Как сделать термовоздушный паяльный фен своими руками

Термовоздушная паяльная станция: нюансы изготовления своими руками

Работа по изготовлению самодельной паяльной станции с феном своими руками производится в несколько этапов. Сначала конструируется термофен, после − блок управления, а затем станция собирается и настраивается. При этом сам термофен можно приобрести в магазине или на интернет-ресурсах. Стоимость его невысока, а работу по изготовлению ПС такое приобретение сильно упростит. Однако лучше всего изготовить своими руками фен для пайки, который не требует электронного блока управления. В работе он достаточно удобен, а стоимость деталей для его сборки стремится к нулю. Нам потребуется:

• стеклянная трубка от электрокамина;
• нихромовая спираль оттуда же;
• силиконовый шланг;
• тонкая стеклянная трубка;
• старый, можно нерабочий паяльник.

Разберёмся пошагово с использованием примеров, как выполняется эта работа.

Паяльная станция своими руками: пошаговая инструкция

Как видим, процесс изготовления такого термофена довольно прост при минимальных затратах. Если же говорить об оборудовании заводского исполнения, купить паяльную станцию с феном можно по стоимости около 5000 руб. Согласитесь, неплохая экономия. Если всё же решено приобрести подобный прибор, прежде чем это сделать, следует разобраться, как паять феном от паяльной станции. В этом поможет наша видеоинструкция.

Как пользоваться паяльной станцией с термофеном: видеоинструкция

Надеемся, что после просмотра видеоурока у наших читателей не осталось вопросов по пользованию термовоздушной ПС. Подводя итог этому разделу, предлагаем ознакомиться с несколькими схемами паяльных фенов, которые можно собрать самостоятельно.

Простые схемы паяльных фенов своими руками

Здесь редакция Seti.guru представляет вашему вниманию схемы простейших термофенов, а также пример того, как изготовить корпус для него.

Разновидности станций

Все паяльные станции можно разделить на две большие группы:

• термовоздушные;
• инфракрасные.

Каждая из них заточена под свои задачи. В большинстве случаев при проведении профессиональных ремонтах требуется обе разновидности паяльных станций. Первая представляет собой небольшой блок, который имеет один или два манипулятора. Термовоздушная паяльная станция может включать в себя только фен или фен с паяльником. Есть паяльные станции, которые имеют в качестве манипулятора только паяльник. Обычно это те разновидности, которые называются индукционными. В обычных термовоздушных станциях нагрев паяльника происходит за счет керамического или схожего элемента, на который подается напряжение. Этот элемент передает температуру на жало. В индукционных паяльных станциях нагрев происходит за счет действия электромагнитного поля. Энергия сразу передается на жало.

Благодаря такому подходу удалось снизить инертность паяльной станции, повысить время отклика, а также повысить мощность при меньших габаритах. В тех изделиях, где содержатся теплоемкие элементы невозможно обойтись без индукционной стации, т. к. она способна в короткие сроки разогреть большие участки олова. В некоторых случаях даже термовоздушным феном этого сложно добиться. Индукционки стоят в несколько раз дороже обычных станций, но их эффективность гарантирует удовольствие и высокую точность при работе.

Инфракрасные паяльные станции являются отдельным подразделением. По внешнему виду они практически непохожи на два предыдущих вида. Они состоят из двух основных модулей:

• головы или верхнего подогрева;
• нижнего подогрева.

Нагрев в них происходит за счет инфракрасных элементов. Благодаря нижнему подогреву плата нагревается равномерно, что позволяет избежать деформации при извлечении или запайке определенных элементов. Чаще всего инфракрасные станции применяются для замены чипов с BGA пайкой. Они представляют собой микросхемы-кристаллы, которые фиксируются на плате с помощью специальных шариков припоя. Некоторые виды таких чипов возможно заменить обычной термовоздушной станцией, но качество будет страдать. Стоимость хорошей инфракрасной станции начинается от одной тысячи долларов.

Обратите внимание! Есть отдельный подвид инфракрасных станций, в которых инфракрасный элемент помещен в манипулятор, который напоминает фен. Такие изделия не получили широкого распространения и применяются редко.

Инфракрасная

Инфракрасную станцию также вполне реально изготовить самостоятельно. Для этой цели понадобится:

• паяльник;
• блок питания от ПК;
• автомобильный прикуриватель.

Блок питания можно использовать старый. Понадобится только одна рабочая линия с напряжением в 12 вольт. Особой мощности не требуется. От паяльника понадобится только деревянная ручка. Ее можно использовать и от любого другого прибора или изготовить самостоятельно. Первым делом необходимо разобрать прикуриватель, чтобы добраться до нагревательного элемента, который находится внутри. На фото показано, как он выглядит.

Следующая задача заключается в том, чтобы закрепить ручку от прикуривателя на рукоятке от паяльника. Для этого можно воспользоваться клеем. Далее необходимо просверлить отверстие в ручке от прикуривателя, чтобы через отверстие можно было подвести питающие провода. Когда провода подведены, можно собрать модуль прикуривателя с керамической проставкой, как показано на фото ниже.

Закрепить всю конструкцию на рукоятке можно с помощью дополнительной металлической пластины. Когда все готов провода подключаются к блоку питания на вывод в 12 вольт. Готовый вариант мини-станции показан ниже на фото.

Станция получается компактной, поэтому ее легко транспортировать и можно запитать от любого источника, который способен выдать 12 вольт постоянного тока. Это может быть даже аккумулятор, поэтому станция получилась полностью автономной. Если собрать небольшой блок из литий-ионных аккумуляторов 18650 с преобразователем на 12 вольт и установить контроллер зарядки, то цены такой станции не будет.

Нагрев мини-станции происходит практически моментально, а максимальная температура может превышать 400 градусов. Выпайке поддаются небольшие элементы, например, конденсаторы и транзисторы, как видно на фото ниже.

Расстояние до платы при пайке должно быть не меньше 10 мм. Кроме миниатюрных SMD элементов, станция с легкостью справляется и с микросхемами в корпусах SOEC. На фото ниже видно прямое тому доказательство.

Также без особых сложностей можно выпаять и более крупные компоненты. Станцию можно немного доработать, чтобы получился удобный вариант для работы. Одним из модулей, который легко использовать дополнительно является диммер, как видно на фото ниже.

Его предназначением является возможность регулировка мощности паяльной станции. В качестве источника питания можно использовать не блок питания от ПК, а блок питания для светодиодной ленты, как видно на фото ниже. Его легко приобрести в любом магазине электротоваров. Общая мощность станции составляет примерно 50 Вт, сила тока, которая потребуется для ее работы достигает 6 ампер. Это стоит учитывать при выборе блока питания.

Минусом такой паяльной стации можно считать отсутствие контакта с элементом, который подвергается пайке. Из-за этого нет возможности убрать излишек припоя, а также невозможно поправить деталь, если она была спозициоинрована со смещением, а припой еще не остыл. Желательно предусмотреть отдельную кнопку включения на рукоятке, которая предотвратит перегревание прикуривателя. Во время работы такой станцией, необходимо держать манипулятор под углом в 90 градусов к элементу, который паяется. Это даст возможность воздействовать на него всей областью нагревателя равномерно.

Дополнительно для успешной пайки мелких элементов понадобится набор пинцетов. Их губки обязательно должны быть острыми, чтобы было легче захватывать миниатюрные компоненты. Кроме того, не обойтись без устройства, которое называется «третья рука». Есть множество его вариаций, но основное предназначение везде одинаковое. Оно заключается в удержании припаиваемых проводов или целых микросхем. Чтобы было легче рассмотреть мелкие компоненты, необходимо хорошее увеличительное стекло или микроскоп. Неотъемлемой частью инструментария мастера является хорошее освещение. Желательно, если оно будет основано на светодиодах, которые не имеют мерцания при работе. Во время пайки с использованием станции не обойтись без флюса. Это специальный раствор, который улучшает адгезию и очищает металл для пайки. Вариант инфракрасной паяльной станции с нижним подогревом также можно собрать самостоятельно. Об этом есть видео ниже.

Описание процесса ИК пайки

Принцип работы инфракрасной паяльной станции заключается в воздействии сильными волнами длиной 2-7 мкм на элемент. Устройство для пайки самодельными ИК паяльными станциями как самодельными, так и приобретаемыми, состоит из нескольких элементов:

• Нижний нагреватель.
• Верхний нагреватель, отвечающий за основное воздействие на материалы.
• Конструкция держателя платы, размещенная на столе.
• Контроллер температуры, состоящий из программируемого элемента и термопары.

Длина волны, напрямую зависит от температурных показателей источника энергии. Материалы в различной форме подвергаются пайке с помощью ИК станции, сделанной своими руками, существуют основные параметры передачи энергии, непрозрачность, отражение, полупрозрачность и прозрачность. Перед изготовлением ИК паяльной станции своими руками нужно понимать, что существуют некоторые недостатки данных систем:

• Разная степень поглощения энергии компонентами ведет за собой неравномерный прогрев.
• Каждая плата ввиду различных характеристик требует подбора температур, в противном случае, компоненты перегреваются, выходят из строя.
• Наличие «мертвой зоны», где инфракрасная энергия не достигает требуемого объекта.
• Обязательное условие защиты поверхностей остальных элементов от испарения флюсов.

Нагревание происходит за счет передачи тепла к монтажной плате. Тепловое воздействие инфракрасной станцией происходит поверх детали, температуры бывает не достаточно, поэтому конструкция подразумевает нагрев нижней части. Нижняя часть состоит из термостола, процесс пайки может осуществляться посредством спокойного инфракрасного излучения, либо потоком воздуха.

Зачем нужна паяльная станция

Функция паяльной станции — регулировка температуры при пайке. При перегреве выгорает припой, жало прогорает, надо счищать нагар. Настройкой можно продлить срок службы данного элемента. Но это второстепенный плюс, главная задача — создание нужного нагрева при работе с конкретными типоразмерами деталей. Нам нужно лишь расплавить определенное количество припоя, а как правило, для мелких деталей t° жала превышает эту потребность во много раз, возникает риск повреждения их от перегрева. С другой стороны, большой объем припоя «слабый» паяльник не расплавит. Описанные проблемы решить паяльная установка.

Заводские установки обычно всегда имеют термофен (бесконтактная пайка) для работы с чрезвычайно мелкими деталями на микросхемах — SMD, мелкими группами контактов, — которые выпаять даже самим тонким жалом сложно или невозможно. При самостоятельной сборке этот инструмент часто создают на отдельной базе.

Обзор конструкций паяльных станций

Станции для пайки различаются по назначению, а также комплектации оборудования, входящего в их состав. Их классифицируют по основным параметрам.

Контактные станции

Подобные паяльные станции оборудуются паяльниками, которые взаимодействуют с расплавленными припоями. В их составе имеются сами паяльники со сменными жалами, а также блоки управления, поддерживающие заданный температурный режим.

Наиболее продвинутые конструкции автоматически включаются только в момент изменения положения паяльника в пространстве. Если его помещают на стойку, то питание отключается, нагрев прекращается.

Термовоздушные установки

Нагревать можно не только жало. Нагревается и поток воздуха, который используется для прогрева пространства. Они оснащены вентилятором (некоторые даже можно считать компрессорными) и нагревателем.

Подобный инструмент способен производить групповой монтаж и демонтаж. Сразу несколько контактов микросхемы припаиваются по всем точкам на плате. Аналогично при необходимости замены производится и демонтаж детали.

Наличие подобных инструментов позволяет эффективно использовать пространство при изготовлении компактных установок.

Инфракрасные приборы

У инструмента с кварцевым и керамическим нагревателями пайка выполняется бесконтактным способом. Сам инструмент используется только для нагревания области пайки. Жало не касается деталей и припоя.

ИК-излучатель расположен на удалении от зоны пайки. Он только прогревает ограниченную площадь в заданном месте.

Общие характеристики

Современная паяльная станция сочетает в своем составе несколько типов оборудования. Главное отличие от бытовых паяльников – это разогрев до заданных параметров. При необходимости легко изменить обрабатываемые пространства и величину нагрева.

Промышленные паяльные станции изготавливаются не только универсальными. Некоторые имеют узкое направление использования:

• для монтажа на удаленном расположении деталей;
• для демонтажа элементов;
• комбинированные устройства;
• ремонтные установки.

Наиболее развитые конструкции оснащены цифровыми регуляторами.

Аналоговые установки

Аналоговые паяльные станции оснащаются приборами с обратной связью. Их работа регулируется задаваемыми температурными интервалами. При получении сигнала, что достигнут предельный режим, происходит автоматическое отключение прибора.

Некоторые пользователи считают, что подобные устройства помогают выполнять быстрый и качественный монтаж электронных схем и установок.

Контактные модели

Паяльная станция данного типа способна работать только при помощи высокочастотных катушек индуктивности. Дополнительно для смены фазы в устройствах используются адаптеры. В данном случае пороговое напряжение электроинструмента может достигать 50 В. Чтобы решить проблему с искажениями, специалисты советуют устанавливать бесконденсаторные выходы. В свою очередь, резисторы для платы станции подбираются исключительно ортогонального типа. Все это позволит стабильно поддерживать обратное напряжение на выходе на уровне 30 В.

Расход электроэнергии у таких устройств в среднем составляет 2 Вт. Модуляторы применяются исключительно магнитные. Параметр проводимости тока у них в среднем равняется 44 мк. Степень искажение электроинструмента, в конечном счете, будет зависеть от скорости генерации тока. Разъемы для станции зачастую подбираются на дополнительной плате расширения. Кабель питания устройства припаивается только возле адаптера. Корпус для указанного прибора можно вполне изготовить самостоятельно.

Бесконтактные модели

На сегодняшний день бесконтактная самодельная паяльная станция является востребованной. Подходит она больше всего для пайки различных пластиковых поверхностей. Однако и с металлическими деталями она справляется довольно успешно. Точность работы в данном случае зависит от предельной частоты электроинструмента, а также диаметра насадки. Разъемы для данных устройств обычно используются трехэлектродные.

В свою очередь, бесконденсаторные выходы можно встретить в наше время очень редко. Регуляторы у станций устанавливаются обычно с емкостным варикапом. С низкочастотными помехами они справляются весьма просто

Однако следует учитывать, что катушку важно крепить только на пластиковой пластине. Таким образом, ток не будет пробивать через нижнюю часть устройства

Как сделать паяльный фен из паяльника своими руками

Довольно часто вместо фена применяют обычный паяльник, а если быть точнее, то его корпус. Абсолютно все внутренности нужно аккуратно вытащить, оставив лишь обойму из металла и удобную ручку. Дополнительно будет необходима галогеновая лампа с максимальной мощностью до 2 киловатт. Она пригодится для изготовления кварцевого изолятора. Для этой цели может подойти и перегоревшая лампа. Далее, с помощью специального алмазного станка нужно обрезать все сплющенные концы. В итоге должна получиться кварцевая трубка. С одной ее стороны будет находиться специальный сосок для технологических нужд, в котором необходимо сделать отверстие под питание нагревателя.

В роли нагревательного элемента будет выступать нихром. Его толщина должна быть от 0,33 до 0,75 миллиметров. В случае если диаметр проволоки будет больше, то время ее охлаждения будет очень длительное. А также будет необходим специальный регулятор, который поможет правильно настроить работу аппаратуры. Сборку изделия своими руками стоит выполнять в строгой последовательности. Готовую кварцевую трубку необходимо поместить в спираль из нихрома. Конец спирали стоит продлить при помощи обычного провода. Чтобы уменьшить температуру нагрева, трубку нужно обернуть слоем фольги.

Далее, элемент необходимо поместить в обойму корпуса из металла и зафиксировать провод питания на ручке старого паяльника. В это же место вставляется заранее подготовленная конструкция, а трубка обматывается шнуром из асбеста. После этих действий устройство будет находиться в центре обоймы. Передний край необходимо зажать, а потом разместить шланг в ручке для притока воздуха. В этом случае источником воздуха будет простой компрессор, который часто применяют в аквариумах.

Замена деталей

Некоторые замены активных и не очень активных компонентов:

• ОУ – Lm358, Lm2904, Ha17358.
• Полевые транзисторы – Irfz44, Irfz46, Irfz48, Irf3205, Irf3713 и подобные, подходящие по напряжению и току.
• Биполярный транзистор Т1 – С9014, С5551, BC546 и подобные.
• Оптопара MOC3021 – MOC3023, MOC3052 без перехода через ноль (без zero kross по даташиту).
• Оптопара PC817 – PC818, PC123
• Стабилитрон ZD1 – любой на напряжение стабилизации от 4,3 – 5,1V.
• Энкодер с кнопкой, я применял от автомагнитолы.
• Конденсатор в снаббере симистора обязательно на 400v и 100n!
• LCD WH1602 – смотреть внимательно расположение контактов при соединении с основной платой, от разных производителей может отличаться.
• Для питания лучшим вариантом будет стабилизированный бп на 24V 2-4A, с одного большого восточного магазина или переделанный БП АТХ. Хотя я применял 24V 1,2A от принтера, немного греется при пользовании паяльника, но мне хватает. На худой конец трансформатор с диодным мостом, но не советую.

Из истории пайки и металлургии

Пайку широко применяют в промышленности, быту. Так, в машиностроительной области ее используют при производстве турбинных лопаток, дисков, трубопроводных систем и множестве другой продукции. Пайку используют в производстве электронной аппаратуры различного назначения.

Пайка электронной аппаратуры

К достоинствам этого технологического процесса можно отнести следующее:

1. Низкотемпературный нагрев соединяемых деталей. это позволяет сохранить структуру и механические параметры материалов.
2. Этот способ позволяет обеспечить механическую чистоту шва и это позволяет избежать дополнительной механической обработки.
3. Современные методы пайки позволяют соединять между собой детали из стальных сплавов, цветных металлов и пр.

Пайка принадлежит к древнейшим способам обработки металлов. Ее применение помогало решить множество проблем изготовления посуды, оружия, украшений и пр.

Несколько тысяч лет назад пайку уже широко применяют ремесленники. Так, при проведении раскопок на территории Вавилона были обнаружены золотые изделия, у которых были припаяны отдельные детали. А на месте древнего Рима были найдены трубы из свинца, входившие в состав водопровода, и собранные с помощью оловянно-свинцового припоя. Более того, некоторые исследователи убеждены в том, что легендарная шапка Мономаха, хранящаяся в Кремле, собрана из нескольких тысяч элементов выполненных из золота и соединенных пайкой.

Электродуговая сварка

До появления электродуговой сварки, пайка применялась наряду со сваркой, выполняемой в кузне для создания неразъемных соединений деталей из металла. В принципе, можно сказать, что появление электрической сварки существенно остановило развитие пайки и превращения ее в техпроцесс соединения металлических деталей.

Технология твердой пайки

Но появление и быстрое развитие авиационного строительства, космонавтики, микроэлектроники привело к тому, что возник высокий и устойчивый спрос на использование этого метода сборки деталей. В частности, пайку применяют для создания сложных узлов в машиностроении, строительстве разных приборов. В ряде случаев пайка оказалась единственным способом соединения деталей.

Станция для пайки с феном

Рассмотрим самый простой вариант, как сделать паяльный фен своими руками.

Внутрь стеклянной трубки помещаем нихромовую спираль накаливания. Все можно взять из нерабочего калорифера. Нить также — из любого нагревательного прибора с ТЭНом. Один конец спирали растягиваем, чтобы он выходил за край, второй остается внутри, концы выводятся и подсоединяются к питанию. Обязательно изолируем их кембриком (стеклотканью), изоляторы можно взять от старого паяльника. От него же берем кожух, вставляем туда собранный узел.

Далее, потребуется отрезок силиконовой, резиновой трубки, ее насаживаем на стеклянную часть. Конструкцию обматываем слоем тканевой изолентой (продается в хозмагазинах), чтобы можно было ее удобно держать. Остается взять обычный аквариумный компрессор. Если эта помпа без диммера, то данный элемент ставят отдельно, простым подсоединением к контактам последнего. Пользователь получит возможность регулировки нагрева.

Создан аналоговый прибор, управляемый вручную, электромеханически, но им можно паять такие же типоразмеры деталей как заводскими и цифровыми установками, например станцией модели 8858 для деталей в корпусе bga. Но более приближенным к такому изделию будет фен по схеме ниже:

Основные технические характеристики

Мощность паяльной станции

Паяльная станция – принцип работы и разновидности

В зависимости от предназначения, мощность данного оборудования колеблется от 24-40 до 100 и более Вт. Самые распространенные и широко используемые модели имеют мощность от 60 до 90 Вт.

Сменные жала

Сменные жала

В комплект паяльной станции входит 5 видов жал (сменных насадок) следующих видов:

• Иглообразное – тонкое жало, используемое при пайке очень мелких радиодеталей;
• Конусовидное сплюснутое – стандартное жало в виде конуса, сплюснутого у кончика;
• Жало со срезанным под углом кончиком – достаточно толстое жало, имеющее срезанный под небольшим углом плоский кончик;
• Капля – отличается от предыдущего вида меньшей толщиной и небольшим углублением, в которое помещается капля припоя;
• Жало с кончиком в виде ножа, расположенного к оси насадки под небольшим углом.

Наиболее популярными являются жала данных видов, входящие в серию 900 М-Т.

Защита от статического электричества

В качестве защиты от электростатического электричества в паяльных станциях используют технологию ESD SAFE, суть которой заключается в дополнительной изоляции нагревательного элемента слоем диэлектрика и подключении нагревателя к заземляющему контакту сетевой вилки.

Контроль температуры жала (термостатирование)

Контроль температуры жала происходит, благодаря встроенному в него терморезистору, подающему сигналы на управляющую плату, которая, свою очередь, на основании произведенных пользователем настроек определяет продолжительность нагрева жала.