Start Artykuły Warsztat elektronika Lutownice i akcesoria lutownicze

Partnerzy

 

www.prototypy.com

helion

www.elektroda.pl

www.zestawyuruchomieniowe.pl

Kredyty Gdynia

Translate this



Lutownice i akcesoria lutownicze PDF Drukuj
Ocena użytkowników: / 23
SłabyŚwietny 
środa, 08 września 2010 13:06

LutownicaDo połączenia elementów elektronicznych w jedną całość niezbędne staje się ich lutowanie do płytki drukowanej lub między sobą. Lutowanie pozwala na osiągnięcie trwałych połączeń o bardzo niewielkiej rezystancji. Połączenie takie pozwala również na demontaż oraz wymianę uszkodzonych lub niewłaściwych elementów. Jak wiadomo do lutowania służy lutownica, należy jednak dobrać odpowiedni sprzęt do zastosowań, ponieważ nie ma w zasadzie jednej uniwersalnej lutownicy "do wszystkiego".

Lutownice transformatorowe

Tak jak nazwa wskazuje lutownica transformatorowa opiera się o specyficzny transformator. Strona pierwotna tego transformatora zasilana jest z sieci energetycznej, natomiast strona wtórna to gruby pręt lub płaskownik o niewielkiej ilości zwojów od 2 do 4. Zasada działania polega na wytworzeniu w uzwojeniu wtórym dużego prądu o niewielkim napięciu. Duży prąd przepływający przez grot nagrzewa go do temperatury topnienia cyny. Lutownica taka pracuje w stanie zwarcia co wymusza stosowanie wzmocnionej izolacji elektrycznej i termicznej uzwojeń. Lutownice tego typu produkowane są w różnych odmianach mocy od 40-200W. Podczas pracy transformator wydziela znaczne ilości ciepła co może przeszkadzać podczas długiej pracy. Dodatkowo w większości lutownic stosuje się dodatkowe uzwojenie zasilające żarówkę oświetlającą miejsce lutowania. Lutownice transformatorowe przeznaczone są głównie do lutowania większych elementów, wykorzystywane często przez elektryków do lutowania przewodów elektrycznych z uwagi na swoją moc. Jako groty można stosować kawałki wyprofilowanego drutu miedzianego (najczęściej o przekroju 2,5mm2), niestety drut miedziany nie jest przystosowane do długotrwałej pracy przy dużej temperaturze co uszkadza taki grot po jakimś czasie. Na rynku dostępne są również grotu wykonane z innych bardziej odpornym metali, lub stopów metali z miedzią. Ceny lutownica transformatorowych zawierają się w granicach od 30 zł -100 zł. Na rysunku poniżej pokazano różne rodzaje lutownic transformatorowych o różnych mocach.

1194468284.jpg
Rys. 1. Różne rodzaje lutownic transformatorowych.

 


 

Lutownice oporowe

W lutownicach oporowych nie występuję bezpośredni przepływ prądu elektrycznego przez grot lutownicy. Prąd elektryczny przepływa przez element grzejny który nagrzewa grot, dzięki temu możliwe jest odizolowanie grota i wykonanie lutownicy nie przenoszącej ładunków elektrostatycznych, które mogą uszkodzić czułe układy elektroniczne. Lutownice tego typu oznaczane są z reguły oznaczeniem ESD. Lutownice oporowe są z najczęściej mniejsze, dużo bardziej poręczne i posiadają mniejsze i bardziej smukłe groty. W prostych modelach element grzejny jest zasilany bezpośrednio z sieci energetycznej napięciem 230V i nie posiadają one regulacji temperatury grota. Lutownice tego typu mają moc od 15W do 100W. Są to lutownice  najczęściej kupowane ze względu na stosunkowo niską cenę. Groty lutownicze są wymienne co pozwala na dobranie odpowiedniego grota do konkretnego zadania. Należy pamiętać, że od momentu włączenia lutownicy jest ona gotowa do pracy dopiero po kilku minutach. Czas nagrzewania zależy od mocy lutownicy. Jest do dobry wybór dla początkującego elektronika. Pozwalają one na wykonanie większości czynności lutowniczych w prostych układach elektronicznych. Ceny lutownica oporowych zawierają się w granicach od 30zł -100 zł Na rys. 2 zaprezentowano różne rodzaje lutownic oporowych.

9591148.jpg
Rys. 2. Różne rodzaje lutownic oporowych.

 


 

Stacje lutownicze - oporowe

Połączenie lutownicy oporowej z transformatorem i elektronika sterującą daje w rezultacie urządzenie nazywane stacją lutowniczą. Lutownice tego typu są wykorzystywane w profesjonalnych warsztatach elektronicznych ale również przez amatorów. Zalety jakie płyną z pracy ze stacją lutowniczą są bardzo duże. Dzięki transformatorowi lutownica nie jest zasilana bezpośrednio z sieci energetycznej co zwiększa bezpieczeństwo pracy. Element wykonawczy zbudowany jest identycznie jak lutownica oporowa, zasilany jest natomiast niższym napięciem o wartości około 24V. Dzięki elektronice sterującej możliwa jest regulacja temperatury grota. Niektóre elementy elektroniczne należy lutować przy użyciu minimalnej temperatury, pozwalającej na topnienie lutowia. Należy wtedy dobrać temperaturę lutowania odpowiednią do wykonywanych lutów. Regulacja temperatury może odbywać się za pomocą potencjometru lub przycisków zwiększających lub zmniejszających temperaturę. Odczyt aktualnej temperatury grota nie jest dostępny we wszystkich modelach, ale może być on prezentowany na linijce z diod LED, wyświetlaczu LED czy nawet wyświetlaczu LCD w droższych modelach. Element wykonawczy z grotem zwany kolbą lutowniczą jest bardzo często odłączany od stacji bazowej co daje możliwość jego wymiany w przypadku zużycia. Ceny stacji lutowniczych są bardzo różne, najprostsze modele kosztują już około 50 zł. Ceny profesjonalnych urządzeń dochodzą do 1000 zł i więcej. Rozsądnym wyborem dla amatora są stacje w granicach 150 zł - 200 zł.

1039298780.jpg
Rys. 3. Różne rodzaje stacji lutowniczych - oporowych.

 


 

Stacje lutownicze - gorące powietrze (hot air)

Zupełnie inna zasada działania przedstawiona jest w lutownicach na gorące powietrze. Nie znajdziemy tutaj grota, lutowanie odbywa się za pomocą strumienia gorącego powietrza o temperaturze od 100°C do 500°C. W większości stacji możliwa jest regulacja przepływu powietrza. Stacja taka zbudowana jest z jednostki bazowej zawierającej kompresor, transformator oraz elektronikę sterującą. W kolbie znajduje się grzałka, która przewiewana jest powietrzem z kompresora i tym samym ogrzewana do ustawionej temperatury. Stacje na gorące powietrze służą głównie do montażu powierzchniowego elementów. Elementy tego typu nazywane są w skrócie SMD (ang. Surface Mount Device) – element elektroniczny przystosowany do montażu powierzchniowego. Amatorzy i hobbyści rzadko korzystają ze stacji hot air ze względu na cenę samego urządzenia. Najtańsze stacje kosztują około 250 zł i jest to sprzęt z "niskiej półki", profesjonalne urządzenia mogą kosztować kilka tysięcy złotych. Na końcówkę wylotowa kolby zakłada się profilowane dysze pozwalające ukierunkować strumień goracego powietrza tak by niepotrzebnie nie nagrzewać elementów które nie podlegają lutowaniu.Stacja lutownica na gorące powietrze nie jest niezbędna dla początkującego elektronika, ponieważ proste układy z reguły wykonuje się przy pomocy elementów przewlekanych i wystarczy zwykła lutownica do ich lutowania. Rozbudowane stacje lutownicze często zawierają kolbę na gorące powietrze oraz kolbę lutownicy oporowej. Daje to zwiększone możliwości, ponieważ można dzięki takiemu urządzeniu przylutować prawie dowolny element elektroniczny. Na rys. 4 przedstawiono kilka modeli stacji lutowniczych hot air oraz rozbudowanych modeli z lutownicami oporowymi.

2412948684.jpg
Rys. 4. Różne rodzaje stacji lutowniczych
- gorące powietrze.

 


 

Lutownice gazowe

Lutownice gazowe wykorzystują do ogrzewania metalowego grota płomień ze spalania gazu. Dzięki zamontowanemu zbiornikowi na gaz (zwykle propan butan) lutownica taka jest przenośna co ułatwia drobne naprawy w terenie. Niestety w tanich modelach zdarza się ze obudowa nadmiernie nagrzewa się co utrudnia dłuższą pracę. Temperatura grota zależna jest od wielkości ustawionego płomienia. Lutownice tego typu (chociaż nie wszystkie) posiadają dużą zaletę, mianowicie po zdjęciu grota można z niej korzystać jak z małego palnika do opalania lub do ogrzewania np. izolacyjnych rurek termokurczliwych często stosowanych w elektrotechnice. Można jej używać również jak lutownicy hot air, ale nie jest tak precyzyjna jak stacja lutownicza z gorącym powietrzem. Ceny tego typu sprzętów wahają się w granicach od 50 zł do 300 zł.

2998044028.jpg
Rys. 5. Różne rodzaje lutownic gazowych
.

 


 

Lutownice zasilane bateryjnie

Kolejny rodzaj lutownic jest również mobilny ponieważ zasilany jest z baterii lub akumulatorów. Nie różni się specjalnie od lutownicy oporowej, jedyna różnica polega na sposobie zasilania. Niestety z uwagi na ograniczoną pojemność baterii lub akumulatorów, lutownice tego typu charakteryzują się niewielką mocą i krótkim czasem działania. Nie nadają się do ciągłej pracy, a jedynie do sporadycznych  prac tam gdzie nie ma zasilania sieciowego. Lutownicami tego typu nie można również lutować masywnych elementów ponieważ niewielka moc nie pozwala na nagrzanie lutowanych elementów. Ceny lutownic bateryjnych oscylują w granicach od 90 zł do 180 zł. Poniżej przykładowe zdjęcia lutownic zasilanych bateriami lub akumulatorami.

4111663020.jpg
Rys. 6. Różne rodzaje lutownic zasilanych bateryjnie.

 


 

Odsysacze do cyny i rozlutownice

Niekiedy zachodzi potrzeba odlutowania lub rozlutowania elementów elektronicznych. Jeżeli znaczna ilość cyny pozostaje na powierzchni płytki i/lub zasklepia otwór do montażu elementów przewlekanych należy użyć odsysacza by usunąć cynę. Odsysacze do cyny można podzielić na dwie kategorie, zasilane elektrycznie oraz te bez zasilania. Odsysacze mechaniczne są stosunkowo tanie i proste w budowie rys. 7. Składają się z tuby, tłoka oraz sprężyny która po naciągnięciu i zwolnieniu spusty rozciąga się wypychając tłok i tworząc podciśnienie, które zasysa gorącą cynę. Dysza która styka się bezpośrednio z gorącą cyną a niejednokrotnie również z grotem lutownicy może ulec stopieniu i uniemożliwić dalszą pracę. Na szczęście dysze są wymienne i niedrogie.  Koszt odsysacza mechanicznego nie przekracza 20 zł.

3362969116.jpg
Rys. 7. Różne rodzaje odsysaczy mechanicznych
.

 

Odsysacze elektryczne można znów podzielić na dwie grypy: z podciśnieniem wywarzanym poprzez sprężynę i tłok lub gruszkę oraz na takie z pompą próżniową. Niestety te ostanie należą do najdroższych i są bardzo rzadko spotykane w warsztatach hobbystów. Odsysacze zasilane elektrycznie z tłokiem naciąganym sprężyną lub z gumową gruszką są znacznie popularniejsze ze względu na bardziej przystępną cenę. Różnią się one od zwykłych odsysaczy tym, że dysza która zasysa cynę jest ogrzewana i działa dokładnie tak jak lutownica oporowa z ta jednak różnicą, że grot ma centralny otwór przez który może być zasysana cyna. Przykład takiej rozlutownicy zaprezentowano na rys. 8. Istnieją również przystawki do lutownic oporowych, które po zamontowaniu dają nam rozlutownicę z gruszka odsysającą. Montuje się je zamiast grota lutowniczego.

3598575032.jpeg
Rys. 8. Przykład rozlutownicy z dyszą ogrzewaną elektrycznie i mechanicznym odsysaniem.


Stacje rozlutownicze to sprzęt spotykany najczęściej w zakładach trudniących się naprawą, serwisowanie lub produkcja urządzeń elektronicznych. Są one bardzo wygodne w użytkowaniu i znacząco skracają czas potrzebny na rozlutowanie układu elektronicznego. Dzięki wbudowanej pompie prózniowej nie ma potrzeby ciągłe naciągania sprężyny lub naciskania gruszki. Stacje tego typu są również często łączone w swoiste kombajny lutowniczo-rozlutownicze zawierające lutownicę oporową, na gorace powietrze oraz rozlutownice. Ceny stacji rozlutoniczych są znaczne i zaczynają się od około 800 zł. Przykład urządzeń rolutowujących na rysunku poniżej.

2000840829.jpg
Rys. 9
. Różne rodzaje rozlutownic z pompą próżniową i stacji rozlutowniczych.

 


 

Cyna i pasty lutownicze

Do trwałego łączenia lutowanych elementów potrzebne jest spoiwo lutownicze o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia lutowanego metalu. W elektronice i elektrotechnice wykorzystuje się stopy cyny z ołowiem i innymi metalami. Obecnie unijna dyrektywa RoHS zakazuje stosowania stopów cyny z ołowiem ze względu na szkodliwość tego drugiego pierwiastka w stopie. Celem wprowadzenia dyrektywy jest zmniejszenie ilości substancji niebezpiecznych przenikających do środowiska z odpadów elektrycznych i elektronicznych. W skład stopu cynowo ołowiowego wchodzi cyna około 60% i ołów około 40%. Dla spoiw bezołowiowych dodatkiem jest zazwyczaj srebro w proporcjach cyna około 96% i srebro około 4%.  Na rynku można nadal kupić stopy cyny z ołowiem. Jedyna różnica jaka pojawia się między stopami z ołowiem, a bezołowiowymi to temperatura topnienia. Dla stopu cyny z ołowiem wynosi ona około 190ºC a dla stopów bezołowiowych około 230ºC. Temperatura topnienia nie jest jednocześnie temperaturą pracy ponieważ ciepło jest szybko odprowadzane przez metalowe elementy lub ścieżki i pola lutownicze na płytkach drukowanych. Określa się tak zwaną temperaturę pracy, która dla stopów ołowiowych wynosi około 300ºC a dla stopów bezołowiowych około 340ºC. Dostępne są również stopy cyny, ołowiu i srebra oraz miedzi i innych pierwiastków, które ułatwiają lutowanie i poprawiają jakość spoiwa. Niestety wpływa to negatywnie na cenę. Spoiwa lutownicze dostępne są z topnikiem lub bez. Topnik ułatwia lutowanie o czym za chwilę. Spotykane średnice drutów lutowniczych zaczynają się już od 0,25mm a kończą się na 2mm. Najbardziej popularna średnica druty to 1mm, ponieważ jest ona najbardziej uniwersalna. Spoiwa lutownicze produkowane są również w sztabkach, prętach, śrucie i płaskownikach, są one głównie wykorzystywane do lutowania na fali, która jest stosowana w zakładach produkcyjnych do masowego lutowania elementów na płytkach drukowanych.Ceny stopów lutowniczych cyny zależne są od składu i wagi szpuli z drutem. Przykładowo szpula 100g o średnicy druty 1mm z topnikiem kosztuje od 10 zł do 20 zł.

Kolejnym rodzajem spoiwa lutowniczego są pasty lutownicze. Wykorzystywane głównie do lutowania powierzchniowego elementów SMD. Pasta ma postać półpłynną co umożliwia nakładanie jej za pomocą strzykawki lub sit. Podgrzana pasta uaktywnia się łącząc elementy z płytką drukowaną. Do rozgrzewania pasty wykorzystywane są stacje lutownicze na gorące powietrze (hot air) lub piece lutownicze w zakładach produkcyjnych. Pasty lutownicze wytwarzane są również jako bezołowiowe.  Niestety pasty lutownicze nie należą do tanich, cena zależna jest od składu i producenta. Tubka (40 g) pasty lutowniczej kosztuje od 40 zł do 100 zł. Poniżej przykłady spoi lutowniczych w różnych formach.

483430987.jpg
Rys. 10
. Różne rodzaje spoiw lutowniczych.

 


 

Topniki, kalafonia

Dzięki zastosowaniu topników lutowanie staje się znacznie łatwiejsze. Topnik pod wpływem wysokiej temperatury grota lub gorącego powietrza usuwają z powierzchni lutowanych elementów tlenki metali dzięki czemu połączenia są pewne, mają dużą odporność mechaniczną i niewielką rezystancję. Stosowanie topnika poprawia również przewodność cieplną między grotem a stopem lutowczym Topniki produkowane są w postaci stałej jako kalafonia pochodzenia naturalnego wykorzystywana do lutowania stopami cynowo-ołowiowymi oraz w postaci past i żeli. Pasty i żele umożliwiają aplikację w konkretne miejsce za pomocą strzykawek lub pędzli co ułatwia lutowanie elementów SMD. Pasty jak i żele moga być nakładane na cała powierzchnię płytki pokrywając wszytskie pola lutownicze co ułatwia póżniejsze lutowanie. Kalafonia czyli substancja żywiczna najczęściej wykorzystywana jest do typowego lutowania przewlekanych elementów elektronicznych. Niektóre stopy lutownicze w postaci drutów opisanych powyżej zawierają w rdzeniu topnik który znacznie ułatwia lutowanie i nie wymaga stosowania dodatkowych preparatów. Ceny puszki kalafonii (100g) zaczynają się już od 6 zł, natomiast ceny topników w postaci pasty i żeli są wyższe. Pasta na bazie kalafonii do zwykłego lutowania kosztuje od 5zł do 10 zł za puszkę 50g. Żele do lutowania elementów SMD występują w bardzo wielu wariantach różniących się składem chemicznym, ceny za tubkę (10ml) zaczynaj się od 15 zł.

565230587.jpg
Rys. 11
. Różne rodzaje topników.

 


 

Plecionki miedziane do usuwania cyny

Plecionka miedziana złożona z szeregu cienkich drucików miedzianych splecionych ze sobą ma za zadanie usuwania nadmiaru cyny z lutowanych elementów lub płytek drukowanych. Plecionki występują w postaci taśmy o szerokościach od 1mm do 10mm, lub nawet szerszych. Najczęściej spotykane szerokości stosowane do oczyszczania obwodów drukowanych to 1mm, 1,5mm, 2mm. Dzięki swoim właściwościom pleciona świetnie łączy się z rozgrzaną cyną i tym samym usuwa ja z powierzchni pół lutowniczych lub innych elementów. Do usunięcia cyny należy ułożyć fragment plecionki na elemencie pokrytym cyną, następnie rozgrzać plecionkę i element za pomocą grota lutownicy. Taśmy ssące bo tak też są nazywane służą również do cynowania pól lutowniczych, na początku nakłada się niewielka ilość cyny na pole lutownicze a następnie zbiera się nadmiar tak by pozostawić cienką warstwę cyny, która ułatwia późniejsze lutowanie. Ceny plecionek są zróżnicowane i zależą przede wszystkim od producenta i ilości taśmy na rolce oraz jej szerokości. Najpopularniejsze są taśmy o długości 1,5m. Cena jest niewielka i wynosi od 5zł do 10zł. Na rysunku poniżej przedstawiono taśmy ssące o różnych szerokościach

757717578.jpg
Rys. 12
. Różne rodzaje plecionek miedzianych do usuwania cyny.

 


 

Tygle do cynowania

Bardzo pomocnym urządzeniem chociaż nie niezbędnym w pracowni elektronika hobbysty jest tygiel do podgrzewania cyny. Tygle świetnie nadają się do cynowania elementów takich jak końcówki przewodów, drutów, gniazd, konektorów i przyłączy. Dzięki roztopionej cynie można w bardzo szybki sposób usunąć emalię, lub lakier z przewodów o takiej izolacji i jednocześnie przygotować przewód lub drut do lutowania lub przyłączenia np. w transformatorze. Tygiel składa się z metalowej wanny (misy) podgrzewanej przez grzałkę elektryczną. W większości modeli możliwa jest regulacja temperatury za pomocą umieszczonego potencjometru lub przycisków. Droższe modele posiadają linijkę z diod LED lub wyświetlacz wskazujący aktualną temperaturę. Spotykane są również miniaturowe tygle bez własnego zasilania. Posiadają one jedynie niewielki zbiornik na cynę a podgrzewane są za pomocą lutownicy oporowej. Zamiast grota w lutownicy umieszcza się właśnie tygiel. Przykład takiego urządzenia zaprezentowano wśród innych tygli na rys. 13. Są trzy parametry, które różnią tygle między sobą. Pierwszym z nich jest pojemność misy na materiał podgrzewany. Najmniejsze misy mieszczą 300g materiału, a największe przemysłowe urządzenia nawet do 30 kg. Kolejny czynnik różniący tygle to moc grzałki, to od tej mocy zależy jak szybko tygiel jest gotowy do pracy po uruchomieniu, to znaczy jak szybko rozpuszcza materiał lutowniczy. Moce tygli zawierają się w granicach od 150W do nawet 3000W. Ostatnia rzecz na jaką warto zwrócić uwagę, to czy tygiel jest przystosowany do stopów bezołowiowych jeżeli takie maja być w nim topione. Ceny najmniejszych tygli zaczynają się od 60 zł, a w przypadku urządzeń przemysłowych kończą na tysiącach złotych. Najlepszym rozwiązaniem dla elektronika hobbysty jest niewielki tygiel o mocy 150W - 200W z wanna o pojemności 300g. Ważne również by tygiel miał możliwość regulacji temperatury.

 

1534126235.jpg
Rys. 13
. Różne rodzaje tygli do cynowania.

DataOdwiedzinKomentarze
Suma234073
So. 2150
Pt. 20160
Cz. 1990
Śr. 1850
 

Komentarze  

 
-10 #1 H3nry 2011-08-28 07:53
Brak informacji o stacjach Metcal czy Pace , czy to celowe ?
Cytować
 
 
+7 #2 admin 2011-08-28 09:58
Opis miał na celu zawarcie informacji o narzędziach lutowniczych i ich rodzajach, a nie przedstawienie konkretnych marek.
Cytować
 
 
+5 #3 Ryszard 2012-03-09 11:48
Uzupełniłem swoją wiedzę po przeczytaniu.Jest tam można powiedzieć wszystko co powinien wiedzieć początkujący elektronik (i nietylko)
Cytować
 

Dodaj komentarz


Kod antysapmowy
Odśwież

Licznik

Artykuł przeczytano: 23429

Sonda

Skąd wiesz o www.mikrokontrolery.org
 

Statystyka

Użytkowników : 1
Artykułów : 28
Zakładki : 1
Odsłon : 388783

Facebook

Logowanie



www.mikrokontrolery.org, Powered by Joomla! Designed by SiteGround web hosting