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

1. BHP i niebezpieczeństwa w elektryce i elektronice

Cześć.

Po pierwsze, jako że to jest pierwszy wpis w tej serii - wszystkie posty zaczynające się numerami będą częściami lekcji/tutoriali/kursu elektryki i elektroniki, będąc logicznym ciągiem. Nie numerowane natomiast będą na inne tematy luźno powiązane z tematyką tego bloga ;)

Ten wpis dotyczy niebezpieczeństw i sposobów na ich uniknięcie w elektryce i elektronice.
Przeczytaj albo cierp. Elektryka i elektronika oznaczają zabawę z elektrycznością, zwykle mającą podłączenie do 130-230V sieci energetycznej (zależnie od kraju) i z elementami które mogą być naładowane do tysięcy Woltów, a każda z tych rzeczy może cię zabić natychmiast.
Oprócz tego jest wiele innych niebezpieczeństw których zwykle można łatwo uniknąć jeśli wiesz co robisz.
Albo zabić czy poranić się jeśli nie wiesz.

Stąd ten wpis.

Chciałbym zaznaczyć że ta część jest o twoim bezpieczeństwie osobistym.
Bezpieczeństwo wyposażenia, części elektronicznych które montujesz czy wymontowujesz - jak nie uszkodzić ich - jest zupełnie innym tematem i będę pisał o tym kiedy będę pisał o tych częściach.

A teraz na temat.
* Elektryczność.
Wysokie napięcie i wysoki amperaż. Całą fizykę stojącą za tym wyjaśnię później. Najważniejsze jest to, że prąd elektryczny może cię zabić. To Ampery zabijają, jednak Wolty są potrzebne do 'przepchnięcia' ich przez twoją skórę która jest naturalnym izolatorem przeciw niskim woltażom.
Zwykle 30V jest uważane za granicę bezpieczeństwa i wszystko co powyżej jest niebezpieczne dla zdrowia i życia.
Większość śmiertelnych porażeń zdarza się powyżej 50V, nie oznacza to że możesz czuć się bezpiecznie z niskimi woltażami, bo przy wysokim amperażu nawet jeśli cię to nie zabije, zostaniesz poparzony czy inaczej zraniony w zależności przez co przejdzie prąd na swojej drodze.
Prąd przy którym 'nie możesz puścić' kabla kiedy go złapiesz zwykle występuje przy 10mA (5 dla małych dzieci).
Nawet 100mA może być wystarczające żeby zatrzymać twoje serce w odpowiednich warunkach.
A nawet prąd który cię nie zabije może spowodować bezwolne skurcze mięśni które mogą spowodować że dotkniesz czegoś bardziej niebezpiecznego - z wyższym napięciem, grotu rozgrzanej lutownicy czy czegoś podobnie miłego.
Jeśli nie wiesz co robisz, najlepiej nie dotykaj żadnej elektryki czy elektroniki, szczególnie gołymi rękami.

- Zawsze odłączaj urządzenia elektroniczne i elektryczne od źródła zasilania - czy to przez wyciągnięcie baterii, wtyczki, akumulatora itd.
- Musisz wiedzieć jak wyglądają kondensatory. Niedługo opiszę je we wpisie o kondensatorach. Są jak baterie w tym że mogą magazynować energię elektryczną ale mogą oddać ją bardzo szybko, co oznacza że nawet kondensator mniejszy od małego paluszka AAA może potencjalnie cię zabić jako że może bez problemu mieć 200 albo więcej Woltów i oddać je w jednym silnym wyładowaniu...
- NIE dotykaj płytek elektronicznych, obwodów na których są kondensatory elektrolityczne bez sprawdzenia ich napięcia albo wiedzy że nie mogą mieć wysokiego napięcia. Bo jeśli mają, możesz zostać porażony, bo mogą być naładowane długo po tym jak dany kawałek elektroniki przestał być używany.
- Rozładuj kondensatory przed ich dotykaniem (więcej o bezpiecznym ich rozładowywaniu we wpisie o kondensatorach).
- Używaj izolujących rękawiczek chyba że wolisz robić to ryzykownie albo wiesz co robisz - ja ich nie używam, ale ja wiem co robię i lubię robić to nieco ryzykownie... I z pewnością miałbym zabezpieczenie przy pracy z wysokimi napięciami.
- Używaj izolowanych narzędzi gdy pracujesz z elementami które mogą być niebezpieczne i których nie możesz bezpiecznie rozładować (o tym też więcej we wpisie o kondensatorach).
- Uważaj z czymkolwiek mokrym w pobliżu wyposażenia elektrycznego i elektronicznego (szczególnie że wiele stacji lutowniczych ma gąbki do czyszczenia grotu lutownicy które powinny być zwilżone wodą).
- Twoje narzędzia zawsze powinny być uziemione jeśli tego wymagają - nie wpinaj narzędzia wymagającego uziemienia do gniazdka bez uziemienia. Może ci to uratować życie jeśli przypadkiem pojawi się gdzieś spięcie.
- Zdejmij wszelką metalową biżuterię - pierścionki, bransoletki itp. kiedy pracujesz z elektryką i elektroniką - zmniejszy to szanse że spowodujesz przypadkiem jakieś spięcie.

* Wybuchy.
O ile największym bezpośrednim zagrożeniem jest elektryczność, są także elementy które mogą wybuchnąć czy rozrzucić małe fragmenty uszkadzając twoją skórę, albo jeśli masz pecha, trafiając cię w oko - możliwie oślepiając cię.

- Zawsze zakładaj okulary ochronne kiedy pracujesz.
Przypadkowe przeładowanie kondensatora może prowadzić do ich wygotowania się albo wręcz wybuchu.
Inne części mogą się zapalić.
Kondensatory także czasem wybuchają kiedy zepnie się ich wyprowadzenia, dlatego nie słuchaj idiotów mówiących że żeby było bezpiecznie powinno się dotknąć obu wyprowadzeń zaizolowanym metalowym przedmiotem.
Kiedy tniesz kable odprysk może trafić cię w oko.
Podczas lutowania, lutowie (vel cyna, a raczej jej topnik) albo różne zabrudzenia mogą się zagotować i trafić cię drobinami stopionego metalu w oko...
Pewnie może być wiele więcej takich sytuacji.
Więc zawsze zakładaj okulary ochronne (najlepiej takie z certyfikatem przeciw fragmentom poruszającym się z dużą prędkością). To na prawdę fundamentalna sprawa.

Jeśli normalnie nosisz okulary, mogłyby cię nieco ochronić, ale pamiętaj że nie okrywają oczu tak dobrze i nie są zrobione żeby wytrzymać te uderzenia, a w dodatku kosztują o wiele więcej niż zwykłe okulary ochronne...

* Toksyczne substancje
- Lutowie vel cyna lutownicza używana w lutowaniu może zawierać do 40% ołowiu który jest trujący kiedy się go połknie.
Nie jedz go. Myj ręce po lutowaniu.
- Kalafonia (i możliwie inne rodzaje topników) która jest używana w lutowaniu kiedy się rozgrzeje płonie wytwarzając dym który może być rakotwórczy i w inne sposoby niezdrowy kiedy się go wdycha. Używaj wyciągu oparów, wiatraka wydmuchującego dym zdala od ciebie, czy chociaż lutuj w dobrze wentylowanym miejscu (i tak powinieneś nawet z wyciągiem i/lub wiatrakiem).

* Ogień
Z elektrycznością zawsze współistnieje ryzyko pożaru.
- Nigdy nie baw się elektryką/elektroniką w pobliżu czegoś łatwopalnego.
- Usuń dywany, kartony i inne takie z okolicy.
- Uważaj gdzie odkładasz swoją lutownicę - może mieć koło 400 stopni Celsjusza - wystarczająco żeby zapalić/stopić większość tworzyw sztucznych, drewno, papier, podpalić wszelkie łatwopalne substancje.
- Kiedy nieprawidłowo podłączone ze zbyt wysokim napięciem oporniki mogą zacząć się palić, przewody mogą zacząć się rozgrzewać, więc zawsze sprawdzaj czy używasz wszystkich części zgodnie ze specyfikacjami...
- Nie podłączaj zbyt wielu kabli do jednego gniazdka - szczególnie nie podłączaj przedłużacza do drugiego, nie używaj rozdzielacza (tzw. 'złodziejki') włączonego w rozdzielacz itd. - ich przewody mogą także się rozgrzać zbyt mocno, stopić izolację i spowodować spięcie które z kolei może spowodować pożar.
- Nigdy nie zostawiaj nieosłoniętych urządzeń pracujących bez nadzoru - jeśli coś pójdzie nie tak bez kogoś kto mógłby szybko zareagować mogą spowodować pożar.

* Ogólne
- Zawsze miej gaśnicę, apteczkę i telefon w pobliżu twojego miejsca pracy - nigdy nie wiesz kiedy coś może pójść nie tak.
- Trzymaj te wszystkie niebezpieczne rzeczy z dala od dzieci i zwierząt.



Dziękuję za uwagę, to wszystko na razie.
Jestem pewien że bardziej szczegółowe punkty i wyjaśnienia mogą zostać dodane, ale te są najbardziej ogólne i ważne punkty - kiedy przytrafią się inne niebezpieczeństwa po drodze na pewno napiszę o nich i o metodach ich unikania w odpowiednim wpisie.

Skomentuj jeśli masz jakiekolwiek pytania albo jeśli uważasz że napisałem coś nie tak ;)

Jeśli ciekawi cię czemu piszę tego bloga i o co w tym wszystkim chodzi, proszę odwiedź mojego pierwszego posta: Elektronowy Początek

Powodzenia i czytaj dalej.
I zrób to ze mną ;)

Następna część:  2.0. Lutowanie - Podstawy - Czym jest lutowanie?