Come fare una saldatura a regola d'arte

Come fare una saldatura a regola d'arte

19 giorni fa

Come saldare a regola d'arte in pochi semplici passi

La gestione di una stazione saldante o di un semplice saldatore è una routine quotidiana per i tecnici elettronici e i manutentori. Anche gli hobbisti esperti non hanno problemi di saldatura. Ma se si prende in mano il saldatore solo di tanto in tanto, il risultato spesso non è soddisfacente. Una saldatura corretta è semplice da effettuare, anche senza esperienza, potete facilmente imparare a saldare. Vi mostriamo come funziona e come fare una corretta saldatura.

 

Quando è stata inventata la saldatura?

 

L'uomo lavora i metalli da migliaia di anni. E il desiderio di poter legare in modo permanente questi metalli è altrettanto antico. Già nel 5000 a.C. metalli come il rame, l'argento e l'oro venivano uniti per formare gioielli o oggetti di culto. A quel tempo una lega di rame e oro o rame e argento serviva da saldatura. Con la scoperta dello stagno come metallo saldante, la tecnologia di saldatura fiorì sempre di più. Già nell'antica Roma, circa 4000 anni fa, i tubi dell'acqua venivano saldati insieme da tubi di piombo. Gli artigiani realizzavano stufe e vasche da bagno con lamiere di bronzo, che venivano poi saldate insieme. Ma anche armaioli e orafi usavano questa tecnica per unire i metalli. Nel corso del tempo la tecnica di saldatura è diventata sempre più diffusa e raffinata. Oltre che nell'artigianato, la saldatura è diventata sempre più importante anche nell'elettrotecnica. Ogni tecnico dell'assistenza che si occupa della manutenzione e riparazione di apparecchi elettrici ha un saldatore nella cassetta degli attrezzi. E senza processi di saldatura automatizzati, la produzione di massa di schede elettroniche non sarebbe più concepibile oggi.

 

 Qual è la differenza tra saldatura e brasatura?

La saldatura e la brasatura sono connessioni che giuntano i materiali tra loro e che differiscono tra loro in tre punti:

1. temperatura di lavoro
La saldatura si liquefa ad una temperatura inferiore a 1000 °C. Nella saldatura per fusione di gas, invece, la fiamma ossigeno/acetilene ha una temperatura di quasi 3000 °C. Questa è la temperatura alla quale la brasatura si liquefa.

2. tipo di connessione
Durante la brasatura i materiali da unire vengono liquefatti nella zona di saldatura. Il filo di saldatura fornito viene utilizzato per colmare le lacune e può influenzare le proprietà della fusione.
Durante la saldatura, i materiali vengono riscaldati solo fino al punto in cui formano una connessione superficiale con la saldatura. I pezzi non si fondono come nella brasatura

3. forza dell'articolazione
In sostanza, si può dire che più alta è la temperatura durante il collegamento, maggiore è la durata o la resistenza del collegamento. Come risultato, un giunto brasato ha una resistenza maggiore rispetto ad un giunto saldato. E un giunto brasato è più forte di un giunto a saldare morbido o saldatura dolce.

Riepilogando:

Un giunto "brasato" è molto più stabile di un giunto saldato. Tuttavia, la brasatura è molto più complessa ed è necessario un ampio equipaggiamento protettivo.
Inoltre, non tutti i materiali o giunti sono in grado di resistere alle alte temperature durante il processo. In questo caso è necessario effettuare la saldatura dolce. Grazie al basso spessore del materiale, le grondaie Spengler salderanno invece di saldare. E saldare i tubi di rame è una delle abilità di base di ogni idraulico.

 

Saldatura dolce

 

Brasatura

 

Nella saldatura dolce, il riscaldamento avviene in modo selettivo.

La saldatura dolce è utilizzata principalmente nell'elettrotecnica, ad esempio per collegare elettricamente i componenti ad un circuito stampato. Questa tecnica offre molti vantaggi:

  1. L'intervallo di temperatura di esercizio è compreso tra 180 - 250 °C, il che significa che i componenti da collegare non sono sovraccaricati termicamente.
  2. Il giunto saldato offre una resistenza meccanica sufficiente a garantire che anche i componenti più grandi siano tenuti saldamente in sicurezza.
  3. Il saldatore riscalda il materiale solo in modo selettivo, in modo che il processo di saldatura possa essere eseguito rapidamente.
  4. Oltre all'aspirazione dei fumi di saldatura non sono necessarie particolari misure di protezione.

 

Durante la brasatura si riscaldano grandi superfici.

Nella brasatura, le temperature sono notevolmente più alte e non viene eseguito alcun lavoro puntuale. Se un giunto saldato viene realizzato ad una temperatura superiore a 450 °C, si parla di brasatura. Anche qui ci sono alcune cose da considerare:

  1. Alcune leghe di brasatura hanno un punto di fusione che è di quasi 1000 °C. Queste temperature non possono essere raggiunte con i saldatori. Per questo motivo si utilizzano torce di saldatura adatte.
  2. L'effetto temperatura non è puntuale, ma piuttosto grande. Così la saldatura può funzionare bene.
  3. Come per la saldatura, durante la brasatura devono essere rispettate le relative norme antincendio.
  4. A causa delle alte temperature, sono necessari indumenti ignifughi, un grembiule e occhiali di sicurezza oscurati.

 

Quali materiali possono essere saldati?

 

In linea di principio, molti metalli e leghe possono essere saldati insieme. Con le saldatrici e i fondenti universali è possibile saldare insieme senza problemi i seguenti materiali:

Rame (Cu) e leghe di rame come ottone (Me) o bronzo (Br)
Nichel e leghe di nichel
materiali ferrosi
acciai
metalli preziosi
Altri metalli come l'alluminio (Al), lo stagno, lo zinco, il piombo o l'acciaio inossidabile richiedono saldature o flussi speciali.

Cosa serve per saldare?

 

Quando parliamo di "saldatura" in generale, intendiamo la saldatura dolce nella maggior parte dei casi. A differenza della brasatura, praticata per lo più da professionisti, gli utensili necessari per la saldatura dolce possono trovarsi in quasi tutte le famiglie.

 

Utensili per saldare

Saldatori

Un saldatore è necessario per generare il calore necessario per la saldatura.

Nella maggior parte dei casi, gli hobbisti utilizzeranno un saldatore manuale senza controllo della temperatura.


Questi saldatori offrono un ottimo rapporto prezzo/prestazioni, per cui il registratore di cassa per hobby non è sovraccarico. Inoltre, sono disponibili in un'ampia gamma di classi di potenza e dimensioni, in modo che le diverse operazioni di saldatura possano essere eseguite in modo ottimale.

Pistola di saldatura


I tecnici dell'assistenza sono lieti di portare con sé le pistole di saldatura nelle loro valigette portautensili. Perché spesso non è certo in anticipo se la saldatura è realmente necessaria per la riparazione di un apparecchio.

Se la causa dell'errore è stata individuata in un giunto a saldare male, un conduttore rotto o una connessione di filo allentato, lo strumento di saldatura deve essere rapidamente pronto per l'uso. Ed è esattamente quando la pistola di saldatura gioca la sua carta vincente.
Grazie a potenti elementi riscaldanti, le pistole di saldatura hanno raggiunto la temperatura di saldatura in pochi secondi.

Stazione di saldatura


Hobbisti dell'elettronica ambiziosi, tecnici dell'assistenza e sviluppatori apprezzano tutti i vantaggi di una stazione di saldatura a temperatura controllata. Questo perché la temperatura ottimale per la saldatura viene mantenuta con precisione.

E con una massiccia dissipazione del calore attraverso superfici di saldatura di grandi dimensioni, la saldatura viene rapidamente riscaldata alla temperatura richiesta. Ciò significa che il processo di saldatura può essere eseguito in un breve periodo di tempo senza sottoporre i componenti a sollecitazioni termiche eccessive.
Un ulteriore vantaggio delle stazioni di saldatura è che per i rispettivi saldatori sono disponibili diverse punte di saldatura con forme diverse.

Saldatore a gas


Al più tardi, quando la saldatura è necessaria e non c'è alimentazione elettrica, i vantaggi di un saldatore a gas sono apprezzati.

Ad esempio, una spina di batteria allentata può essere saldata su un campo d'aviazione di un modello in modo altrettanto rapido e semplice come il cavo strappato dell'altoparlante nel bagagliaio.
Ma i saldatori a gas offrono una gamma di applicazioni ancora più ampia. Sono adatti anche per la fusione, il taglio a caldo, la saldatura di plastica, il restringimento o la verniciatura a fuoco (pirografia).

La lega saldante (Stagno)

La lega saldante è una miscela (lega) di metalli diversi. Poiché lo stagno (Sn) è il componente principale della saldatura, il nome stagno si è affermato. Altri materiali che vengono aggiunti alla lega in quantità diverse sono piombo (Pb), rame (Cu), argento (Ag), oro (Au) o bismuto (Bi). A seconda del rapporto di aggiunta e miscelazione, le proprietà della saldatura cambiano. In questo modo può essere adattato in modo ottimale alle diverse esigenze di saldatura.

Il compito principale dello stagno di saldatura è quello di riempire lo spazio tra i pezzi da saldare. Inoltre, deve creare una connessione sia meccanica che elettricamente conduttiva.

Pertanto, la saldatura ha generalmente un punto di fusione inferiore a quello dei metalli ad essa collegati.  

1) Scheda - 2) Occhiello di saldatura - 3) Componente (Resistenza) - 4) Traccia conduttiva con vernice protettiva - 5) Reoforo di collegamento - 6) Stagno

 

Lo stagno per saldatura è diviso in due categorie:

Stagno al piombo
Per decenni, la saldatura al piombo è stata la saldatura perfetta per la saldatura dolce. La saldatura chiamata Sn60Pb40 consisteva per il 60% di stagno e 40% di piombo ed era ampiamente utilizzata. Alla temperatura di 183 °C si passa dallo stato solido a quello "muschiato", fino a diventare liquido a 191 °C.  La saldatura viene quindi effettuata a 183 °C. La saldatura a stagno ha ottime proprietà di fluidità e produce saldature metalliche lucide. Tuttavia, i giunti a saldare a freddo si formano molto rapidamente anche quando i componenti vengono scossi o spostati durante la fase di raffreddamento. 
 
In alternativa, la saldatura SN63Pb37 è eutettica. Ciò significa che a 183 °C questa saldatura passa bruscamente dallo stato solido a quello liquido. Se la temperatura scende al di sotto di questo valore, il passaggio dallo stato liquido a quello solido è altrettanto rapido. Secondo la direttiva UE 2011/65/UE (RoHS = Restriction of Hazadours Substances), l'uso di alcune sostanze pericolose è limitato. Questi includono il piombo metallico pesante tossico. Per questo motivo, il piombo per saldatura non è stato utilizzato nella produzione di apparecchiature elettriche ed elettroniche per diversi anni.

Saldatura con stagno senza piombo 
La maggiore differenza rispetto alle saldature contenenti piombo è l'aumento della temperatura di fusione, che è compresa tra 218 e 230 °C. Lo stagno viene saldato ad alta temperatura. Le saldature senza piombo sono costituite principalmente da stagno (Sn), a cui si aggiungono argento (Ag), oro (Au) o rame (Cu).

Purtroppo, il comportamento del flusso e la qualità superficiale delle saldature in stagno senza piombo sono notevolmente peggiori di quelle delle saldature in stagno contenenti piombo. I migliori risultati si ottengono se la saldatura contiene il 3% di argento e lo 0,5% di rame (Sn3.0Ag0.5Cu) oltre allo stagno.
Anche se questa saldatura è più costosa della classica saldatura senza piombo con 1% di rame (Sn99Cu1), gli ingegneri elettronici amatoriali dovrebbero utilizzare la variante con contenuto di argento. A causa del minor consumo, lo svantaggio non è così grave.

 

Flussanti

 

 

Un flussante è necessario per garantire che i pezzi in lavorazione siano bagnati in modo ottimale dalla saldatura durante la saldatura. Una reazione chimica rimuove gli ossidi presenti sulle superfici del pezzo e previene la formazione di nuovi ossidi durante il processo di saldatura.

Inoltre, la tensione superficiale della saldatura liquida viene ridotta in modo che la saldatura possa essere applicata in modo pulito ai pezzi da saldare. In pratica, il flussante viene convogliato al punto di saldatura insieme alla saldatura. A questo scopo, la lega saldante è costruita in forma tubolare e il flusso è incorporato all'interno (vedi sezione ingrandita).
Durante la lavorazione della saldatura a barra, il flusso deve essere applicato manualmente sulle parti in lamiera nella zona del giunto di saldatura. Per questo scopo ci sono diversi prodotti che vengono offerti con il nome di fluido di saldatura, grasso per saldatura o anche colofonia per saldatura.

 

Ausili per la saldatura

 


La saldatura potrebbe richiedere più di due mani. Perché con una mano si tiene il saldatore e con l'altra si alimenta il saldatore.

Ora è necessario tenere una scheda, componenti o fili nella posizione giusta per facilitare il processo di saldatura. Questo viene poi fatto dalla "terza mano" sotto forma di un piccolo treppiede con clip a coccodrillo.

Una lente d'ingrandimento mette in scena anche il "campo operativo", anche le operazioni di saldatura a filigrana possono essere completate rapidamente.
Ma ci sono molti altri pratici aiutanti come utensili per PCB, il pulitore per puntali e il distributore di filo saldante che rendono la saldatura ancora più facile.

 

Estrazione fumi di saldatura

 

I danni alla salute causati dai fumi di saldatura che ne derivano devono essere mantenuti il più bassi possibile. Per questo motivo, gli ingegneri elettronici amatoriali, che solo raramente saldano, dovrebbero utilizzare anche un sistema di estrazione dei fumi di saldatura adatto, i così detti aspirafumi.

Anche quando si lavora esclusivamente con saldature senza piombo. I vapori di flusso possono anche nuocere alla salute e al benessere.
Gli aerosol contenenti colofonia prodotti durante la saldatura vengono estratti direttamente sul posto di lavoro e legati in un filtro a carboni attivi.
Questo previene efficacemente il contatto diretto con la pelle, gli occhi e le vie respiratorie.

 

Quali sono le prestazioni richieste per un saldatore?

 

Purtroppo non è possibile rispondere a questa domanda con una potenza specifica. Perché la potenza richiesta di un saldatore dipende da ciò che viene saldato. Più precisamente, il criterio decisivo è la dissipazione del calore del giunto di saldatura.

Se due fili sottili sono saldati insieme, la dissipazione del calore attraverso i fili sottili sarà minima. In questo caso, non è necessario un rapido riscaldamento della punta di saldatura.
La situazione è diversa con piastre di schermatura o giunti di saldatura a terra. Se un materiale con una buona conducibilità termica riduce notevolmente la temperatura della punta di saldatura, deve essere riscaldato rapidamente in modo che la temperatura di saldatura richiesta venga raggiunta in breve tempo. Questo può essere fatto solo con un saldatore potente. Tuttavia, i saldatori ad alte prestazioni richiedono anche una punta di saldatura più larga a forma di scalpello in modo che il calore possa essere rapidamente trasferito al giunto di saldatura.
In questo modo è possibile eseguire il processo di saldatura in breve tempo senza sovraccaricare termicamente i pezzi o i componenti.

 

Come saldare correttamente?

 

Prima di iniziare a saldare, dovreste sapere cosa succede quando si salda correttamente. Il processo di saldatura avviene in tre fasi. Solo se tutte e tre le fasi funzionano correttamente, il processo di saldatura ha successo.

Fase 1: Bagnatura

Fase 2: Stagnare

Fase 3: Rilegatura

Il giunto di saldatura viene riscaldato con la punta di saldatura e poi viene aggiunto lo stagno di saldatura. Assicurarsi che il giunto di saldatura sia completamente coperto o bagnato con la saldatura.

Qui, il liquido di saldatura deve fluire negli spazi tra i giunti di saldatura e creare un collegamento di grande superficie tra i pezzi in lavorazione. Durante questa fase, la punta di saldatura viene rimossa dal giunto di saldatura.

Durante il processo di legatura, il giunto di saldatura si raffredda e si indurisce. In questa fase, il pezzo da lavorare non deve essere scosso in nessun caso. Questo porterebbe alla "saldatura a freddo".

     

Il nostro consiglio pratico: processo di saldatura ottimale
L'intero processo di saldatura dovrebbe durare da 2 a 5 secondi, a seconda delle dimensioni del giunto di saldatura. Se la saldatura non entra ancora nella fase di flusso dopo 5 secondi, il processo di saldatura deve essere interrotto e si deve utilizzare un saldatore più potente.

 

È necessario imparare a saldare correttamente. Ma sotto la guida professionale e con un po' di pratica questo non è un problema.

1. Preparazione
Le parti da saldare devono essere pulite e non devono avere uno strato di ossido. Se necessario, i depositi possono essere rimossi con alcool, una gomma in fibra di vetro o lana d'acciaio.
Utilizzare un tappetino in gomma per proteggere il piano del tavolo dagli spruzzi di saldatura. Oltre a speciali tappetini ignifughi, possono essere utilizzati anche tappetini in gomma economici del settore automobilistico. Tenera a portata di mano tutti gli strumenti e i mezzi ausiliari necessari, come le frese o la terza mano. Accendere il dispositivo di saldatura e controllare la punta di saldatura. Se necessario, pulire la punta con un pulitore per punte di saldatura in lana metallica. Le spugne umide che in passato erano spesso utilizzate in passato sono ora meno raccomandabili. Lo shock termico durante la pulizia può portare a sottili crepe nella punta di saldatura.

2. La saldatura di cavi e fili
Se si desidera saldare i cavi insieme o collegare i fili, procedere come segue:
Rimuovere la guaina dei cavi con l'aiuto di una pinza spelacavi. Ruotare i fili sottili del cavo con il pollice e l'indice per formare un conduttore stabile. Riscaldare l'estremità del filo con un saldatore e aggiungere la lega di saldatura. Il liquido di saldatura viene poi aspirato nell'estremità del cavo ritorta dall'azione capillare (Figura A). Prima di saldare due estremità del cavo stagnato, un pezzo di tubo termoretraibile deve essere spinto su un lato per isolare successivamente il giunto di saldatura. Con l'aiuto della terza mano, le estremità dei cavi da collegare possono essere posizionate una accanto all'altra e tenute saldamente.
Riscaldare le due estremità dei fili con la punta di saldatura e aggiungere un po 'più di lega di saldatura. Se la saldatura è riuscita, entrambe le estremità dei fili sono circondate da una comune guaina di saldatura (Figura B). Infine, il giunto di saldatura è isolato con il tubo termoretraibile (Figura C).

   

Saldatura di componenti alle schede elettroniche
Utilizzare un dispositivo di piegatura per piegare i fili di collegamento di resistenze, bobine o condensatori al passo corretto. Inserire i fili di collegamento attraverso la scheda e piegare leggermente i fili per tenere saldamente in posizione i componenti. Utilizzare la punta di saldatura per riscaldare il capocorda di saldatura e il cavo di collegamento. La punta di saldatura deve avere un ampio contatto con il punto di saldatura. Se la punta di saldatura è stata precedentemente stagnata, questo stagno funge da ponte termico. Aggiungere un po 'di lega di saldatura al giunto di saldatura riscaldato.
Il liquido di saldatura deve coprire completamente l'occhio di saldatura e racchiudere il cavo di collegamento. Assicurarsi che il pezzo non venga scosso quando si raffredda, altrimenti si formano fragili saldature.

Il nostro consiglio pratico: Attenzione in caso di esposizione al calore
L'esperienza dimostra che non sono necessariamente i semiconduttori come diodi, transistor, tiristori o triac che soffrono la morte per calore durante la saldatura. I condensatori elettrolitici reagiscono in modo molto più sensibile al calore eccessivo durante la saldatura.

Come dissaldare correttamente?

Si sconsiglia di "stirare" un giunto saldato difettoso riscaldandolo nuovamente. E' meglio rimuovere la saldatura e ri-saldare il punto di saldatura. Al più tardi quando un componente deve essere rimosso da un circuito stampato, la saldatura deve essere rimossa. Ci sono diversi metodi per farlo:

Pompa di aspirazione dissaldante o "succhiastagno"
Una pompa di dissaldatura ha un tubo in materiale resistente al calore sulla punta. La pompa è precaricata con una molla e può generare un breve vuoto premendo un pulsante. Il saldatore liquefa la saldatura nel punto di saldatura. Spesso è utile aggiungere della lega di saldatura fresca quando si riscalda il giunto di saldatura.
Non appena la saldatura è in fase di flusso, la punta della pompa di aspirazione della saldatura viene posizionata sul giunto di saldatura e la pompa viene attivata. Questo libera il giunto di saldatura dalla lega di saldatura liquida. 
Se necessario, ripetere la procedura.

 

Trecce dissaldanti

Un filo di aspirazione per dissaldatura è costituito da una treccia di fili di rame più sottili impregnati di flussante. Il filo a trefoli viene posizionato sul giunto a freddo e pressato con un saldatore.

Il calore della punta di saldatura penetra nel filo di dissaldatura e fonde lo stagno di saldatura del giunto di saldatura. Il liquido di saldatura viene aspirato nel filo per effetto capillare.  

Se rimane un residuo di stagno sul giunto di saldatura, la parte "usata" del filo viene tagliata e il processo viene ripetuto.
Poiché questo metodo di dissaldatura è molto più delicato della pompa di aspirazione, i trefoli di dissaldatura ad aspirazione sono ideali per piccoli giunti a saldare con percorsi dei conduttori sottili.

 

Stazioni di rilavorazione o dissaldanti

Nelle officine di assistenza e nei laboratori elettronici, dove si effettuano molte operazioni di saldatura e dissaldatura, i dispositivi e le stazioni di dissaldatura hanno dimostrato la loro validità. Alcune stazioni di saldatura e dissaldatura sono offerte come dispositivi combinati.

Le unità di dissaldatura hanno una punta di dissaldatura cava e riscaldata, che racchiude completamente il giunto di saldatura. Una pompa per vuoto fornisce il vuoto necessario per l'estrazione della saldatura a caldo.
Dopo che la punta di dissaldatura si è fusa, la saldatura nel punto di saldatura viene estratta automaticamente.
A seconda dell'applicazione (componenti cablati o componenti SMD), esistono diverse versioni dei dispositivi di dissaldatura.