Ćwiczenie 1 Techniki lutowania

Transkrypt

1 Skład grupy (obecność na zajęciach) Obecność - dzień I Data.. Ćwiczenie 1 Techniki lutowania Obecność - dzień II Data.. Cel ogólny: Zapoznanie z techniką wykonywania połączeń lutowanych 1. Połączenia lutowane Lutowaniem nazywamy metodę spajania metali za pomocą wprowadzania między łączone powierzchnie innego roztopionego metalu lub stopu (czynnika łączącego), zwanego spoiwem. Podczas lutowanie części łączone nagrzewają się, lecz nie topią w miejscu łączenia. Połączenie trwałe uzyskuje się dzięki przyczepności lutu do materiałów łączonych, dlatego warunkiem otrzymania prawidłowego połączenia jest staranna oczyszczenie (mechaniczne i chemiczne) powierzchni lutowanych. Lutowanie jest jednym z najstarszych sposobów łączenia metali. Jest jedną z nielicznych metod umożliwiających łączenie ze sobą różnych metali i stopów o różnych własnościach. Lutowanie jest jedyną metodą zapewniającą połączenia właściwej jakości. Największe zastosowanie znajduje w przemyśle elektrotechnicznym, elektronicznym i telekomunikacyjnym do wykonywania połączeń elektrycznych. 2. Lutowanie miękkie W praktyce elektronika wykorzystuje się przede wszystkim lutowanie miękkie. Jest to proces w którym temperatura lutowania nie przekracza 450⁰C. Jako spoiwa używa się stopy cyny z ołowiem (lutowanie ołowiowe) lub cyny z dodatkiem miedzi, bizmutu, srebra (lutowanie bezołowiowe). Najczęściej wykonywanym rodzajem prac przez elektronika jest lutowanie ręczne. Lutowanie to winno odbywać się z użyciem odpowiednich narzędzi (lutownic, stacji lutowniczych). Pożądana cechą jest możliwość regulacji temperatury, w związku z powyższym najbardziej wskazanym jest użycie stacji lutowniczej z możliwością regulacji temperatury. Lutowanie elementów elektronicznych winno wykonywać się w temperaturze około 330⁰C (dla lutów z dodatkiem ołowiu) lub w temperaturze o 40⁰C wyższej dla lutów bezołowiowych. Należy zwrócić uwagę, iż lutowanie bezołowiowe jest znacznie trudniejsze i aby je poprawnie wykonać trzeba dużo ćwiczyć. 1

2 3. Rodzaje lutownic Oto najpopularniejsze typy lutownic stosowanych w elektronice: Lutownica grzałkowa Lutownica transformatorowa Lutownica gazowa Lutownica bateryjna Hotair (na gorące powietrze) Stacja lutownicza Lutownica grzałkowa Zwana też oporową. Dobry wybór jeśli chodzi o lutowanie elementów elektronicznych przewlekanych jak i SMD. Dzięki wymiennym grotom o różnym kształcie, łatwo dostosować ją do innego typu pracy. Nie waży zbyt dużo, więc długotrwałe używanie nie męczy ręki. Dosyć tania i najlepsza na początek i do ogólnych prac. 2

3 Lutownica transformatorowa Przydaje się do lutowania i odlutowywania grubych kabli, elementów o dużej powierzchni, wszędzie gdzie potrzebna jest szybkość, duża moc nagrzewania i nie jest wymagana duża dokładność. Wadą tego typu urządzeń jest zwykle duża waga. Lutownica gazowa Dzięki temu, że nie wymaga prądu do zasilania, przydatna do działań w terenie. Niewielkie wymiary pozwalają na łatwe upchnięcie w torbie z narzędziami. Zwykle nie posiada zbyt dużej mocy. Hotair Lutownica przydatna przy pracy z małymi elementami SMD, szczególnie przy ich demontażu. Urządzenia tego typu wykorzystują do pracy gorące powietrze, dzięki czemu nie ma fizycznego kontaktu lutownicy z lutowanymi elementami. Jest to przydatne przy szczególnie delikatnych elementach. Często montowana jako część stacji lutowniczych, posiada zwykle dosyć duże wymiary. Stacja lutownicza Stacje lutownicze to zwykle dosyć skomplikowane urządzenia, posiadają sporo elektroniki czuwającej nad utrzymaniem i regulacją temperatury grotu. W skład stacji mogą wchodzić różne typy lutownic oraz innych pomocniczych urządzeń, praktycznie zawsze w zestawie znajdzie się lutownica oporowa. 4. Jak lutujemy? Materiały przeznaczone do lutowania winny być oczyszczone z wszelkich zanieczyszczeń i tlenków, wstępnie odtłuszczone. W większości przypadków usuwanie zanieczyszczeń i tlenków odbywa się na drodze mechanicznej. Proces lutowania rozpoczynamy od przytknięcia do siebie obydwu części lutowanych, lekko zwilżamy je topnikiem (kalafonia, flux) i wstępnie rozgrzewamy lutownicą. Czas rozgrzewania wstępnego zależy od rozmiarów lutowanych elementów. Po nagrzaniu elementów wprowadzamy stop lutowniczy do połączenia, zwracając uwagę na aby dotykać spoiwem do lutowanych elementów, a nie grotu lutownicy. Jako spoiwo należy również stosować stop z topnikiem. W procesie rozgrzewania wstępnego cząsteczki materiału lutowanego rozszerzają się, a pomiędzy nie wpadają cząsteczki rozgrzanego spoiwa. Po powrocie spoiny do normalnej temperatury połączenie jest wykonane. Bardzo dobre wyniki daje wcześniejsze bielenie elementów przeznaczonych do lutowania. Wykonuje się to identycznie jak połączenie dwóch elementów, z tym że lutowany jest tylko jeden. Szczególnie wskazane jest to przy połączeniach z czystą miedzią (surowa płytka drukowana, końcówki przewodów). Po wykonaniu bielenia na powierzchni elementu przeznaczonego do lutowania powstaje charakterystyczna srebrzysto-biała powłoka. 3

4 Zadanie 1 Odizolować i pobielić końcówki przewodów. Aby pobielać przewody, najpierw należy usunąć z nich izolację. Można próbować bez tego, ale zwykle kończy się zanieczyszczeniem końcówki, do której cyna uparcie nie będzie chcieć przywrzeć. Jeśli przewód jest zbudowany z wielu cienkich drucików, przez pobielaniem należy je skręcić ze sobą, aby nie było problemu z oddzielaniem się części z nich od reszty. Gdy miedź jest zaśniedziała lub zabrudzona, warto ją przeczyścić, choćby papierem ściernym lub po prostu odciąć zanieczyszczony odcinek, jeśli to możliwe. Aby pobielanie przewodu przebiegało bez problemów, należy pokryć końcówkę odrobiną topnika lutowniczego np. kalafonii. Po co? Cyna w cienkich drucikach (fachowo nazywana tinolem), której używamy do zwykłego lutowania, zawiera w środku topnik lutowniczy, który bardzo ułatwia wykonywanie połączeń. Topniki mają jednak prostą właściwość działają efektywnie tylko przez bardzo krótki czas. Zadanie 2 Wykonaj modele brył matematycznych (ostrosłup sześcian,) z drutu miedzianego różnych przekrojów, wykonując połączenia lutowane. Pamiętaj o tym aby: Wyczyścić druty przed lutowaniem Wyprostować drut przed lutowaniem Pobielić końcówki drutu Sprawdzić jakość połączeń 4

5 Zadanie 3 Wylutować elementy wskazane przez nauczyciela, w taki sposób aby nie uszkodzić pół lutowniczych. Gdy zaistnieje potrzeba wymiany elementu elektronicznego przymocowanego do obwodu drukowanego za pomocą spoiwa lutowniczego, wymontowanie takiego elementu polega na usunięciu cyny za pomocą tzw odsysacza. Demontaż podzespołu bez użycia odsysacza kończy się na ogół wyrwaniem pół lutowniczych wraz z elementem. Aby wylutować element do jednej ręki bierzemy odsysacz a do drugiej lutownicę. Przy pomocy kciuka wciskamy przycisk naciągający sprężynę do samego dołu. Grotem lutownicy podgrzewamy punkt do rozlutowania i w momencie całkowitego rozpłynięcia się cyny przykładamy do niego końcówkę odsysacza i palcem wskazującym wciskamy spust. Odsuwany grot lutownicy. Nasz otworek powinien być pozbawiony lutowia. Końcówka odsysacza jest wykonana z teflonu czyli tworzywa sztucznego odpornego na wysoką temperaturę. Z czasem ulega ona zużyciu i trzeba ją wymienić. Zadanie 4 Wlutować elementy elektroniczne we wskazane przez nauczyciela miejsca. Materiały przeznaczone do lutowania winny być oczyszczone z wszelkich zanieczyszczeń i tlenków, wstępnie odtłuszczone. W większości przypadków usuwanie zanieczyszczeń i tlenków odbywa się na drodze mechanicznej. Proces lutowania rozpoczynamy od przytknięcia do siebie obydwu części lutowanych, lekko zwilżamy je topnikiem (kalafonia, flux) i wstępnie rozgrzewamy lutownicą. Czas rozgrzewania wstępnego zależy od rozmiarów lutowanych elementów. W przypadku lutowania wyprowadzeń układów scalonych, innych elementów przewlekanych czas wstępnego rozgrzewania winien wynosić około 0,5 do 1 sekundy. W przypadku większych elementów czas ten należy wydłużyć. Po nagrzaniu elementów wprowadzamy stop lutowniczy do połączenia, zwracając uwagę na aby dotykać spoiwem do lutowanych elementów, a nie grotu lutownicy. 5

6 Czas działania wysokiej temperatury na element elektroniczny jak i na obwód drukowany powinien być jak najkrótszy gdyż lutowany element może zostać przegrzany a ścieżki na płytce drukowanej mogą się odkleić. Jako spoiwo należy również stosować stop z topnikiem. W procesie rozgrzewania wstępnego cząsteczki materiału lutowanego rozszerzają się, a pomiędzy nie wpadają cząsteczki rozgrzanego spoiwa. Po powrocie spoiny do normalnej temperatury połączenie jest wykonane. Bardzo dobre wyniki daje wcześniejsze bielenie elementów przeznaczonych do lutowania. Wykonuje się to identycznie jak połączenie dwóch elementów, z tym że lutowany jest tylko jeden. Szczególnie wskazane jest to przy połączeniach z czystą miedzią (surowa płytka drukowana, końcówki przewodów). Po wykonaniu bielenia na powierzchni elementu przeznaczonego do lutowania powstaje charakterystyczna srebrzysto-biała powłoka. Wnioski na temat wykonanego ćwiczenie i poznanych technik lutowania 1. W jaki sposób odizolować przewód linkę 2. Dlaczego należy oczyścić przewody przed lutowaniem 3. W jakim celu używamy topników 4. Jakie znasz dostępne topniki 5. Jakie jest zastosowanie poszczególnych typów lutownic 6. Czym się różnią luty ołowiowe od bezołowiowych (właściwości lutów) 7. Jak można zabezpieczyć element o małej odporności termicznej(np. tworzywo sztuczne) na wpływ wysokiej temperatury przy lutowaniu stacja na gorące powietrze 6