Материал для жал паяльных станций Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Компоненты и технологии, № 6'2004

Материал для жал

паяльных станций

В рекламных проспектах ряда фирм, например ERSA, содержится следующая информация: «...для ускорения теплопередачи в оконечной части новейших жал используется серебро». Насколько же применение драгметалла улучшает термические характеристики паяльного инструмента и оборудования для контактной пайки?

Технологии

Василий Штенников

[email protected]

200

В традиционных паяльниках обычно применяют стержень (головку, жало, наконечник) длина которого более 2,5 см. При времени пайки меньше 3 с такой паяльный стержень можно считать длинным:

Ь> 1,6-¿спп ,

(1)

где I — длина паяльного стержня; тп — время пайки.

Усредняя данные источников [2, 3], можно получить следующие ^ значения для коэффициентов теплоусвоения лУ?урс , температуропроводности а и теплопроводности X, соответственно: для меди —

-у/ХрГ

„ ^ Тт -1/2 -2 о

= Ъ,66Дж-с хсм хС ;

аСи = 1,02 см2/с кСи = 3,715 Вт-смт1 х » С-1

для серебра

у!А,рс^ = 3,06Дж-с У-см “х“С ;

-1/2

-2 о„-1

аА& = 1,37 см2/с

В современных паяльных станциях имеет место тенденция размещать нагреватель максимально близко к рабочему концу паяльного стержня [5-15]. В паяльных полуавтоматах также возможно использование коротких паяльных стержней при одновременном обеспечении хорошего теплового контакта с массивным термостабилизированным корпусом. Таким образом, максимальная длина паяльного стержня, считая от его нагревателя или термостабилизированного корпуса до рабочего конца, редко превышает 2,5 см для паяльных станций и 0,5 см для полуавтоматов. При этом можно считать, что нерабочий конец стержня изотермичен. Следовательно, при времени пайки 3 с стержень паяльной станции как и паяльный стержень полуавтомата, можно считать «коротким», так как выполняется условие:

(2)

Ь< \,6^ахп

При этом постоянную времени разогрева т0 паяющего конца можно определить по формуле [16]:

0,41і

(3)

ХА^ = 3,615 Вт-смт1 х 0 С1

Для «длинных» паяльных стержней снижение температуры его рабочего конца при одиночной пайке обратно пропорционально коэффициенту тепло-усвоения [1] и для серебряного стержня оно будет в 3,66/3,06 = 1,20 раза больше, чем для медного [2, 3].

Время выравнивания температуры по длине «длинного» стержня зависит от времени пайки и не зависит от его геометрических, теплофизических параметров, а также тепловых условий крепления к корпусу паяльника [4].

Таким образом, для «длинных» паяльных стержней не рационально использовать серебро вместо меди.

Для «короткого» паяльного стержня снижение температуры паяющего конца обратно пропорционально коэффициенту теплоусвоения, но поправка на длину будет зависеть от величины безразмерного коэффициента Фурье [17].

Реальную кривую зависимости Ді1и/Діх от

при Б0 > 0,5 для «короткого» стержня в первом приближении можно заменить следующим соотношением:

Д*1и/Д*1 * 0,62 В;11-5 (4)

где Д*1 — снижение температуры рабочего конца «длинного» стержня.

-------www.finestreet.ru---------------------------

Компоненты и технологии, № 6'2004

Тогда окончательно для «коротких» паяльных стержней получим:

AtlKU/At

2 ки

•Мре)

V(^.pc)i

2 0,62 Fol

X-----

-0,5

0,62 Fol

(Xpc)2 Я-2 (pc)i A. 2

(^pc)i A.J (pc)2 A.!

-0,5

(5)

Ai.

Ai,

1KU

1 Mt) exp(+Tj/Tol)

Ai,

Ai,

2кц

2кы(т) ехр(+Т2/То2)

(6)

(7)

lo2 ■

4Г

71 a.

в уравнения (6, 7), отношение времен полного разогрева для эталонного стержня из материала 1 и любого другого 2 с учетом (5) определится из выражения:

= Х7 =ЄХР

3-

2

Х2 ТС í?2

(8)

Логарифмируя обе части уравнения, полу ие

*1

чим следующее соотношение:

Тч= Т,

«і а-

Іп^+З

(9)

Технологии

где Д*1ки, Д*2ки — снижение температуры рабочего конца короткого изотермичного паяльного стержня 1 и 2 соответственно в любое время т.

Таким образом, снижение температуры рабочего конца «короткого» изотермического паяльного стержня в первом приближении обратно пропорционально коэффициенту теплопроводности. Следовательно, для серебряного и медного короткого изотермического паяльного стержня оно будет примерно одинаково.

Сопоставим время разогрева паяльного стержня из меди и материала-заменителя. Уравнения разогрева для их рабочих концов будут выглядеть следующим образом:

Обычно за время полного разогрева принимают время, равное 3т0. Подставляя т1 = 3т01 и

Вывод

Замена меди на серебро в паяльных наконечниках целесообразна только для «коротких» паяльных стержней 1 < 1 ,6 / ах, из-за более быстрого разогрева рабочего конца после пайки. НМ

Литература

1. Штенников В. Н. Зависимость снижения температуры паяющего конца стержня паяльника во время пайки от его диаметра, материала и температуры холостого хода // Организация производства, прогрессивная технология. 1981. № 3.

2. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник под общей ред. В. А. Григорьева и В. М. Зорина. М., Энер-гоиздат. 1982.

3. Пехович А. И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия. 1976.

4. Штенников В. Н. Разогрев стержня паяльника после пайки // Сб.ВИМИ. 1985. Сер. РТ. Вып. 39.

5. А. Сигаев, Ю. Горбачев. Новое поколение паяльных станций // Компоненты и технологии. 2001. № 3.

6. В. Тихонов. Дороги, которые мы выбираем // Компоненты и технологии. 2001. № 3.

7. Д. Колесов. Больше чем просто паяльник // Компоненты и технологии. 2002. № 7.

8. А. Любимцев. Паяльные станции HAKKO Corporation // Компоненты и технологии. 2003. № 7.

9. А. Любимцев. HAKKO — паяльная техника, опережающая время // Компоненты и технологии. 2003. № 6.

10. Д. Колесов. Паяльники с индукционным нагревом: смена поколений // Компоненты и технологии. 2003. № 6.

11. Инструмент, оборудование, материалы для производства и ремонта электронной техники. Каталог «Инструмент сегодня». 2003.

12. New Dimensión Catalogue. ERSA. 97/98.

13. Electronics Catalogue 2000. Cooper Tools.

14. Проспект термоинструмента Sensa Temp. 2000.

15. Каталог фирмы ERSA. 1995.

16. Штенников В. Н. Разогрев паяльного стержня полуавтомата // Организация производства, прогрессивная технология. 1982. № 1.

17. Штенников В. Н. Влияние длины стержня паяльника на снижение температуры его паяющего конца при одиночной пайке // Организация производства, прогрессивная технология. 1981. № 9.

или Зто1 а

1 , *>1 і ТГІПт^+І

3 Х2

где

Зт„

отношение времени полного разогрева рабочего конца «короткого» стержня из материала 2 по отношению к полному времени разогрева рабочего конца «короткого» стержня из материала 1, если их нерабочие концы изотермичны.

Например, для серебряного паяльного стержня время полного разогрева рабочего конца после окончания пайки составит 1,02/1,37(1/3х1п(3,715/3,615)+1) =0,75 от времени полного разогрева рабочего конца медного паяльного стержня. Другими словами, «короткий изотермичный» серебряный стержень разогреется в 1,33 раза быстрее «короткого изотермичного» медного.

----------------------www.finestreet.ru -

201

-Q-