陶瓷恒溫電烙鐵,一般是指發熱芯采用MCH(高溫共燒陶瓷發熱片)的電烙鐵。MCH是Metal Ceramics Heater “金屬陶瓷發熱器”的英文縮寫。
MCH是将材料為鎢、钼、钼、錳等高熔點金屬發熱電阻漿料按照發熱電路規劃的要求印刷于92~96%的氧化鋁流延陶瓷生坯上,用4~8%的燒結助劑多層疊合,在1500~1600℃下高溫下共燒成一體,從而具有耐腐蝕、耐高溫、壽命長、高效節能、溫度均勻、導熱性能良好、熱補償速度快等優點,而且不含鉛、镉、汞、六價鉻、多溴聯苯、多溴二苯醚等有害物質,符合歐盟RoHS等環保要求。是繼合金電熱絲、PTC加熱元件之後的又一個換代産品。
一、外觀
萊納RE-922型,40W/220V,耐高溫矽膠電線:
三芯電源線及插頭,接地防靜電,質量比較好:
二、拆解
卸下烙鐵頭:
抽出烙鐵發熱芯及電路闆:
電路闆上,在電路中串聯了一隻M7貼片整流二極管(1A/1000V),空位是LED指示燈元件,沒有安裝運用:
背面:
測量發熱芯冷态電阻(環境溫度12.8℃),449.6Ω
繪出烙鐵電路圖,非常簡單:
下面看看陶瓷發熱芯的結構,這是一根備用發熱芯(特别提醒:上面标示220V,決不能直接接入220V電路,必須串聯一隻二極管後接入。後面有原因分析):
發熱芯外徑3.8mm,适合多種内熱式電烙鐵。外層封裝陶瓷有一凹槽,估計其作用是利于制造工藝燒結和消除工作熱應力:
根部的接線端,比較牢固:
用狹縫強光照射,進行觀看(請無視表面那個黑斑,它是商家分别發熱芯功率用的色标):
根據光照觀看情況,繪出發熱芯内部的發熱電阻結構(見下圖)。電極附近是輔助印刷電阻,采用并聯,發熱量低;前端是工作頭印刷電阻,密集串聯,發熱量高。從發熱原理看,MCH的印刷電阻為金屬鎢導電發熱,而金屬鎢的電熱轉換效率是公認很高的,因而,MCH為純阻性發熱元件。因發熱芯印刷電阻在發熱過程中随着溫度不斷的升高,電阻溫度系數不斷變化(電阻值增高),功率下降,故可以在一定範圍内維持溫度。
發熱芯橫斷面的情況:
三、工作情況
1、電功率及溫度情況:環境溫度14.0℃
烙鐵頭溫度403.8℃,化錫比較快:
剛通電時,電功率約50W,随着溫度升高,發熱電阻值增大,功率逐步降低,1.5分鐘後約為20W,熱效率比較高,見下圖:
2、溫區分布
給烙鐵通電待熱穩定後,烙鐵頭部溫度高,手柄固定螺母處溫度30℃左右,長期工作沒有問題。
四、元件釋義
1、關于陶瓷發熱芯适用電壓規格
商家标示電烙鐵功率40W,根據實測,發熱芯電阻值約449.6歐姆,那麼加載在發熱芯兩端的工作電壓約為134V。如果将發熱芯電極直接接220V,那麼發熱功率為P=IV=V*V/R=220*220/449.6=107.65(W),顯然,發熱芯将被燒毀。可見,此發熱芯是國外110V标準(商家在銷售時,說是進口發熱芯,有的有日文字母),極有可能是日本産品。
2、關于串聯貼片二極管M7的作用
在TB許多商家的産品宣傳中,對M7的解釋花樣百出,一說是“電子恒溫芯片”,一說是“穩壓二極管控溫”,還有含含糊糊的說法。根據上面(1.)的分析,陶瓷發熱芯适用電壓規格為110V,就好理解M7的作用了,實質是半波整流降壓。所以,現在進口日本的電烙鐵陶瓷發熱芯(或國内仿制産品)在我國内運用時,必須串聯一隻适當的二極管,才能确保安全工作(除非是220V規格,才可以直接運用)。
五、結束語
陶瓷發熱片(MCH)作為一種新型産品,運用很廣。但在電烙鐵發熱芯片上的運用,現在以進口陶瓷發熱芯較多,質量也比較好。
經測驗,該烙鐵發熱快,電熱轉換效率高,燒結印刷電阻很耐用。但恒溫情況差強人意,實質是定溫電烙鐵,由于采用陶瓷燒結印刷電阻,熱補償較快而已,适合普通運用,也可以運用可控矽調壓降溫運用。要求比較高的場合,還是另選調溫控制焊台,或選用帶熱電偶傳感器的陶瓷發熱芯調溫電烙鐵。
特别提醒:DIY時,要注意陶瓷發熱芯的電源電壓規格,現在以110V居多,必須串聯一隻二極管後運用。如果陶瓷發熱芯确實是220V規格,才能直接接入市電工作。
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