O lutowaniu....pdf

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

O lutowaniu...

Lutowanie jest podstawową czynnością w warsztacie elektronika - o tym chyba nie muszę

nikogo przekonywać. Jest rzeczą bardzo ważną, aby było ono wykonane w sposób

rzetelny, bo od tego zależy później prawidłowe działanie układu elektronicznego - zaraz

po zmontowaniu i w późniejszym okresie jego eksploatacji.

Ileż to godzin spędził niejeden elektronik na poszukiwaniu uszkodzenia zwanego "zimnym

lutem", które powstaje właśnie na skutek nieprawidłowego lutowania. Dlatego też tych

kilka słow o lutowaniu - "jak to się robi" - od strony praktycznej.

1. Co to jest właściwie lutowanie?

Na początek krótka definicja - lutowanie jest to łączenie dwóch metali za pomocą

trzeciego metalu, zwanego lutem (nazywanego też czasem w gwarze elektroników

"lutowiem"), przy czym temperatura topienia lutu jest znacznie niższa niż metali

łączonych. Podczas lutowania roztopiony lut przylega do powierzchni metali lączonych i w

tym momencie następuje przenikanie cząsteczek lutu do metalu lutowanego i odwrotnie

(tzw. dyfuzja). Powstaje wówczas cieniutka warstewka stopu lutu z metalem łączonym,

wzajemne "zazębienie",które tworzy tzw. spoinę - mechanicznie wytrzymałą i mającą

doskonałą przewodność elektryczną.

Następuje - w bardzo prosty i wygodny sposób - jednoczesne połączenie mechaniczne i

elektryczne elementów lutowanych.

2. Jaki lut stosujemy?

W elektronice jako lut stosujemy stop cyny z ołowiem, który posiada temperature

topienia nie przekraczającą 350 stopni C (zależy ona od proporcji cyny do ołowiu w

stopie). Kiedyś używało się lutu w "laskach", dzisiaj stosujemy dostępny w handlu lut w

postaci drutu nawiniętego na szpulki - tzw. tinolu. Oprócz samego stopu cyny z ołowiem

drut ten zawiera również wewnątrz jedną lub kilka nitek kalafonii ułatwiającej lutowanie.

3. Topnik? Co to jest i po co się go używa?

Topnik jest substancją , której zadaniem jest ułatwienie lutowania poprzez rozpuszczenie

tlenków metali, które osadziły się na powierzchni przedmiotów lutowanych (tlenki te

uniemożliwiaja wzajemne przenikanie cząsteczek metalu, a w rezultacie lutowanie się nie

uda - przedmioty nie bedą się trzymać).

Zastosowanie topnika w niesamowity sposób ułatwia lutowanie - cyna po prostu rozpływa

się "jak jajecznica na patelni" zwilżajac powierzchnie lutowane i tworzy wspaniałą, trwałą,

i błyszczącą spoinę.

Najczęściej stosowanym topnikiem jest kalafonia, dostępna w handlu w postaci bryłek lub

też ostatnio sprzedawana w pudełeczkach od pasty od butów. Można też spotkać

kalafonię rozpuszczoną w alkoholu - wówczas wygodnie jest ją nakładać na powierzchnie

lutowane - za pomoca małego pędzelka (można samemu rozpuścić, jeśli taka potrzeba -

mielimy wówczas kalafonię na drobny proszek i zalewamy odrobiną alkoholu, mieszając

aż do jej rozpuszczenia).

Na bazie kalafonii produkowane są również tzw. pasty lutownicze, w ktorych oprócz

kalafonii występuje jeszcze kilka składników poprawiajacych właściwości lutownicze pasty

- pasty te umożliwiają lutowanie powierzchni lekko zanieczyszczonych, których nie dałoby

się przylutować tylko przy użyciu samej kalafonii.

- strona 1/8 -

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

No, a teraz uwaga! Kilka nietypowych zastosowań substancji powszechnie używanych do

całkiem innych zastosowań - tym razem wystąpią w roli topników. To nie są żarty -

proszę samemu sprawdzic!

Po pierwsze - aspiryna lub też dawniejszy proszek od bólu głowy, a dzisiaj nazywa się to

etopiryna. Ich podstawowym składnikiem jest kwas acetylosalicylowy - doskonały topnik

do lutowania.

Wystarczy polożyć pastylkę na stole i dotknąć jej lutownicą - pod wpływem temperatury

stopi się ona i w stanie płynnym poprzez grot lutownicy można ja przeniesć na miejsce

lutowane (a jeszcze lepiej zeskrobać jej troche i posmarowac "tym" miejsce lutowane).

Za pomocą aspiryny możemy lutować powierzchnie bardzo zabrudzone, a nawet żelazo!

Jedynym minusem (ale za to dosyć poważnym) jest okropnie duszący dym wydobywający

się z podgrzewanej lutownicą aspiryny. Trzeba unikać jego wdychania (a najlepiej puścić

sobie wentylator i otworzyć okno), bo może być szkodliwy. Dlatego też - stosować tylko w

ostateczności - gdy nic innego nie chce "wziaźć" naszych przedmiotów do lutowania -

zwłaszcza jeśli chodzi o lutowanie żelaza.

Drugą nietypową substancją jest....mocznik :-)). Chodzi tutaj o nawóz używany przez

rolników do nawożenia zwany mocznikiem. Są to małe, białe granulki, podobne trochę do

cukru. Tknięte lutownicą topią się wydzielając przy okazji dym o zapachu....hmmm....a

jakże...mocznika:-)) Ale nie jest to taki smród jak w przypadku aspiryny - tylko lekko

kwaśnawy. Za to lutuje się doskonałe!... Rownież żelazo można z użyciem mocznika

lutować bez problemu. Podejrzewam, że na wsi czy w małym miasteczku mocznik jest do

zdobycia bez trudu, a potrzebujemy go naprawdę w minimalnych ilościach. Ale

najpopularniejsza i najbardziej polecana jest oczywiście kalafonia.

4. Właściwe przygotowanie przedmiotów do lutowania.

Bardzo ważną rzeczą jest prawidłowe przygotowanie przedmiotów do lutowania. Metal

musi być możliwie czysty, bez żadnych nalotów, rdzy, zaczernień - taki że można się w

nim prawie przejrzeć :-))

Jeśli to możliwe powierzchnie lutowane cynujemy wstępnie - czyli pokrywamy cieniutką

warstwą cyny.

W gwarze elektroników nazywa się to "bieleniem".

Odbywa się to poprzez pocieranie grotem rozgrzanej lutownicy, na którym jest odrobina

lutu, przedmiotu bielonego (przy użyciu sporej dawki topnika - kalafonii, ktorej nie należy

żałować. Można również wstępnie zanurzyć przed pobieleniem przedmiot w paście

lutowniczej lub rozgrzanej kalafonii, pokrywając miejsce które chcemy pobielić cieniutka

warstwą topnika).

Elementy elektroniczne takie jak: oporniki, kondensatory, układy scalone, tranzystory,

itp. mają już odpowiednio przygotowane przez producenta wyprowadzenia lutownicze. Są

one pokryte wartewką cyny, posrebrzone lub pozłocone, dlatego też nie trzeba ich bielić

przed lutowaniem. Bielenie odnosi się tylko do przedmiotów wykonanych z czystej miedzi

lub jej stopów (zwłaszcza przewody połączeniowe, montażowe).

Osobnego omówienia wymaga przygotowanie płytek drukowanych - wykonywanych

amatorskim sposobem.

Po wytrawieniu i zmyciu za pomocą rozpuszczalnika wzoru ścieżek (maski), należy płytkę

również oczyścić.

Ja zawsze wykonuję to w najprostszy możliwy sposób - szorując proszkiem AJAX, aż do

uzyskania matowego

- strona 2/8 -

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

połysku miedzi. Wówczas płytke suszymy, a następnie można pokryć ja roztworem

rozpuszczonej kalafonii (są też do kupienia specjalne preparaty do pokrywania płytek

drukowanych w aerozolu np. firmy Kontakt-Chemie).

Równie dobre efekty można osiągnąć stosując tzw. stalową wełnę, czyli używane do

szorowania garnków zmywaki wykonane z wiórów metalowych. Doskonale wygładzają i

polerują powierzchnię miedzi.

Wreszcie - ostatni sposób na oczyszczanie powierzchni płytek to guma ścierna - guma z

zatopionymi w niej ziarnkami ścierniwa (czasami bywają gumki do ołówków tego typu).

"Gumkując" zawzięcie oczyszczamy powierzchnię płytki i możemy juz przystąpić do

lutowania (po uprzednim wywierceniu otworów).

5. Jak wygląda proces lutowania?

Aby nastąpiło zlutowanie przedmiotów musi być spełnionych kilka warunków. Po

pierwsze do przedmiotów lutowanych musi być dostarczona odp. ilość ciepła - tak aby

miejsce lutowania podgrzało się do temperatury

przekraczającej punkt topienia lutu (zwanego popularnie cyną). To uzyskujemy poprzez

dotknięcie do przedmiotów lutowanych grotem lutownicy. Po drugie na miejsce lutowania

musi być położony lut, tak aby mógł się stopić i zalać miejsce lutowania. Przy małych

lutach wystarczy ta odrobina lutu, jaką mamy stopioną na grocie lutownicy (w razie

potrzeby przytykamy do grotu kawałek tinolu). Przy lutach wiekszych (a zwłaszcza przy

lutowaniu elementow do płytki drukowanej) przykładamy lut bezpośrednio do miejsca

lutowanego i topimy go grotem lutownicy. Po trzecie - aby uzyskać dobre lutowanie

należy zastosować topnik, który usunie tlenki metali i lut "rozpłynie" się po powierzchni

lutowanej jak "jajecznica na patelni" :-))

Jak to wygląda w praktyce? (Krok po kroku)

Postępujemy następująco: Składamy razem elementy które chcemy przylutować,

przykładamy do nich tinol, a następnie przytykamy do tego grot lutownicy. Pod wpływem

ciepła cyna się topi i rozpływa po powierzchniach przedmiotów lutowanych, a po odjeciu

grota zastyga toworząc spoine w postaci "pagórka" z cyny.

Należy zwrócić uwage na wygląd spoiny - powierzchnia cyny powinna być gładka i

błyszczaca - cyna powinna przylegać do metalu we wszystkich miejscach. Spoina

matowa, chropowata i nierówna oznacza, że lutowanie wykonaliśmy niewłaściwie - albo

zostało niedogrzane (cyna nie stopiła się całkowicie) albo przegrzane - cały topnik wypalił

się (cyna i elementy łączone zostały przegrzane). W tej sytuacji należy powtórzyć

lutowanie, pobierając i smarujac miejsce lutowane nową porcją topnika (lub zanurzając

na chwilę grot lutownicy w kalafonii, a następnie szybkim ruchem przenosząc go do

miejsca lutowania).

Trzeba przy tym zaznaczyć, że należy właściwie dobrać wielkosć i moc użytej lutownicy

do wielkości przedmiotów łączonych. Lutownica o dużej mocy użyta do lutowania np.

cieniutkich ścieżek czy elementów SMD - przegrzeje i wręcz spali lutowane elementy -

musimy użyć lutownicy o znacznie mniejszej mocy. Odwrotnie - użycie małej lutownicy

do lutowania dużych powierzchni spowoduje, że nie będzie ona w stanie rozgrzać ich do

temperatury topienia cyny i będzie się tylko "kleic" do elementów lączonych tworząc

spoinę, którą nazywam "nasmarkaniem cyny" - gdzie nie wystąpiła dyfuzja metali, a

całość trzyma się tylko na kalafonii i przy byle naprężeniu odskakuje. Pamiętajmy, że

kalafonia jest izolatorem i lutowanie takie nie będzie przewodzić prądu, a przecież o

przewodnictwo właśnie nam chodzi.

Czas trwania prawidłowego lutowania nie trwa więcej niż kilka sekund - jeśli nie udało

nam się za pierwszym razem powinniśmy zrobić przerwę i dać ostygnąć lutowanym

elementom, które mogłyby się inaczej uszkodzić wskutek przegrzania (dotyczy to

zwłaszcza diod świecących, które łatwo się przegrzewają) i dopiero po tym czasie

- strona 3/8 -

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

powtórzyć lutowanie.

Jak poznać właściwie wykonane lutowanie?

Kiedy roztopiony lut stapia się z częścią lutowaną, jego powierzchnia tworzy ostry kąt z

powierzchnią części lutowanej. Mówimy się wtedy, że lut zwilża powierzchnię lutowaną -

lutowanie zostało wykonane prawidłowo.

Jeśli zaś powierzchnia lutowana nie jest zwilżona spoiwem - lutowanie jest źle zrobione i

należy je powtorzyć.

6. Lutownice - rodzaje, użycie, konserwacja.

W elektronice możemy się spotkać z różnymi rodzajami lutownic, a każda z nich

charakteryzuje się innymi właściwościami, a w związku z tym różnymi zastosowaniami.

Oto ich krótkie omówienie:

a) Lutownice oporowe.

Jest to najczęściej spotykana i używana lutownica. Ciepło w niej jest wytwarzane przez

grzałke z drutu oporowego zasilaną prądem. Bywają lutownice na napięcie 220V~, jak i

na napięcie bezpieczne 24V~.

Te ostatnie do pracy wymagają dodatkowego transformatora (lub zasilacza), ale za to nie

grozi nam niebezpieczeńswo przebicia napięcia 220V na obudowę lutownicy i w związku z

tym są one bezpieczne zarówno dla elementów lutowanych jaki i dla nas :-)

We współczesnej elektronice, gdzie lutowane elementy są miniaturowe i nie wymagają

duzych ilości ciepła do przylutowania, w większości zastosowań wystarcza lutownica o

mocy 14-15W. Jest ona polecana zwłaszcza dla początkujących elektroników, ze względu

na to, że przy tej dosyć małej mocy trudno przegrzać elementy i "odparzyć" ścieżki

obwodów drukowanych.

Warto wspomnieć tutaj również o tzw. stacjach lutowniczych - są to lutownice

wyposażone w zasilacz o regulowanym napięciu, umożliwiający regulację temperatury

grota lutownicy. Dzięki temu możemy dostosować temperaturę grota do naszych potrzeb

i gdy lutujemy drobne elementy - zmniejszyć ją, aby nie przegrzać elementów, a gdy

lutujemy duże powierzchnie - zwiększyć, dzięki czemu unikniemy zjawiska "klejenia się"

lutownicy do lutu, gdy nie może ona dostatecznie go rozgrzać i roztopić.

Tego typu lutownice mają wymienne groty o różnych kształtach - od bardzo cienkich, po

grube. Groty te pokryte specjalną warstwą ochronną i są odporne na tzw. "wypalanie"

czyli rozpuszczanie materiału grota w lucie. Dla prac konstruktorskich, gdzie montuje się

duże ilości elementów na płytce drukowanej i całosć lutowania może trwać kilka godzin,

są one najlepsze. W kraju najbardziej popularne są lutownice marki Weller lub Elwik (te

drugie - nasze krajowe, są nieco tańsze). Ich wadą jest stosunkowo wysoka cena, dlatego

też są polecane dla osób "nałogowo" zajmujacych się elektroniką, gdzie zwykła lutownica

zbyt szybko się zużyje.

- strona 4/8 -

http://www.easy-soft.tsnet.pl/

Najtańszym rozwiązaniem w tej sytuacji będzie zastosowanie lutownicy Elwik LERT24,

która posiada wbudowany w rączke lutownicy regulator temperatury. Do tego trzeba

tylko dokupić odpowiedni transformator 220/24 i już mamy całkiem niezły sprzęt do

lutowania.

b) Lutownice transformatorowe.

Tego rodzaju lutownica doskonale nadaje się przede wszystkim do wszelkiego rodzaju

szybkich napraw, gdy udajemy się do klienta i zależy nam, aby nie tracić czasu na długie

nagrzewanie lutownicy. Czas nagrzewania lutownicy transformatorowej wynosi kilka

sekund. Częstokroć lutownica ta jest wyposażona w żarówke oświetleniową, która zapala

się po naciśnięciu przycisku - dodatkowo oświetlając miejsce lutowania.

W lutownicy tej nagrzewanie uzyskujemy poprzez przepływ prądu o dużym natężeniu

bezpośrednio przez grot lutownicy, który jest wykonany w postaci pętli z drutu (o

srednicy ok 1,5mm) przykręconej do zacisków lutownicy. Wadą tej lutownicy jest

stosunkowo szybkie przepalanie się grotów - wynikłe z rozpuszczenia miedzi grota w

lucie. Po prostu nasz grot "dostaje przerwy". Wówczas musimy wymienić go na nowy.

Ważna rzeczą jest, aby po założeniu nowego grota odpowiednio go ukształtować do

pracy. Groty dostarczane do lutownicy maja kształt odwróconej litery V. Jej ostry koniec

częstokroć jest dosć zaokrąglony i w rezultacie cyna się na nim słabo trzyma. Dlatego też

niektórzy elektronicy nie lubią lutownicy transformatorowej. Na szczęście istnieje prosty

sposób na poprawę tej sytuacji. Po prostu wystarczyc ścisnać koniec grota tak, aby jego

kształt zmienił się z V na Y. Tak ukształtowany grot znakomicie spełnia swoją rolę - cyna

się na nim trzyma i jest on dosyć wąski i ostry, ułatwiając tym samym precyzyjne

lutowanie.

Jeszcze jeden "trick" dla lutownicy transformatorowej. Co robić gdy przepali się nam grot,

a nie mamy pod reką drugiego (a jesteśmy akurat u klienta)? Zamiast wracać do

warsztatu po nowy, po prostu skręcamy ze sobą dwa końce drutu. Powstały w ten sposób

grot nie jest tak dobry jak nowy, ale najważniejsze że działa i pozwoli nam na wykonanie

naprawy. Po powrocie możemy wymienić go na nowy i na przyszły raz wziąć kilka na

zapas.

c) Lutownice gazowe.

W tego typu lutownicach nagrzewanie uzyskujemy poprzez płomień gazu ogrzewający

grot lutownicy.

Używany gaz, to Propan-Butan - taki sam jak do napełniania zapalniczek. Lutownice te

częstokroć posiadają różne kształty, różne wielkości pojemników z gazem, a także różne

kształty grotów - często wymienne.

Dla elektronika użytecznym grotem będzie grot podobny w swym kształcie do grotu

zwykłej oporowej lutownicy.

Podstawową zaletą lutownicy gazowej jest jej niezależnosć od prądu. Umożliwia ona

lutowanie na "wolnym powietrzu" np. podczas naprawy samochodu czy motoru (trzeba

tylko uważać na opary benzyny), na wycieczce, w górach itp... Jej wadą jest stosunkowo

krótki czas działania - do kilkudziesięciu minut (w zależności od wielkości pojemnika z

gazem), ale trzeba ją traktować jako "pomoc doraźną".

Groty w kszałcie noża (do ciecia na gorąco) czy otwartego plomienia (do ogrzewania np.

koszulek termokurczliwych) mogą być również pożyteczne w warsztacie elektronika -

aczkolwiek już nie do bezpośredniego lutowania.

d) Lutownice na gorące powietrze.

Tego typu lutownice używane są już do zaawansowanych prac elektronicznych - do

montażu powierzchniowego.

- strona 5/8 -

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: