Паяльник — инструмент для пайки металлов легкоплавкими припоями. Основное назначение паяльника — нагрев припоя до полного расплавления и нанесения его на паяемую деталь при одновременном подогреве основного металла по месту пайки. С помощью паяльников в процессе пайки паяемую поверхность очищают от оксидов и подают флюс.

Паяльник представляет собой металлический стержень, один конец имеет форму, удобную для нанесения припоя в зазор и на­грева основного металла при пайке, а другой укреплен на сталь­ном прутке с ручкой из дерева или другого теплоизолирующего материала. Для паяльников чаще всего используют электрический нагрев, реже — газопламенный.

Паяльник нагревается периодически, по мере его остывания, или постоянно действующим источником теплоты, поддерживаю­щим его температуру в определенных пределах. Перенос теплоты с паяльника на паяемую деталь происходит особенно быстро через слой жидкого припоя, который служит хорошим тепловым контактом между паяльником и деталью. При этом нагревается часть паяемой детали, соприкасающаяся с жидким припоем. Скорость переноса теплоты паяльника на припой и паяемую деталь зависит от теплопроводности металла паяльника, припоя и паяе­мой детали, а также от температуры и площади поверхности, по которой осуществляется контакт между паяльником и деталью. Температура паяльника тем устойчивее, чем больше его масса. Поэтому с увеличением массы паяльника увеличивается произво­дительность процесса пайки вследствие сокращения времени на его подогрев, а также улучшения качества паяных швов.

Количество теплоты, необходимое для прогрева соединяемых деталей в месте наложения паяного шва, возрастает с увеличением их массы. Поэтому массивные детали нужно паять большим паяльником, аккумулирующим достаточное количество теплоты. Однако масса паяльника для ручной пайки ограничена (обычно 0,25—1 кг и реже до 2 кг). Паяльники большей массы неудобны в работе; в связи с этим ограничены и размеры паяемых деталей. Иногда при пайке паяльником детали предварительно подогревают от других источников теплоты. Тогда и размеры паяемых деталей могут быть несколько увеличены.

Паяльники чаще всего изготовляют из красной меди, имеющей хорошую теплопроводность. Медь для паяльников должна быть чистой и содержать возможно меньше примесей, особенно водо­рода. Такие паяльники меньше изнашиваются при пайке.

Недостаток медных паяльников — склонность к окислению при нагреве. В связи с этим появилось большое число патентов, в которых предлагаются различные способы уменьшения окисляе - мости паяльников при пайке. В одних патентах ориентировались на полную или частичную замену меди в паяльнике другими ме­таллами, в других — на покрытие медных паяльников слоем ме­талла, предохраняющим медь от окисления. Так, например, при изготовлении паяльников вместо меди предложено использовать никель или нейзильбер. Такие паяльники особенно рекомендуют для пайки припоями, содержащими цинк и сильно растворяющими медь. Применяют паяльники из малоокисляемых бронз. Для паяльников использовали также мягкое железо, но из-за недоста­точно высокой теплопроводности железа оказалось удобнее при­менять пустотелые железные паяльники с медной сердцевиной. В качестве металлических покрытий, предохранящих медь от окисления и рекомендуемых для медных паяльников, применяют никель, нихром, серебро.

Химическая эрозия медного наконечника паяльника может быть уменьшена при изготовлении его из хромистой бронзы, со­держащей до 1 % Сг, или бронзы, содержащей 0,1 —5 % Sn и 2,5— 5 % Ni. Пониженная эрозия такого сплава с жидким припоем обусловлена образованием в контакте с ним на поверхности жала паяльника прослойки интерметаллида, тормозящего процесс химической эрозии. Однако вследствие более низкой теплопровод­ности бронз по сравнению с чистой медью скорость процесса пайки паяльниками с такими наконечниками понижена.

При пайке паяльником флюс подается отдельно или вместе с трубчатым припоем (заполненным канифолью).

Наибольшее применение имеют паяльники молоточной и ос­троконечной формы. Остроконечные паяльники удобны при пайке труднодоступных мест. Большое распространение получили паяль­ники с круглым сечением, при котором обеспечиваются наимень­шие тепловые потери и поэтому более полный переход теплоты с паяльника на паяемую деталь. В рабочей части паяльники
имеют срезанную или остроконечную грань («жало») (рис. 36).

С увеличением теплопроводности металла паяемой детали и ее массы необходимо увеличивать массу паяльника. При пайке медной де­тали паяльник должен быть более нагрет, чем при пайке детали та­кой же массы, но изготовленной из стали.

Для снижения развития химиче­ской эрозии медного паяльника ис­пользуют припой типа ПОС 61, леги­рованный ~ 1,5 % Си.

При пайке электропаяльником наименьшая скорость растворения его жала в припое ПОС 61 дости­гается при совместном легировании меди цирконием, хромом и оловом (Си + 0,15% Cr + 0,2 % Zr + 0,54 % Sn). Интенсивное растворение сплава меди происходит только в течение первых двух часов выдержки. Затем на его поверхности образуются соединения СизЗп и Cu6Sn5, тормозящие этот процесс. При низко­температурной пайке металлов со стойкой оксидной пленкой, например алюминия, применяют специальные паяльники — уль­тразвуковые и абразивные, а также с вибрирующей стальной щеткой. К высокотемпературным паяльникам, обеспечивающим разогрев наконечника до 900 °С, относятся паяльники с плазмен­ным нагревом.

В процессе совершенствования паяльников были созданы посты с пультом управления, имеющие кроме паяльника подставки пружинного типа, механизм подачи припоя, вытяжные вентиля­ционные устройства, поддоны с губчатым материалом для очистки жала, устройство ступенчатого регулирования температуры и визуальной регистрации ее на цифровом дисплее [141J.

Размеры отечественных паяльников и области их применения указаны в работе [56].

В электронике получили применение и развитие паяльники для распайки паяных соединений, функция которых состоит в на­греве места пайки выше температуры ликвидуса металла паяного шва и удалении полученного расплава из зазора путем отсасыва­ния и сбора его с помощью специального устройства.