Содержание
- Основные качества нихрома
- Основные свойства
- Маркировка нихромовой проволоки
- Применение нихрома
- Где можно приобрести нихромовую проволоку
- Навивка нихромовой спирали
- Стоимость нихрома
- Заключение
- Электрическая схема паяльника
- Устройство паяльника
- Напряжение питания паяльников
- Мощность нагрева паяльников
- Ремонт паяльника своими руками
- Проверка исправности сетевого шнура и спирали паяльника
- Расчет и ремонт нагревательной обмотки паяльника
Нихром был изобретен в 1905 году Альбертом Маршем, который соединил никель (80%) и хром (20%). Сегодня существует около десяти модификаций сплавов различных марок. В качестве дополнительных легирующих примесей добавляется алюминий, марганец, железо, кремний, титан, молибден и т. д. Благодаря своим выдающимся качествам этот металл стал широко использоваться для производства электротехники.
Основные качества нихрома
- высокой жаростойкостью. При высоких температурах его механические свойства не меняются;
- пластичностью, которая позволяет изготавливать из сплава нихромовые спирали, проволоки, ленты, нити;
- простотой обработки. Изделия из нихрома хорошо свариваются, штампуются;
- высокую стойкость к коррозии в различной среде.
- сопротивление нихрома высокое.
Основные свойства
- Плотность составляет 8200-8500 кг/м3.
- Температура плавления нихрома – 1400 С.
- Максимальная рабочая температура – 1100°С.
- Прочность – 650-700 МПа.
- Удельное сопротивление нихрома 1,05-1,4 Ом.
Маркировка нихромовой проволоки
Нихромовая проволока – прекрасный материал для различных электронагревательных элементов, которые используются практически во всех отраслях промышленности. Практически каждый бытовой нагревательный прибор имеет элементы, выполненные из нихрома.
Буквенная маркировка проволоки:
- «Н» – используется, как правило, в нагревательных элементах.
- «С» – применяется в элементах сопротивления.
- «ТЭН» – предназначается для трубчатых электронагревателей.
Согласно отечественным стандартам, существуют несколько основных марок:
- Двойная проволока Х20Н80. В состав сплава входит: никель – 74%, хром – 23%, а также по 1% железа, кремния и марганца.
- Тройная Х15Н60. Сплав состоит из 60% никеля и 15% хрома. Третий компонент – железо (25%). Насыщение сплава железом позволяет значительно удешевить нихром, цена на который довольно высокая, и при этом сохранить его жаростойкость. Кроме того, повышается его обрабатываемость.
- Наиболее дешевый вариант нихрома – Х25Н20. Это богатый железом сплав, в котором механические свойства сохраняются, но рабочая температура ограничена 900°С.
Применение нихрома
Благодаря своим качественным и уникальным характеристикам нихромовые изделия могут применяться там, где нужна надежность, прочность, устойчивость к химически агрессивной среде и очень высоким температурам.
Нихромовые спирали и проволока являются неотъемлемой частью практически всех видов нагревательных приборов. Нихром присутствует в тостерах, хлебопекарнях, обогревателях, духовках. Сплав также нашел применение в резисторах и реостатах, работающих при сильном нагреве. Имеется нихром и в электрических лампах и паяльниках. Нихромовые спирали обладают жаростойкостью и значительным сопротивлением, что позволяет их использовать в высокотемпературных печах сушки и обжига.
Находит применение и лом нихрома. Он переплавляется, и материал снова идет в дело. Сплав никеля с хромом используется в химических лабораториях. Данный состав не вступает в реакцию с большинством щелочей и кислот. Деформированные нагревательные нихромовые спирали применяют в электронных сигаретах.
По сравнению с ранее используемым для этих целей железом, изделия из нихрома более безопасны, не искрят, не ржавеют, не имеют оплавленных участков.
Температура плавления нихрома 1400°С, поэтому при приготовлении пищи не чувствуются посторонние запахи и гарь.
Инженеры до сих пор исследуют уникальные свойства этого материала, постоянно расширяя сферу его применения.
В домашних условиях нихромовая проволока используется для изготовления самодельного оборудования, электролобзиков и резаков, таких как, например, станок для резки пенопласта или дерева, паяльник, приспособление для выжигания по дереву, сварочные аппараты, бытовые обогреватели и т. д.
Самой популярной считается проволока Х20Н80 и Х15Н60.
Где можно приобрести нихромовую проволоку
Реализация данного продукта производится в рулонах (бухтах, катушках) либо же в виде ленты. Сечение нихромовой проволоки может быть в виде овала, круга, квадрата, а также трапеции, диаметр составляет в пределах от 0,1 до 1 миллиметра.
Где же взять или купить изделия из нихрома? Предлагаем рассмотреть самые распространенные и возможные варианты:
- Прежде всего, можно обратиться в организацию, изготавливающую данную продукцию и сделать заказ. Узнать точный адрес таких предприятий можно в специальных справочных по товарам и услугам, которые имеются практически во всех крупных городах и населенных пунктах. Оператор сможет подсказать, где приобрести, и даст номер телефона. Кроме того, информацию об ассортименте такой продукции можно найти на официальных сайтах производителей.
- Купить нихромовые изделия можно в специализированных магазинах, например, продающих радиодетали, материал для мастеров типа «Умелые руки» и т. д.
- Купить у частных лиц, торгующих радиодеталями, запасными частями и прочими металлическими изделиями.
- В любом хозяйственном магазине.
- На рынке можно приобрести какой-нибудь старый прибор, например лабораторный реостат, и взять нихром.
- Нихромовую проволоку также можно найти и у себя дома. К примеру, именно из нее изготовлена спираль электрической плитки.
Если необходимо сделать большой заказ, тогда больше всего подойдет именно первый вариант. Если нужно небольшое количество проволоки из нихрома, в этом случае можно рассматривать все остальные пункты списка. При покупке необходимо обязательно обратить внимание на маркировку.
Читайте так же: Почему обратка меньше чем подача
Навивка нихромовой спирали
Сегодня нихромовая спираль является одним из основных элементов многих нагревательных приборов. После остывания нихром способен сохранять свою пластичность, благодаря чему спираль из такого материала можно легко снять, изменить ее форму или при необходимости подогнать под подходящий размер. Намотка спирали в промышленных условиях осуществляется автоматическим путем. В домашних условиях можно осуществить также ручную намотку. Рассмотрим подробнее, как это сделать.
Если не слишком важны параметры готовой нихромовой спирали в ее рабочем состоянии, при намотке можно произвести расчет, так сказать, «на глаз». Для этого следует подобрать нужное количество витков в зависимости от нагрева нихромового провода, при этом включая периодически спираль в сеть и уменьшая или увеличивая число витков. Такая процедура намотки очень простая, но может занять достаточно много времени, да и часть нихрома при этом расходуется впустую.
Для повышения простоты и точности расчета намотки спирали можно воспользоваться специальным онлайн-калькулятором.
Рассчитав необходимое количество витков, можно приступать к намотке на стержень. Не обрезая провод, следует осторожно подключить нихромовую спираль к источнику напряжения. Затем проверить правильность расчетов по намотке спирали. Важно учитывать, что для спиралей закрытого типа длина намотки должна быть увеличена на треть полученного при расчете значения.
Для обеспечения одинакового расстояния между соседними витками нужно вводить намотку в 2 провода: один – нихромовый, второй – любой медный или алюминиевый, с диаметром, который равен нужному зазору. Когда намотка будет окончена, вспомогательный провод следует аккуратно смотать.
Стоимость нихрома
Единственный недостаток, который имеет нихром, – цена. Так, двухкомпонентный сплав при покупке в розницу оценивается примерно в 1000 рублей за один килограмм. Стоимость марок нихрома с лигатурой – около 500-600 рублей.
Заключение
Выбирая продукцию из нихрома, необходимо учитывать данные о химическом составе интересующего товара, его электропроводность и сопротивление, физические характеристики диаметра, сечение, длину и т. д. Важно также поинтересоваться документацией соответствия. Кроме того, нужно уметь визуально отличать сплав от его, так сказать, «конкурентов». Правильность выбора материала является залогом надежности электротехники.
Очень простое устройство для изготовления спирали накаливания из нихромовой проволоки, его можно сделать всего за пять минут. С помощью такого приспособлением, еще в Советские времена, на нашем производстве было изготовлено тысячи спиралей для отопительных "козлов" и кипятильников. Хотя нихромовая проволока из-за никеля в составе очень дорогая, но халяву еще никто не отменял и поэтому приспособа может быть кому-то пригодиться.
Видео работы приспособы
Внешний вид получаемой спирали.
Пункт 1. Подготовимся.
Что нам для этого понадобится:
Для начала надо раздобыть нихромовую проволоку, только после этого все остальное.
• Брусок деревянный, примерно 100х5х5 см.
• Рейка деревянная, примерно 100х4х1 см.
• Гвозди мелкие 20-30 мм. 4-5 шт.
• Саморезы 3 шт.
• Пруток-кругляк длиной 120 см., его диаметр в зависимости от необходимого намоточного диаметра спирали (Д =4-10 мм.)
• Дрель и сверло Д = 4-5 мм.
• Две струбцины.
• Ножовка по металлу или болгарка с тонким диском.
• Отвертка, молоток.
Сверху, на большой брусок накладываем тонкую рейку, смещаем ее на одну из сторон, чтобы получился внутренний угол, размерами примерно 1х1 см., туда будет закладываться пруток.
Пункт 3. Работа устройства.
Возьмем нихромовую проволоку расчетной длины и сечения.
Начинаем намотку, направление вращения должно быть таким, чтобы проволока уходила на верх прутка, а не под низ, тогда пруток будет сам прижиматься к бруску не пытаясь" убежать".
Электрический паяльник – это ручной инструмент, предназначенный для скрепления между собой деталей посредством мягких припоев, путем разогрева припоя до жидкого состояния и заполнения ним зазора между спаиваемыми деталями.
Электрическая схема паяльника
Как видите на чертеже электрическая схема паяльника очень простая, и состоит всего из трех элементов: вилки, гибкого электропровода и нихромовой спирали.
Как видно из схемы, в паяльнике отсутствует возможность регулировки температуры нагрева жала. И даже, если мощность паяльника выбрана правильно, то все равно не факт, что температура жала будет требуемой для пайки, так как длина жала со временем уменьшается за счет постоянной его заправки, припои тоже имеют разные температуры плавления. Поэтому для поддержания оптимальной температуры жала паяльника приходится подключать его через тиристорные регуляторы мощности с ручной регулировкой и автоматическим поддержанием заданной температуры жала паяльника.
Устройство паяльника
Паяльник представляет собой стержень из красной меди, который нагревается спиралью из нихрома до температуры плавления припоя. Стержень паяльника делается из меди благодаря высокой ее теплопроводности. Ведь при пайке нужно быстро передать жалу паяльника от нагревательного элемента тепло. Конец стержня имеет клиновидную форму, является рабочей частью паяльника и называется жалом. Стержень вставляется в стальную трубку, обернутую слюдой или стеклотканью. На слюду намотана нихромовая проволока, которая служит нагревательным элементом.
Читайте так же: Котел навьен регулировка мощности
Поверх нихрома намотан слой слюды или асбеста, служащий для снижения потерь тепла и электрической изоляции спирали из нихрома от металлического корпуса паяльника.
Концы нихромовой спирали соединены с медными проводниками электрического шнура с вилкой на конце. Для обеспечения надежности этого соединения концы нихромовой спирали согнуты и сложены вдвое, что снижает нагрев в месте соединения с медным проводом. В дополнение соединение обжато металлической пластинкой, лучше всего обжим делать из алюминиевой пластины, которая имеет высокую теплопроводность и будет эффективнее отводить тепло от места соединения. Для электрической изоляции на место соединения надевают трубки из термостойкого изоляционного материала, стеклоткани или слюды.
Медный стержень и нихромовая спираль закрывается металлическим корпусом, состоящим из двух половинок или сплошной трубки, как на фотографии. Корпус паяльника на трубке фиксируется накидными колечками. На трубку, для защиты руки человека от ожога, насаживается ручка из плохо провидящего тепло материала, дерева или термостойкой пластмассы.
При вставлении вилки паяльника в розетку электрический ток поступает на нихромовый нагревательный элемент, который нагревается и передает тепло медному стержню. Паяльник готов к пайке.
Маломощные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, микросхемы и тонкие провода паяют паяльником мощностью 12 Вт. Паяльники 40 и 60 Вт служат для пайки мощных и крупногабаритных радиодеталей, толстых проводов и небольших деталей. Для пайки крупных деталей, например, теплообменников газовой колонки, потребуется уже паяльник мощностью сто и более Вт.
Напряжение питания паяльников
Электрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220 В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36 В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен. Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6 В, легкового автомобиля – 12 В, грузового – 24 В. В авиации используют сеть частотой 400 Гц и напряжением 27 В.
Есть и конструктивные ограничения, например, паяльник мощностью 12 Вт сложно сделать на питающее напряжение 220 В, так как спираль потребуется мотать из очень тонкого провода и поэтому намотать много слоев, паяльник получится большим, не удобным для мелкой работы. Так как обмотка паяльника намотана из нихромовой проволоки, то питать его можно как переменным, так и постоянным напряжением. Главное чтобы напряжение питания соответствовало напряжению, на которое рассчитан паяльник.
Мощность нагрева паяльников
Мощностью электрические паяльники бывают 12, 20, 40, 60, 100 Вт и больше. И это тоже не случайно. Для того, чтобы припой при пайке хорошо растекался по поверхностям спаиваемый деталей, их нужно прогреть до температуры чуть большей, чем температура плавления припоя. При контакте с деталью тепло передается от жала к детали и температура жала падает. Если диаметр жала паяльника не достаточный или мощность нагревательного элемента мала, то отдав тепло, жало не сможет нагреться до заданной температуры, и паять будет невозможно. В лучшем случае получится рыхлая и не прочная пайка.
Более мощным паяльником можно паять маленькие детали, но возникает проблема недоступности к месту пайки. Как, например, запаять в печатную плату микросхему с шагом ножек 1,25 мм жалом паяльника размером в 5 мм? Правда есть выход, на такое жало навивают несколько витков медного провода диаметром 1мм и концом уже этого провода паяют. Но громоздкость паяльника делают работу практически не выполнимой. Есть и еще одно ограничение. При большой мощности, паяльник быстро прогреет элемент, а многие радиодетали не допускают нагрева выше 70˚С и по этому, допустимое время их пайки составляет не более 3 секунд. Это диоды, транзисторы, микросхемы.
Ремонт паяльника своими руками
Паяльник перестает нагреваться по одной из двух причин. Это в результате перетирания сетевого шнура или перегорания нагревательной спирали. Чаще всего перетирается шнур.
Проверка исправности сетевого шнура и спирали паяльника
При пайке сетевой шнур паяльника постоянно изгибается, особенно сильно в месте выхода из него и вилки. Обычно в этих местах, особенно если сетевой шнур жесткий, он и перетирается. Сначала проявляться такая неисправность недостаточным нагревом паяльника или периодическим его охлаждением. В конечном итоге, паяльник перестает нагреваться.
Поэтому перед ремонтом паяльника нужно проверить наличие питающего напряжения в розетке. Если напряжение в розетке есть, то проверить сетевой шнур. Иногда неисправность шнура можно определить, плавно перегибая его в месте выхода из вилки и паяльника. Если паяльник при этом стал чуть теплее, значит точно неисправен шнур.
Проверить исправность шнура можно подключив к штырям вилки щупы мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. Если при изгибании шнура показания будут изменяться, то шнур перетерся.
Если обнаружилось что, обрыв шнура находится в месте выхода из вилки, то для ремонта паяльника достаточно будет отрезать часть шнура вместе с вилкой и установить на шнур разборную.
Читайте так же: Где устанавливают балансировочные клапаны
В случае, если шнур перетерся в месте выхода из ручки паяльника или мультиметр, подключенный к штырям вилки, при изгибании шнура не показывает сопротивление, то придётся разбирать паяльник. Для получения доступа к месту присоединения спирали к проводам шнура достаточно будет снять только ручку. Далее последовательно прикоснуться щупами мультиметра к контактам и штырям вилки. Если сопротивление равно нулю, то в обрыве спираль или плохой контакт ее с проводами шнура.
Расчет и ремонт нагревательной обмотки паяльника
При ремонте или при самостоятельном изготовлении электрического паяльника или любого другого нагревательного прибора приходится мотать нагревательную обмотку из нихромовой проволоки. Исходными данными для расчета и выбора проволоки является сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора, которое определяется исходя из его мощности и напряжения питания. Рассчитать, какое должно быть сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора можно с помощью таблицы.
Зная напряжение питания и измеряв сопротивление любого нагревательного электроприбора, например паяльника, электрочайника, электрического обогревателя или электрического утюга, можно узнать потребляемую этим бытовым электроприбором мощность. Например, сопротивление электрочайника мощностью 1,5 кВт будет равно 32,2 Ом.
| 12 | 48,0 | 108 | 1344 | 4033 |
| 6,0 | 24,0 | 54 | 672 | 2016 |
| 4,0 | 16,0 | 36 | 448 | 1344 |
| 3,4 | 13,7 | 31 | 384 | 1152 |
| 2,4 | 9,6 | 22 | 269 | 806 |
| 1.9 | 7.7 | 17 | 215 | 645 |
| 1,4 | 5,7 | 13 | 161 | 484 |
| 0,96 | 3,84 | 8,6 | 107 | 332 |
| 0,72 | 2,88 | 6,5 | 80,6 | 242 |
| 0,48 | 1,92 | 4,3 | 53,8 | 161 |
| 0,36 | 1,44 | 3,2 | 40,3 | 121 |
| 0,29 | 1,15 | 2,6 | 32,3 | 96,8 |
| 0,21 | 0,83 | 1,85 | 23,0 | 69,1 |
| 0,16 | 0,64 | 1,44 | 17,9 | 53,8 |
| 0,14 | 0,57 | 1,30 | 16,1 | 48,4 |
| 0,10 | 0,38 | 0,86 | 10,8 | 32,3 |
| 0,07 | 0,29 | 0,65 | 8,06 | 24,2 |
| 0,06 | 0,23 | 0,52 | 6,45 | 19,4 |
| 0,05 | 0,19 | 0,43 | 5,38 | 16,1 |
Рассмотрим на примере как пользоваться таблицей. Допустим, требуется перемотать паяльник мощностью 60 Вт рассчитанный на напряжение питания 220 В. По самой левой колонке таблицы выбираете 60 Вт. По верхней горизонтальной строке выбираете 220 В. В результате расчета получается, что сопротивление обмотки паяльника, не зависимо от материала обмотки, должно быть равно 806 Ом.
Если Вам понадобилось сделать из паяльника мощностью 60 Вт, рассчитанного на напряжение 220 В, паяльник, для питания от сети 36 В, то сопротивление новой обмотки должно будет уже равно 22 Ом. Вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление обмотки любого электронагревательного прибора с помощью онлайн калькулятора.
После определения требуемой величины сопротивления обмотки паяльника из ниже приведенной таблицы выбирается подходящий, исходя из геометрических размеров обмотки, диаметр нихромовой проволоки. Нихромовая проволока представляет собой хромоникелевый сплав, который выдерживает температуру нагрева до 1000˚С и маркируется Х20Н80. Это означает, что в сплаве содержится 20% хрома и 80% никеля.
| 0,05 | 0,07 | 0,08 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,60 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,5 | 2,0 | 2,2 | 2,5 | 3,0 |
| 550 | 280 | 208 | 137 | 34,6 | 15,7 | 8,75 | 5,60 | 3,93 | 2,89 | 2,20 | 1,70 | 1,40 | 1,16 | 0,97 | 0,83 | 0,62 | 0,35 | 0,31 | 0,22 | 0,16 |
Для намотки спирали паяльника имеющей сопротивление 806 Ом из примера выше, понадобится 5,75 метров нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм (нужно поделить 806 на 140), или 25,4 м проволоки диаметром 0,2 мм, и так далее.
Замечу, что при нагреве на каждых на 100° сопротивление нихрома увеличивается на 2%. Поэтому сопротивление спирали 806 Ом из выше приведенного примера при нагреве до 320˚С увеличится до 854 Ом, что практически не повлияет на работу паяльника.
При намотке спирали паяльника витки укладываются вплотную друг к другу. При нагревании докрасна поверхность нихромовой проволоки окисляется и образует изолирующую поверхность. Если вся длина проволоки не вмещается на гильзе в один слой, то намотанный слой покрывается слюдой и мотается второй.
Для электрической и тепловой изоляции обмотки нагревательного элемента лучшими материалами является слюда, стекловолоконная ткань и асбест. Асбест обладает интересным свойством, его можно размочить водой и он делается мягким, позволяет придавать ему любую форму, а после высыхания обладает достаточной механической прочностью. При изолировании обмотки паяльника мокрым асбестом надо учесть, что мокрый асбест хорошо проводит эклектический ток и включать паяльник в электросеть можно будет только после полного высыхания асбеста.
Источник: