FIL_tete_article

Dénuder du fil de cuivre émaillé fin (amateur)

1      Présentation
2      Fils >30/100
3      Fils <30/100
4      Comment procéder
5      Une autre méthode
6      Conclusions

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  Avant propos

Il m'arrive assez souvent d'avoir à bobiner de petites selfs qui sont utilisées comme capteurs ou autres circuits oscillants.

Dans les très petits bobinages utilisant des fils très fins, il est vraiment très délicat de décaper ces "cheveux" pour réaliser les connexions avec des fils de l'ordre de 6/100, et c'est pour cela que je viens de faire cet ensemble d'essais qui ont débouché sur une bonne solution pour amateur.
On trouve beaucoup de recettes sur Internet, mais j'ai voulu vérifier. Je n'ai pas inventé la poudre, mais trouvé une solution satisfaisante.

(Les réalisations d'origine concernaient des selfs prototypes pour des capteurs à courants de Foucault (Voir l'article pour les compteurs ACTARIS/ITRON))


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 1      Présentation

Le fil de cuivre émaillé est un fil recouvert d'un "vernis émail" très résistant, puisqu'il doit isoler les spires entre elles dans les divers enroulements habituels (selfs, transformateurs, bobines spéciales…etc)

En tant qu'amateur, vous n'avez pas les produits chimiques miraculeux qui dissolvent instantanément le vernis du fil de cuivre émaillé, bien évidemment, car ce serait trop simple et pourtant ces produits existent mais ils sont peu répandus et ne sont pas disponibles à un coût abordable pour l'amateur…

Alors il faut trouver d'autres solutions !

2      Fils >30/100

Les fils d'un diamètre supérieur ou égal à 30/100.

Décaper du fil émaillé pour transformateurs de section supérieure à 0.3 mm se réalise assez facilement en grattant avec un cutter au autre objet de même type… (Sans trop marquer le fil et le rendre ainsi cassant).

On peut aussi brûler préalablement à la flamme d'un briquet et finir au "tampon gratteur" pour enlever l'oxyde de cuivre formé (couleur noire)

Le papier de verre très fin (400) fonctionne aussi très bien dans la phase de finition et de mise à nu du cuivre après grattage ou brûlage…
Ces connexions de fils ne posent pas véritablement de problèmes car la solidité du fil est suffisante pour subir des tractions "importantes" ou des traitements mécaniques légèrement sévères.

3      Fils <30/100

Mais il n'en est pas de même pour les sections inférieures à 0.3 mm, car trop faibles pour subir sans rupture une traction importante voire un pliage un peu serré ou même un pincement trop appuyé.

Sur les fils très fins, même la flamme (rapide) d'un briquet, fond le cuivre qui forme alors une goutte de métal en bout de fil. Décaper mécaniquement avec cette goutte (de métal) bien formée ou simplement avortée est une casse assurée !
Décaper (même sans la goutte) est une prouesse qui ne réussit que rarement pour amener jusqu'à la soudure correcte sur une pin ou sur une section plus importante, tant les chances de n'avoir pas maltraité le fil sont minces.

Ce problème simple à priori, commençait à "m'échauffer les oreilles", car pour chaque bobinage réalisé, le problème se posait toujours et lorsque le fil de la première couche cassait, suite à quelques pliages trop serrés ou à une traction un peu trop "musclée", c'était désespérant d'avoir passé beaucoup de temps à bobiner et de devoir recommencer !

FIL_set_de4Après avoir recherché sur Internet une solution, j'ai fait mes propres essais suivants (infructueux):

Acétone, trichloréthylène (du vrai), vinaigre blanc, soude caustique liquide, acide chlorhydrique, ammoniaque (liquide), ….
Rien ! ce vernis est réfractaire à ces traitements chimiques

 Mais il y a eu un succès !

(Je n'ai pas pu essayer la méthode du cachet d'aspirine car je n'ai plus de cachets d'aspirine pour essayer, et cela ne se trouve plus beaucoup en pharmacie, hormis les cachets effervescents)

Alors j'ai pensé à quelque chose que j'utilise parfois en zinguerie avec un gros fer à souder à panne en cuivre massif…:

 FIL_pierreLa pierre ammoniacale !

(Vous la trouverez dans les grandes surfaces de bricolage au rayon plomberie pour quelques Euros. Gardez-la dans un plastique car il se forme toujours des attaques chimiques sur les métaux en contact).

Il ne serait pas impossible que ce soit la forme microscopique de la poudre agglomérée qui agisse en complément avec le fer à souder ?
De toutes façons on ne trouve plus beaucoup de simples cachets d'aspirine à dissoudre dans un demi-verre d'eau…!!! Le progrès (?) est passé par là !

 4      Comment procéder :

- utiliser une panne de fer à souder bien propre et de surface correcte (sans cratères) et de préférence conique et bien étamée . Température du fer à souder de 340°C environ, voire un peu plus.

- étamer légèrement la panne si ce n'est déjà fait, puis frotter fermement la panne sur une pierre ammoniacale, jusqu'à ce que la panne soit bien brillante (Il est inutile et néfaste qu'il y ait un excès de soudure) . La panne doit être de la couleur du blanc métallique de l'étain, brillante et sans aucune "masse" de soudure. (Il se forme un peu de poudre blanche sur la pierre, mais elle ne dérange pas)

(Pour l'étamage j'utilise (encore) de la soudure à 60% d'étain et je ne suis pas certain que les nouvelles soudures Rohs soient adaptées à cette solution, désolé pour cette entorse, et cela reste à essayer)

- Pincer légèrement le fil à décaper entre la panne et la pierreFIL_grossis, et tirer "ce qu'il faut" de longueur à dénuder. (le fil doit passer "légèrement à force" entre la panne et la pierre.

Chaque passe assure la disparition de l'émail et l'étamage simultanément. Ceci se réalise sur une génératrice du fil, mais déborde également de chaque côté de la génératrice.

Il suffit donc de passer 4 à 5 fois environ tout autour (rotation du fil de 60 à 90°), pour avoir une longueur de fil émaillé parfaitement étamée sur son pourtour.

- L'avantage de cette méthode me semble important, car le fil est seulement recouvert d'une très fine couche d'étain qui évite la casse d'un fil trop étamé qui se rompt au pliage, et cela permet une soudure ultérieure de qualité sur une pin (et non collée comme c'est souvent le cas).

 FIL_milieu- Ce principe s'applique aussi bien en début de fil qu'en plein milieu. Il faut tout de même un peu de mou pour pouvoir effectuer le geste, et je ne garantis pas que seulement quelques mm peuvent être traités ainsi, car c'est un peu court….
(Je pensais au fil cassé à ras d'une bobine!!!) mais dès 5 mm de disponible, et même à peine moins, ça devrait être suffisant.
(Vous pouvez également voir, en grossissant cette photo (ci contre "au milieu") que le vernis perd sa rigidité à la chaleur (partie droite) et que c'est une des causes de sa disparition. Il semble raclé à chaud)

 - Quels types peut-on traiter ainsi ? A priori tous les types d'émail (d'émaux ?) seraient possibles, puisque j'en ai essayé au moins 3, de couleurs différentes (Je suppose de nature différente aussi)
Le fil de LITZ fonctionne également, de même que le fil guipé soie (4/100)

 - Les diamètres justiciables du procédé devraient commencer à partir de quelques centièmes et jusqu'à 30/100 environ. J'ai essayé principalement le 6/100 émaillé qui se dénude très facilement et s'étame parfaitement !

Bien entendu l'appui sur la panne du fer à souder pour laisser glisser le fil est proportionnel à son diamètre, mais le "coup de patte" est très vite compris.

 - Un des avantages de cette méthode est que l'on peut appliquer le traitement avec une assez grande précision sans laisser pour autant une zone de "non droit" (mi isolée, mi-décapée). Cela évite notamment d'enrouler autour d'une pin de sortie une grande longueur de fil depuis le tout début du décapage dont on n'est pas tout à fait sûr.

 - Un autre avantage de la méthode associé à la précision du dénudage, est de pouvoir faire des points intermédiaires précis, sans avoir à couper le fil, car il est tout à fait possible de dénuder au milieu d'une longueur de fil, sans être à une extrémité.

 La pierre ammoniacale est-elle nécessaire ? Ce n'est pas absolument certain, mais cela permet de bien nettoyer la panne du fer et cela agit certainement un peu aussi par la chimie corrosives des quelques vapeurs qui sont expulsées avec la chaleur.

Le frottement sur la pierre ammoniacale produit aussi une poudre blanche qui peut aussi participer à cette facilité, peut être par son pouvoir isolant thermique ?

Pourquoi puis-je penser à cela ?
Je viens d'essayer avec un simple morceau de bois en simple sapin raboté, sur un fil de 25/100 avec un certain succès, mais à priori un peu moins "franc" qu'avec la pierre ammoniacale.

L'action prédominante, outre la température, est la pression exercée par la panne sur le fil ainsi coincé. La chaleur de la panne ramollit le vernis qui reste alors sur la panne et se décompose ensuite.

Vous pourrez donc aussi, avec un peu  moins de satisfaction utiliser un simple morceau de latte en sapin…

5      Une autre méthode

 FIL_ammoniaqueUne autre possibilité découverte lors des essais:

Sur le fil émaillé de 25/100 de couleur rouge, je l'ai trempé dans l'ammoniaque puis passé à la flamme du briquet. Le résultat a été instantané et surprenant puisque sur un modèle de fil (émail rouge) le cuivre a été mis à nu (sans noircir).

(Cela ne me semble pas possible sur des sections plus fines qui pourraient alors brûler ou fondre)

Sans doute un vernis particulier ? Mais je crois qu'il faut essayer si de telles méthodes fonctionnent, car c'est encore plus facile (mais moins précis).

Je ne peux malheureusement pas connaître l'émail utilisé par les fabricants d'autant que "mes stocks" de récupération sont assez anciens.

Ce qui ne va pas du tout, ce sont les fils de section à partir de 30/100 environ, puisque le 25/100 va parfaitement. Le 35/100 passe encore tout juste, mais je pense qu'au-delà ça doit être difficile.

Un 65/100 ne passe pas, ça c'est certain !

 6        Conclusions

Je pense que c'est la conductibilité thermique du cuivre et le transport de la chaleur du fer à souder qui font que le système fonctionne avec les petites sections, mais ne fonctionne plus avec des fils suffisamment gros qui empêchent alors d'atteindre des températures élevées du fil, capables de ramollir l'émail.

Dans les petites sections, la température atteinte par le cuivre reste "suffisante" mais ne va pas jusqu'à développer de l'oxyde de cuivre CuO tout en permettant le ramollissement du vernis. Dans les section plus grandes, la température n'est plus suffisante à cause de la conductibilité thermique du cuivre qui dissipe cette chaleur en dehors de la zone voulue.

Enfin, comme supposé, la poudre crée par frottement sur la pierre ammoniacale doit participer à isoler thermiquement un peu le cuivre nu débarrassé de son émail, de l'oxygène de l'air, et associé à la pression exercée, le peu d'étain présent sur la panne fait immédiatement corps avec le cuivre du fil.

Après réflexion il me semble (supposition !) aussi que le fer à souder, en pression sur le fil le déforme un peu en l'écrasant légèrement et cela peut aussi expliquer un étamage un peu plus large que la génératrice du fil

Ce sont des explications supposées dont je ne suis pas certain et les métallurgistes pourront amender largement ma vision du sujet.

 L'émail, comme d'autres internautes l'on dit n'est pas un véritable émail (comme une baignoire !), mais seulement un vernis de très haute tenue mécanique, tenue excellente également à la chaleur, et tenue diélectrique pour éviter tout amorçage entre spires.

Cet émail/vernis doit également rester souple pour pouvoir s'enrouler avec un rayon de courbure parfois assez "serré" et ne pas se rompre ou se fissurer pour respecter la tenue diélectrique.

On remarquera que l'épaisseur du vernis doit être la plus faible possible pour limiter les dimensions d'un bobinage, surtout lorsque qu'il y a une fenêtre à ne pas dépasser…
(Cas des transformateurs avec tôles en "E" et "I" par exemple).

Plus un bobinage est "ramassé" et compact, plus sa valeur en Henry sera élevée, et le diamètre réel du fil intervient indirectement aussi en ce domaine… (Voir la formule de NAGAOKA pour les enroulements multicouches ou R2 intervient au dénominateur)

Enfin lorsque vous devrez sortir pour connexion un fil très fin de l'ordre de 6/100, ne le faites jamais directement, mais depuis un point mécaniquement solidaire du bobinage (Un flasque par exemple), ayant une section suffisante et sans possibilités de "l'attraper par malchance".

fil_selfsCe dernier point du raccordement de ces fils si fins, dans des bobinages très petits, reste délicat au niveau amateur et il est difficile de faire quelque chose de véritablement "pro".

J'ai seulement utilisé de la colle bi-composants pour placer des pins de raccordement, mais j'ai peur que la chaleur lors de la soudure ne fragilise les pins.

Je pense que la colle "fixation" serait peut-être mieux adaptée… C'est effectivement une solution que je viens d'essayer et qui est suffisamment solide pour tenir des pins sans trop exagérer les contraintes mécaniques (Photo ci-contre)

(Notez que les selfs du commerce restent elles aussi fragiles sur les pins de fixation et que j'en ai déjà cassé en voulant les dessouder)

 Pour des bobines de 1 à 10 mH sur noyau ferrite de 1.5 mm, les flasques qui limitent les écroulements de couches, sont simplement de fines rondelles d'acétate (Film photographique) qui sont percées. Il devrait être possible d'utiliser du circuit imprimé de faible épaisseur et de faire des bandes conductrices espacées du diamètre du noyau.

Je ne parlerai pas des résultats des selfs ainsi réalisées, car malheureusement la dispersion des caractéristiques est importante et en l'absence de possibilité de comptage des spires, la valeur et la qualité (Q) restent une loterie qui ne réussi pas à chaque fois !…

Si vous avez des solutions simples et éprouvées, alors ne manquez pas d'envoyer un commentaire.

mouton

Le clin d'oeil...
Enfin pour vous endormir, vous pourrez changer un peu les habitudes de toujours compter les moutons, en comptant cette fois les spires… 

bricolsec