Ультразвуковой паяльник своими руками

Способ пайки деталей ультразвуковым паяльником

Способ может быть использован при восстановлении деталей пайкой с использованием ультразвука. Припой подают в виде прутка по отверстию внутри медного паяльного стержня. Расплавляют припой за счет нагрева паяльного стержня электронагревательной спиралью. Верхнюю часть торца паяльного стержня выполняют сферической формы для выглаживания полученного слоя припоя. Способ позволяет расширить технологические возможности при улучшении качества обработки поверхностей деталей. 1 ил.

Изобретение относится к восстановлению деталей пайкой, а именно в нашем случае пайки с использованием ультразвукового паяльника.

Известны многие способы восстановления, изготовления деталей пайкой, при которых применяют ультразвуковые паяльники. По литературному источнику известен способ паяния ультразвуковым паяльником УП-21, который работает на частоте 20-26 кГц от ультразвукового генератора. Недостатки способа заключаются в следующем: припой подается на обрабатываемый шов (поверхность), индивидуально накладываясь на обрабатываемый шов (поверхность) в виде прутка, что значительно затрудняет проведение паяльных работ при увеличении времени на проведение работы и ухудшение качества выполненной работы (пайки).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ пайки деталей ультразвуковым паяльником (SU 831447, МПК 7 B 23 K 1/06, 30.05.1961), согласно которому припой подают через отверстие внутри паяльного стержня, а расплавляют его с помощью электронагревательной спирали.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей пайки швов (поверхностей) при сокращении времени на проведение работы и улучшения качества обработки, а также обеспечение более удобной работы исполнителю.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в корпус паяльника (в ультразвуковой вибратор) вставляется припой в виде прутка, который при нагреве электронагревательной спирали расплавляется и попадает в обрабатываемый шов (поверхность), уплотняя и вкрапляя элементы припоя в шов (поверхность) с помощью ультразвуковых колебаний, которые разрушают окисную пленку на обрабатываемой поверхности, а верхняя часть торца стержня, выполненного в сферической форме, производит выглаживание и вкрапление (под его давлением) наложенного слоя припоя, что обеспечивает выполнение заданной задачи.

На чертеже представлена схема устройства (ультразвукового паяльника), обеспечивающего выполнение предлагаемого способа.

Способ осуществляется следующим образом. На станке на специальной установке или на автоматической линии по проведению пайки деталей или в ручную устанавливаются детали для проведения пайки, предварительно подготовленные для проведения паяния согласно технологии. Пайка ультразвуковым паяльником производиться низкотемпературным припоем, имея некоторые особенности при паянии деталей из алюминия, которые объясняются образованием на поверхности деталей прочной и тугоплавкой окисной пленки, препятствующей соединению деталей. При пайке этим паяльником в расплавленном припое возникают ультразвуковые колебания, которые разрушают окисную пленку на деталях. Очищенные от окислов поверхности деталей хорошо соединяются с припоем и обеспечивают прочное паяние.

Пример. Проводится пайка деталей ультразвуковым паяльником, показанным на чертеже. Пайка низкотемпературными припоями производиться с предварительной подготовкой деталей к пайке, пайки и обработки деталей после пайки. Подготовка деталей к пайке включает в себя очистку кромок деталей от загрязнения и окислов, подогрев деталей до температуры пайки, флюсование (при необходимости) и лужение соединяемых поверхностей. Далее производится сборка изделия с обеспечением зазора между ними 0,05-0,20 мм. Затем наконечник 8 ультразвукового вибратора 3, паяльника (медного стержня 6) подводят на стык соединяемых деталей 1, где ультразвуковой вибратор 3, работая на частоте 20-26 кГц, с помощью спирали 4 ультразвукового генератора в расплавленный припой подает ультразвуковые колебания, которые, разрушая окисную пленку на деталях, соединяются с припоем 2, который подается в виде стержня 7 в отверстие вибратора (который сделан по его оси), расплавляется от нагрева медного стержня 6 с помощью электронагревательной спирали 5, производя выглаживание наложенного слоя припоя с помощью наконечника 8, заканчивая процесс пайки.

Низкотемпературная пайка получила широкое распространение при ремонте автомобилей, а именно при ремонте водяных и масляных радиаторов, деталей электрооборудования топливных баков и других деталей. Качество пайки обычно контролируют методом опрессовки деталей сжатым воздухом или водой.

Способ пайки деталей ультразвуковым паяльником, включающий подачу припоя по отверстию внутри паяльного стержня и расплавление его за счет нагрева паяльного стержня с помощью электронагревательной спирали, отличающийся тем, что подают припой в виде прутка, а верхнюю часть торца паяльного стержня выполняют сферической формы для выглаживания полученного слоя припоя, при этом используют паяльный стержень из меди.

Читать еще:  Индукционная плавильная печь своими руками

Импульсный паяльник своими руками: отличия от обычного

Во многих магазинах сегодня можно приобрести паяльник за разумные деньги. Да и собрать такое устройство можно своими руками из деталей, имеющихся в доме практически у всех. Но всегда интереснее сделать что-то самому, чем покупать готовое. В данной статье рассмотрим, что же такое импульсный паяльник, отличия от обычного и как его проще всего сделать своими руками.

Импульсный паяльник: устройство прибора

Импульсный паяльник необходим для монтажа (демонтажа) элементов электротехнических и электронных изделий. Нагревательным элементом является жало, которое изготовлено из медной проволоки (диаметр 1−3 мм) с покрытием иными металлами. Разогрев жала происходит за счет пропускания через него тока низкого напряжения. Паяльник потребляет немного электроэнергии, т. к. ток через жало проходит исключительно во время пайки. Устройство имеет преобразователь сетевого напряжения с частотой 18−40 кГц. Вторичная (силовая) обмотка соединяется с токосъемниками жала.

Основное отличие импульсного от обычного паяльника — то, что его не нужно всегда держать включенным для поддержания температуры. Нагревание жала осуществляется в течение нескольких секунд. Вот именно из-за этого устройство большую часть времени не расходует электричество.

Разновидности паяльников:

  1. Индукционный;
  2. Керамический;
  3. Импульсный;
  4. Аккумуляторный.

Паяльник своими руками: простые схемы сборки

Перед изготовлением паяльника своими руками следует определить, для чего конкретно он будет применяться и какие материалы имеются дома.

«Момент» из лампы-экономки

Составные части устройства:

  • Преобразователь от энергосберегающей лампы (мощность 40 Вт);
  • Трансформатор;
  • Медная проволока;
  • Корпус.

Характеристики преобразователя подходят для паяльника средней мощности. Безопасность устройства усиливается за счет штатного предохранителя и контроля перегрева на терморезисторе. Схема выходит очень компактной, и ее можно размещать в любом корпусе.

Трансформатор делается самостоятельно. Можно использовать ферритовое кольцо от сломанного электро-трансформатора. Первичную обмотку необходимо мотать из провода 0,5 мм, количество витков равно 100−120. А силовую делать из проволоки сечением от 3 до 3,5 кв. мм. Сделать нужно один виток. К ней крепим жало из нихромовой или медной проволки (1,5 — 2 мм). Толщина последней обмотки должна быть больше толщины жала. Далее, нужно придумать корпус устройству, сделать выключатель, и прибор готов.

Из китайского трансформатора

Для изготовления нужен либо исправный блок питания на двенадцать вольт, либо с перегоревшей вторичной обмоткой. Вполне подойдет любое китайское устройство.

Необходимо извлечь из корпуса схему, проверить исправность деталей. Преобразователь не трогаем, т. к. потребуется лишь изменить внешний вид трансформатора. Далее, удаляем вторичную обмотку, изготавливаем новую из медной проволоки (сечение должно быть 1,5−3 кв. мм). При маленьком сечении проволоку складываем вдвое. Важно общее сечение, которое будет не меньше трех квадратов. Обмотка равна одному неполному витку. Затем, осторожно продеваем ее в корпус трансформатора, первым делом согнув, как шпильку для волос. Трансформатор припаивается к плате управления, а силовую обмотку необходимо зафиксировать диэлектрическим клеем (к примеру, холодной сваркой). Далее, схему вставляем в корпус.

В качестве ручки может подойти деревянная, от обычного паяльника. Возможны другие варианты, учитывая компактность устройства в целом. В ручку вставляем не фиксируемый выключатель. Работа импульсного прибора основана на коротком замыкании вторичной обмотки, вследствие чего длительный нагрев способен привести к разрушению трансформатора и пожару. В связи с этим недопустим фиксированный пускатель. Далее, нужно собрать устройство полностью и установить зажимы для жала (например, вставки из контактной коробки для проводки). Такой прибор выходит очень компактным и удобным в использовании мелких работ при пайке. Благодаря сменному жалу можно изменять его внешний вид.

Эти варианты являются лишь небольшой долей среди разнообразия схем изготовления импульсных устройств.

Читать еще:  Фальцегибочный станок своими руками

Важно понимать принцип действия:

  1. Прибор, преобразующий электричество в высокочастотное напряжение;
  2. Трансформатор понижающий, рассчитанный только на высокую частоту;
  3. Вторичная обмотка, которая образует замкнутое кольцо с петлеобразным жалом.

Импульсный паяльник — надежное и экономичное устройство, а при выполнении своими руками еще и практически бесплатное. Да и в большинстве случаев самодельный инструмент сможет собрать даже электрик-новичок, не обладая профессиональными знаниями в работе с радиотехникой.

Слесарное дело

Инструмент

Материалы

Ультразвуковая пайка

Ультразвуковая пайка – это технология бесфлюсовой пайки, не требующая никаких химических веществ и использующая энергию ультразвука для спаивания таких материалов, как стекло, керамика, композиционные материалы, а также металлы, с трудом поддающиеся или совсем не поддающиеся пайке с помощью традиционных средств.

Данная технология находит всё большее применение при спаивании между собой металлических и керамических деталей, входящих в конструкцию фотоэлементов солнечных батарей, а также деталей из медицинских сплавов с памятью формы, используемых в специализированных электронных модулях и блоках датчиков.

Ультразвуковая пайка упоминается с 1955 года как метод пайки алюминия и других металлов без использования флюса.

Эта технология существенно отличается от ультразвуковой сварки. В последней энергия ультразвука используется для соединения деталей без добавления каких бы то ни было наполнителей, в то время как в традиционной (и ультразвуковой) пайке для формирования соединения применяется внешний нагрев с целью расплавления металлических наполнителей, то есть припоев. При этом ультразвуковая пайка может выполняться с помощью либо специального паяльника, либо специальной паяльной ванны.

Этот процесс может осуществляться либо автоматически при серийном производстве либо вручную при изготовлении прототипов или проведении ремонтных работ.

Изначально ультразвуковая пайка была предназначена для соединения алюминия и других металлов, однако в наши дни с появлением активных припоев можно спаивать более широкий спектр металлов, керамики и стекла.

В данной технологии применяются либо ультразвуковые паяльники с наконечником диаметром 0,5-10 мм, либо ультразвуковые паяльные ванны. В этих устройствах используются пьезоэлектрические кристаллы для генерирования звуковых волн высокой частоты (20-60 кГц) в слоях расплавленного припоя или в ванне с расплавленным припоем с целью механического разрушения оксидных плёнок, образующихся на поверхностях расплава. При этом наконечники ультразвуковых паяльников одновременно соединены с нагревательным элементом, в то время как пьезоэлектрический кристалл термически изолирован во избежание его разрушения.

Наконечники ультразвуковых паяльников способны нагреваться до 450 °C при механических колебаниях с частотой 20-60 кГц. Такой наконечник способен расплавлять металлические наполнители припоя при возбуждении звуковых колебаний в расплаве припоя. При этом вибрация и кавитация (порообразование) в полученном расплаве позволяют припоям смачивать поверхности многих металлов и сцепляться с ними.

Энергия звуковых волн, вырабатываемая наконечником ультразвукового паяльника или ультразвуковой паяльной ванной, вызывает в расплавленном припое кавитацию, которая механически разрушает оксидные плёнки, расположенные поверх слоёв самого припоя и на соединяемых металлических поверхностях.

Кавитация в ванне расплавленного припоя способна очень эффективно разрушать оксидные плёнки на поверхностях многих металлов, однако она неэффективна при пайке к керамике и стеклу, поскольку последние сами являются оксидами, а также к другим неметаллическим композиционным материалам, которые не могут быть разрушены, так как представляют собой вещество основы. В случае припаивания непосредственно к стеклу и керамике, металлические наполнители для ультразвуковой пайки должны быть легированы активными элементами, такими как индий (In), титан (Ti), гафний (Hf), цирконий (Zr), и редкоземельными элементами (церий/Ce, лантан/La и лютеций/Lu). Припои, легированные этими химическими элементами, называются «активными припоями», поскольку они напрямую воздействуют на стеклянные или керамические поверхности для создания сцепления с ними.

Технология ультразвуковой пайки находит всё большее применение, благодаря её чистоте, отсутствию флюса и сочетаемости с активными припоями, и предназначена для соединения деталей, не допускающих использования агрессивного флюса или состоящих из разнородных материалов (металлов, керамики или стекла).

Для эффективной адгезии к поверхностям должна быть разрушена собственная оксидная плёнка на активном припое, образующаяся при его плавлении, и ультразвуковая вибрация хорошо подходит для этой цели.

Читать еще:  Смазка для редуктора болгарки своими руками

При необходимости выполнить короткое или узкое паяное соединение может быть очень эффективна ультразвуковая пайка с использованием паяльных наконечников диаметром 1-10 мм, так как объём расплавленного металла невелик и может быть эффективно приведён в колебание с их помощью. При большей площади паяного соединения применяются широкие нагреваемые ультразвуковые наконечники для распространения активных припоев по большей поверхности алюминия (а также других металлов, керамики и стекла) и её лучшего увлажнения этими припоями.

Ультразвуковой паяльник своими руками

В интернете можно найти множество схем маломощных импульсных блоков питания, на основе которых можно собрать достаточно качественные импульсные паяльники. Такие паяльники отличаются компактными габаритами и легким весом, удобны для эксплуатации, а жало нагревается всего за несколько секунд. Большое спасибо Евгению, который отработал схему переделки электронного трансформатора, на основе которого собрал импульсный паяльник, полный цикл сборки был описан на одном из интернет-ресурсов.

Евгений в своей статье применил достаточно мощный электронный трансформатор, я же подумал использовать маломощный и компактный электронный трансформатор для питания галогенных ламп на 12 Вольт от неизвестного производителя.
Мощность блока составляет 50 ватт, выходное напряжение 12 Вольт – о чем было сказано выше. По идее, если удалить вторичную обмотку и вместо нее мотать шину из одного витка, то с обмотки можно снять порядка 25 Ампер.

Этого вполне достаточно для нагрева жала нашего самодельного паяльника.

Для начала был снят и разобран импульсный трансформатор.

Сердечник удобно подогреть зажигалкой и аккуратно разделить половинки сердечника. После этой операции снимаем вторичную обмотку на 12 Вольт, она намотана проводом 0,8 мм и состоит из 5-8 витков – количество зависит от рабочей частоты блока.

Далее нужно найти подходящую медную шину, в моем случае это экран от антенного провода – 2 жилы. Примерное сечение вторички получается где-то 6-7мм плюс минус. Обмотка всего одна. Для того, чтобы обмотка не замкнулась с сердечником (хотя на работу это не повлияет) в местах сечения последних были установлены кусочки картона, которые одновременно предают шине некую стойкость. Далее концы обмоток нужно залудить.

Включаем схему в сеть и кончики обмотки замыкаем многожильным проводом – диаметр особо не важен. Проволока (в зависимости от сечения) либо погреется за несколько секунд, либо расплавится. Если все так, значит схема работает должным образом. Напряжение на выходе не более 2-х Вольт, зато ток может доходить до 25 Ампер.

Далее нужно думать о конструкции жало.

Жало удобно сделать из одножильного медного провода 1-1,2 мм. Провод сгибается так, как показано на фотографиях. Далее жало очищается от лака – греть провод не советую, от этого он станет более мягким, так, что лак лучше сдирать наждачкой или острым монтажным ножом.

Остается прикрутить жало к шине – удобно болтами, можно также точечной сваркой или другим удобным способом.

Заводской корпус достаточно компактный и аккуратный, так, что всю схему можно разместить именно в этом корпусе. Заранее в передней части корпуса нужно просверлить два отверстия друг напротив друга – для жала. Следите, чтобы шина не замкнулась с корпусом – используйте изоляторы (стекловолокно, второпласт и термоустойкие пластинки).

Остается только приспособить ручку для нашего паяльника и применить его для радиолюбительских работ. Выключатель – устанавливается на входе питания, вместо выключателя удобно использовать кнопку без фиксации. В моем случае был использован готовый корпус от трансформаторного паяльника, поэтому долго с корпусом не мучился, просто припаял шину к держателю жала.

Такой паяльник разогревается за считанные секунды, а в ходе работы схема не перегревается. Тепло может передаваться от жала к шине, поэтому не желательно долго включить такой паяльник.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector