Паяльник второй половины XIX века, который нагревался на огне
Пайка известна человеку около 4 тысяч лет — это исторически доказано. Разные народы в разное время паяли золотые, серебряные изделия и предметы из других металлов. Все паяльники до момента изобретения электрического были рассчитаны на нагревание открытым огнем. Пока мастер работал с одним паяльником, второй нагревался при помощи пламени — так решалась проблема непрерывности работы. Все изменилось после того, как электричество стало привычным, а изобретатели стали создавать устройства, работающие на электрическом токе.
Первый электрический паяльник
В 1896 году Ричард Шнайдер и Август Тиннерхольм получили патент на «аппарат электрического нагревания», сейчас известный как паяльник. Этот инструмент стал известен под брендом American Beauty, причем компания, выпускавшая эти паяльники, работает и сейчас. Но это были штучные устройства.
Штучными были и паяльники General Electric — компания получила патент на такое устройство в 1910 году.
Чуть позже General Electric представила улучшенную версию паяльника, снабженную фиксатором, который удерживал паяльник, когда мастер его не держал.
Стойка была снабжена радиатором, так что она поглощала выделяемое паяльником тепло и рассеивала его в окружающее пространство.
Паяльник American Beauty от 1947 года — здесь у него вполне узнаваемая форма
Как паяльники стали популярными
Человеком, который сделал паяльник популярным и распространенным, стал Эрнст Сакс — немецкий инженер, создавший паяльник для промышленности (изначально для производителей металлической посуды и прочих изделий, и только потом — для электротехники). Его можно назвать родоначальником электроники, поскольку без пайки создание портативных электронных устройств невозможно.
Сакс запатентовал свое изобретение в 1921 году. Первый его паяльник H-1 относился к «молотковому» типу и был предназначен, в первую очередь, для лудильных работ. Устройство стало популярным, и Сакс основал компанию ERSA, постепенно распространив паяльник по всей Европе. Благодаря его предпринимательским способностям паяльник стал продаваться ранее невиданными объемами.
Изобретение Сакса стало основой для дальнейших модификаций «электрического нагревательного устройства», как компанией ERSA, так и сторонними производителями.
В 1926 году Уильям Альферинк получил патент США на паяльную станцию — это была первая в истории паяльников система такого типа.В 1946 году Карл Веллер получил патент на паяльный пистолет. Он открыл в Пенсильвании компанию Weller Manufacturing Company, которая стала поставлять свою продукцию компаниям и частным лицам.
В 1949 году компания American Beauty выпустила систему, которая позволяла регулировать температуру паяльника при его подключении к этой системе.
В 1951 году была основана компания WEN Products, которая стала производить собственные паяльники. Она стала популярной, и в 1954 году состоялся первый судебный процесс между Weller Manufacturing Company и WEN Products. Руководитель первой компании обвинил вторую в нарушении патентного законодательства. Суд он выиграл.
В 1960 году компания Weller Manufacturing получила патент на паяльник с терморегуляцией, после чего уже началась золотая эра паяльников.
Современные паяльники
Разновидностей паяльников множество. Их классифицируют по способу нагревания, мощности и другим параметрам.
По типу нагревания паяльники делятся на паяльники с периодическим и постоянным нагревом.
Паяльники с периодическим нагревом:
- молотковый и торцевой. Как раз эти паяльники, представляющие собой массивный рабочий наконечник, который закреплен на длинной рукоятке, появились тысячи лет назад. Они существуют и сейчас, их нагревают от газовых или бензиновых горелок;
- дуговой паяльник. Такие паяльники нагреваются электрической дугой, которая периодически генерируется между угольным электродом внутри паяльника и его наконечником. Обычно такой паяльник весит не меньше килограмма, и нагревается система до температуры 500 C°. Потребляемая мощность — 1,5–2 кВт.
Паяльники с постоянным нагревом:
- электрический — нагреваются при помощи электронагревательного элемента, работающего от электросети, от понижающего трансформатора или аккумуляторов;
- газовый — в них встроен газовая горелка, которая нагревает жало. Газ поступает из баллончика со сжиженным газом или большого баллона по шлангу;
- топливный — принцип работы похож на газовые, только вместо газа жидкое топливо;
- термовоздушный — создает постоянный поток раскаленного воздуха, который и плавит припой;
- инфракрасный — нагрев происходит с помощью инфракрасного излучения.
В электронике и электротехнике чаще всего используются электропаяльники. Они отличаются по мощности.
Самые мощные паяльники
Как правило, это молотковые системы мощностью около 550 Вт. Вес таких паяльников — 1,5–2 кг, нагреваются они до 600 C°. Используют их для лудильных работ, а также для выжигания на дереве, коже и пластике.
Ersa 550 — типичный представитель семейства мощных паяльников. Это молотковый паяльник с мощностью в 550 Вт и весом в 2,3 кг. Стоит он, кстати, около 26 тысяч рублей. Предназначен для обработки листового металла, монтажных работ и пайки коллекторов и медных шин.
Паяльники повышенной и средней мощности
Такие паяльники, на 40–150 Вт обычно используют электрики. Типичный представитель этого «семейства» — паяльник ERSA-150, который весит 245 г, и нагревается до 450 C°. Жало у мощных паяльников может быть как изогнутым, так и клиновидным или конусообразным.
Используются паяльники повышенной и средней мощности как для работы проводами, так и для обработки стекла или других материалов.
Маломощные и микропаяльники
Мощность таких паяльников составляет 5–25 Вт. Их используют для работы с электронной аппаратурой: от микропайки до работы с проводами или элементами хорошо видимыми без микроскопа или лупы. У таких паяльников обычно есть разнообразные сменные жала. У некоторых моделей есть ЖК-дисплей, куда выводится температура нагрева жала и режим работы устройства. Также большинство моделей оснащены терморегулятором.
Яркий представитель семейства микропаяльников — модель TS-100.
Его вес — всего 35 граммов, длина — 17 см. Есть ЖК дисплей для отображения важной информации вроде температуры и режима работы.
Не только электроника. Что еще можно делать паяльником?
Кроме пайки электронных компонентов и проводов, паяльник можно использовать для пайки металлических изделий, пластика, работы со стеклом, в том числе, и органическим.
Пайка листов жести
Это частый процесс при ручном изготовлении металлической тары. Кроме того, пайка помогает скреплять между собой листы железа, причем конструкцию можно сделать герметичной. Для пайки железа оловом нужен молотковый паяльник, припой с небольшой концентрацией олова, флюс и шило.
Флюс при такой пайке выполняет функции как растворителя, так и окислителя. При нагревании металла происходит его смачивание и защита от окислительных процессов. Ну а в качестве флюса можно использовать канифоль и соляную кислоту, либо хлористый цинк и борную кислоту.
Для пайки железа или жести нужен электрический паяльник с мощностью более 40 Вт. Что касается паяльников, которые нагреваются от огня, их уже не используют.
Паять также можно оцинкованное железо и проволоку.
Пайка пластика
Паяльник может пригодиться автомобилисту для ликвидации трещин или вмятин на бампере или элементах пластикового объекта. В обычной ситуации снять бампер не так просто, а заменить — дорого. Ремонтировать пластиковые детали автомобиля можно и без их демонтажа.
Паять пластик можно с использованием паяльника с прямым или загнутым наконечником, такой способ позволяет соединять в единое целое даже осколки. Второй вариант — термопистолет, который не только спаивает детали, но и дает возможность выправлять деформированные участки. И третий вариант — паяльная станция, которая включает достоинства первых двух вариантов.
Паяльником можно отремонтировать практически любые поврежденные детали из пластика, не только для автомобилей. Велосипеды, мотоциклы, снегоходы, бытовые приборы — все можно починить при помощи паяльника.
Пайка и резка стекла
Специализированные паяльники можно использовать для пайки художественного витражного стекла. Для этого, кроме паяльников, требуется паяльный флюс и мазь для пайки. Отличием «стеклянных» паяльников от обычных является невозможность замены жала.
Кроме пайки стекла, паяльник можно использовать и для резки стеклянных изделий. Для этого нужно понемногу перемещать паяльник по линии планируемого отреза, так что стекло будет трескаться (всего несколько миллиметров в зоне жала). После прохождения паяльником по всей линии одна часть стекла отделится от другой.
Флюсы и припои
Пайка металлов невозможна без флюса и припоя. Флюс противодействует окислению поверхности контакта и одновременно очищает эту поверхность от существующей пленки окислов, так что раскаленный припой активно контактирует с металлом. Разделяют припои на мягкие (температура плавления ниже 300 °С) и твердые (300 °С).
Есть чистые припои — например, олово или свинец, а есть многокомпонентные, которые чаще всего и используют в современной электронике. Все они служат для пайки материалов с разным назначением (пайки деталей, чувствительных к перегреву, пайка обмоток электродвигателей, пайка печатных схем и т.п.).
Ну а флюсов еще больше. Они могут быть органического и неорганического происхождения, но их предназначение чаще всего — удаление оксидов паяемых поверхностей, снижение поверхностного натяжения и улучшение прилипания жидкого припоя. Раньше флюсов было немного, в основном — канифоль. Сейчас же владельцу паяльника доступен широкий спектр флюсов. Популярнейший флюс — Amtech RMA-223, представляющий собой смесь канифоли и растворителя, EFD NC-D500 6-412-A Flux-Plus (канифоль, растворитель, активатор), Interflux 2005 (тоже канифоль, растворитель, активатор).
Флюсы разных видов нужны для того, чтобы обеспечивать оптимальные условия для пайки разных металлов с использованием разных припоев. Здесь одной канифолью уже не обойтись, все же на дворе XXI век.
Комментарии (56)
McHummer1
16.05.2019 20:00-4Пальник с первой картинки явно предназначен вовсе не для пайки
Заголовок спойлераа для терморектального криптоанализа
Umpiro
17.05.2019 15:47Вполне может быть. Паяльник своими корнями уходит в древнюю науку 'терморектального криптонанализа', возраст которой, уж конечно, превышает 4к.
DGN
16.05.2019 20:36+2Так вот он какой, паяльник для коллекторов.
submagic
16.05.2019 22:23+2Это Вы о чём?
Ersa 550 — типичный представитель семейства мощных паяльников. Это молотковый паяльник с мощностью в 550 Вт и весом в 2,3 кг. Стоит он, кстати, около 26 тысяч рублей. Предназначен для обработки листового металла, монтажных работ и пайки коллекторов и медных шин.
chapter_one
16.05.2019 20:53+4Его можно назвать родоначальником электроники, поскольку без пайки создание портативных электронных устройств невозможно.
Еще как возможно. От точечной сварки до монтажа накруткой. Между ними — еще куча вариантов.
stalinets
16.05.2019 22:17У меня 3 активно используемых паяльника. 60-ваттный крупный типа ЭПСН (покупался ещё отцом годах в 70-х или 80-х, нужен редко), 25-ваттный пластиковый отечественный ЭПСН (самый используемый; всем хорош, кроме того, что при долгой работе перегревается и обжигает пальцы) и крошечный паяльник, питающийся от 12 вольт для тонких работ (нужен редко). Есть ещё новый советский 100-ваттный ЭПСН (лежит про запас), новый 40-ваттный ЭПСН (то же самое) и новый 25-ваттный ЭПСН (про запсас, если сгорит пластиковый; он поудобнее за счёт деревянной ручки, но иногда им паяю). ИМХО 25 Вт — самая нормальная мощность для задач типа «перепаять кондёр в плате», «спаять усилитель или колонку на TDA2030 из китайского конструктора».
Флюсы — в основном обычная сосновая канифоль, а для пайки дрянных китайских разъёмов и штекеров, которые просто так не лудятся — флюс «ФИМ». Купил флюс для алюминия, но ещё «не распробовал».
Припой — обычный свинцово-оловянный.
А, и ещё приспособил к древнему советскому химическому лабораторному штативу с тяжёлым основанием «штангу» с «крокодилом», чтобы фиксировать мелкие платки для пайки.
Для большинства «бытовых» и простых радиолюбительских задачек этого с головой хватает.
Если б я паял SMD, тогда да, задумался бы о паяльной станции, стерео-микроскопе и прочем.Andy_Big
17.05.2019 01:07+2Для активного использования «перепаять кондёр в плате», «спаять усилитель или колонку на TDA2030 из китайского конструктора» пора бы уже обзавестись нормальным современным паяльником ватт на 50-70 со сменными жалами T12 :)
nehrung
16.05.2019 22:24+2Про резку стекла не знал, спасибо за инфу, надо будет попробовать освоить этот способ.
И ещё: в статье не упоминается про паяльники с подсветкой, а это довольно важная штука, немало повышающая удобство пайки. У меня есть материалы на эту тему, и даже кое-какие разработки:
Вот и думаю — может, статейку накатать, как продолжение этой? Писал когда-то в «Радио», но сюда как-то мандражно.zaq1xsw2cde3vfr4
16.05.2019 23:31-1Подсветки и лупы это «костыли» к падающему зрению.
marks Автор
16.05.2019 23:55+2Вы когда-нибудь пытались выпаять конденсатор на материнке телефона или заменить, к примеру, модемный чип? ) Не то, что без лупы, без микроскопа нельзя обойтись.
zaq1xsw2cde3vfr4
17.05.2019 08:09И что? Это можно сделать таким паяльником как на картинке?
Пока зрение в порядке, всё для чего достаточно точности рук можно сделать без подсветки и луп. Но к сожалению зрение штука не вечная.CharlesFrost
17.05.2019 09:11Судя по размеру, на картинке паяльник где-то на 25 вт. Я таким плату щитка приборов у «Калины» пропаивал и без лупы там никуда.
Andy_Big
17.05.2019 09:39При нормальном зрении без лупы спокойно паяются элементы размером вплоть до 0603 и микросхемы с шагом до 0.5 мм. С лупой удобнее, но и без нее далеко не «там никуда» :)
rstepanov
17.05.2019 17:51Лупа — фигня, длиннофокусный микроскоп рулит.
Andy_Big
17.05.2019 18:45Это смотря какая лупа :)
Вот такая даст фору многим монтажным микроскопам :)
rstepanov
17.05.2019 20:52www.visioneng.com/products/stereo-microscopes/mantis-elite-3d-eyepieceless-inspection-microscope
Microscope — ни разу не лупа.
hoegni
17.05.2019 15:33Это Вы, батенька, сильно недооцениваете точность рук. Я вот двумя пинцетами выделяю отдельные почечные канальцы. Диаметр 20 микрон, длина выделенного фрагмента до 0.5 мм.
marks Автор
16.05.2019 23:54Обязательно напишите, очень интересно. Я сам паяю, сейчас пришло в голову, что подсветка на паяльнике — это очень удобно.
katzen
17.05.2019 14:02Не все паяльники имеют на ручке достаточно места для размещения там светодиодов с линзами. Далеко не все, особенно современные, в которых ручки стараются сделать поменьше диаметром, чем показанная на фото — раза в два. Иногда добавок корпуса к диаметру картриджа составляет 2-3 мм.
nehrung
17.05.2019 21:32Всё это зависит от принятой конструкции. Если рискну написать — всё увидите.
katzen
19.05.2019 00:46Конструкция в месте держания пальцами должна быть чуть толще ручки. Как вы туда светодиоды впихнёте? Да и освещать рабочее место надо более обычными лампами, чем светильником на инструменте.
AntonSor
16.05.2019 22:46+2Я бы дополнил, что паяльники с терморегуляторами массово пошли с распространением нежной транзисторной техники в мелких корпусах, которые легко перегреть при пайке. В старых руководствах были советы придерживать вывод транзистора МП40 пинцетом ближе к корпусу при пайке, чтобы лишнее тепло отводилось через пинцет и не повредило транзистор. Без терморегулятора не перегреть поможет только опыт.
igruh
16.05.2019 22:55+2Томагавки на 500 Вт — не для выжигания по дереву, там нужна локальная температура и плотность мощности. Томагавки для пайки толстостенки большого диаметра, особенно меди. В тех случаях, когда нет горелки для разогрева утюга (пассивного паяльника), а в нынешних реалиях — мощного хитгана. Да пребудет с вами вентилятор во время десятичасовой пайки свинцом с ортофоской.
wwladimir
16.05.2019 23:55Что касается паяльников, которые нагреваются от огня, их уже не используют.
Портативные газовые паяльники вовсю продаются и используются.
Посмотрите на Dremel VERSATIP 2000, например.marks Автор
16.05.2019 23:56+1У меня «Дремель» тоже есть. Речь об очаге, в котором греются паяльники. Газовый все же греет изнутри, верно? Это не открытый огонь.
Andy_Big
17.05.2019 01:00Такие паяльники, на 40–150 Вт обычно используют электрики
Ну вот, самый широко распространенную (в том числе в электронике) категорию паяльников взяли и как-то по-быстрому проскочили. «Это для проводов и стекла. Побежали дальше.» :)
На самом же деле это самая распространенная категория паяльников, имеющая огромное число видов, повсеместно используемая в работе с электроникой. А те микропаяльники, которые в статье позиционируются как пальники для электроники — скорее экзотика для каких-то специфичных случаев.
j_aleks
17.05.2019 02:31есть и еще занимательные агрегаты… особенно если стекло залудить и припаять что нибудь к нему…
youtu.be/yDn3QnOUPmI
не как реклама, а как позновательно…
Barafu_Albino_Cheetah
17.05.2019 03:19Что касается паяльников, которые нагреваются от огня, их уже не используют.
Неверно. Есть газовые паяльники, нагревающиеся газа из стандартного газового баллона. Например VersaFlame. Очень удобны для ремонта "в полях", да и дома, если до розетки далеко.
pal666
17.05.2019 03:24под картинкой свинцового припоя не мешало бы написать, что свинец вообще запрещен ( en.wikipedia.org/wiki/Restriction_of_Hazardous_Substances_Directive ) потому как ядовит в любых количествах, особенно для мозга ( en.wikipedia.org/wiki/Lead_poisoning )
Barafu_Albino_Cheetah
17.05.2019 05:19+1А не надо платы лизать. Увы, несмотря на все прорывы химии, бессвинцовые припои очень плохи. Разваливаются от вибрации, от холода, и от того, что давно не разваливались. Армия и космос не собираются отказываться от свинцовых припоев, это только в потребительскую электронику их впихивают. Заодно будет уважительный повод всем сразу сократить сроки гарантии.
Utopia
17.05.2019 03:29Насколько я понимаю самые «крутые» паяльники сейчас — индукционные, у которых температура регулируется точкой Кюри? Забавное применение природного эффекта… Круто… но дорого.
Дома пользуюсь обычным китайским с терморегулятором. Для «попаять раз в год» хватает.
spiritus_sancti
17.05.2019 06:46А как же паяльник типа «момент»?)
Промышленный паяльник
Andy_Big
17.05.2019 09:44греет током короткозамкнутый медный виток
Греет он током, проходящим через кусочек медной проволоки :)
Ну и актуальным он был до появления паяльников с необгораемыми жалами. На сегодня — это уже анахронизм, как утюг с тлеющими углями внутри :)
Vornic
17.05.2019 10:18Не совсем в тему, но на паяльнике TS-100 из статьи, можно еще и в тетрис играть :)
iig
17.05.2019 19:18Про древние паяльники познавательно, а так статья ниочем. Краткое содержание:
Паяльники бывают разные. Отличаются мощностью. Ими можно паять.
Припои тоже разные.
И флюсы тоже разные.
Javian
«Паять» можно термопластичные пластмассы. Какой-нибудь бакелит и эбонит не удастся.
nehrung
Моё мнение, что это будет не пайка, а сварка. Хотя используемый для неё инструмент — паяльник.
Основная дефиниция для пайки — использование плавящегося припоя как клея для смачиваемых им металлов. А сварка характерна наличием внешней присадки, сходной с соединяемыми материалами, ничего «клеящего» в сварке не бывает.