2.4.1 电烙铁的构造与维修
(1)基本构造
常用的电烙铁有内热式和外热式两大类,随着焊接技术的不断发展,后来又研制出了恒温电烙铁和吸锡电烙铁。无论哪种电烙铁,其工作原理基本上是相似的,都是在接通电源后,电流使电阻丝发热,并通过传热筒加热烙铁头,当其达到焊接温度后即可进行工作。对电烙铁的基本要求是:热量充足、温度稳定、耗电少、效率高、安全耐用、漏电流小并对电子元器件不应有磁场影响。
①内热式电烙铁 内热式电烙铁常见规格有20W、30W、35W和50W等几种。其外形和组成如图2-58所示,主要由烙铁头、发热元件、连接杆和胶木手柄等组成,各部分作用如下。
a.烙铁头 烙铁头是由紫铜制作的,是电烙铁用于焊接的工作部分。根据不同装配物体的焊接需要,烙铁头可以制成各种不同的形状,可用锉刀改变烙铁头刃口的形状,以满足不同焊接物面的要求。
b.发热元件(烙铁芯) 它是用电阻丝绕在细瓷管上的,其作用是通过电流并将电能转换成热能,使烙铁头受热温度升高。
c.连接杆 它为一端带有螺纹的铁质圆筒,内部固定烙铁芯,外部固定烙铁头,既起支架作用,又起传热筒的作用。
d.胶木手柄 由胶木压制而成,使用时手持胶木手柄,既不烫手,又安全。
图2-58 内热式电烙铁的外形及其组成
由于内热式电烙铁的发热器装置在烙铁头空腔内部,所以称其为内热式电烙铁。因为发热器在烙铁头内部,热量能完全传到烙铁头上。所以这种电烙铁的特点是热得快,加热效率高(可达85%~90%以上),加热到熔化焊锡的温度只需3min左右,而且具有体积小、重量轻、耗电少、使用灵巧等优点,最适用于晶体管等小型电子元器件和印制电路板的焊接。但内热式电烙铁同时具有烙铁头温度高时容易“烧死”,怕摔,烙铁芯易断等缺点,所以在使用过程中应特别小心。
②外热式电烙铁 外热式电烙铁通常按功率分为25W、45W、75W、100W、150W、200W和300 W等多种规格。其结构如图2-59所示,各部分的作用与内热式电烙铁基本相同。其传热筒为一个铁质圆筒,内部固定烙铁头,外部缠绕电阻丝,其作用是将发热器的热量传递到烙铁头,支架(木柄和铁壳)为整个电烙铁的支架和壳体,起操作手柄的作用。
图2-59 外热式电烙铁外形及结构
③恒温电烙铁 恒温电烙铁借助于电烙铁内部的磁控开关自动控制通电时间而达到恒温的目的。其外形和内部结构如图2-60所示。这种磁控开关利用了软金属被加热到一定温度而失去磁性的原理,并将其作为切断电源的控制方式。
图2-60 恒温电烙铁的外形及内部结构
1—烙铁头;2—软磁金属块;3—加热器;4 —永久磁铁;5—非金属薄壁圆筒;6—支架;7—小轴;8—触点;9—接触簧片
在烙铁头1附近装有软磁金属块2,加热器3在烙铁头外围,软磁金属块平时总是与磁控开关接触,非金属薄壁圆筒5的底部有一小块永久磁铁4,用小轴7将永久磁铁4、接触簧片9连接在一起构成磁控开关。
电烙铁通电时,软磁金属块2具有磁性,吸引永久磁铁4、小轴7带动接触簧片9与触点8闭合,使发热器通电升温,当烙铁头温度上升到一定值时,软磁金属块失磁,永久磁铁4在支架6的吸引下脱离软磁金属块,小轴7带动接触簧片9离开触点8,发热器断电,导致电烙铁温度下降。在温度降到一定值时,软磁金属块2恢复磁性,永久磁铁4又被吸回,接触簧片9又与触点8闭合,发热器电路又被接通。如此断续通电,可以把电烙铁的温度始终控制在一定范围内。
恒温电烙铁的优点是,比普通电烙铁省电二分之一,焊料不易氧化,烙铁头不易过热氧化,更重要的是能防止元器件因温度过高而损坏。
④吸锡电烙铁 吸锡电烙铁的外形如图2-61所示。它主要用于电工和电子装修中拆换元器件。操作时先用吸锡电烙铁头部加热焊点,待焊锡熔化后,按动吸锡装置,即可把锡液从焊点上吸走,便于拆下零件。利用这种电烙铁,拆焊效率高,不会损伤元器件,特别是拆除焊点多的元器件,如集成块、波段开关等,尤为方便。
图2-61 吸锡电烙铁
(2)电烙铁的拆装与维修
①电烙铁的拆装 电烙铁在使用过程中,会出现这样或那样的故障。为了排除故障,往往需要将电烙铁拆卸分解,因此,掌握电烙铁的正确拆装方法和步骤十分必要。下面以内热式电烙铁为例说明其拆装步骤。
拆卸时,首先拧松手柄上顶紧导线的制动螺钉,旋下手柄,其次从接线桩上取下电源线和烙铁芯引线,取出烙铁芯,最后拔下烙铁头。安装顺序与拆卸刚好相反,只是在旋紧手柄时,勿使电源线随手柄扭动,以免将电源线接头部位绞坏,造成短路。
②电烙铁的维修 电烙铁的电路故障一般有短路和开路两种。如果是短路,一接电源就会烧断熔丝,短路点通常在手柄内的接头处和插头中的接线处。这时如果用万用表电阻挡检查电源插头两插脚之间的电阻,阻值将趋于零。如果接上电源几分钟后,电烙铁还不发热,一定是电路不通。如果电源供电正常,通常是电烙铁的发热器、电源线及有关接头有开路现象。这时旋开手柄,用万用表R×100Ω挡测烙铁芯两接线桩间的电阻值,如果阻值在2kΩ左右,一定是电源线接线松动或接头脱焊,应更换电源线或重新连接。如果两接线桩间的电阻无穷大,而烙铁芯引线与接线桩接触良好,一定是烙铁芯电阻丝断路,应更换烙铁芯。
要注意对电烙铁进行经常性维修,除了用万用表欧姆挡测量插头两端是不是有短路或开路现象外,还要用R×1kΩ或R×10kΩ挡测量插头和外壳之间的电阻。如果指针指示无穷大,或电阻大于2~3MΩ,就可以使用,若电阻值小,说明有漏电现象,应查明漏电原因,加以排除之后才能使用。
发现木柄松动要及时拧紧,否则容易使电源线破损,造成短路。发现烙铁头松动,要及时拧紧,否则烙铁头脱落可能造成事故。电烙铁使用一段时间后,要将烙铁头取下,去掉与连接杆接触部分的氧化层或锈污,再将烙铁头重新装上,避免以后取不下烙铁头。当电烙铁头使用时间过久,出现腐蚀、凹坑、失去原有形状时,会影响正常焊接,应用锉刀对其整形,加工成符合要求的形状,再镀上锡。
③使用电烙铁的注意事项 使用电烙铁一定要注意安全,避免发生触电事故。使用前,应检查两股电源线与保护接地线的接头不能接错,这种接线错误很容易使操作人员触电。电源线及电源插头要完好无损,对于塑料皮导线,应仔细检查烫伤处,如果有损伤或出现导线裸露现象,应用绝缘胶布包扎好,以防止触电和发生短路。
对于初次使用和长期放置未用的电烙铁,使用前最好将电烙铁内的潮气烘干,以防止电烙铁出现漏电现象。
新电烙铁的烙铁头刃口表面有一层氧化铜,使用前需要先给烙铁头镀上一层锡。镀锡的方法是:将电烙铁通电加热,用锉刀或砂纸将刃口表面氧化层打磨掉,在打磨干净的地方,涂上一层焊剂(例如松香),当松香冒烟、烙铁头开始熔化焊锡时,把烙铁头放在有少量松香和焊锡的砂纸上研磨,各个面都要研磨到,使烙铁头的刃口镀上一层锡。镀上焊锡,不但能够保护烙铁头不被氧化,而且使烙铁头传热快,在使用过程中,还要经常沾一些松香,以便及时清除烙铁头上的氧化锡,使镀上的焊锡能长期保留在烙铁头上。
使用过程中不宜使烙铁头长时间空热,以免烙铁头被“烧死”和电热丝加速氧化而烧断。焊接时使用的焊剂一般应使用松香或中性焊剂,不宜选用酸性焊剂,以免腐蚀电子元器件及烙铁头与发热器。烙铁头要保持清洁,使用中可常在石棉毡上擦几下,以擦除氧化层和污物。当松香等积垢过多时,应趁热用破布等用力将其擦去,并重新镀锡。若烙铁头出现不能上锡的现象(即“烧死”),要用刮刀刮去焊锡,再用锉刀清除表面黑灰色的氧化层,将烙铁头刃口磨亮,涂上焊剂,镀上焊锡。
当电烙铁工作后暂时闲置不用(焊接间隙)时,最好放在特制的烙铁架上,既使用方便,又避免烫坏其他物品。烙铁架可以自制,在拿放电烙铁时,应当轻拿轻放,不能任意敲击,以免损坏内部加热器件。
(3)电烙铁的选用
电烙铁的选用应从下列四个方面来考虑。
①烙铁头的形状要适应被焊物面的要求和焊点及元器件的密度 烙铁头有直轴式和弯轴式两种。功率大的电烙铁,烙铁头的体积也大。常用外热式电烙铁的头部大多制成錾子式样,而且根据被焊物面的要求,錾式烙铁头头部角度有10°~25°、45°等,錾口的宽度也各不相同,如图2-62(a)、(b)所示。对焊接密度较大的产品,可用图2-62(c)、(d)所示的烙铁头。内热式电烙铁常用圆斜面烙铁头,适合于焊接印制电路板和一般焊点,如图2-62(e)所示。在印制电路板的焊接中,采用图2-62(f)所示的凹口烙铁头更为方便。
②烙铁头顶端温度应能适应焊锡的熔点 烙铁头顶端温度通常应比焊锡的熔点高30~80℃, 而且此温度不应包括烙铁头接触焊点时下降的温度。
图2-62 各种烙铁头外形
③电烙铁的热容量应能满足被焊件的要求 热容量太小,温度下降快,使焊锡熔化不充分,焊点强度低,表面发暗而无光泽,焊锡颗粒粗糙,甚至造成虚焊。热容量过大,会导致元器件和焊锡温度过高,不仅会损坏元器件和导线绝缘层,还可能使印制电路板铜箔起泡,焊锡流动性太大而难以控制。
④烙铁头的温度恢复时间能满足被焊件的热量要求 所谓烙铁头的温度恢复时间,是指烙铁头接触焊点温度降低后,重新恢复到原有最高温度所需要的时间。要使这个恢复时间恰当,必须选择功率、热容量、烙铁头形状、长短等合适的电烙铁。
由于被焊件的热量要求不同,对电烙铁功率的选择应注意以下几个方面。
a.焊接较精密的元器件和小型元器件,宜选用20W的内热式电烙铁或25~45W的外热式电烙铁。
b.对连续焊接、热敏元件焊接,应选用功率偏大的电烙铁。
c.对大型焊点及金属底板的接地焊片,宜选用100W及以上的外热式电烙铁。