В связи с совершенствованием технологий сборки различного рода изделий, набираемых из мелких металлических деталей (электронных микросхем), их ручная пайка вызывает всё больше затруднений.
Самодельный паяльный фен позволит оператору без особых осложнений справиться с трудностями, возникающими в указанных ситуациях и исключить возникающие при этом риски.
Так, с помощью собранной своими руками паяльной станции любой желающий может заниматься монтажом и демонтажём деталей без угрозы повреждения хрупких электронных элементов, находящихся поблизости от места пайки. Один из возможных вариантов решения поставленной задачи позволяет изготовить термофен из паяльника, имеющегося в хозяйственном наборе любого домашнего мастера.
Пролог
В прошлом, для всяких «термических технологий», (конечно, кроме пайки и демонтажа радиодеталей), я использовал небольшую зажигалку с форсункой. Но, газовая горелка, в плане получения горячей струи воздуха, имеет ряд недостатков. С её помощью нельзя плавно регулировать температуру, величина факела зависит от количества газа в резервуаре, открытое пламя может стать причиной возгорания, ну и наконец, необходимо покупать газ в баллончиках.
Так что, решено было изготовить небольшой фен из всякого хлама, который можно найти в закромах самодельщика. Дополнительным стимулом к изготовлению данного девайса стала цена фабричного фена, которая у нас начинается примерно с 30$.
Замечу, что во время сборки и тестирования сабжа я построил ещё одну, пока умозрительную, модель фена большей мощности. Так что, если вам нужен более серьёзный агрегат, следите за новыми публикациями.
Принцип действия термофена
Все аппараты можно разделить на две группы:
- бытовые;
- промышленные.
Бытовой фен для пайки пластика – отличный прибор, с помощью которого можно выполнить множество работ: от монтажа линолеума до сварки ПВХ.
Некоторые аппараты оснащают регулятором температуры, что позволяет подобрать оптимальные параметры для различных материалов. Наличие регулировочного механизма расширяет сферу применения: можно выполнить пайку медных труб феном или провести восстановительный ремонт микросхем.
Перед работами необходимо идентифицировать материал детали, поскольку нагревать можно только полимеры из группы термопластов – после нагрева они возвращаются в исходное состояние без потери эксплуатационных характеристик.
Степень температурного воздействия можно регулировать путем изменения расстояния от сопла до поверхности заготовки. Это требует определенных навыков, поскольку при чрезмерном удалении деталь не прогреется до нужной температуры по всей глубине, что негативно скажется на параметрах шва. Например, некачественная сварка ПВХ ткани приводит к потере герметичности соединения.
Основные детали и материалы
Давненько у меня валялся без дела этот вентилятор. Такие 40-миллиметровые вентиляторы раньше широко использовались в PC 486 и видеокартах.
Для данного узла потребуется минимальная доработка. Нужно будет повторно просунуть провод в узел крепления.
Для воздуховода нагревателя у меня не нашлось трубки подходящего диаметра, и я её позаимствовал у десятиваттного резистора типа С-5-5. Чтобы освободить трубку от внутренностей, спилил напильником один из её закатанных краёв.
Не рекомендую использовать для воздуховода нагревателя керамику или кварцевое стекло, так как эти материалы могут разрушиться при случайном попадании флюса или смывки на разогретую поверхность. Скажу по секрету, первые опыты я делал с керамическим воздуховодом нагревателя, который разрушился при первом же тепловом ударе. Так что, лучше выбрать сталь или, на худой конец, какой-нибудь цветной металл.
Для того чтобы не возиться с изготовлением слюдяного каркаса, я использовал проволоку диаметром 1,2мм от какого-то реостата. Думаю, подойдёт проволока диаметром 0,5-1,5мм. Если выбрать более тонкий провод, он не будет надёжно фиксироваться в корпусе, а если более толстый, то придётся увеличивать сечение кабеля, что сделает последний слишком жёстким.
Слюда понадобится для изготовления прокладки, которая изолирует спираль от трубки нагревателя. Стеклоткань будет служить теплоизоляцией между трубкой нагревателя и корпусом фена.
Для того чтобы было удобнее работать с непокорными материалами, нужно воспользоваться «Резиновым клеем», «Клеем 88Н» или клеем «Момент». Слюду можно наклеить на стеклоткань или даже бумагу. Стеклоткань можно просто проклеить и подсушить. В последствие, клей выгорит, но на этапе сборки окажет незаменимую помощь.
Спираль нагревателя нужно намотать с таким расчётом, чтобы она вставлялась в трубку с зазором, который впоследствии придётся заполнить слюдяной прокладкой. Если удастся найти трубку подходящего диаметра, то можно вставить конец провода в трубку и лишь после этого намотать спираль. У меня такой трубки не нашлось, поэтому я просто намотал провод на металлический прутик, а потом ввернул центральный провод внутрь спирали. Этот приём показан в видеоролике>>>
Много раз использовал эти чудесные изделия для решения совершенно нетипичных задач. В данном случае, электротехнические клеммники будут передавать ток от кабеля к спирали и фиксировать положение спирали относительно переднего края трубки (для предотвращения замыкания спирали на корпус).
Для изготовления корпуса фена будем использовать жесть, полученную от любой негофрированной консервной банки.
Часто цилиндрическая поверхность банок скрыта этикеткой. Если ещё в магазине провести ногтем по боковой поверхности банки, то можно легко распознать банку с гладкой боковой стенкой.
Из цилиндра пятиграммового шприца изготовим ручку фена.
Фен из паяльника
Известно немало случаев, когда у домашних мастеров получалось изготовить прибор для пайки из обычного фена для сушки волос, строительного фена и даже паяльника. Но в последнем случае приходится производить серьёзные переделки. Дело в том, что паяльник изначально не имеет специальных устройств подачи воздуха, а создать их гораздо сложнее, нежели нагревательный элемент.
Вне зависимости от того, какое из перечисленных выше устройств вы решили использовать в качестве основы для изготовления прибора для пайки своими руками, вам необходимо позаботиться о том, чтобы готовый фен мог поддерживать заданную температуру.
Если вы нашли хороший строительный фен с термостатом, то будьте готовы внести в его конструкцию определенные изменения. А это неизбежно приведет к тому, что температурная шкала на нём не будет отображать реальные показатели, создаваемые прибором на печатной плате.
Поэтому советуем вначале протестировать ваш самодельный прибор для пайки при помощи контактного цифрового термометра. Если после многочисленных испытаний температура останется в диапазоне 190−240 градусов, то это означает, что ваш фен готов к работе. Если же вы наблюдаете некоторые отклонения, то придётся дополнительно поработать над его конструкцией и довести температурные показатели до оптимальных.
Сложнее всего изготовить прибор для пайки из паяльника. Дело в том, что здесь придётся не только стабилизировать температуру, но и каким-то образом решить проблему подачи воздуха, а для этого вам придётся всё делать с нуля.
- Для создания такого прибора для пайки вам понадобится нагревательный элемент, который располагают в стеклянной трубке, а уже через неё с другого конца будет подводиться воздух.
- От жала паяльника придется избавиться.
- Для надлежащей работы воздух должен поступать в трубку напрямую через спираль, которая, в свою очередь, будет его нагревать.
- Второй конец трубки должен быть немного длиннее первого. Впоследствии к нему вы подключите шланг для накачки воздуха. В качестве подходящих механизмов, на которые будет возложена такая задача, можно выбрать переделанный аквариумный компрессор, выполненный своими руками мех из пластиковой бутылки, или можно вообще отказаться от таких приспособлений и нагнетать воздух ртом.
Поскольку при создании такого фена возникает больше всего проблем (настройка температурного режима, отсутствие возможности регулировки интенсивности нагрева), вам придётся потратить на его изготовление немало времени и сил, но даже в этом случае вы не будете уверены, что такой фен будет поддерживать настроенные вами показатели. Лучше всего в качестве основы использовать обычный дешевый строительный фен, а паяльник вы можете использовать для других целей.
Чертежи самодельного паяльного фена
Это сборочный чертёж паяльного фена. Изометрические проекции я нарисовать поленился, но рассмотреть паяльный фен со всех сторон можно, посмотрев видеоролик, размещённый в начале статьи.
А на этом чертеже изображён узел крепления электротехнического клеммника. Винт М3, крепящий клеммник, изолирован от жестяного корпуса с помощью небольшого отрезка кембрика (полихлорвиниловой трубки) и стеклотекстолитовой шайбы М4. Между шляпками винта и капроновой ручкой фена проложена стеклотекстолитовая шайба М3. Эта шайба предотвращают передачу тепла от электротехнического клеммника к ручке фена, через винт М3.
Чертёж развёртки корпуса миниатюрного паяльного фена в формате А4 и разрешении 300dpi находится под превьюшкой. Если его распечатать на принтере и наклеить на жесть от консервной банки, то можно будет без труда изготовить самую сложную деталь этой самоделки.
Турбинный и компрессорный тип
Схема паяльной станции, сооружаемой своими рукам, может быть представлена в виде основного модуля и оконечного устройства (термического фена), обеспечивающего нагрев воздуха в зоне пайки.
Перед её изготовлением необходимо знать, что по методу формирования принудительного воздушного потока такие устройства делятся на паяльные приборы турбинного и компрессорного типа.
В турбинных агрегатах воздух подается в зону обработки посредством небольшого электромотора с вентилятором, встроенного непосредственно в корпус фена. В изделиях второго класса воздушный поток формируется с помощью специального компрессора, размещённого в основном модуле (контроллере для паяльного фена).
При выборе требуемой разновидности станции для паяния мелких деталей обычно исходят из оценки следующих разнонаправленных факторов:
- вентиляторные паяльные станции способны формировать более мощный поток воздуха, что является очевидным преимуществом встроенного в них фена. Однако создаваемый с их помощью поток с трудом проходит через слишком узкие насадки;
- компрессорные фены наоборот, более эффективны при работе с относительно узкими насадками, используемыми при пайке деталей, размещённых в труднодоступных местах.
Выбор оптимального варианта паяльного фена, способного работать с данным набором насадок из пластика, осуществляется с учётом конкретных условий его эксплуатации.
Мелкие подробности
Заглянем под вентилятор, чтобы увидеть, как спираль подключена к кабелю. Конструкция получилась весьма ремонтопригодной. Достаточно открутить всего несколько винтов, чтобы заменить спираль, например, для того чтобы подогнать сопротивление спирали под напряжение уже имеющегося источника питания.
К кабелю нагревателя я припаял лепестки, но можно было свернуть концы проводников в колечки и залудить их, точно так же, как мы это делаем, когда меняем разборную сетевую вилку.
Большинство операций, которые я намереваюсь производить с помощью паяльного фена, требуют обеих свободных рук. Поэтому, я изготовил вот такую подставочку для фиксации фена на столе. Хомутик с незамкнутым периметром позволяет надёжно удерживать фен, а при необходимости легко изъять его из подставки.
Вот такой паяльный фен получился.
Основные характеристики
На качество работы воздушного паяльника оказывают влияние следующие параметры:
- Мощность. Зависит от типа соединяемых изделий. Для работы с электронными схемами 300 Вт будет более чем достаточно, а для сварки баннеров феном необходимо минимум 1,5 кВт.
- Напряжение. Самого безопасного показателя – 12 В будет недостаточно для достижения рабочих параметров, поэтому современные агрегаты работают с напряжением 24-36 В. Сопротивление нагревательного элемента из нихрома должно составлять 6 Ом.
Технические данные
Питание вентилятора фена осуществляется от источника постоянного тока 12 Вольт.
Нагревательный элемент фена питается от источника переменного тока 0…12 Вольт. С его помощью, можно менять температуру воздушного потока, от комнатной, до температуры 600°С.
Параметры мини-фена при предельных значениях температуры.
Диаметр нихромового провода спирали нагревательного элемента — 1,2мм.
Напряжение питания нагревателя — 9 Вольт.
Ток нагревателя — 11 Ампер.
Мощность нагревателя — 100 Ватт.
Температура воздушного потока — 600°С.
Время вхождения фена в выбранный температурный режим — 1 минуты.
Я не изготавливал специальный блок питания для своего фена, так в моём распоряжении есть универсальные источники разной мощности.
Если у вас нет подходящего источника питания, то можно подогнать сопротивление спирали под одно из выходных напряжений компьютерного блока питания ATX или изготовить самый простой блок питания из балласта сгоревшей КЛЛ (Компактной Люминесцентной Лампы). Подробное описание переделки блока питания, на основе КЛЛ, смотрите здесь>>>
На картинке, схема импульсного источника питания для миниатюрного паяльного фена, собранная на основе балласта КЛЛ. Красным цветом выделены дополнительные элементы. Импульсный трансформатор TV2 имеет две вторичные обмотки. Одна из них питает вентилятор, а другая – спираль нагревателя. Для регулировки температуры спирали используется переключатель S1.
Принцип работы
Принцип работы типовой паяльной станции с феном достаточно прост и заключается в следующем.
Разогнанный посредством вентилятора или компрессора воздух нагнетается в специальный канал, выполненный в виде трубки с электрической спиралью. Проходя по этому каналу, поток нагревается до требуемой температуры (от 100 до 800 градусов) и сразу же поступает в пластмассовую калиброванную насадку, направляющую горячую струю на обрабатываемую деталь.
В большинстве промышленных моделей паяльных фенов основные параметры нагретой струи (её температура, направление движения, а также мощность) могут регулироваться в определённых пределах.
О температуре нагревателя и выборе материала для его корпуса
Рабочая температура нихромовой спирали не должна превышать 1000°С. Температуру раскалённой спирали можно приблизительно определить по её цвету. В таблице указана температура в градусах Цельсия.
| Металл | Температура °С |
| Алюминий | 660 |
| Дюраль | 650 |
| Латунь | 1000 |
| Медь | 1080 |
| Никель | 1450 |
| Нихром | 1550 |
| Сталь | 1300 |
Как видите, для изготовления корпуса нагревателя лучше всего подойдут медь, латунь или сталь. Но, медь и латунь быстро окисляются при высоких температурах. Поэтому лучше выбрать сталь или никелированную сталь.
Если у вас в распоряжении имеются неисправные литий-ионные аккумуляторы, то вы можете изготовить трубку из корпуса одной из банок. Корпуса банок любых литий-ионных аккумуляторов и литий-ионных батареек изготовлены из нержавеющей стали.
На картинке разобранная батарея от ноутбука. Диаметр корпуса банки 16мм, длина – 65мм. О том, как разобрать ноутубучную батарею рассказано и показано здесь>>>
А на этой фотографии представлен разобранный аккумулятор «EN-EL1» от фотокамер Nikon. Диаметр банки 14мм, длина – 48мм.
Внимание!
Содержимое банок литий-ионных аккумуляторов и литий-ионных батареек крайне токсично! Поэтому, разборку банок нужно производить на открытом воздухе, а извлечённые продукты закупорить в надёжную тару и сдать в пункт утилизации батареек. Такие пункты обычно имеются в крупных супермаркетах и специализированных магазинах.
Как правильно собрать самодельный?
Рассмотрим схему сборки надежного фена для домашних работ:
- Сборка температурного узла. В качестве материала для нагревательного элемента рекомендуют использовать нихромовую спираль, сечением 0,5 мм. Для надежной фиксации ее наматывают на цилиндрическое основание. Важно, чтобы в процессе намотки витки не соприкасались друг с другом. Выводы спиралей следуют закрепить с помощью температурного клея.
- Температурный узел помещают в полый цилиндр, изготовленный из термоизоляционного материала. Выходы спиралей соединяют с проводами питания. Токоведущие части проводят через пускатель и реостат, с целью регулировки входящего напряжения.
- С одной стороны трубки устанавливают фен для создания потока воздуха.
- С обратной стороны устанавливают сопло, величина сечения которого зависит поставленных задач.
Сделать подобный сварочный фен совсем не сложно. Для расширения его возможностей рекомендуем разработать механизм замены сопел.
Основы изготовления радиомонтажного фена
Главное условие при сборке паяльного агрегата — это его безопасная эксплуатация и соответствие задачам как всего аппарата, так и составляющих компонентов. Смонтировать такой прибор можно из всевозможных устаревших или неисправных паяльников, фенов, компьютерных комплектующих.
Подбор нагревающей составляющей
Эту важнейшую компоненту придётся изготовить самостоятельно, потому что нагреватели из домашних нагреваемых приспособлений слабоваты по мощности. Единственный прибор -электроплитка с открытой спиралью, но такую найти сложно.
Для того чтобы сделать спираль требуемой мощности, понадобится проволока из нихрома сечением до 0,8 квадратного миллиметра. Размер её колец должен составлять не более 7−8 миллиметров, чего требует компактное устройство прибора.
Электроспираль наматывается на трубчатый или конусообразный сердечник. Его необходимо изготовить термостойким и обеспечивающим электрическую изоляцию. Этим требованиям соответствуют фарфоровые или текстолитовые трубки из сломанных фенов. Но идеально будет отыскать галогенный светильник для ламп трубчатой конструкции и позаимствовать изолятор оттуда.
Варианты вентилятора
Для применения в роли нагнетателя подойдёт любой маленький, но мощный вентилятор. Он станет, пожалуй, наиболее дорогим компонентом в импровизированном фене. Первоочередные требования для его изготовления:
- Рабочее напряжение 220 вольт.
- Сила выдуваемого потока от 20 литров в минуту.
- Мощность от 400 ватт.
Подойдёт аквариумный компрессор или небольшой бытовой вентилятор. Но также можно применить компьютерный кулер.
Подбор корпусной части
Изготовить корпус для фена можно несколькими способами:
- Употребить керамическую или фарфоровую основу. Это обеспечит надёжную изолировку от тепловой и электрической энергии. Правда, найти такой корпус сложно, приобрести дорого. Ещё один минус — хрупкость.
- Можно использовать для защиты корпуса изнутри теплостойкий материал. Тогда удастся избежать его нагрева.
В качестве основной части прибора употребляются корпусные детали от сломанных фенов для укладки волос. Их размер и конструкция идеально подходят для указанных целей. Нужна только дополнительная изолированность носовой части, где будет расположено сопло прибора, и температура достигнет максимума.
Изоляцию корпуса можно сделать из асбестовых пластин, кварцевой слюды или стеклоткани. Носовая часть сопла изготавливается из металла.
Дополнительные детали
Конструкцию паяльного прибора должны обеспечить такие системы:
- Устройство включения. Оно даст возможность выключить паяльник в экстренной ситуации и при долговременном перерыве в работе. Для управления подойдёт кнопочный или клавишный переключатель.
- Способность настройки оптимального температурного режима и производительности обдува. Это решается установкой переменных сопротивлений. Они демонтируются с тех же бытовых фенов.
Выбор фена для пайки пластика и микросхем
Такие приборы в повседневной жизни применяются нечасто. Некоторые люди о них не слышали и не представляют, как термофен может помочь справиться со множеством бытовых и специфических проблем.
И всё же главная задача подобных аппаратов — оказание содействия мастерам при выпаивании радиодеталей и ремонте изделий из ПВХ и других материалов, поддающихся плавлению.
Внешний вид такого оборудования подобен строительным, отличия есть в габаритах и специальной сменной оснастке.
Устройство строительного фена
Строительный или технический фен представляет собой электроинструмент, предназначенный для локального нагрева поверхностей потоком горячего воздуха. Внешне он похож на обычный бытовой прибор, только имеет немного большие размеры и создаёт более высокую температуру — до 650о С. Термофен состоит из следующих основных частей:
- корпуса из термостойкого пластика с рукояткой пистолетного типа и отверстиями для забора воздуха;
- термоизоляционного кожуха, внутри которого располагается нагревательный элемент в виде нихромовой спирали, намотанной на керамическое основание;
- электродвигателя, смонтированного позади кожуха, в месте расположения воздухозаборных отверстий, и насаженной на его вал крыльчатки вентилятора;
- сопла, через которое горячий воздух подаётся наружу;
- кнопки включения инструмента;
- кабеля питания.
Строительный фен состоит из термоизоляционного кожуха с нагревательным элементом, электродвигателя и механизма управления прибором
Некоторые фены оснащаются регуляторами и индикаторами температурного режима, а также возможностью отключения функции нагрева при работающем вентиляторе. Последнее дополнение к конструкции необходимо для холодного обдува нагретых деталей с целью их более быстрого охлаждения.
Безопасность при эксплуатации фена
Чтобы обезопасить себя от травматизации, необходимо знать, как правильно работать строительным феном.
- Совместное использование прибора и газового оборудования недопустимо. В частности в кухонных помещениях, где отмечается присутствие открытого воздуха и гибких шлангов. Неправильная эксплуатация и искрение может спровоцировать взрыв газа.
- Запрещено использование строительного фена для работы с лакокрасочными материалами в невентилируемом помещении. При нагреве происходит разлет вредных компонентов, которые опасны для здоровья.
- При снятии краски, необходимо предварительно узнать какое она имеет происхождение, так как есть вероятность содержания в ней токсичного свинца.
- Используя строительный фен для любых задач необходимо заблаговременно предусмотреть наличие средств пожаротушения.
- Выполнение рабочего процесса должно осуществляться в перчатках и в одежде с длинными рукавами, чтобы уберечься от возможных ожогов.
- При снятии краски с окон следует использовать особую насадку, которая защищает стекло. Но самодельное устройство естественно ее не предусматривает. Поэтому лучше приобрести ее или снять краску без использования строительного фена. Поскольку при работе высока вероятность разрушения стекла и разлета осколков.
- Работая с подобным оборудование необходимо позаботиться, чтобы поблизости отсутствовали дети и животные.
Сперва проверку строительного фена осуществляют с безопасного расстояния. Если аппарат функционирует исправно: происходит разогрев спирали до красного состояния, присутствует нагнетание воздуха, то это свидетельствует о возможности эксплуатации устройства. Для пробы его на деле используйте что-то менее значимое по ценности.
Изготовить строительный фен своими руками в домашних условиях довольно-таки не просто, поскольку требуются определенные навыки и знания конструирования электроприборов. Если не учитывать перечень необходимых требований, то поломка техники совершенно не исключается. Чтобы этого не произошло можно просмотреть представленные ниже видео-уроки по созданию устройств данного типа.
Особенности изготовления термофена своими руками
Ключевые критерии для самодельного фена для пайки микросхем должны удовлетворять следующим условиям:
- Струя обдува обязана прогреваться приблизительно до 850 градусов Цельсия.
- Два с половиной киловатта — минимальная мощность спирали прибора.
- Составляющие прибора должны стоить недорого или изготавливаться из подходящих деталей другой техники.
Фены, изготовленные своими усилиями, бывают ручными либо стационарными.
Аппарат не перемещаемой конструкции проще в производстве из-за того, что его габариты не ограничены. Однако при постоянной фиксации местоположения придётся перемещать склеиваемые элементы, что не очень удобно.
Альтернативный способ изготовления — мобильный, но он должен обеспечивать хорошую термоизоляцию прибора во избежание ожогов.
