Lutowanie, czyli nie taki diabeł straszny.

24 listopada 2018

W życiu każdej osoby która zajmuje się elektroniką, czy chociażby majsterkuje przychodzi okres, gdzie musimy coś zlutować. Elektronicy najczęściej potrzebują tej umiejętności do budowania swoich urządzeń, w końcu nie możemy cały czas tworzyć układów na płytkach stykowych. Lutowanie jest umiejętnością, której szybko się można nauczyć, a oglądanie efektów swojej pracy jest bardzo satysfakcjonujące. Jeśli jesteście gotowi, to zaczynamy, do dzieła!

Przygotowanie stanowiska.

Prawidłowo przygotowanie stanowisko jest wbrew pozorom bardzo ważną kwestią, musimy pamiętać, że pracujemy z wysokimi temperaturami i łatwo tutaj o oparzenie. Miejsce gdzie odkładać będziemy lutownicę chociażby aby sięgnąć po następny element powinno być wyposażone w odpowiedni stojak, dzięki czemu nie będzie możliwości przypalenia niczego obok. Następnym ważnym elementem jest czyścik do grota, może być to wilgotna gąbka, lub mosiężne wiórki. Przydatnym akcesorium jest często “trzecia ręka”, jest to uchwyt dzięki któremu elementy które będziemy lutować nie będą przesuwać się nam po obszarze roboczym jednocześnie ryzykując jego przypaleniem. Przykładowa trzecia ręka poniżej.

Kolejnym, chyba najbardziej istotnym elementem jest sama lutownica. Jeżeli zamierzamy trochę zajmować się elektroniką, to już na początku odradzam lutownic podłączanych bezpośrednio do sieci. Urządzenia te nie zawierają żadnych zabezpieczeń, ponieważ grzałka lutownicy bez żadnych pośredników, często słyszy się o przypadkach, gdzie przy dłuższym użytkowaniu “wyskakiwały” bezpieczniki, czy nawet lutownica raziła prądem. Warto zainwestować kilkadziesiąt złotych więcej i kupić nawet najtańszą stację lutowniczą. Nawet modele z niższej półki są wyposażone w transformatory, oraz inne zabezpieczenia, co dodatkowo zwiększa żywotność narzędzia. Komfort użytkowania zwiększają także dołączone do zestawu akcesoria takie jak gąbka do czyszczenia grota, czy uchwyt na lutownicę. Modele droższe są wyposażone w czujniki temperatury, a grot jest niezwykle lekki, przez co lutowanie z pomocą takich stacji to czysta przyjemność, jednak na samym początku nie warto wydawać zbyt dużo. Jednym z popularniejszych modeli jest przedstawiony poniżej.

Jeżeli wiemy już jakiej lutownicy powinniśmy używać to należy zastanowić się nad samym spoiwem. Już na początku musimy zwrócić uwagę na dwie ważne kwestie. Pierwszą z nich jest to z czego składa się spoiwo, wbrew pozorom nie jest to czysta cyna, tylko połączenie co najmniej dwóch składników. Jeżeli lutowaniem chcemy zajmować się hobbystycznie, to śmiało możemy korzystać ze lutowie które ma w swoim składzie ołów. Unia Europejska zabrania lutowania spoiwami które zawierają ołów, ale tyczy się to tylko firm które lutują produkty które domyślnie mają znaleźć się na rynku. Dla nas jest to duże ułatwienie, ponieważ spoiwami które nie zawierają ołowiu lutuje się dużo trudniej. Kolejną ważną składową lutowia jest topnik, dzięki niemu lutowanie będzie łatwiejsze. Ale czym tak naprawdę jest ten topnik? Topnik to substancja która przy pomocy zachodzących reakcji chemicznych oczyszcza lutowane metala oraz ułatwia topnienie cynie. W spoiwach lutowniczych najczęściej występuje jako rdzeń lutowia. Już teraz wiemy, że najlepszym dla nas spoiwem będzie produkt o wartościach Sn60Pb40 z topnikiem. Jeśli już teraz wyszukamy lutowia o tej wartości pokaże nam się sporo produktów, ale czym one się różnią? Głównie średnicą i to na nią powinniśmy zwrócić uwagę! Do naszej nauki w zupełności wystarczy cyna o średnicy 1mm, będzie to grubość dzięki której nie będziemy musieli podawać kilku centymetrów spoiwa na jeden element, ale też zapewni nam ono odpowiednią precyzje. Gdy będziemy lutować drobniejsze elementy zostaniemy poniekąd zmuszeni do zmiany lutowia o mniejszej średnicy, ale na razie to jest jak najbardziej odpowiednie. Jeśli nie lutujemy bardzo często możemy wybrać spoiwo o wadze 10 gram, opakowania tego typu są najtańsze i z reguły wystarczają do drobnych prac, gdy lutujemy dużo warto kupić większą ilość.

Kolejnym istotnym narzędziem który ułatwi nam pracę jest odsysacz do cyny. Szczególnie na początku naszej przygody z lutowaniem nie raz zdarzy się, że nałożymy za dużo cyny, a wtedy to odsysacz wyciągnie do nas pomocną dłoń. Modeli na rynku jest sporo, ale w tym przypadku nie warto rozglądać się za drogimi modelami, wystarczy taki za kilka złotych. Profesjonaliści korzystają z odsysaczy podłączanych do specjalnych kompresorów, co zapewnia im bezodrzutową pracę, jednak do naszych zastosowań wystarczy najbardziej podstawowy model. Jeżeli chodzi o pracę z odsysaczem, to sprawa wygląda bardzo prosto, gdy w którymś miejscu nałożymy zbyt dużo lutowia wystarczy je podgrzać, a następnie przykładając końcówkę odsysacza do rozgrzanego spoiwa wcisnąć przycisk zwalniający, oczywiście jeszcze przed rozgrzewaniem odsysacz należy “naładować”, czyli wcisnąć większy przycisk do końca. Odsysacz po uwolnieniu sprężyny tworzy w środku podciśnienie, dzięki czemu wciąga roztopione spoiwo. Musimy pamiętać też o regularnym czyszczeniu odsysacza, ponieważ w środku osadza się cyna, im więcej cyny się osadzi, tym słabiej będzie działać nasz odsysacz. Najprostszy i najlepszy dla początkujący będzie odsysacz taki jak poniżej.

Z podstawowych rzeczy to tyle, warto zaopatrzyć się w obcinaczki boczne, topnik w płynie oraz plecionkę lutowniczą, ale nie jest to konieczne. Potraktujmy te akcesoria jako takie, które możemy mieć i ułatwią nam znacznie pracę, ale jeśli nie będziemy ich mieli to nic się nie stanie.

Jak będziemy lutować?

Aby zrozumieć samo lutowanie warto poznać dwie główne kategorie tej czynności. Lutowanie dzielimy na miękkie i twarde, do spajania elementów elektronicznych używamy lutowania miękkiego. Może nasunąć się pytanie dlaczego akurat miękkie? Dlatego, że nie roztapiamy elementów które chcemy łączyć, a jedynie spoiwo które będzie te elementy spajać. Do lutowania elementów elektronicznych korzystamy z zakresu temperatur 200-300 stopni Celsjusza. Dlaczego nie więcej? Są dwa główne powody, pierwszy z nich, to temperatura roztapiania się spoiw lutowniczych na bazie cyny. Aby sprawnie lutować przy użyciu cyny wystarczy około 250 stopni Celsjusza, przy większych elementach takich jak złącza temperaturę będziemy zwiększać do około 300/350 stopni, ponieważ elementy które spajamy pobierają ciepło z grota. Drugą kwestią jest fakt, że elektronika ma stosunkowo niską wytrzymałość temperaturową, niektóre układy można uszkodzić już w stu stopniach.

Skoro powiedzieliśmy o lutowaniu miękkim, warto powiedzieć kilka słów o lutowaniu twardym. Tutaj sprawa wygląda trochę inaczej, bo pracuje się na dużo wyższych temperaturach, często sięgających 1000/2000 stopni Celsjusza. Lutowanie twarde wykorzystywane jest często przy łączeniu rur miedzianych ponieważ w takiej temperaturze roztapia się i spoiwo którym będziemy lutować (często to ten sam materiał z którego zrobione są elementy które będziemy spajać) jak i elementy lutowane. Uzyskanie takiej temperatury na zwykłym grocie byłoby bardzo ciężkie do osiągnięcia, jednocześnie zajmowałoby dużo czasu. Aby zapobiec tym przeciwnością korzystamy z palników i lutujemy najczęściej przy pomocy miedzi.

A więc do dzieła!

Wykonanie lutu składa się z trzech głównych kroków, na początku warto je zapamiętać, ale później swoją rolę odegra przyzwyczajenie i pamięć mięśniowa.

  1. Przykładamy grot do elementów które będziemy lutować.
  2. Rozgrzanie tych elementów do temperatury która umożliwi roztopienie się cyny.
  3. Roztopienie cyny na elementach które chcemy lutować.

Aby utrwalić tą wiedzę przejdźmy do praktyki, bo tylko dzięki niej nauczymy się jak lutować. Może wydawać się to dziwne, ale do nauki lutowania nie potrzebujemy ogromnego zestawu elementów które będziemy lutować, nie licząc płytki uniwersalnej, tak naprawdę wystarczy nam to co będziemy mieć pod ręką, czyli niepotrzebne lub uszkodzone diody, rezystory, czy układy scalone.

Rozgrzejcie swoje lutownice, przygotujcie cynę oraz układy. Jeżeli posiadacie lutownicę z kontrolą temperatury to najlepiej ustawić wartość z zakresu 325-350 stopni Celsjusza. Następnie musimy włożyć nóżki elementu który będziemy lutować do otworów w płytce uniwersalnej, aby element był nieruchomy warto zagiąć jego nóżki. Następnie musimy rozgrzać element oraz sam otwór(w naszej płytce pokryty jest miedzią), ostatnią rzeczą jest roztopienie cyny na tych elementach. Najczęstszym błędem jest nakładanie cyny na grot, a następnie przenoszenie jej na element, tego nigdy nie robimy! Aby zobrazować jak cała czynność powinna wyglądać zerknijmy na zdjęcia poniżej.

Przykładamy grot i ogrzewamy elementy które będziemy lutować.

Roztapiamy spoiwo na elementach.

Prawidłowy lut powinien wyglądać mniej więcej tak:

Prawidłowy lut powinien mieć kształt stożka, jeżeli ma kształt bąbla, czy też spoiwo znajduje się tylko w otworze, znaczy to, że lut jest nieprawidłowy i należy go poprawić. Natomiast jeśli przydarzy nam się, że roztopimy za dużo cyny i pokryje ona pole obok warto skorzystać z odsysacza, przedstawię teraz jak z jego pomocą pozbyć się nadmiaru cyny.

Przykład niepoprawnego lutu.

Aby pozbyć się zbyt dużej ilości lutowia musimy je rozgrzać, gdy będziemy próbować oderwać je za pomocą obcinaczek, czy śrubokręta wyrwiemy pole lutownicze. Gdy cyna się rozgrzeje przykładamy najbliżej jak to możliwe odsysacz do cyny i zwalniamy jego blokadę, podciśnienie zassie spoiwo do odsysacza. Nie musimy martwić się o końcówkę urządzenia do odsysania, ponieważ jest wykonana z teflonu i wytrzymuje temperatury rzędu 250 stopni Celsjusza. Jeżeli nie usuniemy odpowiedniej ilości spoiwa czynność powtarzamy do skutku.

Wygląd lutu po pierwszym odessaniu cyny.

Gdy przylutujemy nasz rezystor, przylutujmy kolejny, potem diody, aby cała czynność nam się utrwaliła. W końcu ćwiczenia praktyczne przyniosą nam najwięcej korzyści, a działające układy będą ogromną satysfakcją. Celowo nie poruszyłem tutaj lutowania powierzchniowego, ze względu na trudność. Jeśli chcemy dobrze lutować powierzchniowo musimy mieć opanowane lutowanie przewlekane, a dodatkowo będziemy musieli zaopatrzyć się kilka produktów które nam to ułatwią!

Produkty użyte w poradniku:

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *