1.6. ПАЙКА И ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОНТАЖА
1.6.1. Устройство паяльника
Паяльник - один из основных инструментов радиолюбителя. По своей конструкции паяльники могут быть различными. Но наибольшее распространение у радиолюбителей получили паяльники с медным жалом - прямым или изогнутым. Нагревательным элементом в них обычно служит нихромовый провод, намотанный на металлическую трубку, в которую вставляется медный стержень (жало). Для изоляции намотки от металлической трубки между ними прокладывается слой слюды.
Новый паяльник должен быть соответствующим образом подготовлен к работе. Рабочей части жала паяльника должна быть придана заостренная форма (30°), что часто делают с помощью напильника. Однако обработку жала лучше делать ковкой, так как наклеп уменьшает интенсивность растворения меди и затрудняет образование раковин, сокращающих срок службы напильника. Затем приступают к залуживанию. Для этого, слегка нагрев паяльник, покрывают слоем канифоли (опускают жало паяльника в канифоль) рабочую часть жала для предохранения медной поверхности от окисления. Перегрев паяльника перед покрытием его канифолью недопустим. Если же паяльник по какой-либо причине все же оказался перегретым и зачищенная часть жала покрылась темно-синим налетом окиси меди, то его следует остудить и вновь зачистить. Как только жало нагреется до температуры плавления припоя, рабочая поверхность его должна быть целиком покрыта припоем (т. е. следует облудить жало).
1.6.2. Ремонт паяльника
Наиболее часто встречающиеся повреждения в паяльнике - перегорание обмотки и пробой на корпус. Перегорание обмотки вообще лишает возможности пользоваться паяльником, пробой же создает опасность поражения током, особенно при работе с заземленной аппаратурой или в сыром помещении. Пробитый на корпус паяльник опасен и в другом смысле - пользуясь им, можно повредить радиоаппарат (вывести из строя микросхемы, транзисторы), в котором производится пайка. Для устранения этих повреждений обычно приходится разбирать паяльник и перематывать его обмотку. Обычно при перемотке паяльника возникает ряд трудностей. Тонкие пластины слюды при попытке обернуть ими металлическую трубку паяльника обычно ломаются или крошатся.
Чтобы избежать этого, слюду рекомендуется два - три раза нагреть и пламени (например, газовой плиты) докрасна, а затем охладить на воздухе. Слюда после этого станет мягкой и будет легче гнуться, плотнее прилегая к трубке. Если пластинка слюды раскрошилась, а достаточно большой целой пластинки в запасе нет, то для изоляции можно использовать мелкие куски от старых электронагревательных приборов. Эти куски укладывают слоем соответствующей толщины на лист тонкой бумаги или кальки, при необходимости слюду к бумаге можно слегка приклеить силикатным клеем. Затем слюду вместе с бумагой укладывают на стержень, а бумажную ленту закрепляют на стержне клеем. Далее производят намотку и сборку паяльника обычным способом.
Для изоляции слюдяными крошками можно использовать также липкую ленту, оставив конец ленты длиной около 10 мм свободным от слюды. Подготовленную полоску свободным от слюды концом приклеивают к трубке паяльника и с натяжением наматывают ее так, чтобы слюдяная изоляция образовала сплошной слой без зазоров и отверстий. Излишки ленты отрезают, а конец прикрепляют к основанию отрезком липкой ленты.
Если нагреватель необходимо изолировать снаружи, такую же полоску липкой ленты со слюдой наматывают на спираль и закрепляют шнуром из асбеста или помещают в кожух, иначе после включения паяльника в сеть липкая лента сгорит и слюда осыплется.
Нагревательную обмотку паяльника можно изолировать от корпуса паяльника и жидким стеклом (силикатным или конторским клеем). Для этого трубку паяльника следует покрыть жидким стеклом и хорошо высушить при температуре 50…60 °C, но еще лучшие результаты получаются, если стержень покрыт "тестом", составленным из жидкого стекла, талька, мела (зубного порошка) или асбестовой крошки. Тесто должно быть густоты сметаны; им обмазывают трубку паяльника и высушивают. Намотку провода производят поверх этого слоя.
Вместо слюды и асбеста, которыми обмотка обычно покрывается сверху, можно в крайнем случае применить и обычную глину (но лучше огнеупорную!). Трубку паяльника обмазывают слоем глины толщиной 1…2 мм, после чего глину сушат. Затем на глине наматывают первый слой намотки и сверху опять покрывают ее глиной, снова сушат и продолжают намотку. Поверх последнего слоя намотки еще раз наносят слой глины, заполняя ею остающееся свободное пространство между нагревательным элементом и кожухом паяльника. Обмотку паяльника чаще всего наматывают виток к витку или с некоторым принудительным шагом.
Для низковольтных паяльников (на 6-12 вольт), подключаемых к сети через понижающий трансформатор, вместо проволоки из нихрома можно использовать стальную проволоку. Для этой цели можно, например, применить жилу от стального (буксирного) троса, подвергнув его предварительному отжигу. После отжига проволока становится мягкой и легко наматывается на паяльник. Длину обмотки подбирают по свечению проволоки, которое должно быть темно-вишневого цвета. Вся обмотка обычно укладывается в один слой. Такой паяльник прост в изготовлении и долговечен. Преимуществом его является также большая безопасность при эксплуатации.
Низковольтный паяльник можно изготовить из перегоревшего обычного паяльника мощностью 40…90 Вт. Нагреватель паяльника разбирают и, удалив старую обмотку, наматывают на ее место новую, закрепляют витки и собирают паяльник. Витки следует располагать в один слой равномерно по всей длине, которую занимала прежняя обмотка. Для обмотки нагревателя удобно использовать нихромовый провод диаметром 0,4 мм от спирали электроплиток на 220 вольт. В таблице 1.9 приведены числа витков нагревателя, экспериментально подобранные для паяльников из нихромового провода диаметром 0,4 мм мощностью 50 или 100 Вт на различные питающие напряжения.
Наматывают в два провода и соединяют обмотки параллельно.
А как включить низковольтный паяльник в сеть 220 В? Можно, конечно, включить его последовательно с лампой накаливания или резистором большой мощности, но это не всегда удобно и неэкономично. Лучше всего подключить паяльник к сети через бумажный конденсатор, емкость которого можно рассчитать по формуле:
С = 3000∙P/Uп(U - Uп),
где С - емкость конденсатора, мкФ; Р - мощность паяльника, Вт; Uп - напряжение, на которое рассчитан паяльник, В; U = 220 В - напряжение сети.
При этом бумажный конденсатор должен иметь рабочее напряжение не менее 400 В, а мощность паяльника должна быть в пределах 40…50 Вт.
Возникает вопрос: "Сколько паяльников и какие надо иметь, чтобы качественно изготовить какой-либо прибор?" Опыт многих практиков говорит, что даже для легких сборочных работ желательно иметь два паяльника различного типа. Большинство печатных плат можно паять с помощью паяльника 25 и 50 Вт с прямым или изогнутым жалом. Для более крупных работ следует использовать паяльники на 90 и более ватт. Следует запомнить: правильно выбранное жало облегчает работу, поэтому следует иметь несколько тонких конических и плоских жал и одно плоское широкое для распайки микросхем. С точки зрения техники безопасности рекомендуется иметь паяльники на напряжение не выше 36 В.
Вместе с паяльником неплохо приобрести различные принадлежности и инструмент. Если вы однажды поработали с хорошим инструментом, то потом вряд ли захотите работать с плохим. Поэтому лучше один раз купить хороший инструмент, чем несколько раз плохой. К примеру: в хороших бокорезах режущие части в сомкнутом состоянии соприкасаются только на концах. Не покупайте бокорезы, у которых кромки неровные, или не сходятся концы, или кромки соприкасаются не на концах, а в каком-либо другом месте.
1.6.3. Методика обучения пайке
Если вы никогда не паяли, предлагаем воспользоваться одной из двух методик, в основе которых, как в и любой другой методике, лежит практика.
Возьмите 300 мм голого провода диаметром 23 мм (или изолированного, с которого надо снять изоляцию) и разрежьте его на 12 одинаковых кусков длиной 25 мм, чтобы из них сделать куб, закрепив точки соединения посредством пайки. Допускается использовать только плоскогубцы с длинными губками, паяльник, припой, флюс. И никакого другого инструмента и приспособлений. Это должно научить вас держать конструкцию неподвижной во время ее охлаждения. После того как куб будет готов, дать ему остыть, а затем положить его на ладонь и сжать руку в кулак. Если хотя бы одно из соединений нарушится, надо проделать все еще раз, взяв новые куски проводов.
Можно выбрать другой путь. Нарезать куски медной проволоки длиной 30…50 мм и толщиной 2…3 мм. Обмотать освобожденный от изоляции монтажный провод вокруг этой проволоки (2–3 витка) и соединить его путем пайки. Инструмент тот же, что и выше. Это упражнение надо повторять до тех пор, пока не будут получаться аккуратные, блестящие, прочные соединения.
При пайке надо соблюдать несколько правил, тогда и пайка будет получаться надежной и аккуратной.
• Лучше всего пользоваться припоями ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40 и спирто-канифольными флюсами.