понедельник, 10 января 2022 г.

Мой дизайн мощного паяльника

Не ожидал, что изготовление паяльников окажется таким увлекательным занятием. Сделал две штуки – малой и средней мощности – понравилось и захотелось продолжить этот ряд, пополнить его мощным паяльником.

Впрочем, техзадание скромное, неамбициозное. За ваттами электрической мощности не гонюсь. Мне хотя бы добиться прогрева места пайки такого, чтобы олово растекалось, – и довольно с меня, заодно и для успешной пайки хватит. Ибо не мощью единою берёт паяльник.

Важно не только иметь мощь, важно ещё и доставить её по назначению. Отсюда вытекает задача конструктора-паяльникодела – подвести к месту пайки наиболее возможную долю тепла, даваемого нагревательным элементом. Понятно, что чем больше площадь соприкосновения жала паяльника с местом пайки, тем большая доля тепла передаётся. Вот почему у мощных паяльников такие мощные жала.

Для начала сосед уделил мне приличный кусок меди – отрезок прутка круглого сечения диаметром 16 мм. Неплохое начало, многообещающее.

Для паяльников годится только красная медь как металл, особенно хорошо проводящий тепло. Медные сплавы – латунь и бронза – с их заурядною теплопроводностью не годятся.

Ручку инструмента согнул из стального прутка диаметром 4 мм. Первоначально для ручки собирался продырявить медный пруток, но вскоре эта мысль показалась мне варварскою, и я решил надеть на него хомуты, согнутые из стальной полосы, и уже к ним приделать стальной пруток.


Выбор параметров будущего паяльника

Может показаться на первый взгляд, что в этом деле царит один произвол. Но это не совсем так. На самом деле тут действуют также и некоторые объективные ограничения.

Так нагревательные спирали я всегда наматываю в один слой. Так проще. Это произвол, согласен. Но в нём же содержится и ограничение: в один слой много проволоки не намотаешь, если укладывать её ровно, виток к витку. А это означает, что омическое сопротивление спирали будет уменьшенным, и по спирали побежит усиленный ток, по закону Ома.

И тут вступает в действие другое ограничение – по току. Тонкую нихромовую проволоку использовать нельзя – перегорит быстро.

А на подходе ещё одно проявление произвола с моей стороны: в своих паяльниках использую рабочее напряжение 36 вольт. Мне так нравится. Но это же накладывает и очередное ограничение: в мощном паяльнике не применишь тонкую нихромовую проволоку: по ней, обладающей повышенным сопротивлением, побежит ослабленный ток, по закону Ома, и она не даст достаточной мощности.

Так что все эти факторы вкупе загнали меня в угол, оставив мне лишь один выход – взять толстую проволоку. В моём распоряжении имелась проволока трёх наибольших диаметров: 0,5, 0,6 и 1,0 мм. Последний вариант представляется мне несколько экстремальным: слишком низкое омическое сопротивление, чересчур сильный ток, избыточная мощность.

А вот диаметр 0,6 мм кажется мне той золотою серединой. Что ж, проверим. Если возьму отрезок проволоки с сопротивлением 10 Ом, то при напряжении 36 вольт по ней побежит ток 36/10 = 3,6 ампера. Вполне допустимая сила тока. И паяльник будет развивать мощность 36 × 3,6 = 130 ватт. Хороший показатель для мощного прибора.

Длина проволоки составит 2,6 м. Намотать её в один слой я сумею. Итак, похоже, набор характеристик складывается неплохой. Так зачем тянуть время? Не пора ли воплотить задуманное в жизнь?

Стоп! Надо сделать остановку. Важно оглянуться назад. Хочу ещё раз бросить взгляд на ту последовательность, в которой я рассматривал и оценивал параметры будущего паяльника. Даже выпишу её:
  1. Напряжение
  2. Сопротивление
  3. Ток
  4. Мощность
  5. Длина проволоки
  6. Длина спирали.
Всё меньше путаницы будет в голове.

Намотка нагревательного элемента

Предпочитаю, чтобы в этой процедуре вращалась «шпулька». Когда делал маломощные аппараты, то вставлял паяльник в патрон дрели с ручкою. Не спеша крутишь ручку, паяльник вращается, нихромовая проволока наматывается. Спираль выходит ровная.

Но этот пруток в дрель не вставишь – толстоват. Поэтому я вырезал из пластиковой бутылки «намоточный станок». И теперь достаточно прикрепить к прутку подходящий предмет в качестве воротка и можно не спеша крутить, наматывать.



Спираль намотал на отведённый участок медного прутка длиною 7 см, предварительно покрытый слюдою в качестве термостойкого электроизолятора. Получилось ровно 50 витков.

Однако я должен это сказать: намотка спирали на этот раз оказалась хлопотной операцией. Нихромовая проволока оказалась упругой, упрямой и «несговорчивой». Она упорно отказывалась укладываться так, как хотелось мне. Пришлось порядочно повозиться, проявить смекалку, затратить время сверх ожидаемого. Перематывать заново, к счастью, не пришлось, но перетягивать, подтягивать концы проволоки понадобилось. Чтобы спираль не разматывалась, концы её прикрутил к основе двумя витками медной проволоки. Хлопоты усугублялись тем, что нихромовая проволока, полученная путём размотки старой спирали, была не очень прямой. Но в конечном итоге сопротивление материала было преодолено, и вышла вполне приемлемая намотка.

Полученную спираль обмотал асбестовым шнуром, как это принято для паяльников, а сверху ещё и стеклотканью. Затруднять себя изготовлением металлического кожуха я не стал. Зачем он нужен? Разве его наличие может улучшить работу паяльника?

Итак, нагревательный элемент готов.

Для подвода питания к спирали использовал два отрезка медной проволоки диаметром 1,3 мм, пропущенных сквозь деревянную рукоятку.

Я уже говорил, что ручку инструмента согнул из стального прутка. Но то была проволочно-железная, так сказать, часть. К ней я приделал ещё и деревянную часть, собранную из двух кусков фанеры толщиною 10 мм, стянутых шестью винтами М3. Теперь инструмент удобно держать в руках.

На этом процесс изготовления изделия закончился. Вес его (изделия) 400 г.

Первые включения

Значение 36 вольт, которым якобы должно характеризоваться напряжение, питающее новый прибор, – это пока лишь предположение, условие задачки, заданная величина для беглого, прикидочного расчёта. Не уверен, что реальное значение будет в точности равно 36 вольтам, а не 30 или 45, к примеру.

Короче говоря, этот показатель ещё только предстоит определить опытным путём, при первых включениях нового электронагревательного прибора.

И вот выяснилось, что 36 вольт маловато: олово хоть и растекается в месте пайки, но «не шибко широко». А 40 вольт куда как лучше. Сила тока при этом 40/10 = 4 ампера – вполне допустимая. Мощность 40 × 4 = 160 ватт. Установлено также: жало нагревается до температуры плавления олова за 8 минут.

Вижу у нового прибора самые радужные перспективы. Есть запас мощности. При необходимости всегда можно «поддать жару». Спираль выдержит.

Теоретически эта спираль может выдержать ток до 5 ампер, что соответствует напряжению 50 вольт и мощности 50 × 5 = 250 ватт. Этого должно хватить для пайки деталей любой теплоёмкости. Ну и ладно.

Вот и состоялся выпуск очередного замечательного электронагревательного прибора. Можно поздравить себя с этим знаменательным событием.


Читайте также: