焊鐵
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焊鐵（英文：soldering iron），是用於焊接（軟釺焊）時用來熱熔銲料的（手動）工具，結構組成上為一個隔熱的手柄（多為塑料或木質）。它內有一發熱體，套上了金屬質的烙鐵頭（多為尖型）。金屬尖端透過發熱體的熱能傳焊料使之熔化，流入兩個工件之間。發熱體所需的能源可以是外部電源（插座、USB-5V供電）、內部電源（電池）、內部燃料（瓦斯）或外部熱源。
最常見的烙鐵與焊料是用作將兩金屬點焊接在一起，以達至導電的目的，例如把電子元件與印刷電路板焊接在一起。也有不常用的用途，例如烙燒木頭，融割塑料。
烙鐵由加熱的金屬尖端（烙鐵尖；烙鐵頭）和絕緣手柄組成。加熱通常是通過使電流（通過電線或電池電纜提供）通過電阻加熱元件來實現的。無線烙鐵可以通過燃燒儲存在小罐中的氣體來加熱，通常使用催化加熱器而不是火焰。簡易烙鐵在今日很少使用，是把手中的一個大銅烙鐵尖，在火焰中加熱。
焊料在大約 185 °C (365 °F) 時熔化。烙鐵的設計溫度範圍為 200 至 480 °C（392 至 896 °F）。
歷史
[編輯]在電烙鐵開發之前，典型的烙鐵由一個銅塊組成，具有適當形狀的尖端，支撐在鐵棒上並固定在木柄中。使用前，烙鐵在火上或木炭火盆中加熱，一旦太冷而無法使用，就必須重新加熱。烙鐵主要由錫匠和銅匠用於處理薄金屬板。[1]
需要一個大的銅塊，以便在從火中取出後具有足夠的熱容量來提供有用的熱量，而銅是昂貴的。這導致了烙鐵的發展，該烙鐵具有連接到廉價鑄鐵塊的小銅尖。[2] 一些烙鐵甚至具有可拆卸和可更換的銅尖。[2]
第一個電烙鐵有一個非常輕的鉑尖端，由流過尖端本身的電流加熱。[3]
到 1889 年，電烙鐵被開發出來，電阻絲纏繞在銅頭的後端並封閉在保護殼中。[4] 或者，加熱元件可以封裝在重量相對較輕的空心銅頭中。
1894 年，美國電加熱器公司開始 在底特律大規模生產電烙鐵。在American Beauty 發佈他們的烙鐵系列後不久，他們就開始生產它們。[來源請求]
1905 年，《科學美國人》雜誌發表了一份關於製作烙鐵的教程，清楚地解釋了早期烙鐵的製作方法。[5]
1921年，恩斯特·薩克斯（Ernst Sachs）創立的一家德國公司開發了一種類似於美國電熱公司烙鐵的電烙鐵。[6]
類型
[編輯]簡易烙鐵
[編輯]對於電氣和電子工作，使用額定功率在 15 到 35 瓦特之間的低功率烙鐵 。可提供更高的額定值，但不要在更高的溫度下運行；相反，有更多熱量可用於與具有大熱容量的物體（例如金屬底盤）進行焊接連接。[7] 一些烙鐵是溫度控制的，以與焊台相同的方式在固定溫度下運行，對於大熱容量的接頭具有更高的功率。簡單的烙鐵在由熱平衡決定的不受控制的溫度下運行；當加熱大的東西時，它們的溫度會下降。
簡易烙鐵的一種變體是Scope烙鐵，在澳大利亞很常見，它由變壓器或電池等低壓電源供電，當用戶按下拇指護罩時，它會在幾秒鐘內加熱，然後充當熱控制器。「 Scope」烙鐵是一種用於焊接鉛錫合金的工具，自 1950 年以來在澳大利亞製造，用於偶爾或間歇使用。它具有快速達到焊接溫度（~300°C）並將大量熱量傳遞到小區域的優點，但需要注意避免過熱。它使用來自電池或合適變壓器的低電壓 (3–6 V) 和高電流 (數十安培) 運行，因此在設計上是電氣安全的，並且當它離開操作員的手時會迅速冷卻，不應構成火災風險。
無線烙鐵
[編輯]當沒有電或需要無繩操作時，可以使用由電池加熱的迷你烙鐵，或在小型獨立罐中燃燒丁烷等氣體加熱的小烙鐵。這些烙鐵的工作溫度沒有直接調節；燃氣烙鐵可以通過調節氣流來改變功率。氣動烙鐵可能具有可互換的烙鐵頭，包括不同尺寸的烙鐵頭、用於切割塑料的熱刀、帶有熱焰的微型噴燈以及用於收縮熱縮管 等應用的小型熱風機。
溫控烙鐵
[編輯]簡單的烙鐵達到由熱平衡決定的溫度，這取決於功率輸入和環境冷卻以及與之接觸的材料。與底盤等大塊金屬接觸時，烙鐵溫度會下降；一個小烙鐵會失去太多的溫度來焊接一個大的連接。用於電子設備的更先進的烙鐵具有帶有溫度傳感器的機構和溫度控制方法，以保持尖端溫度穩定；如果連接很大，則可以使用更多電源。溫控烙鐵可以是獨立式的，或者可以包括帶有加熱元件和尖端的頭部，由稱為焊台的底座控制，帶有控制電路和溫度調節器，有時還有顯示器。
有多種方法用於控制溫度。其中最簡單的是可變功率控制，很像調光器，它可以在不自動測量或調節溫度的情況下改變烙鐵的平衡溫度。另一種系統使用恆溫器，通常在烙鐵的尖端內，它會自動打開和關閉元件的電源。諸如熱電偶之類的熱傳感器 可以與電路結合使用，以監測尖端的溫度並調節輸送到加熱元件的功率以維持期望的溫度。[8][9]在某些型號中，控制電路的固件是免費軟件可由最終用戶修改。[10][11][12]
另一種方法是使用在特定溫度（即居里點）下會失去磁性的磁化烙鐵頭。只要尖端是磁性的，它就會關閉開關以向加熱元件供電。當它超過設計溫度時，它會打開觸點，冷卻直到溫度下降到足以恢復磁化。更複雜的居里點烙鐵通過尖端循環高頻交流電流，使用磁物理僅在尖端表面低於居里點的地方直接加熱。[13]
焊台（返修台）
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焊台具有溫度控制器，由電源、用於用戶調節溫度和顯示的控制電路以及帶有尖端溫度傳感器的烙鐵或焊頭組成。該站通常在不使用時有一個熱烙鐵支架，以及用於清潔的濕海綿。它最常用於焊接電子元件。它可以組合其他工具或維修平台；例如返修站，主要用於表面貼裝元件。它還可能有熱風槍、真空拾取工具和焊頭；拆焊台將有一個帶有真空泵的拆焊頭，用於拆焊通孔組件，以及一個烙鐵頭。
型號
[編輯]- T12焊台
- 高頻焊台
配套工具
[編輯]鑷子（焊接用）
[編輯]對於有兩個端子的小型表面貼裝元件的焊接和拆焊，例如一些連結、電阻、電容和二極管，可以使用焊接鑷子；它們可以是獨立的，也可以通過焊台控制。鑷子有兩個安裝在手臂上的加熱尖端，可以通過輕輕擠壓彈簧力來手動改變它們的間距，就像簡單的鑷子一樣；尖端應用於組件的兩端。焊接鑷子的主要目的是在正確的位置熔化焊料；組件通常由簡單的鑷子或真空拾取器移動。
熱刀
[編輯]熱刀是一種烙鐵，配有位於加熱元件上的雙刃刀片。這些工具可以達到高達 1,000 華氏度（538 攝氏度）的溫度，可以切割織物和泡沫材料，而無需擔心磨損或成珠。熱刀可用於汽車、船舶和地毯應用，以及其他工業和個人用途。[14]
烙鐵架
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烙鐵架使烙鐵遠離易燃材料，並且通常還配有纖維素海綿和助焊劑罐，用於清潔烙鐵頭。一些用於連續使用的專業的烙鐵架和焊台是一體的。這些焊台可以調整烙鐵頭的準確溫度，保持恆定，有時還有顯示溫度的功能。
烙鐵頭
[編輯]市面上烙鐵頭最常見的類型是尖頭形，外觀呈現筆形。亦有一字形、刀形、斧形、超特尖，馬蹄頭，及其他特殊用途之烙鐵頭。大多數電子產品的烙鐵都有可互換的烙鐵頭尖，也稱為刀頭，不同類型的頭有不同的大小和形狀。常見的烙鐵頭尖端形狀有：斜面、鑿子、圓錐形。[15][16][7]更專業的尖端的一個例子是勺狀頭或海鷗翼頭，它的特點是具有凹面。
具有三角形平面的稜錐形烙鐵頭尖端和具有寬平面的鑿形尖端對於焊接金屬薄板很有用。精細的圓錐形頭或錐形鑿尖烙鐵頭通常用於電子工作。烙鐵尖頭可能是直的，也可能是彎曲的。有凹面或尖芯頭可供選擇，其平面上有凹孔，以容納少量焊料。[17][18]烙鐵頭尖的選擇取決於其工作類型和對插口的拔插方式；例如，焊接間距為0.5 mm的表面貼裝IC與將通孔連接焊接到大面積上有很大的不同。
據說凹形尖頭井有助於防止緊密排列的引線發生橋接；建議使用不同的形狀來糾正已經發生的橋接。[19]由於專利限制，並不是所有製造商都提供凹形尖端；尤其是在美國有限制。[19]
吸錫器
[編輯]吸錫器是一種修理電器用的工具，收集拆卸焊盤電子元件時融化的焊錫。有手動，電動兩種。維修拆卸零件需要使用吸錫器，尤其是大規模集成電路，更為難拆，拆不好容易破壞印製電路板，造成不必要的損失。簡單的吸錫器是手動式的，且大部分是塑料製品，它的頭部由於常常接觸高溫，因此通常都採用耐高溫塑料製成。[20]
吸錫帶
[編輯]在拆焊中，晶片取掉以後，焊盤上還會有大量的焊錫，這會影響晶片的焊接。對於細小的焊盤來說，特別是數量多的時候，通常採用吸錫帶清理，方法是把烙鐵放在吸錫帶上然後在晶片焊盤上緩緩移動，直到焊盤平整。
助焊劑（焊油）
[編輯]助焊劑也稱焊劑，有膏狀和液態兩種，在冶金術中是用化學方法清潔焊接金屬表面以便錫焊、銅焊、或定位焊接的物質。焊接不同的金屬所用的焊劑也有不同，例如焊錫用氯化銨或松香；焊鍍鋅鐵及其他鋅面材料用氫氯酸或氯化鋅；銅焊或以銅定位焊接黑色金屬則用硼砂。
焊接材料在高溫熔融後容易黏附於乾淨的相應焊接金屬表面，但這些金屬表面在高溫下很易形成氧化層，使焊接材料難以黏附在表面。焊劑在室溫穩定，在高溫還原性很強，能清除金屬表面氧化層。此外，焊劑在錫焊與銅焊過程中還能起潤濕作用。
分類
[編輯]按供能方式
[編輯]- 附插頭供電型
輸入電壓:
低壓直流：5V/9V//12V/27V/36V
高壓交流：110V/220V;
20W/30W/40W/60W/100W/100W以上
烙鐵的功率是烙鐵中最重要的因素之一。[21]一般的情況下功率越高者,則其烙鐵頭直徑越粗。這並不意味着具有更高瓦數的溫控烙鐵會對焊點施加更多的熱量 - 它只是意味着具有更高瓦數的溫控烙鐵在需要時具有更多的功率來加熱焊點。
另一方面，低功率（20W-30W）的烙鐵失去熱量的速度比它自身重新加熱的速度要快。這可能會導致焊點不良，尤其是在焊接較大的焊點或粗線時。[22]
- 液態瓦斯供熱型
- 電池型
這種類型的烙鐵的加熱速度一般沒有有線烙鐵的好。常見類型為:9V/12V
按加熱方式
[編輯]- 內熱式
- 外熱式
清潔
[編輯]在使用過程中烙鐵頭可能因長時間的高溫或熔融到其他物質而產生積碳(燒焦物)，需不時用浸水的海綿清潔(在不斷電的情況下將烙鐵頭尖端在濕海綿上輕拭幾次即可)以防止碳堆積而造成不吃錫的狀況。使用完畢後仍應先以濕海綿做表面清潔，在仍保持高溫的狀況下在烙鐵頭前端吃上少量的錫，使其覆蓋在烙鐵頭尖端處以防止氧化生鏽，待冷卻後可沾些錫油後收納。
若長時間不使用或因長時間使用或是忽略清潔而造成烙鐵頭積碳鏽化(尖端泛黑)，會產生烙鐵溫度足以熔錫卻無法沾錫的現象。此時可用砂紙清潔表面積碳殘渣或更換新的烙鐵頭(部份烙鐵為一體式設計不可更換)。
參見
[編輯]外部連結
[編輯]
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- ^ Irons, Sini SajaSoldering. How to Pick the Best Soldering Iron. Instructables. [2022-05-31]. （原始內容存檔於2022-06-06） （英語）.
- ^ How to Pick the Best Soldering Iron - Instructables Instructables: How to Pick the Best Soldering Iron: