Fers à souder électriques: types et modèles

La technologie électronique moderne s'améliore très rapidement. Le degré d'intégration des microcircuits modernes est tel que des millions de transistors tiennent dans un seul boîtier, mais les boîtiers eux-mêmes deviennent de plus en plus petits. Pièces discrètes - transistors, condensateurs, résistances sont également de petite taille, sans plomb. Tout cela est monté sur des cartes par montage en surface SMD. Les pièces sont si bien agencées qu'il est tout simplement impossible de souder quelque chose avec un fer à souder électrique EPSN de quarante watts ordinaire.

Certes, certains experts du fer à souder affirment que vous pouvez souder tout ce que vous voulez, même avec une hache. C'est peut-être le cas, mais, comme on dit, tout le monde n'est pas donné. Par conséquent, il est préférable, néanmoins, d'utiliser un fer à souder, car il existe maintenant une très large sélection d'outils de soudage. Et pour acheter cet outil, vous devez être créatif et ne pas prendre tout ce qui attire votre attention.

Tout d'abord, il est nécessaire de déterminer pour quel travail un fer à souder électrique est acheté. Si vous prévoyez de souder des pièces massives, par exemple des radiateurs automobiles, des tuyaux en cuivre, des structures en étain - en général, tout ce qui a un grand dissipateur de chaleur nécessitera un fer à souder à marteau de très haute puissance. Un tel fer à souder est souvent appelé «hache». La puissance de ces fers à souder atteint plusieurs centaines de watts. Un puissant fer à souder de type hache est illustré à la figure 1.

Figure 1. Fer à souder à marteau 200 W

Bien sûr, le but d'un tel fer à souder est très spécifique, il n'est pas toujours et partout nécessaire. Un fer à souder d'une puissance de 25 ... 60W est plus adapté à un usage domestique. De temps en temps, ils peuvent effectuer presque tous les travaux de soudure pour réparer des appareils électroménagers et même souder des cartes de circuits imprimés avec des composants de sortie. L'aspect d'un tel fer à souder est illustré à la figure 2.

Figure 2. Fer à souder EPSN

La conception d'un tel fer à souder est indissociable, comme décrit même dans les instructions qui y sont jointes. Vous pouvez dire à propos de ce fer à souder que son chauffage est assez durable, il brûle très rarement, même si vous utilisez le fer à souder de manière très intensive. Il arrive souvent qu'une piqûre de cuivre brûle et soit soudée à l'intérieur du chauffage si fermement qu'il est tout simplement impossible de l'obtenir, dans ce cas, vous devez acheter un nouveau fer à souder.

Pour éviter que cela ne se produise, il est recommandé de retirer périodiquement l'embout du fer à souder et de le nettoyer des produits d'oxydation. Dans ce cas, de la poudre noire se déverse du fer à souder lui-même. Tout cela est bien quand vous lisez, mais dans la plupart des cas, ils l'oublient et jettent toujours un fer à souder complètement fonctionnel.

Avant d'utiliser un nouveau fer à souder, la pointe de la pointe doit être étamée. Pour ce faire, vous devez d'abord chauffer le fer à souder, puis retirer à chaud les oxydes avec une petite lime, tremper rapidement l'extrémité nettoyée dans la colophane, puis dans la soudure. En conséquence, une goutte de soudure reste sur la surface de travail de la piqûre. Si cela n'est pas fait, la piqûre deviendra noire et ne réussira tout simplement pas à faire fondre la soudure.

Dans le processus, la piqûre de cuivre se dissout progressivement dans la soudure, et des coquilles se forment sur elle et des oxydes apparaissent. Il devient impossible de travailler avec une telle piqûre, et encore faut-il la corriger avec un fichier et la réparer. Et ainsi de suite jusqu'à ce qu'il reste un petit morceau de la piqûre. Cette piqûre doit être modifiée.

Une piqûre légèrement plus petite brûlera si elle est martelée à la forme souhaitée avant utilisation: à la surface d'une piqûre de cuivre, une couche de métal rivetante et plus dure se forme. C'est cette couche rivetée qui résiste mieux à la décoloration.

Conceptions maison de fers à souder électriques

Il arrive parfois qu'un fer à souder, même avec une puissance de seulement 25W, soit trop gros pour souder une petite pièce. Dans ce cas, le fil de cuivre enroulé autour de la pointe peut aider, comme le montre la figure 3.

Figure 3. Réduction de la taille de la piqûre en enroulant du fil de cuivre

Une telle piqûre impromptue doit d'abord être irradiée, comme cela a été écrit juste ci-dessus. Bien sûr, ce design est de courte durée, mais il suffit de faire quelques rations.

À une époque, les radio-amateurs ont proposé de nombreux modèles de fers à souder électriques miniatures. Beaucoup d'entre eux étaient même très bons, mais, malheureusement, des tours et des ferronneries étaient nécessaires pour les fabriquer. À la maison, fabriquer un tel fer à souder est tout simplement impossible.

Mais notre peuple, ayant montré une approche créative, invente des fers à souder miniatures à partir de moyens improvisés. Deux de ces dessins ont été publiés dans le magazine Radio n ° 1 2011. Le premier d'entre eux est illustré à la figure 4. Il était basé sur un poêle à bois, que beaucoup utilisaient dans l'enfance.

Figure 4. Fer à souder d'un poêle à bois

La conception du fer à souder est claire sur la figure. Il suffit d'enrouler étroitement un fil de cuivre d'un diamètre d'un millimètre et demi sur la spirale du brûleur et, bien sûr, d'irradier, car après tout, un fer à souder! La piqûre impromptue qui en résulte est très similaire à la conception illustrée sur la figure précédente. L'auteur du fer à souder O. Ivanov de la ville de Vladimir.

L'avantage incontestable de cette conception est que la température du brûleur est réglable, ce qui signifie qu'il est possible d'ajuster la température de chauffage du fer à souder résultant.

L'auteur d'un autre fer à souder impromptu A. Filippov de la p. Nyuksenitsa de la région de Vologda. La conception du fer à souder est illustrée à la figure 5.

Figure 5. Fer à souder improvisé A. Filippova

En tant que pointe de fer à souder, un fil de cuivre d'un diamètre de 1,6 mm et d'une longueur d'environ 60 mm est utilisé, sur lequel est enroulée une «spirale» de fil de cuivre PEV-2 d'un diamètre de 0,16 mm. L'enroulement est fait rond à rond, s'écartant de la piqûre de 8..10 mm, la longueur de l'enroulement est d'environ 35 mm. Avant la première inclusion, le rôle de l'isolation inter-tours est assuré par l'émail dont le fil est recouvert.

Après avoir brûlé la spirale, le rôle de l'isolation est joué par l'oxyde qui apparaît sur les fils, ce qui est assez suffisant à une faible tension d'alimentation. L'extrémité arrière de la tige de soudure est pliée par un anneau et est fixée à la poignée en caoutchouc dur avec une vis. La tension d'alimentation est fournie par un fil souple d'une section d'au moins 0,75 mm2.

Le fer à souder doit être alimenté par stabilisateur de courant réglable avec isolation galvanique du réseau. A une tension d'alimentation d'environ 5V, le courant consommé est de l'ordre de 2 ... 2,5A, ce qui assure un chauffage suffisant de la "spirale" en cuivre. Avec ces paramètres, la puissance du fer à souder est P = U * I = 5 * 2,5 = 12,5W.

Étant donné que le courant de grillage d'un fil de cuivre d'un diamètre de 0,16 mm est de 6 A, la conception est assez durable. L'auteur affirme qu'il utilise un tel fer à souder depuis plusieurs années, bien qu'au début le modèle ait été conçu comme jetable.

Les fers à souder électriques faits maison font désormais partie de l'histoire, l'industrie chinoise maîtrisant désormais une très large gamme d'équipements de soudage. Vous pouvez acheter n'importe quel fer à souder pour n'importe quel but. Les fers à souder, tout d'abord, diffèrent dans la conception du chauffage.

Radiateurs en céramique et Nichrome

Lors de l'achat d'un fer à souder électrique, pensez au type de chauffage.

Un radiateur en nichrome est une spirale enroulée sur une base en céramique dans le trou intérieur duquel une tige de soudure est insérée. Certains des appareils de chauffage les plus avancés ont thermocouple intégré, permettant de stabiliser la température de chauffage. La conception du radiateur nichrome est illustrée à la figure 6.

Figure 6. Chauffage Nichrome

Une tige de soudure non combustible est également illustrée ici. Bien sûr, il est lui-même en cuivre et, à l'extérieur, il est recouvert d'une couche de nickel.En aucun cas, ces barres ne doivent être déposées dans un fichier afin d'irradier, bien que de nombreux utilisateurs se plaignent que de telles piqûres sont médiocres, ils ne retiennent pas la soudure sur eux-mêmes.

Il ne reste plus rien comment souder uniquement avec de la soudure: un fer à souder dans une main, un mince fil de soudure dans l'autre et une plaque sous eux. Et puis dites que sous une piqûre imméritée, la soudure fond mal. Soudure classique Selon la méthode, il a plongé le fer à souder dans la soudure, a attrapé une goutte, l'a transférée sur la carte, impossible en principe.

Quel est le problème ici et comment le résoudre? Ceci est décrit ici: Comment irradier une piqûre ignifuge au niveau d'une épingle à cheveux

Les fers à souder modernes sont produits principalement avec des radiateurs en céramique. La technologie de production de ces appareils de chauffage est assez compliquée et maîtrisée par plusieurs sociétés célèbres. Tout d'abord, ce sont la société Weller, Hakko, Ersa et quelques autres qui viennent d'être mentionnées.

Le radiateur en céramique est très durable. Si un appareil de chauffage au nichrome conventionnel lors du soudage à l'échelle industrielle (plusieurs milliers de rations par quart de travail par jour) devient inutilisable après environ six mois, alors les appareils de chauffage en céramique fonctionnent pendant des années, bien sûr, à condition d'une utilisation prudente.

Le principal avantage des radiateurs en céramique est une vitesse de chauffe élevée: le fer à souder atteint le mode de fonctionnement en seulement 30 secondes. En principe, il n'est pas particulièrement important de savoir à quelle vitesse le fer à souder se réchauffe la première fois qu'il est allumé. Cette vitesse est importante pour le contrôleur de température, car plus la pointe est chauffée rapidement, plus la température de soudage est stable.

La figure 7 montre un réchauffeur de fer à souder Ersa TechTool pour une utilisation dans les stations de soudage.

Figure 7. Réchauffeur en céramique Ersa

Il est facile de remarquer que la zone de chauffage du radiateur en céramique se trouve à l'extrémité de la piqûre creuse, c'est donc principalement la partie la plus proche du point de soudure qui est chauffée. Un thermocouple est très proche du point de soudure. Cette disposition du thermocouple fournit une réponse rapide de l'unité électronique même aux changements de température mineurs au point de soudure. C'est là que le taux de chauffage élevé du radiateur en céramique l'affecte.

Le remplacement de la pointe est effectué à l'aide d'un écrou en plastique ondulé qui reste froid même lorsque le fer à souder est chauffé à 400 degrés. Cela vous permet de remplacer la pointe en seulement 30 secondes, sans attendre que le fer à souder refroidisse. Voici un appareil de chauffage en céramique de haute technologie.

Le fer à souder TechTool coûte cher. Même son offre dans les magasins en ligne "à bas prix" se traduit par un montant de 7750 roubles (sans unité de commande électronique). Là où ils ne sont pas séduits par les bas prix, ce fer à souder peut être acheté pour 8 257,00 roubles. Mais les radio-amateurs ne devraient pas avoir peur de tels prix, car ce sont des prix pour des fers à souder de qualité professionnelle conçus pour un travail continu sur tout un quart de travail.

À des fins amateurs, vous pouvez choisir des modèles Ersa moins chers, par exemple, un fer à souder avec un contrôleur de température PTC 70, dont l'apparence est illustrée à la figure 8. Même dans le magasin Chip and Dip le moins cher, ils demandent 3 710 roubles, ce qui n'est pas un bon outil si cher.

Figure 8. Fer à souder avec contrôle de température PTC 70

Pour un usage peu fréquent à des fins amateurs, un fer à souder de fabrication chinoise convient tout à fait: que ce soit un peu pire, mais le prix est bon.

Les piqûres remplaçables sont placées sur un radiateur en céramique et sont maintenues par un loquet à ressort. Un stabilisateur de température analogique est caché dans la poignée du fer à souder, dont le capteur est l'élément chauffant lui-même, car sa résistance varie avec la température de chauffage.

Soit dit en passant, ces stabilisateurs de température sont proposés dans les conceptions de radio amateur pour les fers à souder EPSN conventionnels. La molette de réglage de la température est amenée vers la poignée du fer à souder, comme illustré à la figure 9.

Figure 9. Bouton de réglage de la température du fer à souder PTC 70

Tension d'alimentation du fer à souder 220V, puissance du chauffage 75W. Avec ces paramètres du radiateur en céramique, la température de la pointe sera maintenue très stable, le fer à souder ne collera pas à la carte, car plus le radiateur est puissant, plus la pointe chauffera rapidement.

Un tel fer à souder peut souder des pistes minces de câblage imprimé et des pièces suffisamment grandes sans crainte de surchauffe ou de refroidissement du fer à souder. Pour un fer à souder, il existe un ensemble complet de pointes adaptées aux différents travaux de soudage.

Certains fabricants cachent la spirale nichrome la plus mince à l'intérieur d'un cylindre en céramique et appellent cette céramique de chauffage. C'est peut-être une astuce commerciale, mais le radiateur est toujours nichrome. Dans un véritable radiateur en céramique, la céramique elle-même est chauffée.

Les fers à souder avec un tel radiateur sont souvent également effectués avec un thermostabilisateur dans la poignée, mais il y en a aussi sans. Certains modèles ont un thermocouple intégré, vous ne pouvez les utiliser que si vous avez une unité électronique externe. Ces kits sont appelés stations de soudage.

Le schéma est assez simple et facile à répéter. Le signal du thermocouple intégré dans le fer à souder est amplifié et envoyé à comparateur. Dès que la tension du thermocouple atteint le niveau réglé, le chauffage s'éteint. Un indicateur numérique est utilisé pour indiquer la température réglée, bien que, en principe, vous puissiez vous en passer. La beauté de cette conception est que vous n'avez pas besoin de programmer un microcontrôleur, qui n'est tout simplement pas dans le circuit.

L'article fournit une description détaillée du circuit, des recommandations pour la mise en service, des dessins de circuits imprimés. Tout cela aidera à assembler une telle station de soudage rapidement et facilement. L'apparition de la version de l'auteur d'une station de soudage maison est illustrée à la figure 10.

Figure 10. Apparence d'une station de soudage maison

Panne de fer à souder

Les fers à souder modernes sont équipés d'un ensemble complet d'embouts interchangeables adaptés à toutes les occasions. L'un de ces kits est illustré à la figure 11. L'aspect du fer à souder SR971 est illustré à la figure 12.

Le fer à souder vendu est équipé d'un seul embout conique, vous devez donc acheter les autres embouts en plus. La puissance de l'élément chauffant en céramique est de 25 W à une tension d'alimentation de 220 V. La pointe du fer à souder est mise à la terre, ce qui permet de souder des éléments sensibles à l'électricité statique. La pointe de remplacement est facile à installer, ce qui permet divers travaux de soudage. Pour ce faire, il suffit de dévisser l'écrou avec la surface moletée, de changer la piqûre et de revisser l'écrou.

La forme de la poignée du fer à souder est assez ergonomique, le poids du fer à souder est petit, il est assez confortable de travailler avec un tel outil. La seule chose qui éclipse quelque peu tous les avantages est l'absence d'un régulateur de puissance intégré.

Figure 11. Ensemble de pointes de rechange pour le fer à souder SR971 avec radiateur en céramique

Figure 12. Fer à souder de SOLOMON SR971

Lorsque vous travaillez avec des composants SMD, cela ne vaut pas la peine d'avoir une pointe de type «prise» et une pointe mini-onde: la première est conçue pour souder de petites choses comme des résistances et des condensateurs, et la seconde permet de souder des pièces multi-broches dans des boîtiers plans sans craindre que la soudure ne tombe entre les bornes.

Les figures 13 et 14 montrent des fragments d'une table avec des pointes Weller, à partir desquelles vous pouvez sélectionner et commander la pointe souhaitée. De plus, Weller protège ses piqûres avec la gravure au laser, car il y a suffisamment d'entreprises pour simuler les piqûres originales.

L'utilisation de telles piqûres chinoises contrefaites rend souvent l'équipement de soudage inutilisable, et les fers à souder Weller sont très chers. Même ceux qui sont engagés dans la soudure à un niveau professionnel n'osent pas toujours acheter un tel équipement.

Figure 13. Fiche de type pointe

C'est même très pratique: vous apportez une telle piqûre à la résistance, les deux extrémités sont chauffées immédiatement, et il ne reste plus qu'à retirer la pièce de la carte.

Pour de telles opérations dans l'arsenal des équipements de soudage, il existe un outil spécial - des pincettes thermiques. Vous pouvez immédiatement chauffer la pièce et la retirer de la planche. En fait, ce sont deux fers à souder combinés dans une conception commune. Un tel instrument est très cher, mais, comme le montre la pratique, vous pouvez vous en passer.

Figure 14. Type de piqûre «minivolna»

Sur la surface de travail de la piqûre, il y a un petit évidement sphérique (indiqué par une ligne pointillée), où la soudure fondue est collectée. Ensuite, une piqûre est effectuée sur les conclusions d'un microcircuit plan, naturellement installé sur la carte, et l'alimentation en soudure coule vers les conclusions et les pistes de la carte.

C'est très pratique, vous n'avez pas besoin de pousser séparément dans chaque sortie du microcircuit, tout se passe comme si tout seul. Cette technologie augmente la productivité de la soudure manuelle d'au moins dix fois et améliore également la qualité.

Il semblerait qu'une telle piqûre puisse être élémentairement en cuivre ordinaire: il n'y a rien d'autre à faire que de percer un petit trou peu profond au bon endroit. Mais juste ces petites tailles conduiront au fait qu'une telle piqûre brûlera rapidement, il n'y aura aucune trace d'un petit trou. Mais s'il est nécessaire de souder un ou deux microcircuits, une telle piqûre est tout à fait appropriée.

Le "minowave" propriétaire (en option "micro-ondes") est fabriqué avec un revêtement chromé incombustible, et la pointe de la piqûre est étamée chimiquement. La mouillabilité d'une telle piqûre est magnifique, ce qui est peut-être la condition la plus importante pour une soudure de haute qualité.

La technologie d'installation et de démontage des microcircuits dans des boîtiers plans est décrite de manière suffisamment détaillée dans un article de V. Barinov «Installation et démontage de microcircuits dans des boîtiers de petite taille avec des fils plans». L'article a été publié dans la revue Radio 1, 2010, p. 25.

Fer à souder par induction

Tous les fers à souder décrits ci-dessus utilisent des éléments chauffants de différents types, dont la chaleur est transférée à la pointe du fer à souder, et un circuit électronique est nécessaire pour stabiliser la température. Les fers à souder par induction sont disposés d'une manière complètement différente, dans laquelle la piqûre elle-même est chauffée par des courants à haute fréquence et sert d'élément chauffant. Et aucun radiateur en céramique ou en nichrome n'est nécessaire. Un diagramme schématique d'un fer à souder par induction est illustré à la figure 15.

Figure 15. Dispositif de fer à souder par induction

La tige de soudure est en cuivre et son dos est recouvert d'un alliage ferromagnétique de fer et de nickel. Sur cette partie de la pointe se trouve une inductance, alimentée par une tension d'une fréquence de 470KHz. Les oscillations à haute fréquence induisent des courants de surface dans le cœur qui chauffent le revêtement fer-nickel, qui a des propriétés magnétiques et une résistance électrique suffisamment grande par rapport au cuivre. La combinaison de ces propriétés conduit au chauffage du revêtement ferromagnétique.

La chaleur de la couche chauffée chauffe tout le noyau, entre à l'intérieur, refroidissant la couche ferromagnétique, car à l'intérieur du noyau il y a du cuivre! Le revêtement est chauffé jusqu'à ce que la température du noyau entier atteigne le point de Curie. Il s'agit de la température à laquelle le revêtement ferromagnétique perd ses propriétés magnétiques. Pour le dire plus simplement, un clou de fer ordinaire, à une température appropriée, ne sera plus attiré par un aimant permanent ordinaire.

Avec la perte des propriétés magnétiques, l'effet de surface cesse d'agir et les courants à haute fréquence pénètrent à l'intérieur du noyau de cuivre, où ils ne provoquent aucun échauffement. Comme le cuivre ne répond pas aux champs magnétiques, l'absorption d'énergie du champ magnétique cesse et le chauffage du cœur s'arrête également, car la température de la pointe atteint le point de Curie.

Pendant le processus de soudage, la pointe abandonne la chaleur stockée pour faire fondre la soudure et chauffer les pièces soudées. La température de la pointe descend en dessous du point de Curie, les propriétés magnétiques du revêtement sont restaurées et le chauffage commence.De plus, plus les pièces soudées sont massives, plus le noyau a tendance à refroidir rapidement, plus le point de Curie est éloigné, plus l'influence des courants de surface est importante.

En d'autres termes, la puissance de chauffe, sa vitesse s'adapte aux conditions de soudage: plus la chaleur emmagasinée par la piqûre est absorbée de manière intensive, plus la piqûre est chauffée. Pas étonnant que cette technologie de chauffage s'appelle Smart Heat, qui peut être traduite par «chaleur intelligente». Le développement d'un fer à souder par induction, ainsi que la technologie Smart Heat elle-même, appartiennent à la société américaine Metcal.

La beauté de cette technologie est qu'elle ne nécessite pas de circuits électroniques complexes pour maintenir la température, car ce n'est un secret pour personne que les stations de soudage les plus avancées sont contrôlées par des microcontrôleurs et ont des circuits assez complexes. Et puis tout se passe à cause de la soudure elle-même! Il suffit de l'alimenter avec une tension haute fréquence.

Et ici une question peut se poser: les soudures peuvent être utilisées différemment, chacune a son propre point de fusion. Comment changer la température de chauffage de la pointe pour un type spécifique de soudure?

Il s'avère que tout est simple. Le fer à souder est équipé de plusieurs pointes de cartouche, chacune à sa propre température, qui dépend de la composition chimique du revêtement ferromagnétique. Prenez simplement une autre cartouche et utilisez le connecteur pour l'insérer dans la poignée du fer à souder.

Les cartouches des séries 500, 600 et 700 sont principalement utilisées. Ces chiffres indiquent la température de chauffage sur l'échelle Fahrenheit. Chaque série comprend un ensemble de pointes de formes variées, adaptées à tous les travaux de soudure. Mais avec la pointe Curie, les fers à souder ne sont pas que de l'induction.

Il y a une quinzaine d'années, des fers à souder avec un régulateur de température mécanique étaient déjà fabriqués. Ils ont le chauffage au nichrome le plus courant, mais à l'extrémité arrière de la tige de soudure, il y a une petite tablette ferromagnétique, sur laquelle est attiré un aimant qui contrôle le fonctionnement du micro-interrupteur. Dès que la pointe est chauffée à la température de fonctionnement, jusqu'au point Curie, un clic se fait entendre à l'intérieur du fer à souder et le chauffage s'éteint. Avec une certaine baisse de température, le contact clique à nouveau, la piqûre commence à chauffer.

Afin de changer la température de chauffage, quelques conseils avec différents points Curie sont inclus dans le kit de fer à souder.

Autres conceptions de fer à souder

L'histoire des fers à souder sera quelque peu incomplète, si vous n'en mentionnez pas d'autres, on pourrait dire, des types exotiques. Tout d'abord, ce sont des fers à souder autonomes qui ne nécessitent pas de connexion à l'électricité. Certains d'entre eux consomment toujours de l'électricité provenant de la batterie ou même des batteries intégrées au stylo.

D'autres fers à souder au gaz fonctionnent comme une torche à gaz ordinaire, ils ne chauffent que la pointe du fer à souder. Si la piqûre est enlevée, il se révèle juste un brûleur à gaz.

Par leurs propriétés de «brasage», les fers à souder au gaz atteignent à peine les meilleurs fers à souder électriques. Cela est indiqué par tous ceux qui ont déjà utilisé ce miracle de la technologie.

Le seul avantage du gaz et de tout autre fer à souder autonome est son indépendance vis-à-vis du câblage électrique: vous pouvez souder quelque chose même dans un champ propre. Mais, Dieu merci, de tels exercices ne sont pas souvent effectués. Par conséquent, il est préférable d'utiliser un fer à souder électrique.

Boris Aladyshkin

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