Lekcja 9: Nauka lutowania

Lutowanie to trwałe łączenie metalowych elementów za pomocą spoiwa (zwanego lutem). Ważne jest, aby temperatura lutowania była wyższa od temperatury topnienia lutu, a niższa od temperatury topnienia łączonych elementów.

1. Podstawowe akcesoria potrzebne podczas lutowania (rozlutowywania):

  • lutownica – narzędzie służące do lutowania. Dla zastosowań amatorskich najlepsza będzie lutownica oporowa. Lutownica jest zbudowana z kolby (uchwytu) oraz grotu, który rozgrzewa spoiwo. Grot jest bardzo gorący, należy uważać aby się nie poparzyć i aby niczego nie podpalić!
Ryc

Ryc. 1 Lutownica.

  • spoiwo (lut, lutowie) – do niedawna (do lipca 2006r.) najczęściej  bazowało na cynie i ołowiu, które topiły się w temp. 185oC. Teraz z uwagi na restrykcyjne normy bezołowiowe (RoHs) mające na celu ochronę środowiska stosuje się luty bezołowiowe oparte na bazie cyny z domieszką srebra, miedzi, bizmutu czy antymonu, co spowodowało znaczny wzrost temperatury topnienia do 210 – 220oC, a co za tym idzie trudniej się je lutuje „zwykłą” lutownicą. Na szczęście spoiwa z cyny i ołowiu nadal są w sprzedaży i można z nimi rozpoczynać swoją przygodę z lutowaniem.
Ryc

Ryc. 2 Spoiwo lutownicze.

  • kalafonia – to po prostu żywica, która bardzo łatwo się topi, dzięki niej łatwiej się lutuje, bo cyna lepiej się rozprowadza. Kalafonia dobrze rozpuszcza się w spirytusie, np. salicylowym – można to wykorzystać i rozpuścić żywicę, następnie delikatnie pędzelkiem nanieść na płytkę na której będziemy lutować i w ten sposób znacznie ułatwić sobie pracę.
Ryc

Ryc. 3 Kalafonia.

  • odsysacz do cyny (zwany także pompką do cyny) – służy do odsysania nadmiaru roztopionej cyny. Jest to bardzo proste narzędzie, podobne do strzykawki, zbudowane z tłoka, sprężyny i zbiorniczka na odessany lut. Z jednej strony ma (wymienną) końcówkę odsysającą, z drugiej zaś uchwyt do naciągania, a z boku przycisk zwalniacza.
Ryc

Ryc. 4 Odsysacz do cyny.

  • lico (plecionka) – są to splecione miedziane druciki, które przyłożone do rozgrzanej cyny na rozlutowywanych elementach, ściągają ją.
Ryc

Ryc. 5 Plecionka lutownicza.

  • cążki – służą do obcinania nóżek wlutowanych elementów (można wykorzystać zwykłe cążki kosmetyczne, ale uwaga – dość szybko się niszczą!)
Ryc

Ryc. 6 Cążki: a) zwykłe; b) kosmetyczne.

Inne akcesoria ułatwiające lutowanie:

  • topnik – upraszcza lutowanie poprzez usunięcie zanieczyszczeń z lutowanej powierzchni, ułatwia topnienie zwiększając płynność cyny. Topnik w przeciwieństwie do kalafonii nie pozostawia brązowych śladów, ale osad po topniku należy usunąć (np. acetonem) ponieważ może powodować korozję.
Ryc

Ryc. 7 Topnik.

  • pęseta – ułatwia przytrzymywanie niewielkiego wlutowywanego elementu.
Ryc

Ryc. 8 Pęseta.

  • czyścik – do oczyszczania gorącego grota z cyny i innych zanieczyszczeń.
Ryc

Ryc. 9 Czyścik.

Żeby dobrze lutować należy dużo ćwiczyć. Internetowy sklep elektroniczny CELTOR przygotował dla nas specjalny zestaw narzędzi i akcesoriów do lutowania, w którego skład wchodzi także niewielka płytka uniwersalna, specjalnie do ćwiczeń. Szczegóły tutaj.

Poniżej zdjęcia różnych rodzajów płytek uniwersalnych – jednostronnych i dwustronnych:

Ryc

Ryc. 10 Płytki uniwersalne: a) jednostronna – punkty lutownicze są tylko z jednej strony; b) dwustronna – punkty lutownicze są z obu stron.

2. Bezpieczeństwo

  • Grot rozgrzanej lutownicy ma bardzo wysoką temperaturę, przez co z łatwością można nią coś podpalić, roztopić plastikowe przedmioty lub się poparzyć.
  • Rozgrzaną lutownicę trzymamy tylko za przeznaczony do tego uchwyt.
  • Lutownicy nie należy rozmontowywać – grozi to porażeniem prądem.
  • Opary powstające przy lutowaniu są toksyczne, niezależnie od użytego spoiwa. Należy uważać, aby ich nie wdychać.
  • Należy dbać o dobre wietrzenie pomieszczenia w którym lutujemy.
  • Dodatkowo podczas lutowania dobrze jest zadbać o ochronę oczu, np. poprzez stosowanie okularów ochronnych.

 

3. Lutowanie podzespołów elektronicznych na płytce uniwersalnej.

Weź do ręki swoją płytkę uniwersalną. Jest ona wykonana z włókna szklanego i ma wiele przewierconych na wylot otworów. Twoja płytka jest dwustronna, oznacza to, że możemy lutować do niej elementy z obu stron. W płytkach uniwersalnych jednostronnych lutujemy podzespoły tylko z jednej strony, z tej na której są punkty lutownicze – srebrne obwódki wokół otworów.

Lutownicę należy podłączyć do źródła zasilania i położyć w bezpiecznym miejscu, grot ma być w powietrzu, tak aby niczego nie spalić/stopić, ani samemu się nie poparzyć (np. talerzu).

Ryc

Ryc. 11 Lutownica oparta o talerz w bezpieczny sposób.

Chwilkę trzeba odczekać, aby grot się nagrzał. W tym czasie przedziej nóżki wlutowywanego elementu przez odpowiednie otwory w płytce. Przygotuj także cynę.

Ryc

Ryc. 12 Nóżki rezystora przedziane przez otwory w płytce uniwersalnej.

Teraz do płytki i wlutowywanej nóżki zbliż na sekundkę grot lutownicy.

Ryc

Ryc. 13 Podgrzewanie lutownicą nóżki rezystora, który będzie lutowany. Z prawej strony jest przygotowana cyna – nie dotyka ona jeszcze lutowanego miejsca.

Następnie przyłóż końcówkę cyny. Zrób to w miarę szybko, ponieważ zbyt długie jej przytrzymywanie spowoduje roztopienie zbyt dużej ilości spoiwa. Poza tym cyna może się przegrzać, robią się wtedy grudki, czarne stopy, kiepsko się lutuje, a lut słabo się trzyma.

Cały proces lutowania pojedynczego lutu powinien zająć 2 do 3 sekund.

Ryc

Ryc. 14 Lutowanie nóżki rezystora poprzez jednoczesne przyłożenie gorącego grotu lutownicy i cyny.

Ryc

Ryc. 15 Zabieramy cynę, aby jej nadmiar nie pozostał na lutowanym miejscu.

Ryc

Ryc. 16 Lutowanie drugiej nóżki rezystora na płytce uniwersalnej.

Prawidłowo (po lewej) i nieprawidłowo (po prawej) wykonany lut:

Ryc

Ryc. 17 Nóżki rezystora przylutowane do płytki uniwersalnej: lewa – poprawnie; prawa – niepoprawnie (zbyt dużo cyny).

Ryc

Ryc. 18 Luty: a) poprawny; b) niepoprawny (zbyt dużo cyny, lut wygląda jak kuleczka); c) niepoprawny (zbyt mało cyny).

Cążkami odcinamy zbyt długie nóżki wlutowanych podzespołów.

Ryc

Ryc. 19 Odcinanie cążkami tuż przy lucie zbyt długiej nóżki rezystora.

Ryc

Ryc. 20 Przylutowany rezystor z: nóżką odciętą (po lewej stronie); zbyt długą nóżką (po prawej stronie).

 

4. Czyszczenie lutownicy.

Gąbkę do czyszczenia lutownicy należy zmoczyć w wodzie, tak aby była wilgotna.

Grot rozgrzanej lutownicy należy dokładnie wytrzeć kilkoma szybkimi ruchami. Zbyt długie przytrzymywanie grotu w jednym miejscu może uszkodzić gąbkę.

Ryc

Ryc. 21 Czyszczenie (wycieranie) grotu zabrudzonej lutownicy o zmoczoną gąbkę.

Uwaga – grotu lutownicy nie trzeba czyścić po przylutowaniu pojedynczego elementu. Należy to robić, gdy grot będzie brudny, np. po przepaleniu cyny.

 

5. „Ratowanie” niewłaściwie wykonanych lutów.

  • jeśli podczas lutowania stopiło Ci się zbyt dużo cyny (lut wygląda jak kuleczka) lub cyna się przepaliła, część spoiwa można odessać. W tym celu użyjemy odsysacza. Działa on podobnie do strzykawki.
Ryc

Ryc. 22 Odsysacz do cyny.

Wciskamy tłoczek u góry odsysacza.

Ryc

Ryc. 23 Odsysacz do cyny z wciśniętym tłoczkiem oraz oznaczonym przyciskiem zwalniacza.

Zbliżamy odsysacz do miejsca z którego chcemy usunąć nadmiar cyny. Jednocześnie gorącą lutownicą rozgrzewamy nasz lut.

IMG_6459

Ryc. 24 Nieprawidłowy lut jest podgrzewany lutownicą. Obok widzimy końcówkę odsysacza, gotowej aby wessać roztopioną cynę.

Delikatnie puszczamy tłoczek (przyciskiem zwalniacza) zbierając nadmiar cyny. Należy uważać, aby grotem lutownicy nie uszkodzić końcówki odsysacza (na wszelki wypadek końcówki te są wymienne).

Zebrany nadmiar cyny usuwamy z odsysacza przez ponowne naciśnięcie i zwolnienie tłoczka…

Ryc

Ryc. 25 Nadmiar cyny usunięty z odsysacza poprzez ponowne naciśnięcie i zwolnienie tłoka.

lub bezpośrednio wyjmujemy ją z pojemniczka na cynę.

Ryc

Ryc. 26 Usuwanie cyny z odsysacza poprzez jego rozkręcenie.

Inną metodą na odsysanie zbyt dużej ilości cyny jest po prostu dokładne wyczyszczenie lutownicy, a następnie zebranie lutownicą nadmiaru cyny.

  • jeśli luty są matowe (a nie błyszczące), może być to oznaką ich przegrzania.
Ryc

Ryc. 27 Przegrzany lut.

W takiej sytuacji należy rozgrzany grot lutownicy delikatnie i szybko zanurzyć w kalafonii…

Ryc

Ryc. 28 Grot lutownicy zanurzony delikatnie w kalafonii.

a następnie bardzo szybko grot z kalafonią przyłożyć do poprawianego lulu. Należy to robić bardzo szybko, ponieważ kalafonia się wypala i może się okazać, że zanim dotkniemy grotem lutu nie będzie już na nim kalafonii!

Ryc

Ryc. 29 Poprawianie przegrzanego lutu za pomocą grotu lutownicy na której znajduje się kalafonia.

  • jeśli lutując elementy obok siebie cyna z dwóch różnych punktów lutowniczych styka się ze sobą należy ją usunąć. W przeciwnym razie będzie to droga na skróty dla przepływającego prądu, co w konsekwencji może powodować zwarcia lub uszkodzenie poszczególnych podzespołów, a nawet całego urządzenia.
Ryc

Ryc. 30 Nadmiar cyny łączący dwa punkty lutownicze położone obok siebie.

Do usuwania nadmiaru cyny w takiej sytuacji służy lico (plecionka). Rozgrzewamy cynę pomiędzy tymi punktami lutowniczymi lutownicą, a następnie przykładamy lico.

Ryc

Ryc. 31 Nadmiar cyny pomiędzy punktami lutowniczymi rozgrzewamy lutownicą i ściągamy ją plecionką.

Te splecione miedziane druciki tworzą coś na kształt gąbki, która zbiera nadmiar cyny.

Ryc

Ryc. 32 a) Rozdzielone punkty lutownicze; b) nadmiar cyny zebrany plecionką.

  • „zimne luty” – niepewne połączenia podzespołów elektronicznych. Tworzą się poprzez niewłaściwe podgrzanie i naniesienie cyny. Punkty takie często raz łączą, a raz nie łączą. Naprawia się je poprzez podgrzanie takiego miejsca lutownicą i ponowne zlutowanie odrobiną nowej cyny.

Dodaj komentarz