リフローオーブンの自作、その後2016年09月08日 23時26分09秒

牛歩で製作進行中リフローオーブンですが、なんとか動作試験できるまで仕上がりました。熱電対のセンサーを庫内に固定して実動作試験をしてみました。

ところが、オーブンを裸にしている性もあり、庫内温度が上がりにくく、このままではダメなようです。

対策としては、

①耐熱シート(厚さ1mm)で庫を仕切っている鉄板をくるんで熱を逃がさないようにする(1200℃仕様のシート)

②隙間をとことん埋めて熱を逃がさないようにする。

③プレヒート後の温度安定は、現在は下のヒータだけだが、上下両方のヒータをON出来るようにソフトを変更。 このソフト設定温度より高いか低いかだけで単純にON/OFFしているだけのようですのでこれも改善の余地有り。

④オーブン内(庫外)のリレーやファンがかなり暖められる・・・ 触れる程度なので使用温度範囲は超えていないとおもうが、上カバーをつけたらやばそう。 断熱シートで保護するば大丈夫かどうかあとで確認。

DIYでコンクリート打ち(1)2016年09月11日 11時34分20秒

いままで土木系のDIYは殆どやったこと無かった私ですが、生まれて初めてコンクリートを打って?流してみました。

ターゲットは汚水の塩ビ製の丸い舛です。車で何度も通過するとはずれそうになったりするので、将来亀裂が入ってしまうのではないかと心配していました。

実は3~4年前からセメントを流して周囲を囲ってしまおうかと購入した、「インスタントコンクリート」なるものが物置に放置のもままでしたので、ここ数日の暇な時間をその補強に費やすことにしました。

一番面倒で腰があがらなかった理由の一つとして、「穴を掘ることと」「枠型」を作ることでしたが、ここ数日の台風で土が軟らかくなったことと、型は段ボール程度でも何とかなりそうだと判断が付いたので踏ん切りがつきました。

まずは型ですが、はやりしっかりとした枠にしたいので段ボールは、縦のライン横のラインをクロスさせるように2枚張り合わせて、グニャグニャ感を取り払って完成。 練ったコンクリを流し込んだ時に水分で崩れそうですが、土の中に埋めてしまってから流すので大丈夫です。

次はインスタントコンクリの水加減ですが、少しずつ水を加えながら、ちょうど漬け物の「ぬか床」がちょっと固めな位がちょうど良いみたいです。(一般的に壁は固め、床は緩めだしいですが・・・)

しっかり練ったコンクリをスコップで型に流し込んで適当に平らにします。次にコテを使って綺麗な平面に仕上げます。 均すのはコテの面に適度な圧をかけながら滑らすとデコボコだったコンクリ面が段々平らになるのがとっても楽しい。 (実は子供のときから、左官屋さんがコテを使って綺麗なコンクリ面作っているの楽しそうでしたが、この歳になって初めて体験できてとっても楽しい!)

最初にコテで押さえて均している時は、まだビチャビチャの状態なんですが、流したコンクリの中に混ざった空気がポコポコを表面に出てきて泡になっています。 この泡が気になるのですが、ビチャビチャなときはいくらやっても後から泡がでてきてイタチごっこでした。

それでも20~30分ほどしてくると、表面のビチャビチャがひけて泡がでにくくなったころを見計らって再度コテで綺麗にすると、少しは泡の後が目立たなくなるみたいです。 ビチャビチャで仕上げ完了の方が、つるつる部分の仕上がりは良いが、泡のあとが目立つ。、仕上がり感のつるつるは少々悪いが泡の後が目立たないのどちらを好むか次第で作業を変えた方が良いみたいですね。

あとは、硬化するまでじっと待つだけですが、1日あれば動物の足跡は付かなくなります。この位の硬度の時まで、角の面取りがまだ出来るので、忘れてしまった場合は、角を削ってしまうのが良いかもしれません。 5日も有れば車をゆっくり乗り上げる程度であれば通過させられる程度の強度がでていました。

DIYでコンクリート打ちの補足写真(2)2016年09月11日 12時02分22秒

【左】買い置きしていたインスタントコンクリです。 25kgで12L分だそうで・・・・ 買ったまま3~4年放置していましたが、全く問題なく使えました。

【右】この泡がくせ者で、あとでもう一度コテをあてるか、そのまま目をつぶるか・・・、悩みどころです。

リフローオーブンの自作その後(2)2016年09月21日 12時37分37秒

前回の性能試験http://hmg.asablo.jp/blog/2016/09/08/8175584 では、温度上昇スピードが遅くて使い物にならない状態でした。 これは、ヒーターの発熱量に対して、オーブン(ツインバード製:TS-4118B)の容量が大きすぎるようです。

今回は購入してしまったのでなんとか工夫してますが、リフローオーブンを自作される場合はこのオーブンは選択肢から外した方が良いでしょう。

130℃→230℃までの上昇に約5分とかかり温度プロフィールどころではありません。 そこで、厚さ1mmの断熱シート(ミスミで購入)とポリアミドテープ(俗称:カプトンテープ)で加熱庫から表面に放出される熱を極力少なくなるようにしたところ以下のような感じになり、共晶ハンダ用であれば、なんとか使えそうな感じがでてきました。 そのほか隙間の穴埋めとシートの固定には3Mの耐熱接着剤を使いましたが、乾燥するとボロボロ崩れやすいので使うほどの効果は期待できないかも・・・

因みに処置の前/後では温度上昇はこんな感じに改善されました。

処置前(カバー無し) 

190℃台 0.23℃/秒 

210℃台 0.18℃/秒 

130→220℃  約5分(230℃までは約6分弱) 

処置後(カバー付き) 

更に開始前にオーブンを90~110℃まで5分程度余熱をかけてあげています。

190℃台 0.33/秒 

210℃台 0.23℃/秒 

130℃→220℃ 約4分25秒

思ったほどの改善は見られなかったのが残念ですが、残りはスライダックを使って115Vを供給し加熱時間の短縮をしてみるつもりです。 (ヒーターへのストレスは増えるけど75%程度は短縮できるかな・・・)

あとは、現物でのハンダ状態を確認しながら温度プロフィールの調整をしておこうかと思います。

リフロー用ホットプレート(追加実験)2016年09月22日 13時09分13秒

リフローオーブンの製作しつつ、なんとか温度上昇の改善方法を調べていたところ、安価で使いやすそうなホットプレートとそれを使った記事を見かけました。

現状の開発中のオーブンではPBフリーのハンダ付けは無理なので、ほーっとプレートでのハンダ付けも視野にいれて即購入(山善製:YGA-120 \2600程度)。 既にコントローラーはできあがっているので、あとはSCRでもON/OFFモジュールを追加するだけで使えそうです。

手元に届いたホットプレートで早速実験したら、その温度上昇速度が3~4℃/秒もありビックリです。 何処まで加熱できるのか、設定温度をMAX(230℃より上?)に設定し、カプトンテープで熱電対を基板にしっかり貼り付けて様子をみていたら270℃近くまであがってしまい、基板を焦がしてしまいました。 カプトンテープはこの程度の温度ではまったく問題なさそうです。焦げたのは基板を固めていた樹脂で、小さな泡を吹き出しながら黒くなっていました。

ホットプレートの温度制御が壊れているのかと思い、あわてて保温までダイヤルを戻しましたが、その後230℃に再設定すると、基板上の温度は230程度に落ち着くので問題なく制御されているようです。

今回作ったコントローラーで制御をする予定ですが、温度上昇速度が速いのでPID制御っぽく改造しないと、オーバーシュート気味になるかもしれませんね。

リフローオーブンのその後(3)2016年09月23日 00時11分06秒

その後(2)に続いてスライダックでオーブンに供給する電圧を昇圧して実験いたところ良い結果が得られました。

200℃台にはいっても、0.46℃/秒以上の温度上昇が得られています。供給電圧は実測のメータ表示で110V・14Aです。 今まで実験していた100Vそのままの状況では、相当の電圧降下が既にあったと感じられます。 おそらく、97V位まで落ちていると考えると定格の94%の発熱量です。

今回の実験では、1540Wですから、定格×0.94=1220Wで割った数値がパワーアップ分です。

実験した結果は、余熱後の120℃をスタート基点して、終了時間を比較すると

ノーマル: 約5分10秒程度

パワーアップ: 約4分

なんとなくですが、ほぼパワーアップ分時間短縮されていたので一安心です。