Термофен для пайки своими руками и детали для изготовления

Термофен для пайки своими руками иногда просто незаменим в хозяйстве. С помощью термофена можно произвести ряд нужных работ в разных отраслях деятельности человека. Он позволяет спаивать пленки, линолеум; паять микросхемы; оказывается незаменимым при других работах.

Термофен может пригодиться при обстоятельствах, которые требуют изменить структуру материала горячим воздухом.

В настоящее время предлагается много моделей, отвечающих высоким требованиям. Такие профессиональные аппараты способны на многое. Однако стоимость их значительна, и поэтому термофен для пайки, сделанный своими руками, для многих выглядит предпочтительнее.

Особенности термофенов

Термофен можно отнести к аппаратам для пайки легкоплавких материалов с помощью нагретой воздушной струи. Кроме основной функции спаивания материалов, такой аппарат может использоваться для тепловой обработки поверхности материалов с другой целью, например для снятия краски или прогрева изделия, например, трубы при изгибе.

Устройство типичного термофена.

Термофен состоит из корпуса с повышенной термостойкостью, нагревательного элемента и устройства для нагнетания потока воздуха. Воздух в аппарате нагревается до 650-700ºС. Для обеспечения такого нагрева мощность нагревательного элемента должна составить более 1,6 кВт. Важным элементом промышленных фенов является регулировка температуры, как правило, ступенчатая, 300 и 500ºС. Температура, которая достигается на поверхности спаиваемых материалов, регулируется и расстоянием от сопла аппарата до заготовки. Большинство термофенов настраивается так, что при отдалении сопла на 7-8 см от заготовки, поток воздуха уменьшает температуру в два раза.

Широкое применение термофены находят для снятия старой краски с поверхности материалов, особенно, деревянных поверхностей. В этом случае нужна максимальная температура потока воздуха, не менее 500ºС. При таком прогреве краска размягчается и отслаивается от дерева. В последнее время находит спрос искусственное старение деревянных покрытий. Тепловой фен прекрасно справляется с этой задачей при температуре 500ºС и удалении сопла аппарата на 1 см и более от поверхности. Горячий воздух (на нижней ступени регулирования) используется при сушке покрытий.

Особенности конструирования самодельного термофена

Основное исходное требование для термофена для пайки своими руками можно сформулировать так: аппарат должен создать поток горячего воздуха с температурой до 800ºС при мощности нагревательного элемента не менее 2,5 кВт. Кроме того, все детали такого фена должны быть доступными и недорогими. Обычные бытовые фены не подходят по этому требованию и по температуре, и по мощности.

Спираль нагрева для термофена не должна быть слишком длинной, иначе он будет медленно греться.

Конструкция, как правило, может быть двух типов: стационарная и ручная. Стационарный термофен сделать проще, так как не ограничиваются габариты аппарата и не надо думать о температуре на ручке. Однако в этом случае фен (в данном случае как разновидность паяльника) закрепляется неподвижно, а перемещать нужно деталь. Это обстоятельство намного усложняет работу. Более перспективна, хотя и сложнее, ручная переносная конструкция, которая должна быть малогабаритной и иметь возможность держать ее незащищенными руками.

Одна из основных проблем — нагревательный элемент. Нагреватели в бытовых приборах (фены, паяльник) не подходят по мощности. Нужный нагревательный элемент придется изготавливать самостоятельно из нихромовой проволоки диаметром 0,3-0,7 мм. Проволока большего диаметра способна обеспечить большую мощность, но достичь при этом нужной температуры будет гораздо сложнее. Для компактной укладки нагревательного элемента из проволоки ее придется навить в виде спирали диаметром 5-7 мм.

Спираль нагревательного элемента должна расположиться на каком-то цилиндрическом основании (в виде трубки или полого конуса) из материала с большой термической стойкостью. Здесь трудно обойтись без фарфора или кварцевых элементов. Такое основание можно извлечь из бездействующих бытовых фенов, но рекомендуется использовать кварцевый изолятор трубчатой галогенной лампы для прожекторов мощностью 2,2-2,5 кВт. Если взять перегоревшую такую лампу, то эта деталь самодельного термофена может обойтись бесплатно.

Насадки для термофена.

В качестве нагнетающего элемента нужен стандартный малогабаритный вентилятор. При изготовлении термофена своими руками этот элемент обойдется наиболее дорого. Нагнетатель можно взять из любого мощного бытового фена. Из стандартных вентиляторов можно порекомендовать модель BAKU8032 с производительностью 30 л/мин. Такой вентилятор работает от сети 220 В и имеет мощность порядка 400 Вт. Наиболее простой и дешевый вариант, который может удовлетворить требования, это малогабаритный компрессор для аквариума. Его необходимо устанавливать с ресивером, т.е. с накопителем воздуха. Для этого подойдет любая небольшая пластиковая бутылочка, так как в месте ее установки разогрева не происходит, а поток горячего воздуха направлен в противоположную сторону. Да и сам нагнетатель воздуха не подвергается термическому воздействию.

В конструировании корпуса термофена возможны два варианта. Можно использовать материал с очень высокой термоизоляцией, например фарфор или керамику, но это вызовет усложнение конструкции и значительное удорожание. Наиболее рационален второй вариант, заключающийся в надежной термической изоляции канала распределения горячего потока и нагревательного элемента. В таком случае материал корпуса не подвергается термическому воздействию, кроме участка, прилегающего к соплу аппарата.

Для ручки инструмента можно использовать корпус любого старого бытового фена.

В качестве основной части корпуса (включая ручку) можно использовать корпус от любого старого бытового фена крупных размеров (чем старее год производства, тем лучше). Носик корпуса, т.е. участок сопла, необходимо выполнить из термоизоляционного материала, который сам выдерживает температуру до 800ºС и одновременно изолирует остальную часть корпуса от воздействия такой температуры. Непосредственно сопло термофена надо сделать металлическим, чтобы учесть возможные касания с расплавом при пайке. Термическая изоляция хорошо обеспечивается кварцевыми элементами (пластины, трубки), слюдой, стеклом или стекловолокном, керамикой, фарфором и т.д. При сборке аппарата понадобится специальный термостойкий клей.

В конструкции самодельного термофена для пайки нужно предусмотреть, во-первых, пусковой выключатель, во-вторых, механизм регулирования мощности (температуры) нагревательного элемента и скорости потока воздуха. Для этого должны быть предусмотрены плавные регуляторы — реостаты. Систему регулировки можно использовать от старых бытовых приборов, если эти элементы находятся в исправном состоянии. В качестве пускового выключателя можно использовать кнопочный или клавишный механизм.

Самостоятельная сборка термофена

Основное назначение термофена — это пайка материалов. Такие материалы, как ПВХ пленка, линолеум, каучук, свариваются методом заполнения сварного шва расплавом присадочного жгута, что достигается потоком горячего воздуха. Расплавление жгута осуществляется путем нагрева до 350ºС. Этот способ считается основным при соединении линолеума во время укладки на пол. Термофен намного облегчает задачу изгибания пластмассовых труб, профилей, листов. Нагрев при изгибании пластика обеспечивается в границах 300-400ºС при пониженной скорости (мощности) потока воздуха. Прогрев пластика должен производиться медленно, постепенно.

Устройство нагревающего элемента термофена.

Изготовление термофена начинается с намотки спирали нагревательного элемента. Спираль навивается на стальную проволоку диаметром 5-6 мм с натягом. Ее лучше наматывать проволокой из нихрома или фехраля диаметром 0,4-0,5 мм. Длина спирали определяется из условия, что ее электрическое сопротивление должно составлять 70-90 Ом.

Спираль наматывается на трубчатую основу от паяльника (например, типа ЭПСН-100) или галогенной лампы для прожектора. Витки спирали накладываются равномерно по площади цилиндра с зазором (касание витков между собой недопустимо). Поверх уложенной спирали с усилием наматывается слой стекловолокна или закрепляется слой из асбеста. Этот слой целесообразно скрепить термостойким клеевым составом. Затем на клеевой слой надевается термоизоляционная трубка (фарфор, керамика, кварцевое стекло и т.д.). Концы спирали выводятся наружу.

Места вывода и торцы нагревательного элемента желательно промазать термостойким клеем.

Изготовленный нагревательный элемент вставляется во внутренний канал корпуса. Предварительно место его установки нужно проложить асбестом, слюдой или кварцевыми пластинами, в качестве дополнительной термоизоляции. Выводы спирали, при помощи винтового соединения, стыкуются с проводом электропитания. Этот провод должен иметь теплостойкую изоляцию — фторопласт или волокнистую изоляцию. Провод должен проходить через пусковой выключатель и реостат для регулирования тока, подающегося на спираль.

В задней части корпуса крепится нагнетатель воздуха строго соосно с каналом нагревательного элемента. Если нагнетательный элемент (компрессор) не помещается в корпус, то он может закрепляться с торца корпуса наружи. В этом случае к нему должна быть присоединена направляющая трубка для воздушного потока. Эта трубка должна подходить к нагревательному элементу внутри корпуса и располагаться соосно его каналу. От нагнетателя отводятся провода для электропитания, которые соединяются с проводом для нагревателя так, чтобы выключатель одновременно управлял электропитанием обоих элементов. Реостат регулирования потока воздуха нужно ввести в цепь провода для нагнетателя — его работа не зависит от работы нагревателя.

Провод электропитания выводится наружу снизу ручки корпуса, а кнопка (клавиша) выключателя и рычаги реостатов закрепляются в удобном месте с внешней стороны корпуса. Затем половинки корпуса совмещаются и соединяются между собой. Устанавливается концевой элемент из термоизоляционного материала в виде цилиндра или конуса. Прикручивается металлическое сопло. В конструкции целесообразно предусмотреть набор сопел с разным диаметром выходного отверстия.

Принцип действия термофена

Самодельный темофен для пайки работает следующим образом. При нажатии на пусковую кнопку включается вентилятор и нагреватель. Горячий воздух узким потоком направляется в нужную точку. При достижении достаточной температуры воздуха поток расплавляет припой и флюс, а также разогревает спаиваемые детали. Производится пайка деталей.

Если появилось желание использовать фен в качестве паяльника мелких деталей, например, микросхем, то температуру потока воздуха надо увеличить до 700-800ºС. Горячий воздух должен расплавить припой и при этом разогреть металл детали почти докрасна. Поток воздуха должен иметь узконаправленный вид. Для такого термофена мощность нагревательного элемента необходимо увеличить до 2,2-2,5 кВт. Значительно повышается требование к термической стойкости материала корпуса аппарата, а ручка при этом должна иметь температуру, комфортную для рук человека, чтобы работа не превратилась в муку. В ряде конструкций фенов для удобства использования и в качестве дополнительной тепловой защиты применяется резиновое покрытие ручки.

Необходимый инструмент

При изготовлении термофена для пайки своими руками потребуется следующий инструмент:

  • ножницы;
  • лобзик;
  • ножовка по металлу;
  • плоскогубцы;
  • тиски;
  • электродрель;
  • отвертка;
  • кисточка;
  • паяльник;
  • штангенциркуль;
  • плашки;
  • метчики;
  • тестер;
  • омметр.

Термофен поможет во многих делах, связанных с пайкой маленьких деталей, микросхем. С его помощью можно сварить полимерные пленки, линолеум и сделать еще много полезного. Термофен можно сделать своими руками с минимальными затратами.

Идея сделать термофен родилась, когда мне понадобилось убрать с поверхности монтажные крепления. Время изготовления фена для пайки микросхем своими руками заняло примерно два часа, включая фотографирование.

Шаг 1: Необходимые материалы

Вам понадобятся:

  • паяльник
  • трубка силиконовая в аквариум
  • насос для аквариума
  • металлическая мочалка для посуды
  • набор ручек
  • отвертка
  • ножницы
  • гравер

Силиконовые трубки часто используются на подачи топлива в авиамоделизме, они недорогие и их легко приобрести в хоббийном магазине или в интернете.

Шаг 2: Разбираем паяльник

Когда вы разберете паяльник, у вас будут следующие компоненты: ручка, резистивный нагреватель и защитный кожух нагревателя. Наконечника на фото нет, в правом нижнем углу показана гайка, которая держит его.

Шаг 3: Делаем теплообменник

Чтобы эффективно нагревать поток воздуха, нужно увеличить площадь теплообмена. Я хотел сделать теплообменник из меди, так как он был бы эффективней, но в продаже есть только металлические мочалки из нержавеющей стали. Нужно просто затолкать несколько металлических полосок внутрь нагревательного элемента. Не нужно слишком туго набивать полоски, через них должен относительно беспрепятственно проходить воздух, обязательно подуйте для проверки.

Примечание: нержавеющая сталь может воспламениться, если есть возможность, используйте медные полоски.

Шаг 4: Делаем подачу воздуха через трубку

Просто протолкните конец силиконовой трубки в конец нагревательного элемента. На фотографии не видно, но я загерметизировал соединение трубки и нагревателя с помощью кусочка этой же трубки и суперклея. Это пришлось сделать потому, что через щель выходил воздух и дым (хотя я так и понял, что там дымило).

Шаг 5: Вставляем трубку в ручку паяльника

Рядом с верхушкой ручки гравером сделайте отверстие.

На фото показано, как я вставил трубку в сделанное отверстие. Напор воздуха можно уменьшить, просто немного пережимая трубку.

Шаг 6: Соединяем насос и силиконовую трубку

На фото показано, как сделано соединение силиконовой трубки и трубки от аквариумного насоса. Я просто снял колпачок с шариковой ручки, надел его широким концом на аквариумную трубку, а на узкий конец надел силиконовую трубку, закрепив суперклеем. У использованного колпачка от ручки достаточно широкое отверстие для стержня. Если у вашего колпачка отверстие слишком узкое, его можно расширить гравером.

На фотографии показан результат после сборки, теперь вашему термовоздушному паяльнику не хватает только сопла. Его делаем из еще одного колпачка от авторучки с помощью отрезного диска для гравера.

Шаг 7: Делаем сопло

На фото – разрезанный на две части колпачок авторучки. Суть в том, чтобы сделать большее отверстие колпачка немного больше, чем отверстие гайки, закрепляющей наконечник. Таким образом, сопло будет надеваться на наконечник паяльника и закрепляться навернутой на его узкий конец гайкой.

Шаг 8: Собираем паяльник

На фото – результат собранного самодельного паяльного фена. Сопло из обрезанного колпачка подошло просто отлично (рекомендую брать колпачок именно от ручки, так как у колпачков от механических карандашей слишком маленько отверстие для стержня).

Шаг 9: Результаты

На схемах показаны диоды, снятые с поврежденной сетевой карты. Воздушный паяльник сработал на отлично. Этот паяльник можно использовать и как обычный. Включите его, дайте ему нагреться, включите насос и поднесите к той детали, которую хотите снять. При небольшой помощи кусачек эта деталь практически сама отпадет.