2.4 Lutowanie - Podstawy - Groty lutownic

5. Groty
Groty do lutownic są ich bardzo ważnymi elementami. W zależności od kształtu nadają się do użycia w różnych celach. W zależności od materiału i wykonania mają różną trwałość.

Lutownica transformatorowa z zamontowanym grotem oraz trzy zapasowe groty obok.

Groty do lutownic transformatorowych łatwo tworzyć w zależności od potrzeb samemu, przy pewnej wprawie łatwo ukształtować je odpowiednio wyginając, skręcając i przycinając drut miedziany, ewentualnie do lutowania mniejszych elementów zastępując go cieńszym drutem. Jednak są znacznie mniej trwałe od grotów lutownic grzałkowych. Możliwość wytworzenia nowych mając do dyspozycji tylko nożyce do drutu, kombinerki i sam drut/kabel zdecydowanie sprawia że ta wada nie jest aż tak dolegliwa - a pozwala właśnie na wytworzenie dowolnych grotów jakie tylko zechcemy.

Osoby preferujące używanie lutownic transformatorowych często dorabiają także niestandardowe groty zależnie od potrzeb np. skręcając drut i ścinając go, czy nawet sklepując razem młotkiem żeby uformować grot przypominający końcówką groty cylindryczne ścięte, czy nawet z minifalą do lutownic grzałkowych.
Podobnie skręcając dwa fragmenty drutu i ścinając jeden z nich krócej, a drugi przycinając tylko odrobinę żeby uzyskać ścięty koniec, formują groty podobne do grotów wkrętakowych lutownic grzałkowych.

Moim osobistym zdaniem to mnóstwo dodatkowej roboty, ale niektórzy sobie chwalą ich używanie, jak już pisałem we wpisie o rodzajach lutownic ;P

Groty do lutownicy grzałkowej (Xytronic LF-369D):
1. Grot z 'minifalą'; 2-4 groty wkrętakowe 3,2mm, 2mm i 1,2mm;
5. Grot stożkowy 'ballpoint'. Dokładniejsze opisy w tekście.

Groty do lutownic grzałkowych byłyby znacznie trudniejsze do wytworzenia w domowych warunkach. Ogólnie rzecz biorąc próby robienia ich w domu są raczej nieporozumieniem poza jakimiś awaryjnymi sytuacjami. Tym bardziej że markowe groty choć potrafią kosztować 15-25zł i więcej, to mają na prawdę znaczną trwałość jeśli są używane prawidłowo, w amatorskich zastosowaniach nie będzie trzeba ich zastępować przez dłuższy czas.
Można je kupić w różnych kształtach, z różnymi końcówkami. Trzon grotu powinien być dobrze dopasowany do danej lutownicy - upewnij się że kupujesz grot pasujący wymiarami do twojej lutownicy - niektórzy posiadacze tańszych stacji lutowniczych dokupują pasujące groty od lutownic droższych marek, które zwykle działają sporo lepiej (lepsze stopy na powierzchni, dające zdecydowanie dłuższą żywotność, a i lepszą zwilżalność itd.).

Kształty grotów.
Grot stożkowy, 'ballpoint' (numer 5 na ilustracji) - jak nazwa wskazuje jest to grot z częścią roboczą o kształcie stożka, z nieco zaokrągloną końcówką. Niektórzy twierdzą że potrafią większość elementów zlutować takim grotem. Jednak wydaje mi się nie najwygodniejszy w użyciu ze względu na kolisty przekrój - przez to ma znacznie mniejszą powierzchnię styku z lutowanymi elementami i na początku może być trudniejszy w poprawnym użyciu - zawsze musi mieć sporą kroplę lutowia żeby mieć dobre połączenie termiczne z lutowanymi elementami. Jednak cienki czubek pozwala łatwo cynować wąskie pady pod elementy w obudowach do montażu powierzchniowego.
Tego typu groty najczęściej są standardowo dodawane do lutownic (pomijając najtańsze grzałkówki podłączane bezpośrednio do gniazdka które często mają szerokie, duże groty wkrętakowe). Jeśli nie jest wspomniane inaczej w opisie u sprzedawcy w internecie - zwykle to będzie taki grot. Jeśli kupuje się fizycznie w sklepie, oczywiście łatwo sprawdzić ;)
Ja mam taki grot, jako że właśnie był dołączony do stacji lutowniczej - jest w zasadzie dla mnie zapasem jeśli nie mam akurat grotu wkrętakowego bo się zużył i czekam na nowy.

Grot wkrętakowy - zgodnie z nazwą, kształt jego części roboczej przypomina wkrętak, dłuto czy śrubokręt.
Mają one różne rozmiary. Do lutowania elementów przewlekanych lepsze są te z szerszą częścią roboczą, dzięki temu łatwiej dobrze rozgrzać lutowane elementy. Standardowe pady do montażu przewlekanego mają koło 3-4mm (czasem mniej dla nieco mniejszych elementów), więc podobna szerokość grotu byłaby najlepsza. Z kolei do montażu powierzchniowego o wiele lepsze będą groty węższe, np. 1,2mm (wygląda dość podobnie do stożkowego, ale spłaszczenie końcówki pomaga mieć lepsze połączenie cieplne z lutowanymi elementami), który pozwoli wygodnie lutować większość elementów SMD.
Ewentualnie szersze, większe groty mogą być przydatne w przypadku lutowania grubszych przewodów, czy ogólnie elementów o większej pojemności cieplnej. Ja do tego używam transformatorówki jeśli moje mniejsze groty sobie z tym nie radzą.
Ja posiadam trzy (widoczne na zdjęciu, 2-4) 1,2mm do SMD, 3,2mm do elementów przewlekanych oraz grot 2mm leżący w szufladzie od nowości, zamówiony na wszelki wypadek jak jeszcze nie byłem do końca pewien jakiego grotu będę potrzebować. Czeka aż będzie potrzebny jako zastępstwo, albo aż będę lutował elementy na padach takiej średnicy.
Każdy z tych grotów do stacji firmy Xytronic kosztował mnie 22zł na popularnym serwisie aukcyjnym.

Grot z minifalą (albo mikrofalą, ale to o wiele trudniej wyszukać w internecie przez wszędobylskie mikrofalówki ;)
(grot nr. 1 na zdjęciu)
Jego nazwa pochodzi od tego, że w swojej zasadzie działania jest dosyć podobny do lutowania na fali stosowanego przemysłowo do elementów przewlekanych gdzie lutowanie zależne jest od napięcia powierzchniowego.

Jest to grot cylindryczny ścięty na końcu pod kątem ok. 45 stopni z tym ścięciem tak ukształtowanym - zwykle lekko wydrążonym - żeby na jego ściętej powierzchni zawsze łatwo, dzięki napięciu powierzchniowemu utrzymywała się kropla lutowia.
Dzięki temu specyficznemu kształtowi wystarczy ułożyć w odpowiednim miejscu na płytce element o wielu nóżkach, jak wszelkie obwody scalone, mikrochipy itp. następnie przesunąć grotem (a dokładniej właśnie tą kroplą lutowia) po nóżkach, a przy dobrze wykonanej płytce i dobrej technice lutowania powinny zostać zlutowane wszystkie nóżki bez tworzenia zwarć pomiędzy nimi, albo tylko z pojedynczymi mostkami - łatwymi do usunięcia następnym posunięciem grotu.

Niestety, skomplikowany kształt oznacza też że groty te są znacznie droższe, ale jednocześnie używa się ich raczej o wiele rzadziej, bo do specyficznych zastosowań (choć można lutować nimi i inne elementy niż te z wieloma nóżkami), ale znacznie przyspieszają pracę i przez krótszy czas grzania zmniejszają ryzyko uszkodzenia lutowanego elementu.
Mój kosztował 45zł, więc dwa razy drożej niż inne groty do tej stacji lutowniczej.

Grot cylindryczny ścięty - jest to grot cylindryczny o czubku ściętym pod kątem 45 stopni - podobnie jak minifala, ale bez tego charakterystycznego wydrążenia. Oznacza to, że ma nieco podobne właściwości do minifali, ale jest w tym od niej znacznie gorszy, bo nie ma takiego napięcia powierzchniowego lutowia jak w poprzednim grocie. Ja osobiście nie używam tego grotu. Ze względu na większą masę, więc i większą pojemność cieplną może być przydatny do lutowania większych elementów wymagających więcej ciepła do nagrzania ich objętości.
Niektóre osoby dysponujące frezarką kupują te groty zamiast minifali i same frezują w nich wgłębienie żeby zaoszczędzić - odbywa się to zwykle kosztem trwałości grotu (niszczy się zewnętrzną powłokę przedłużającą żywotność grotu), jednak z ich opisów i tak wystarcza im żywotności na tyle, żeby było to ekonomicznie usprawiedliwione.

Inne groty - istnieją rozmaite groty z szerokimi końcówkami, czy innymi dziwnymi ukształtowaniami dostosowane do lutowania różnych układów scalonych i innych specyficznych elementów. Nie mogę się wypowiadać dokładnie na ich temat, bo nigdy nie miałem okazji ich użyć, ale wydaje mi się, że w tej chwili są bardziej reliktem nie tak dawnych lat kiedy lutownice na gorące powietrze były znacznie droższe i mniej dostępne, dziś wszystko to można szybciej zrobić grotem z minifalą albo własnie przy pomocy gorącego powietrza. Być może przydatne są także przy bardziej masowej produkcji ręcznej (grot lutownicy grzałkowej nagrzewa lutowane/rozlutowywane elementy nieco szybciej niż hot air).

Groty zagięte - do wielu lutownic istnieją groty które mają dłuższy trzonek wygięty pod kątem 30 albo 45 stopni. Mają one końcówki robocze o takich samych kształtach jak powyższe groty. Pozwalają one lutować w różnych trudno dostępnych miejscach, przydatne więc mogą być przy naprawach sprzętu - kiedy nie montuje się elementów według wielkości, tylko te które są potrzebne. Nie są dobrym zastępstwem dla normalnych grotów z tego względu że będąc wygięte są odrobinę mniej wygodne w użyciu, niemniej mogą być wartościowym dodatkiem. Przez to że są dłuższe mają większą objętość, więc i pojemność cieplną - przez to potrzebują dłuższego czasu do rozgrzania się, ale jednocześnie mogą pozwolić nieco łatwiej zlutować grubsze elementy.


Dysze do lutownic na gorące powietrze - istnieją różne kształty oraz nakładki dostosowane do poszczególnych rodzajów obudów układów scalonych, które z pomocą przyssawki przyczepianej do chipa pozwalają na jego łatwe odlutowanie lub przylutowanie (bez przyssawki). Standardowymi są dysze o różnych średnicach i przekroju okrągłym dobierane w zależności od wielkości lutowanych elementów oraz do tego jak wiele miejsca jest wokół.
Dysze do lutownic na gorące powietrze kosztują zwykle koło 20-30zł, więc czasem warto patrzeć nie tylko na cenę kupowanej stacji hot air, ale też na to ile i jakich dysz jest zawartych w tej cenie ;)


Podsumowując, dla większości zastosowań elektronicznych wystarczają 2-3 groty wkrętakowe. Jeśli doda się do tego grot z minifalą i ewentualnie dysze do gorącego powietrza, powinno to być wystarczające przez większość czasu.

W następnym wpisie będzie o narzędziach służących do rozlutowywania, wylutowywania elementów ;)

Następny wpis: 2.5 Lutowanie - Podstawy - Czym rozlutowywać?
Poprzedni wpis: 2.3 Lutowanie - Podstawy - Dodatkowe akcesoria
Początek: 1. BHP i niebezpieczeństwa w elektryce i elektronice

2.3 Lutowanie - Podstawy - Dodatkowe akcesoria

4. Stojak, gąbka, metalowy czyścik
Kiedy lutujesz, od czasu do czasu trzeba odłożyć lutownicę. Żeby czegoś nią przypadkiem nie stopić, nie podpalić i żeby się nie poparzyć, warto mieć do niej podstawkę.
W stacjach lutowniczych zazwyczaj jest albo integralna, albo dodana w zestawie podstawka pod kolbę lutowniczą pozwalająca ją bezpiecznie odstawić. Jeśli masz osobną lutownicę, wtedy warto taką podstawkę dokupić.
Jest ich wiele kształtów i rodzajów, ale dopóki część trzymająca jest metalowa, a jej podstawa jest z czegoś nie przewodzącego ciepła - najczęściej z tworzywa sztucznego - nie ma większego znaczenia wybór konkretnego modelu podstawki. To raczej prosta konstrukcja, a większość kolb lutownic ma podobny kształt pasujący do większości podstawek ;P
Jeśli masz stację lutowniczą może mieć znaczenie dobieranie markowej podstawki, bo taka podstawka może być dopasowana do otworów w stacji do zamocowania jej, ale w takim przypadku podstawka zwykle będzie raczej w zestawie ze stacją. Koszt podstawki to parę do parunastu złotych.

Moja stacja lutownicza - podstawka z odłożoną na nią kolbą lutownicy, w podstawce pod kolbą widoczny metalowy czyścik.

W podstawce zwykle jest albo gąbka celulozowa albo mosiężny czyścik. Są one na dłuższą metę niezbędne przy lutowaniu. I rozwiązanie improwizowane pod tytułem gąbka z supermarketu nie daje efektu, uwierzcie mi ;P.
Gąbki z tworzyw sztucznych zwykle nadtapiają się zostawiając trudny do późniejszego oczyszczenia osad na grocie lutownicy, a 'profesjonalna' gąbka kosztuje tylko parę złotych, kilkanaście z pojemnikiem/podstawką do niej.

Jeśli już, można próbować z mosiężnym czyścikiem - drapakiem do naczyń. Jest dosyć podobny (a odrobinę tańszy) do tych sprzedawanych w sklepach elektronicznych.
Osobiście po wypróbowaniu polecam właśnie taki metalowy czyścik - moim zdaniem działa zdecydowanie lepiej od gąbki. Kosztuje on koło 5-6zł, a razem z osobną podstawką pod niego koło 15zł.

Używanie metalowego drapaka polega na szybkim wkładaniu i wyciąganiu z niego grotu kilka razy - zdrapując delikatnie zabrudzenia. Bardzo szybko uzyskuje się lśniący, ładny grot.

Jeśli chodzi o używanie gąbki - zawsze musi być dobrze namoczona w dużej ilości wody, prawie pływając w niej. Używa się jej szybkim ruchem zanurzając w wodzie i wyciągając grot lutownicy - chodzi o to, żeby gwałtowna zmiana temperatury na powierzchni spowodowała spękanie i odpadnięcie zanieczyszczeń zmiatanych potem ocieraniem o gąbkę. Jednocześnie wykonuje się to możliwie szybko, żeby nie wychłodzić za bardzo grotu i nie musieć czekać na ponowne rozgrzanie, bo próba lutowania wychłodzonym grotem skończy się niepowodzeniem albo błędami przez niedogrzanie lutowanych elementów.

Uwaga: niektóre niedoświadczone osoby proponują oczyszczanie grotu przy pomocy drobnego papieru ściernego. Jest to kompletne nieporozumienie jeśli mówimy o normalnym czyszczeniu - robiąc to ściera się powierzchnię grotu, która zwykle jest zwykle zrobiona ze stali, żelaza lub innych metali czy stopów mających przedłużać żywotność grotu, jednocześnie odsłaniamy miedziane wnętrze grotu, które przez to znacznie szybciej zostanie zużyte w trakcie lutowania jako że miedź powoli rozpuszcza się w lutowiu w trakcie pracy.
Użycie papieru ściernego jest na prawdę ostatecznością - jeśli grot został przez nieodpowiednie użytkowanie zapieczony tak, że nie da się go już używać bo cyna nie chce do niego przylegać pomimo normalnego czyszczenia.

Ewentualnie jeśli dorabia się groty do lutownicy transformatorowej, można je częściej potraktować papierem ściernym - skoro i tak zrobiliśmy je z miedzi, to trudno byłoby bardziej tą miedź odsłonić ;P
Ale w lutownicach grzałkowych, szczególnie przy cenach markowych grotów, czyszczenie papierem ściernym poza sytuacjami na prawdę ekstremalnymi jest zwykłym marnotrawstwem, bo wielokrotnie skraca się żywotność grotów.

O tym jak nie dopuścić do zanieczyszczenia grotu wymagającego tak drastycznych sposobów napiszę w kolejnych wpisach dotyczących technik lutowania.

A w następnym wpisie - więcej o samych grotach i ich rodzajach ;)

Następny wpis: 2.4 Lutowanie - Podstawy - Groty lutownic
Poprzedni wpis: 2.2 Lutowanie - Podstawy - Kalafonia i cyna
Początek: 1. BHP i niebezpieczeństwa w elektryce i elektronice

2.2 Lutowanie - Podstawy - Kalafonia i cyna

W związku z tym, że ostatnio bardzo popularna stała się seria Gra o Tron, w której występują dwie książki (części jednego tomu: Nawałnicy Mieczy) pod tytułami "Stal i śnieg" oraz "Krew i złoto", postanowiłem zatytułować ten wpis "Kalafonia i cyna" żeby tym tanim chwytem pozyskać przychylność fanów tejże serii (którą sam bardzo lubię) ;>.
To, no i fakt, że kalafonia jest najczęściej używanym topnikiem, a cyna jest głównym składnikiem wszystkich spoiw lutowniczych jakich używa się w elektronice - trudno więc ich nie umieścić w tytule ;)

Do rzeczy więc.


2. Spoiwo lutownicze (lutowie, cyna, tinol)

Szpulki spoiwa lutowniczego - stop cyny (60%) z ołowiem (40%) czyli jeden z najpopularniejszych stopów w elektronice. Oba tinole są z rdzeniami topnikowymi. Obie szpulki mają wagę 0,1kg. Po lewej szpulka drutu o średnicy 0,7mm bardzo dobra do lutowania elektroniki, po prawej średnica 3mm - drut za gruby do zastosowań elektronicznych.

Kiedy już masz lutownicę, potrzebujesz spoiwa którym będziesz elementy lutować.
Najczęstszym spoiwem w elektronice amatorskiej jest stop cyny (Sn) z ołowiem (Pb) mający skład 63% Sn 37% Pb.
Jest to stop eutektyczny - po ludzku mówiąc oznacza to, że w określonej temperaturze (dla tego stopu 183 stopnie Celsjusza) stop zmienia stan skupienia - topi się i, co ważniejsze w drugą stronę, zastyga, bez przechodzenia przez fazę plastyczną.
Ma to o tyle duże znaczenie, że przy spoiwach nie mających tej cechy faza plastyczna, kiedy spoiwo przez chwilę nie jest już całkiem płynne, ale też nie jest jeszcze całkiem stałe - będąc miękkie jak plastelina, oznacza znacznie większą możliwość powstawania błędów lutowniczych przez poruszenie elementu w nie do końca zastygniętym spoiwie.
Innym często używanym spoiwem jest stop 60% Sn 40% Pb o podobnych właściwościach do powyższego.
Sporo jest również podobnych stopów z 1-3% domieszkami srebra (Ag) i bizmutu (Bi).

1 lipca 2006r. weszła w życie dyrektywa Unii Europejskiej pod nazwą RoHS (ang. Restriction of Hazardous Substances - Ograniczenie Niebezpiecznych Substancji), wprowadzona do prawa polskiego 27 marca 2007r. Oraz podobne ustawy w państwach poza UE (bla, bla, bla, prawo, prawo, bla bla - wiem ;).

Ich celem jest m.in. ograniczenie użycia (i przez to przedostawania się do środowiska) takich substancji jak ołów, który jest szkodliwy i kumuluje się w organizmie (dlatego nie jedz lutowia, nie trzymaj w ustach, myj ręce, nie trzyj oczu, nie jedz w miejscu gdzie lutujesz i trzymaj lutowie z dala od dzieci; więcej o niebezpieczeństwach w elektronice było we wcześniejszym wpisie).
Z tego powodu w zastosowaniach przemysłowych zabronione jest używanie spoiw lutowniczych zawierających ołów, jednak w zastosowaniach amatorskich nadal jest to dozwolone.
To znaczy że jeśli nie wprowadzasz swoich produktów do obiegu sprzedając je jest ok - jeśli planujesz je sprzedawać, zapoznaj się z tymi przepisami żeby wiedzieć czy dotyczą cię wyjątki, czy musisz używać spoiw bezołowiowych.

Spoiwa bezołowiowe to spoiwa takie jak wymienione poniżej (cyna stanowi większość stopu, wartość % tylko dla pozostałych składników, cyna stanowi dopełnienie do 100%; w nawiasie temperatury topnienia w stopniach Celsjusza):
Sn Ag 3,5% (221)
Sn Ag 2,0% (221-226)
Sn Cu 0,7% (227)
Sn Ag 3,5% Bi 3,0% (206-213)
Sn Bi 7,5% Ag 2,0% (207-212)
Sn Ag 3,8% Cu 0,7% (217)
Sn Ag 2,6% Cu 0,8% Sb 0,5% (216-222)

Jak łatwo zauważyć, temperatury są wyższe od 183 stopni najpopularniejszego stopu cyny z ołowiem. Oznacza to tak większą łatwość uszkadzania elementów elektronicznych (co jednak nie jest dużym problemem przy dobrej technice lutowania, może poza najwrażliwszymi częściami i/lub sprzętem który ma przetrwać na prawdę długo i/lub w ciężkich warunkach), oraz szybsze zużycie części lutownic (głównie grzałki) i grotów.

Jak widać przy niektórych stopach podany jest zakres temperatur, co oznacza że przechodzą one przez fazę plastyczną, co jak wspomniałem zwiększa ryzyko błędów lutowniczych.
Dodatkowo zmorą elektroniki bezołowiowej są tak zwane wąsy cynowe - problem przez który wprowadzony został ołów do stopów lutowniczych ponad pół wieku temu. Przy długotrwałym użytkowaniu układów elektronicznych w części lutów wykonanych lutowiem bezołowiowym powstają wąskie, szpilkowate wypustki cyny mogące powodować zwarcie i w efekcie awarię albo i zniszczenie układu.

Wąsy cynowe powstające samoistnie na lutach bezołowiowych. Źródło: Wikipedia

Ponadto kolejnym problemem jest to, że większość lutów bezołowiowych nie błyszczy tak ładnie jak luty ołowiowe. O ile aspekt estetyczny nie jest aż tak ważny, bardzo ważne jest to, że wpływa to na trudność sprawdzenia poprawności lutu - lut ołowiowy który nie błyszczy jest prawie na pewno do poprawienia, bo został niedogrzany albo przegrzany (i został wypalony cały topnik). Lut bezołowiowy zawsze jest matowy, więc brakuje tej wskazówki.

Ogólnie więc rzecz biorąc poza aspektem ekologicznym spoiwa bezołowiowe są do bani ;P

Co prawda firmy elektroniczne starają się wynaleźć przepis na lutowie bezołowiowe które będzie miało tak dobre właściwości jak ołowiowe - ale jeszcze żadnej się nie udało jak do tej pory.
Nawet jeśli bardzo lubisz 'zielone' technologie, polecam rozpoczynać przygodę z elektroniką od lutowia ołowiowego - przynajmniej dopóki nie nauczysz się wykonywać poprawnych lutów za każdym razem. Bo jak wspomniałem o wiele łatwiej dostrzec błędy lutownicze przy lutowiu ołowiowych niż bezołowiowych.
Potem możesz się przesiąść na bezołowiowe jeśli tylko zechcesz.

Forma lutowia:
Najbardziej znanym i kojarzonym jest lutowie w formie drutu - zwane tinolem.
Nas interesuje głównie lutowie o średnicy 0,6-1mm. Ja osobiście używam głównie 0,7mm. Jest dobre tak do elementów przewlekanych (przy zbyt cienkim trzeba podać zbyt dużą długość żeby wytworzyć poprawny lut, bo przegrzewa się lutowie i elementy) jak i do SMD (za grube nie pozwala cynować malutkich padów - miejsc wyznaczonych do przylutowania elementów elektronicznych - na płytce i wyprowadzenia elementów elektronicznych).
Istnieją elementy do których lepszy jest tinol o mniejszej średnicy - nowoczesne układy scalone o bardzo wąskich nóżkach, ale jak do tej pory nie miałem potrzeby ich lutować i zdecydowanie nie jest to tematyka dla początkujących, a raczej specjalistyczne zastosowanie.

Szpulki tinolu są sprzedawane zwykle w określonej długości (1,5m; 3m itd.) albo z określoną wagą (0,1kg; 0,2kg; 0,5kg) - szpulka 0,1kg (jak na zdjęciu) jest jak najbardziej wystarczająca na początek, później w trakcie pracy dowiesz się ile zużywasz i ile faktycznie potrzebujesz kupować.
Można też kupić tinol w fiolce - drut zwinięty w sprężynkę i zapakowany w pojemnik o kształcie cylindra - podobno dosyć wygodny w użyciu, sam nie sprawdzałem, bo kosztuje nieco więcej niż zwykła szpulka z drutem, która wydaje mi się wystarczająca.

Należy też sprawdzić czy dane spoiwo lutownicze zawiera rdzeń (lub rdzenie) z topnikiem. Będzie to napisane na etykietce.
Cyna bez topnika (a tym bardziej grube o trójkątnym przekroju laski lutowia do lutowania blach i rur) praktycznie nie nadaje się do elektroniki. Dlaczego? O topnikach w następnym podpunkcie. W każdym razie lutowanie cyną bez topnika będzie niewygodne, pracochłonne i będziesz potrzebować dodatkowo topnika i tak, i tak.

Istnieją różne pasty lutownicze - składają się głównie ze zmielonego lutowia i topnika - są wygodne przy lutowaniu elementów montowanych powierzchniowo, podobnie kulki BGA aplikowane przez specjalne sita na pady pod rozmaite układy scalone dopasowane do ich kształtu i wyprowadzeń.
Jest to wygodne i może przyspieszać pracę, ale nie jest niezbędne - cynowanie takich niewielkich padów jest też możliwe i dosyć wygodne lutownicą z grotem 'minifala' (albo 'mikrofala' - nie mylić z mikrofalami jako promieniowaniem elektromagnetycznym, nie ma to nic wspólnego, z resztą, w internecie o wiele łatwiej wyszukiwać pod hasłem 'minifala', bo inaczej w wynikach pełno jest wszędobylskich kuchenek mikrofalowych ;P ). Więcej o grotach w dalszych wpisach.

Ogólnie zwykły tinol z rdzeniem z topnika oraz dodatkowy topnik pozwolą załatwić praktycznie wszystko.

Szpulka 0,1kg tinolu 0,7mm kosztuje gdzieś ok 30-35zł, ale powinna starczyć na dosyć długo jeśli nie prowadzisz produkcji masowej ;)

Osobiście posiadam też dodatkowo szpulkę 0,1kg tinolu 3mm, ale nie do zastosowań stricte elektronicznych - bywa przydatny do cynowania przewodów oraz do szybkiego cynowania grotów lutownic.


3. Topnik

Topniki których używam: 1. Kalafonia - prawie nowe, ledwie napoczęte opakowanie, 2. Kalafonia rozpuszczona w spirytusie, naciągnięta do strzykawki z igłą do wygodnego dozowania na lutowane/rozlutowywane miejsca, 3. Aspiryna do użytku w sytuacjach krytycznych przy przyprawiających o ból głowy mocno zanieczyszczonych elementach, 4. Pędzelki do szybkiego rozsmarowywania roztworu kalafonii na większych powierzchniach i do zmywania zabrudzeń spirytusem.

Topniki są substancjami ułatwiającymi lutowanie przez oczyszczanie chemiczne (redukowanie - odtlenianie) łączonych metali dzięki ogólnej reakcji którą można zapisać jako:

tlenek metalu + kwas ==> metal + sól (która nam zwykle nie przeszkadza) + woda (która odparowuje)

Topnik jest trzecim i ostatnim elementem obok lutowia i lutownicy niezbędnym do lutowania. Jest niezbędny, ponieważ na powierzchni elementów lutowanych powstaje zawsze mniejsza lub większa warstwa tlenków tych metali z których są zrobione - szczególnie łatwo na powierzchniach miedzianych, a przecież z miedzi są ścieżki obwodów drukowanych na płytkach oraz rozmaite kable i przewody.

Topniki spełniają zwykle trzy funkcje:
- usuwają tlenki i inne zanieczyszczenia, jak choćby pozostałości tłuszczu po dotykaniu ich, czy zabrudzenia związane z przechowywaniem elementów przez dłuższy czas,
- zapobiegają powstanie nowych tlenków podczas lutowania (odcinając fizycznie kontakt z powietrzem),
- ułatwiają topienie i zwiększają płynność lutu - zmniejszają jego napięcie powierzchniowe, dzięki czemu lutowie o wiele łatwiej wpływa między łączone powierzchnie wciągane kapilarnie w wąskie przestrzenie, oraz łatwiej tworzy dobre połączenie między elementami dobrze je zwilżając i mogąc tworzyć silne połączenie dyfundując (o tym było we wpisie 2.0 ;).

O ile lutowanie nowych elementów na nowej płytce przy pomocy świeżej cyny z rdzeniem z topnika może być łatwe, błyskawicznie docenisz posiadanie zapasu dobrego topnika kiedy zaczniesz mieć do czynienia ze starszymi elementami np. wylutowywanymi ze starych, niepotrzebnych płytek, pokrytych kurzem, brudem, smarami, nalotami tlenków, czy nadtrawionymi po rozlaniu się kondensatora elektrolitycznego i tak dalej, i tym podobne ;)
Z resztą, dlatego polecam zaczynanie nie od lutowania a od rozlutowywania - uczy to bardzo szybko zdrowego nawyku pod tytułem 'kalafonii nigdy za dużo'.

Kalafonia.
Bezsprzecznie najlepiej znany, najpopularniejszy i najłatwiej dostępny topnik, a jeśli np. grasz na skrzypcach albo tańczysz w balecie, może mieć też inne zastosowania ;P

Kalafonia jest robiona na bazie żywicy - głównie sosnowej. Powstaje po oddestylowaniu z niej terpentyny. Jest kruchą, żółtawo-brązową substancją trochę przypominającą bursztyn (w końcu to też żywica). Łatwo topi się w temperaturach używanych przy lutowaniu. Jest też stosunkowo łatwopalna, więc jeśli przegrzeje się ją na elementach/płytce/grocie spali się pozostawiając brązowo-czarny osad. Używa się jej szybko wkładając grot lutownicy w puszkę z kalafonią (zwykle jest sprzedawana w metalowych pojemnikach przypominających te na pastę do butów), a następnie szybko przenosząc odrobinę stopionej kalafonii na to co chcemy nią pokryć. Szybkość jest dość ważna właśnie po to, żeby jej nie spalić.
Kalafonia należy do topników typu 'no-clean', co oznacza że nie jest konieczne zmywanie jej nadmiaru z przylutowanych elementów i płytki, dzięki temu że kwas adypinowy będący jej aktywną substancją, po wystygnięciu zostaje zamknięty wewnątrz struktury kalafonii, przez co nie koroduje elementów i druku.
W przeciwieństwie do wielu innych topników kalafonia (i inne topniki 'no-clean') tworzy ochronną warstwę która zapobiega korozji odsłoniętych elementów metalowych.
Jednym z zastosowań kalafonii jest po rozpuszczeniu jej w spirytusie, smarowanie roztworem wytrawionych płytek, w szczególności jeśli nie wykonuje się ochronnej warstwy specjalnego lakieru (tzw. soldermaski) mającego chronić miedziane ścieżki. Dzięki temu zabiegowi nie tylko miedziane ścieżki są chronione przed wpływem atmosfery i wilgoci które spowodowałyby błyskawiczne utlenienie powierzchni, ale dodatkowo o wiele łatwiej później lutuje się na takiej płytce dzięki właściwościom kalafonii.

Kalafonia jest łatwo rozpuszczalna w rozpuszczalnikach organicznych np. acetonie, alkoholach (w tym etylowym), benzynie i wielu innych. Nie rozpuszcza się w wodzie.

Dzięki temu właśnie można wrzucając stała kalafonię do słoiczka i zalewając spirytusem (polecam używanie 95% spirytusu spożywczego, dzięki czemu otrzymuje się roztwór bez dodatkowych zanieczyszczeń, ale jako że 200ml kosztuje koło 15-18zł, niektórzy wolą używać bezbarwnego denaturatu który jest nieco mniej czysty, ale kosztuje bodaj koło 6-7zł za 500ml). Warto zrobić jak najbardziej nasycony roztwór powyżej pewnej ilości (nie podam dokładnych proporcji bo to zależy od rodzajów użytych alkoholu i kalafonii) dodając tylko po troszkę spirytusu do czasu aż kalafonia całkiem się rozpuści i ani trochę więcej - dzięki temu mamy więcej kalafonii w tej samej objętości, więc musimy potem mniej roztworu nałożyć. Dodatkowo przydaje się strzykawka i igła do precyzyjnego nakładania (do kupienia w aptece za grosze) oraz jakiś pędzelek do pokrywania większych powierzchni.

Takie aplikowanie kalafonii jest o wiele wygodniejsze niż nanoszenie stałej kalafonii grotem - szczególnie przy niewielkich elementach.
Uwaga: nie należy używać do tego celu spirytusu salicylowego - efektem jego pozostawienia na płytce będzie powstawanie kwasu salicylowego który może nadtrawiać ścieżki i elementy, podczas gdy zwykły spirytus etylowy (spożywczy) bardzo szybko kompletnie odparuje w temperaturze pokojowej bez pozostawiania zanieczyszczeń - jedynym co pozostanie będzie białawo-żółty osad kalafonii.
Tak, kwas salicylowy, popularna aspiryna też jest topnikiem, bardzo silnym, czasem przydatnym w ekstremalnych przypadkach - kładzie się elementy do zlutowania na tabletce i grzeje się lutownicą. Nie nachylać się, nie wdychać, bo opary są dość mocno żrące.

Uwaga! Jak wspominałem we wpisie na temat bezpieczeństwa, o ile topiona kalafonia całkiem sympatycznie pachnie żywicą, nie należy się zaciągać, bo produkty jej spalania (a tym właśnie jest unoszący się dym), zawierające cykliczne związki węgla, są rakotwórcze.
Należy zawsze lutować w dobrze wietrzonym pomieszczeniu, w miarę możliwości mając też jakiś wentylator - nawet najzwyklejszy wiatraczek z boku, tak żeby zwiewał dym w bok, z dala od ciebie. Sama cyna nie paruje w takich temperaturach - jeśli widzisz dymek unoszący się z rozgrzanej cyny, to właśnie spalasz topnik z rdzenia tinolu. Sama cyna (a raczej ołów w niej zawarty) nie jest szkodliwa dopóki jej nie zjesz albo nie włożysz do oka czy gdzie indziej gdzie są błony śluzowe. Więc nie przytrzymuj jej w ustach.

Dodatkowo kalafonia topiona może pryskać. Dlatego noś okulary ochronne podczas pracy.

W razie przypalenia kalafonii na płytce/elementach lutowanych konieczne jest zmycie przypalonych pozostałości, bo są one związkami węgla, które przewodzą elektryczność, więc mogą powodować zwarcia i nie działanie albo wręcz zniszczenie płytki i elementów elektronicznych.
Zmywamy jednym z wymienionych powyżej rozpuszczalników (znów - nie alkoholem salicylowym!). Ja używam do tego 95% spirytusu spożywczego.

Poklejone ręce, blaty i inny sprzęt (tak, kalafonia jak zwykła żywica jest lepka, szczególnie jeśli jest nałożona cienką warstwą, jak po rozpuszczeniu w spirytusie) można czyścić tym samym spirytusem albo benzyną (która ma tą wadę że może zostawiać zapach który nie wszyscy lubią, w przeciwieństwie do spirytusu który bardzo szybko odparowuje bez pozostawiania zapachu).
Zbyt częste mycie spirytusem/benzyną rąk mocno wysusza skórę, więc nie polecam, a jak się zdarzy, warto posmarować ręce jakimś natłuszczającym kremem (hej, to że pracujemy z elektryką/elektroniką nie znaczy bynajmniej że musimy wyglądać jak niezadbane, brudne wieśniaki - bez obrazy dla czystych i zadbanych osób mieszkających na wsi ;).

Koszt kalafonii to ok. 7zł za 35g pojemnik który starczy ci na dość długo. Koszt spirytusu jak już wspomniałem to jakieś 15-18zł za 200ml które też powinno wystarczyć na jakiś czas.

Inne topniki.
Jest bardzo wiele różnych topników, w tym o wiele bardziej agresywnych używanych w trudniejszych przypadkach oraz do lutowania trudniejszych materiałów niż nasze elementy - zwykle są to rozmaite kwasy, im trudniejsze lutowanie i im wyższe temperatury i odporniejsze metale - tym bardziej agresywne, żrące topniki.

Niektóre stopy cyny do lutowania bezołowiowego także wymagają bardziej agresywnych topników. Kolejny powód dla którego stopy bezołowiowe są złe ;)

Wiele innych topników wymaga zmywania ich odpowiednim rozpuszczalnikiem. Chyba że tak jak kalafonia są typu 'no-clean', co na pewno będzie zaznaczone na opakowaniu jako że jest ważne dla producenta bo topniki 'no-clean' może sprzedać drożej.

Różne pasty topnikowe są wygodne w nakładaniu na płytki, są różne topniki w formie płynnej, w sprayu itp. - jeśli będziesz potrzebować z pewnością znajdziesz coś wygodnego do zastosowania jakie planujesz.

W zwykłych zastosowaniach elektronicznych przy lutowaniu ołowiowym nie są konieczne. Jeśli masz problem z używaniem kalafonii i jej roztworu - poszukaj konkretniejszych informacji w internecie, zwykle łatwo je znaleźć. Ja nie mam żadnych większych doświadczeń z nimi, bo póki co wystarcza mi kalafonia i spirytus ;)

I warto powtórzyć - topnika nigdy za wiele, zwykle dodanie topnika rozwiązuje sporą część problemów jakie można mieć na początku z lutowaniem.

To by było na tyle jeśli chodzi o cynę i topniki.
W następnej części piszę o dodatkowych parafernaliach do lutownicy które nie są tak niezbędne, ale zdecydowanie ułatwiają życie, przyspieszają pracę i przedłużają życie sprzętu, czyli o gąbce i drapaku do czyszczenia grotów, a dalej w kolejnym, o grotach lutownic, więc zapraszam do dalszej lektury i jak zwykle w razie jakichkolwiek pytań czy komentarzy - zapraszam do komentowania ;)

Następna część: 2.3 Lutowanie - Podstawy - Dodatkowe akcesoria
Poprzednia część: 2.1. Lutowanie - Podstawy - Jaka lutownica?
Początek: 1. BHP i niebezpieczeństwa w elektryce i elektronice

2.1. Lutowanie - Podstawy - Jaka lutownica?

Co będzie ci potrzebne?

Na początek kilka narzędzi. Mnie moje kosztowały w sumie około 400zł, z czego większość to koszt stacji lutowniczej.
Opiszę różne rodzaje lutownic, stacji, a w następnych wpisach kontynuując temat inne niezbędne oraz przydatne choć nie konieczne rzeczy, tak, żeby dać ci jak najwięcej informacji i umożliwić własny wybór tańszych albo lepszych opcji.
Niestety, ale przy sprzęcie do lutowania - szczególnie lutownicach, jakość przeważnie idzie w parze z ceną ;)

1. Czym jest lutownica?
W sposób raczej oczywisty najważniejszy element całej układanki, niezbędna w takiej czy innej formie do lutowania. Służy do rozgrzewania lutowia (np. stopu cyny) tak, żeby móc nią połączyć lutowane elementy, albo żeby móc wyciągnąć element który chcemy wymienić albo zachować na później (np. z płytki która jest popsuta i nie chcemy jej naprawiać).

Rodzajów sprzętu służącego do lutowania jest jednak na rynku mnóstwo, wielu marek. W dodatku nawet doświadczeni elektronicy spierają się czego najlepiej używać. Jedni twierdzą że lutownica transformatorowa jest świetna do elektroniki, inni wręcz przeciwnie, polecając tylko grzałkową. Prawda jest taka, że jeśli ktoś bardzo dobrze opanuje używanie jednej, a nie umie dobrze posługiwać się drugą, to faktycznie lepiej żeby pozostał przy swojej ulubionej - ona działa najlepiej dla niego. Ja przedstawię moje własne opinie starając się jednocześnie naświetlić w miarę obiektywnie temat.


a) Transformatorowa

Lutownica transformatorowa TopTools (czyli jedna z tych tanich kiepskich) 100W oraz 3 zapasowe groty (ten spłaszczony po lewej jest przeznaczony do cięcia tworzyw sztucznych).

Jej nazwa pochodzi od jej głównej części - transformatora dzięki któremu prąd płynący z sieci jest zmieniany w prąd o bardzo wysokim natężeniu, który przepływając przez drut rozgrzewa go. Drut ten (a raczej jego wystająca część) jest jednocześnie grotem - elementem roboczym lutownicy który topi lutowie.
Lutownice te są popularne ze względu na dużą moc (60-120W to standard), dzięki czemu szybko nagrzewają się - w kilka sekund. Dosyć szybko także wychładzają się, co jest dobre np. przy lutowaniu we wnętrzu samochodu, albo w innym miejscu gdzie nie bardzo jest jak bezpiecznie odłożyć rozgrzaną lutownicę.
Nowsze modele zwykle mają lampkę podświetlającą miejsce lutowania oraz często kilkuzakresowe przełączniki mocy.
Ich wadą jest brak dokładnej kontroli temperatury grota - ludzie doświadczeni w ich używaniu potrafią 'cykać' lutownicą tak, żeby utrzymać w miarę optymalną temperaturę grota podczas dłuższej pracy, jednak wymaga to dużego doświadczenia w pracy tą lutownicą.
Większość elektroników nie poleca lutownic transformatorowych właśnie z tego powodu, szczególnie początkującym - zbyt łatwo przegrzać elementy i je zniszczyć, zbyt łatwo przypalić płytkę, zbyt łatwo pozwolić na zbytnie wychłodzenie grotu w nieodpowiednim momencie powodując wady lutownicze jeśli nie ma się dużego doświadczenia w operowaniu transformatorówką.
Przez swój główny element - transformator - lutownice te są ciężkie. Są wielokrotnie cięższe od lutownic grzałkowych. I nawet dosyć wygodny uchwyt pistoletowy nie pomaga kiedy pracuje się dłuższą chwilę - zwyczajnie po pewnym czasie zaczyna boleć ręka.
Dodatkowo przepływ dużego natężenia prądu powoduje powstawanie silnego pola elektromagnetycznego wokół grota. Oznacza to że małe elementy metalowe mogą się 'przyklejać' do grota, co czasem może być pożądane, często jednak nie jest. Dodatkowo niektóre bardziej skomplikowane elementy elektroniczne mogą być wrażliwe na silne pola elektromagnetyczne i mogą zostać uszkodzone.

Ja osobiście nie polecam lutownicy transformatorowej do elektroniki.

Owszem, warto mieć jakąś choćby i najtańszą w zapasie, bo jest przydatna jeśli chce się lutować grubsze kable, czy chce się przylutować radiator do płytki (niektóre radiatory mają nóżki pozwalające na takie przymocowanie ich do płytek) - wtedy przy dużej pojemności cieplnej lutowanych elementów bardzo przydatna jest duża moc pozwalająca odpowiednio je nagrzać. Poza tym, jak już wspomniałem powyżej, bywają wygodne w użyciu w miejscach gdzie trudno bezpiecznie odłożyć rozgrzaną lutownicę.
Przydatną cechą jest także to, że bardzo łatwo do nich dorobić proste groty - wystarczy wziąć kawałek drutu miedzianego odpowiedniej dla danej lutownicy grubości, przyciąć i wygiąć w odpowiedni kształt. Oznacza to że zużyte groty (o ich zużywaniu się piszę dalej) łatwo zastąpić tanim, choć mniej trwałym odpowiednikiem. Dzięki temu można też dostosować łatwo grot do swoich potrzeb - na przykład wyginając go tak, żeby pasował do nóżek wylutowywanego układu scalonego czy innego elementu - tak, żeby nagrzewać wszystkie jednocześnie.

Warto więc mieć taką lutownicę w zapasie - do zadań specjalnych ;)

Ja posiadam jakąś lutownicę transformatorową kupioną w markecie budowlanym za ok. 20zł. Sprawdza się dobrze do moich zastosowań (chociaż kupiłem ją lekko uszkodzoną - warto dokładnie oglądać sprzęt przed kupieniem w takich przybytkach).


b) Grzałkowa, czyli inaczej oporowa.

Lutownica grzałkowa vel oporowa. Ciut oszukuję, bo to kolba mojej stacji lutowniczej, ale lutownice grzałkowe różnią się od tych podłączanych do stacji tylko tym że mają swój zasilacz podłączany bezpośrednio do gniazdka, albo są podłączane bezpośrednio pod 230V sieci, a kolby stacji są podłączane do stacji (która działa jako zasilacz).

Najpopularniejsze są te z uchwytem kolbowym, jednak zdarzają się egzemplarze z uchwytami pistoletowymi jak w lutownicy transformatorowej.
Ich głównym elementem jest grzałka oporowa która pod wpływem płynącego z gniazdka czy (częściej) zasilacza prądu rozgrzewa się, a ciepło przewodzone jest na grot.
Jeśli chodzi o najprostsze lutownice grzałkowe, to zasadniczo cała ich budowa - jednak one nie są najlepsze do elektroniki - nie posiadają regulacji temperatury grota. Nie polecam kupowania w supermarketach czy sklepach budowlanych itp. tych najtańszych wersji, choć ich ceny są kuszące.
Lepsze lutownice posiadają regulację temperatury. Najprostszym sposobem regulacji jest zwykły potencjometr który pozwala wprawnemu użytkownikowi regulować temperatury - jednak nie jest to rozwiązanie najłatwiejsze w obsłudze, bo trzeba mieć na tyle doświadczenia i wyczucia żeby dobrze dopasować moc do wielkości lutowanego elementu żeby osiągnąć żądaną temperaturę.
Najlepsze są stacje lutownicze wyposażone w dokładniejszą regulację temperatury z czujnikiem temperatury w kolbie - ale o nich za chwilę.

Zaletą oporówek jest to, że są bardzo lekkie w porównaniu do transformatorówek, więc na dłuższą metę o wiele wygodniejsze w użyciu.
Regulacja temperatury pozwala na utrzymanie o wiele bardziej stałej temperatury grota, dzięki czemu łatwiej uniknąć błędów lutowniczych.
Posiadają niższą moc (często 15-60W), co jednak nie jest wadą, bo w zastosowaniach elektronicznych nie potrzebujemy aż tak dużej mocy przy większości elementów, a do tych do których mogłoby to być potrzebne, możemy podkręcić temperaturę wyżej, albo użyć taniej transformatorówki którą trzymamy w zapasie ;)
Kolejną zaletą jest brak silnego pola elektromagnetycznego.
Dodatkowo fakt używania zasilaczy w większości lutownic grzałkowych oznacza, że nie trzymamy w ręce czegoś podpiętego pod niebezpieczne 230V sieci, oraz że kabel zasilający nie jest pod takim napięciem - co jest ważne w wypadku jakiejś awarii sprzętu, czy przypadkowego przepalenia grotem kabla zasilającego.
Bezpieczeństwo przede wszystkim - bezpieczniki można kupić nowe, podobnie lutownice, ale życia nowego raczej się nie dostanie.
Chyba że jesteś kotem. I masz ich 9.

Ich wadą są zazwyczaj droższe groty (szczególnie do markowych, droższych i lepszych lutownic i stacji), w dodatku o wiele trudniej jest dorobić, więc zwykle raczej trzeba kombinować albo dokupować dedykowane groty do różnych zastosowań.
Inną wadą jest dłuższe nagrzewanie się, jednak zwykle osiągnięcie temperatury roboczej nie zajmuje więcej niż koło minuty - dwóch, więc po włączeniu można zająć się przygotowaniem wszystkiego innego czego będziemy potrzebować, a lutownica w tym czasie zdąży spokojnie osiągnąć odpowiednią temperaturę.

Istnieją znacznie większe wersje, o dużej mocy sięgającej 400-500W i dużym grocie dającym dużą bezwładność cieplną, ale nie mają one zastosowania w elektronice - są używane do lutowania blach (np. rynien), rur itp. więc nie będziemy się nimi tu zajmować.


c) Stacja lutownicza.

Stacja lutownicza której ja używam. Po lewej sama stacja z widocznymi przyciskami do zmiany temperatury i innych dodatkowych ustawień oraz wyświetlacz pokazujący ustawioną temperaturę i pokazujący czy aktualnie grot lutownicy jest w ustawionym zakresie temperatur, czy jest w trakcie grzania. Po prawej kolba lutownicy odłożona na podstawkę (z metalowym czyścikiem poniżej).

W gruncie rzeczy to zasilacz do którego podłączona jest najczęściej lutownica grzałkowa, ale często nie tylko. Jej najważniejszymi elementami - i sensem istnienia jest fakt posiadania przez stacje lutownicze (pomijając tanią chińszczyznę która ma tylko regulację potencjometrem) w lutownicach czujników temperatury (termopary itp.) oraz elektroniczne układy regulujące i stabilizujące temperaturę.
Dzięki temu możemy ustawić sobie taką temperaturę jaką chcemy, a elektronika sama zadba o to, żeby temperatura nie spadała nadmiernie w trakcie lutowania, ani żeby nadmiernie nie wzrosła. Zmniejszamy dzięki temu ryzyko tak niedogrzania, jak i przegrzania lutu oraz lutowanych elementów, pod warunkiem zastosowania poprawnej techniki lutowania - o czym dalej.
Bardziej zaawansowane stacje posiadają alarmy - wizualne i/lub dźwiękowe - informujące o obniżeniu temperatury grota poniżej zadanej granicy, co może zdarzyć się przy lutowaniu elementów o dużej pojemności cieplnej (grube przewody, radiatory). Są też stacje z pompą odsysającą - dzięki czemu ich kolby mogą używać grotów odsysających cynę przy rozlutowywaniu.

Przyzwoite stacje bez udziwnień i tylko z oporówką (głównie marka Xytronic - chińczyk, ale dosyć dobry - średnia półka, w przeciwieństwie do innych chińczyków) zaczynają się od jakichś 180-200zł. Nie kupujcie tańszych stacji, bo będziecie płacić dwa razy, chyba że planujecie polutować kilka elementów raz na miesiąc. A jeśli już bardzo, bardzo was kusi, zawsze posprawdzajcie jakie opinie ma dany sprzęt w sieci - raczej odechce wam się je kupować.
Dobre marki (chyba najbardziej znany Weller choćby) zaczynają się od jakiegoś 1000zł bodaj, albo gdzieś w tej okolicy.
Oczywiście zawsze warto poczytać co piszą o danym modelu jego użytkownicy żeby mieć pewność że kupuje się to czego się potrzebuje.

Ja, jako że stawiałem raczej na wariant oszczędnościowy, ale jednocześnie nie chciałem kupić czegoś co zaraz będę chciał wymienić na coś lepszego, kupiłem stację LF-369D firmy Xytronic, czyli właśnie coś ze średniej półki, za 190zł jeśli pamięć mnie nie myli.

Lepsze, droższe i bardziej zaawansowane stacje lutownicze posiadają także często albo w standardzie albo jako opcję do podłączenia wiele dodatkowych urządzeń:

- Gorące powietrze (czyli Hot Air)
Jest to urządzenie umożliwiające nadmuch gorącego powietrza (kilkaset stopni) na lutowane/rozlutowywane elementy. Często jest elementem droższych stacji lutowniczych, występuje też jako osobna stacja lutownicza na gorące powietrze, bez lutownicy oporowej.

Nie należy jej mylić z opalarką która osiąga o wiele wyższe temperatury - użycie opalarki na elementach elektronicznych przez chcące zaoszczędzić na sprzęcie osoby zwykle kończy się tragicznie dla tych elementów i płytki drukowanej, choć widziałem opinie że da się to zrobić - ale lutować da się i kawałkiem grubego gwoździa włożonego w ogień palnika kuchenki aż się rozgrzeje tak żeby topić cynę (podobnie z resztą wyglądały pierwsze lutownice).
Niestety, ale przy sprzęcie do elektroniki nader często cena oznacza jakość.

Stacja na gorące powietrze znacznie ułatwia pracę z elementami innymi niż przewlekane. Lutowanie i (szczególnie) rozlutowywanie elementów SMD (ang. Surface Mount Device - Elementy Montowane Powierzchniowo, więcej o rodzajach elementów i ich obudów będzie w artykule im poświęconym) jest znacznie łatwiejsze przy jej użyciu. Jest niezbędna do lutowania niektórych elementów, które w zależności od obudowy mogą w ogóle nie mieć 'nóżek', ani innych wyprowadzeń które można zlutować od zewnątrz, a tylko wyprowadzenia pod spodem - nie da się ich zlutować w domowych warunkach inaczej niż gorącym powietrzem (przemysłowo stosuje się piece lutownicze). Podobnie może okazać się niemożliwe bezuszkodzeniowe zdemontowanie różnych układów scalonych nawet przewlekanych czy SMD, które bywają przyklejone do płytki klejem, co czasem uniemożliwia demontaż bez gorącego powietrza.

Zwykle takie stacje posiadają możliwość regulacji tak temperatury jak i mocy nawiewu, co przy umiejętnym użyciu rozwiązuje problem zwiewania innych elementów podczas lutowania napotykany czasem przez niewprawnych użytkowników. Dostępne są też nakładki do lutowania większych elementów pozwalające na precyzyjne podgrzewanie danego elementu bez znacznego wpływu na otoczenie.

Dla zupełnie początkującej osoby, ewentualnie osoby która nie planuje w najbliższym czasie zajmować się elementami innymi niż przewlekane - nie jest to sprzęt obowiązkowy.
Jeśli jednak myślisz o elektronice na poważnie, wcześniej czy później będziesz potrzebować stacji na gorące powietrze - więc nie powielaj mojego błędu i kup od razu przyzwoitą stację mającą i kolbę oporową i hot air. Zwykle taki zestaw jest nieco tańszy niż kupienie dwóch stacji osobno, a jednocześnie zajmuje mniej miejsca na stole.

- Pęseta grzałkowa (lutownica pęsetowa/pincetowa, soldering tweezers).

Lutownica pęsetowa. Źródło: Wikipedia

W zasadzie zwykle jest to coś na kształt dwóch niewielkich lutownic grzałkowych połączonych zawiasem ze sprężynką. W użyciu łapie się element (zwykle SMD) z dwóch stron przy obu wyprowadzeniach i luty przy nich są rozgrzewane jednocześnie.
Do niektórych stacji można dokupić takie pęsety pasujące do gniazda zasilania normalnie zajmowanego przez lutownicę grzałkową lub na gorące powietrze.
Podobno przydatne przy lutowaniu i wylutowywaniu elementów SMD.
Nigdy tego nie używałem, ale wydaje mi się (i takież opinie głównie czytałem w internecie), że w zasadzie nie osiąga się tym nic czego nie można równie łatwo osiągnąć lutownicą grzałkową albo hot air. Może nieco wygodniej wylutowuje się elementy SMD, ale chyba nie aż tak żeby dodatkowo inwestować w to specjalnie. No, chyba że jest w zestawie który i tak chcemy kupić.

- Podgrzewacz.
Jest to 'blat' podłączany do stacji lutowniczej (albo osobny) rozgrzewający się do zadanej temperatury - zwykle ok. 150 stopni Celsjusza.
Jego zadaniem jest wstępne podgrzanie od spodu płytki którą będziemy lutować/rozlutowywać przy pomocy gorącego powietrza.
Pozwala to uniknąć naprężeń mechanicznych związanych z nierównomiernym nagrzewaniem szczególnie niebezpiecznych dla dużych układów scalonych, które mogą zostać uszkodzone przy montażu/demontażu bez podgrzewacza.

Wiele osób zamiast kupować dedykowane podgrzewacze do elektroniki, które są dość drogie (200-400zł) używa np. grilli elektrycznych (kosztujących 50-100zł), które również mają płytę podgrzewającą się do określonej temperatury - która jednak bywa nie dostosowana dokładnie do zastosowań elektronicznych, warto więc albo sprawdzić jaką temperaturę może osiągnąć i podtrzymywać dana płyta, albo skorzystać ze sprzętu już sprawdzonego przez innych (wystarczy poszukać w necie). Albo samemu zmontować układ regulujący temperaturę do odpowiedniego poziomu - co wymaga nieco więcej wysiłku (acz nie jest znowuż aż tak trudne).

Raczej jest to element dodatkowy - nie konieczny dla początkującego elektronika.

- Tygiel lutowniczy.
Jak sama nazwa wskazuje - jest to niewielki 'kociołek' z odpowiednią grzałką podgrzewającą go do temperatury topnienia lutowia. W elektronice średnio przydatny. Bywa elementem standardowym lub do dokupienia do niektórych stacji lutowniczych, albo jako osobne urządzenie.
Jego głównym przydatnym dla nas zastosowaniem jest możliwość bardzo szybkiego pocynowania (inaczej pobielenia, o tym też dalej) dużej ilości kabli, czy innych elementów, nawet bardzo grubych, w krótkim czasie.
Koszt w zależności od rozmiaru (i marki) od jakichś 80zł wzwyż. Nie mogę polecać nic konkretnego, bo sam nie używam - do cynowania większych elementów wystarcza mi transformatorówka, jako że nie robię tego zawodowo i nie muszę przerabiać dużej ilości elementów w krótkim czasie.
Nie jest to raczej potrzebne początkującemu elektronikowi - chyba że wiesz że będziesz cynować duże ilości kabli, jeśli tak, to zdecydowanie ułatwi ci to życie.

- Zasilanie serwisowe.
Niektóre stacje mają także wyjścia zasilające zwykle 5V, 12V, 24V i masa/uziemienie lub tylko niektóre spośród nich.
Bywa to przydatne jeśli jeździ się z takim sprzętem w teren i/lub nie posiada się osobnego zasilacza serwisowego pozwalającego testować różne obwody bez zabawy w szukanie odpowiednich zasilaczy zewnętrznych.
Nie jest to raczej potrzebne początkującemu elektronikowi (tym bardziej że znając życie jako jeden z pierwszych poważniejszych projektów wykonasz własny zasilacz serwisowy z jakiegoś starego zasilacza komputerowego albo czegoś podobnego). Więc jeśli taka funkcja jest to fajnie, ale nie wybierałbym stacji specjalnie ze względu na to jeśli nie zamierzasz używać tej stacji do serwisu terenowego. Albo jeśli nie chcesz się bawić w robienie własnego tańszego zasilacza ze starego zasilacza komputerowego.

- IR, laser
Bardziej zamieszczam to tu jako ciekawostkę, bo to zaawansowany i drogi sprzęt o którym większość elektroników marzy, a stosowany jest głównie w zastosowaniach przemysłowych i/lub bardzo precyzyjnych i specyficznych (wojsko, sprzęt medyczny, kosmiczny, inne zastosowania od których zależy działanie bardzo ważnego sprzętu).
Istnieją podgrzewacze działające promieniowaniem podczerwonym na płytki, mające w zasadzie taką samą funkcjonalność jak podgrzewacze grzałkowe, jednak podgrzewające w sposób o wiele lepiej kontrolowany, dokładniejszy i ogólnie lepszy ;P
Istnieją lutownice laserowe, które nagrzewają lutowie wiązką 5-30W lasera (nie, nie da się tego zrobić z wskaźnika laserowego ani nawet z diody laserowej z DVD), co pozwala na niezwykle precyzyjne lutowanie.

d) Lutownica gazowa.

Lutownica gazowa. Źródło: Wikipedia

 Jest to lutownica działająca na tej samej zasadzie co lutownica grzałkowa - zwykle też ma formę kolby i podobne groty.
Jednak tym co rozgrzewa grot nie jest elektryczność, a gaz. Najczęściej jest to zwykły gaz do zapalniczek do kupienia w puszkach (takich jak do różnych sprayów, wydatek rzędu 15zł za puszkę).
Ma zasadniczo taką samą funkcjonalność jak lutownica grzałkowa, jednak jej poważną zaletą i właściwie sensem istnienia jest możliwość przenoszenia - jest lekka i nie potrzebuje gniazdka do którego trzeba by ją podłączyć, co najwyżej doładowania co 20min - 1h (zależnie od modelu) gazem z puszki.
Większość takich lutownic ma możliwość lutowania grotami rozgrzewanymi płomieniem, możliwość zdjęcia grotu i lutowania jako palnikiem (przydatne np. do lutowania blach, innych dużych elementów), oraz możliwość założenia specjalnych dysz do lutowania gorącym powietrzem - dając bardzo dużą wszechstronność tego przenośnego urządzenia.
Nie jest to sprzęt pierwszej potrzeby, ale bardzo ciekawa alternatywa, szczególnie jeśli ktoś planuje serwisowanie w terenie, gdzie nie zawsze jest dostęp do sieci, żeby użyć sprzętu elektrycznego i/lub jeśli nie lubi dźwigać/wozić dużo sprzętu ze sobą.

Podobnie jak z lutownicami grzałkowymi istnieją większe i potężniejsze wersje do lutowania rynien i dużych powierzchni blach - wypierające lutownice grzałkowe z tego zastosowania właśnie ze względu na swoją przenośność, jako że są zasilane z przenośnych butli z propanem, co może być ważne przy pracy w miejscach gdzie trudno o dostęp do sieci elektrycznej.

To tyle jeśli chodzi o lutownice. Jeśli coś pominąłem, masz jakieś pytania albo po prostu chcesz powiedzieć co myślisz o tym tekście - napisz komentarz ;)

W następnej części o topnikach - w tym najbardziej znanej kalafonii, oraz rodzajach lutowia - głównie o najbardziej znanych, stopach cyny. Są do lutowania równie niezbędne jak lutownica, więc jeśli cię to interesuje - czytaj dalej ;)

Następna część: 2.2. Lutowanie - Podstawy - Cyna i kalafonia
Poprzednia część: 2.0. Lutowanie - Podstawy - Czym jest lutowanie?
Początek: 1. BHP i niebezpieczeństwa w elektryce i elektronice

2.0. Lutowanie - Podstawy - Czym jest lutowanie?

Słowem wstępu, jako że ten artykuł rozrósł się ponad moje najśmielsze oczekiwania, dla przejrzystości i lepszej czytelności dzielę go na kilka wpisów - na końcu każdego wpisu będą linki do poprzedniej, następnej i pierwszej (tej) strony.

Lutowanie to proces, metoda trwałego łączenia elementów metalowych przy pomocy spoiwa (zwanego lutem lub lutowiem) - rozgrzanego powyżej temperatury topnienia innego metalu czy stopu metali o niższej temperaturze topnienia niż łączone metale. W zastosowaniach elektrycznych i elektronicznych zwykle są to stopy z przewagą cyny (Sn) dlatego często potocznie nazywa się je po prostu 'cyną'.

Podczas lutowania oprócz zwykłego tzw. zwilżenia - czyli dokładnego przylegania i wypełnienia niewielkich szczelin - lutowanych powierzchni spoiwem, zachodzi także dyfuzja lutowia do lutowanych powierzchni - atomy lutowia wpływają w strukturę lutowanej powierzchni, a atomy z lutowanej powierzchni częściowo przepływają do lutu.

Uzyskuje się w ten sposób dobrą wytrzymałość mechaniczną, dobre przewodnictwo elektryczne i termiczne.

Złącze 'przyklejone' przy zbyt niskiej temperaturze vs złącze poprawnie przylutowane.

Istotne jest żeby i elementy lutowane, i sam stop łączący osiągnęły temperaturę topnienia lutu - brak spełnienia tego wymogu powoduje powstanie jednego z najczęstszych błędów lutowniczych - zimnego lutu.

Proste przyklejenie bez zajścia dyfuzji skutkuje o wiele słabszym połączeniem tak mechanicznym, elektrycznym jak i cieplnym, jest jednym z błędów lutowniczych, wynikającym z niedostatecznego rozgrzania powierzchni lutowanych. Więcej o błędach lutowniczych opowiem w następnej części dotyczącej technik lutowania i częstych błędów.

Od spawania technika ta odróżnia się użyciem spoiwa które jest jedynym elementem łączącym lutowane powierzchnie, natomiast w spawaniu temperatura jest tak wysoka że również topi brzegi spawanych elementów żeby połączyć je mocniej (jednocześnie w oczywisty sposób częściowo uszkadzając spawane powierzchnie).

Ten artykuł odnosi się głównie do lutowania w elektronice, częściowo ogólnie w elektryce, tylko ze wzmiankami dotyczącymi innych dziedzin.
Jeśli więc chcesz lutować witraże, rury albo rynny - oczywiście zapraszam do dalszego czytania, może dowiesz się czegoś ciekawego, jednak nie mając żadnego doświadczenia z lutowaniem rynien, rur ani witraży nie mogę ręczyć że ta wiedza do przyda ci się do tego co ciebie interesuje. Jestem pewien że w internecie jest wiele stron dedykowanych innym zastosowaniom tej techniki - tematyka tego bloga jednak ich raczej nie zawiera ;)

Jak zacząć?
Lutowanie jest fundamentalną umiejętnością jaką trzeba nabyć żeby móc zajmować się elektroniką (i elektryką).
Jak przy większości umiejętności - potrzebne są pewne narzędzia żeby mieć jak ją wykonywać. Potrzebna jest znajomość pewnych zasad, teorii, żeby nie błądzić po omacku i nie popełniać najprostszych, a jednocześnie najczęstszych błędów które powodują niepowodzenia i w efekcie często zniechęcenie się już na samym starcie.
Wreszcie potrzebny jest trening, bez którego wszystko to pozostanie tylko suchą i średnio ciekawą teorią. A nawet znając świetnie teorię, bez praktyki na początku raczej nie będziesz lutować idealnie, dopóki nie wyrobisz sobie nieco ręki - nie przyzwyczaisz się, nie wyrobisz sobie własnych technik i odruchów które najlepiej będą działać właśnie dla ciebie.
Jednak dzięki całej tej teorii będziesz wiedzieć skąd zacząć, unikniesz trochę pęcherzy albo gorszych uszkodzeń, unikniesz zniszczonych elementów elektronicznych i popalonych płytek, unikniesz zniszczenia grotów lutownicy i dzięki temu unikniesz mnóstwa nerwów, więc jeśli przemawia do ciebie możliwość uniknięcia tych problemów - zapraszam do dalszej lektury, bo już przechodzę do rzeczy ;)


Następna część: 2.1. Lutowanie - Podstawy - Jaka lutownica?
Poprzednia część (i początek): 1. BHP i niebezpieczeństwa w elektryce i elektronice