Inte ens i den billigaste Chip- och Dip-butiken de ber om 3 710 rubel, vilket inte är ett bra verktyg så dyra.

Bild 8. Lödkolv med temperaturkontroll PTC 70

För kinesiskt tillverkad lödkolv är inte mycket frekvent för amatörändamål lämplig: låt det vara lite sämre, men priset är bra.

Utbytbara stickningar läggs på en keramisk värmare och hålls av en fjäderlås. En analog temperaturstabilisator är dold i lödjärnets handtag, vars sensor är själva värmeelementet, eftersom dess motstånd varierar med värmetemperaturen.

Förresten, sådana temperaturstabilisatorer erbjuds i amatörradiokonstruktioner för konventionella EPSN-lödkolvar. Temperaturjusteringshjulet tas ut till lödjärnets handtag, som visas i figur 9.

Bild 9. PTC 70 Inställningsknapp för lödjärnstemperatur

Lödkolvmatningsspänning 220V, värmareffekt 75W. Med dessa parametrar för den keramiska värmaren kommer spetsstemperaturen att hållas mycket stabil, lödkolven kommer inte att hålla fast vid brädan, eftersom ju kraftigare värmaren är, desto snabbare värms spetsen upp.

En sådan lödkolv kan löda tunna spår med tryckta ledningar och tillräckligt stora delar utan rädsla för överhettning eller kylning av lödkolven. För en lödkolv finns det en hel uppsättning tips som är lämpliga för olika lödningsarbeten.

Vissa tillverkare döljer den tunnaste nichrome spiralen i en keramisk cylinder och kallar denna värmare keramik. Kanske är det ett sådant kommersiellt trick, men värmaren är fortfarande nichrom. I en riktig keramisk värmare värms keramiken själv.

Lödkolvar med en sådan värmare utförs ofta också med en termostabilisator i handtaget, men det finns också utan det. Vissa modeller har en inbyggd termoelement, du kan bara använda dem om du har en extern elektronisk enhet. Sådana satser kallas lödstationer.

Schemat är ganska enkelt och lätt att upprepa. Signalen från termoelementet inbyggt i lödjärnet förstärks och matas till komparator. Så snart termoelementets spänning når den inställda nivån stängs värmaren av. En digital indikator används för att indikera den inställda temperaturen, även om du i princip kan klara dig utan den. Det fina med denna design är att du inte behöver programmera en mikrokontroller, som helt enkelt inte finns i kretsen.

Artikeln ger en detaljerad beskrivning av kretsen, rekommendationer för idrifttagning, ritningar av kretskort. Allt detta hjälper till att montera en sådan lodstation snabbt och enkelt. Utseendet på författarens version av en hemlagad lödstation visas i figur 10.

Bild 10. Utseende på en hemmagjord lödstation

Lödjärnspets

Moderna lödkolvar är utrustade med en hel uppsättning utbytbara tips som är lämpliga för alla tillfällen. En av dessa satser visas i figur 11. SR971-lödjärnets utseende visas i figur 12.

Försäljning av lödkolv är utrustad med endast en konisk spets, så du måste köpa de återstående spetsarna dessutom. Kraften hos det keramiska värmeelementet är 25W vid en matningsspänning på 220V. Lödjärnspetsen är jordad, vilket tillåter lödningselement som är känsliga för statisk elektricitet. Ersättningsspetsen är enkel att installera, vilket möjliggör olika lödningsarbeten. För att göra detta räcker det att skruva loss muttern med den räfflade ytan, byta stick och skruva tillbaka muttern.

Formen på lödjärnets handtag är ganska ergonomisk, vikten på lödjärnet är liten, det är ganska bekvämt att arbeta med ett sådant verktyg. Det enda som något överskuggar alla fördelarna är bristen på en inbyggd kraftregulator.

Bild 11. Uppsättning av ersättningstips för SR971 lödkolv med keramisk värmare

Bild 12. Lödkolv från SOLOMON SR971

När du arbetar med SMD-komponenter är det inte alls värt att ha en "plugg" -typ och en mini-vågspets: den första är utformad för lödning av små saker som motstånd och kondensatorer, och den andra tillåter lödning av flera stiftdelar i plana fall utan rädsla för att lod kommer att falla mellan terminalerna.

Figurerna 13 och 14 visar fragment av ett bord med Weller-tips, från vilka du kan välja och beställa önskat spets. Dessutom skyddar Weller sina broderier med lasergravering, eftersom det finns tillräckligt med företag för att förfalska de ursprungliga stickningarna.

Användningen av sådana förfalskade kinesiska stick gör ofta lödutrustning oanvändbar, och Weller-lödkolvar är mycket dyra. Även de som bedriver lödning på professionell nivå vågar inte alltid köpa sådan utrustning.

Bild 13. Plug av typ

Det är till och med väldigt bekvämt: du tar en sådan stick till motståndet, båda ändarna värms omedelbart, och det återstår bara att ta bort delen från brädet.

För sådana operationer i arsenal av lödutrustning finns det ett speciellt verktyg - termisk pincett. Du kan omedelbart värma upp delen och ta bort den från kortet. I själva verket är det dessa två lödkolvar som kombineras i en gemensam design. Ett sådant instrument är mycket dyrt, men som praxis visar kan du klara dig utan det.

Bild 14. Stingtyp "minivolna"

På broddens arbetsyta finns en liten sfärisk urtagning (visad med en prickad linje), där smält lod är samlat. Därefter utförs en brodd på slutsatserna från en plan mikrokrets, naturligt installerad på brädet, och tillförseln av lödflöden till styrelsens slutsatser och spår.

Det är väldigt bekvämt, du behöver inte sticka separat i varje utgång på mikrokretsen, allt visar sig som av sig själv. Denna teknik ökar produktiviteten för manuell lödning med minst tio gånger och förbättrar också kvaliteten.

Det verkar som om ett sådant stick kan tillverkas i vanlig koppar: det finns inget annat att göra än att borra ett litet och inte särskilt djupt hål på rätt plats. Men precis dessa små storlekar kommer att leda till det faktum att en sådan brodd snabbt kommer att brinna, det finns inga spår av ett litet hål. Men om det finns ett behov att löda en eller två mikrokretsar, är ett sådant stick ganska lämpligt.

Den egenutvecklade "minowave" (som tillval "mikrovågsugn") är tillverkad med en icke-brinnande krombeläggning, och spetsen på stickan är kemiskt konserverad. Fuktbarheten hos ett sådant stick är fantastiskt, vilket kanske är det viktigaste villkoret för lödning av hög kvalitet.

Installation och demonteringsteknik för mikrokretsar i plana höljen beskrivs i tillräcklig detalj i en artikel av V. Barinov ”Installation och demontering av mikrokretsar i små hus med plana ledningar”. Artikeln publicerades i tidskriften Radio 1, 2010, s. 25.

Induktion Lödkolv

Alla lödkolvarna som diskuterats ovan använder värmare av olika slag, varifrån överförs till lödjärnspetsen och en elektronisk krets krävs för att stabilisera temperaturen. Induktionslödkolvar är anordnade på ett helt annat sätt, där själva broden värms upp med högfrekventa strömmar och fungerar som ett värmeelement. Och ingen keramik- eller nichromvärmare behövs. Ett schematiskt diagram över ett induktionslödjärn visas i figur 15.

Bild 15. Induktionslödjärn

Lödstången är gjord av koppar och ryggen täckt med en ferromagnetisk legering av järn och nickel. På denna del av spetsen finns en induktor som drivs av en spänning med en frekvens av 470KHz. Högfrekventa svängningar inducerar ytströmmar i kärnan som värmer järn-nickelbeläggningen, som har magnetiska egenskaper och ett tillräckligt stort elektriskt motstånd jämfört med koppar. Kombinationen av dessa egenskaper leder till uppvärmning av den ferromagnetiska beläggningen.

Värmen från det uppvärmda lagret värmer hela kärnan, går in och kyler det ferromagnetiska lagret, för inuti kärnan finns koppar! Beläggningen värms tills temperaturen på hela kärnan når Curie-punkten. Detta är temperaturen vid vilken den ferromagnetiska beläggningen tappar sina magnetiska egenskaper. För att göra det enklare kommer en vanlig järnspik, vid lämplig temperatur, inte längre att lockas av en vanlig permanentmagnet.

Med förlust av magnetiska egenskaper upphör yteffekten att verka och högfrekventa strömmar går in i kopparkärnan, där de inte orsakar någon uppvärmning. Eftersom koppar inte svarar på magnetfält upphör absorptionen av energi från magnetfältet, och kärnuppvärmningen stannar också, eftersom spetsstemperaturen når Curie-punkten.

Under lödningsprocessen avger spetsen det lagrade värmet för att smälta lodet och värma de lödade delarna. Spetsstemperaturen sjunker under Curie-punkten, beläggningens magnetiska egenskaper återställs och upphettningen börjar.Dessutom, ju mer massiva de lödade delarna är, desto snabbare kärnan tenderar att svalna, desto längre bort från Curie-punkten, desto högre påverkan av ytströmmar.

Med andra ord, värmekraften, dess hastighet anpassar sig till lödningsförhållandena: ju mer intensivt värmen som lagras av stickan tas, desto intensivare sticker värms upp. Inte konstigt att denna uppvärmningsteknik kallas Smart Heat, som kan översättas som "smart värme". Utvecklingen av ett induktionslödjärn liksom själva Smart Heat-tekniken tillhör det amerikanska företaget Metcal.

Det fina med denna teknik är att den inte kräver komplexa elektroniska kretsar för att upprätthålla temperaturen, eftersom det inte är någon hemlighet att de mest avancerade lödstationerna styrs av mikrokontroller och har ganska komplexa kretsar. Och sedan händer allt på grund av själva lödstickan! Det räcker för att driva det med högfrekvent spänning.

Och här kan en fråga uppstå: säljare kan användas olika, var och en har sin egen smältpunkt. Hur man ändrar spetsuppvärmningstemperaturen för en viss typ av löd?

Det visar sig att allt är enkelt. Lödjärnet är utrustat med flera patronspetsar, var och en vid sin egen temperatur, vilket beror på den kemiska sammansättningen av den ferromagnetiska beläggningen. Ta bara en ny patron och använd kontakten för att sätta in den i lödkolvens handtag.

Patroner i serierna 500, 600 och 700 används huvudsakligen. Dessa siffror indikerar uppvärmningstemperaturen på Fahrenheit-skalan. Varje serie har en uppsättning tips i olika former, lämpliga för allt lödarbete. Men med Curie-punkten är lödkolv inte bara induktion.

För cirka femton år sedan producerades redan lödkolvar med en mekanisk temperaturregulator. De har den vanligaste nichrom-värmaren, men i den bakre änden av lödstången finns en liten ferromagnetisk tablett, till vilken en magnet dras som styr driften av mikrobrytaren. Så snart spetsen värms upp till driftstemperatur, till Curie-punkten, hörs ett klick inne i lödkolven och värmaren stängs av. Vid en viss sänkning av temperaturen klickar kontakten igen, sticket börjar värmas upp.

För att ändra uppvärmningstemperaturen ingår några tips med olika Curie-punkter i lödjärnssatsen.

Andra lödkolvkonstruktioner

Historien om lödkolvar är lite ofullständig, om man inte nämner andra, kan man säga, exotiska typer. Först och främst är detta autonoma lödkolvar som inte kräver anslutning till el. En del av dem förbrukar fortfarande el från batteriet eller till och med batterier inbyggda i pennan.

Andra gaslödkolvar fungerar som en vanlig gaslampa, de värmer bara lödjärnspetsen. Om stickan tas bort, blir det bara en gasbrännare.

Genom deras "lödningsegenskaper" når gaslödkolvar knappt de bästa elektriska lödkolarna. Detta indikeras av alla som någonsin har använt detta tekniska mirakel.

Den enda fördelen med gas och andra autonoma lödkolvar är oberoende av elektriska ledningar: du kan löda något även i ett rent fält. Men tack och lov, sådana övningar görs inte ofta. Därför är det bättre att använda ett elektriskt lödkolv.

Boris Aladyshkin

Läs också om detta ämne: Hur man väljer en lödstation