Każdy układ elektroniczny wcześniej czy później trzeba w końcu polutować. Czy to będzie zestaw elementów do samodzielnego montażu (KiT) czy też własnoręcznie zaprojektowany układ - przychodzi taki moment gdy płytkę stykową trzeba zamienić na PCB (płytkę drukowaną z wytrawionymi połączeniami), czy też naprawiając jakieś uszkodzone urządzenie elektroniczne - lutownica się przydaje zawsze.
Oczywiście na rynku można znaleźć ogromnie bogatą ofertę najróżniejszych lutownic do różnych zastosowań, lepszych, gorszych, o mocy większej lub wręcz malutkiej, z regulacja mocy, temperatury albo też w ogóle bez żadnej regulacji. Jaką więc kupić?
Podstawowa zasada: Jeśli ma to być lutownica do lutowania elektroniki MUSI być zasilana z napięcia bezpiecznego i (co równie ważne) nie może mieć połączenia galwanicznego z siecią zasilająca 230V~. Natomiast dobrze (a nawet bardzo dobrze) jeśli ma połączenie grota z wyprowadzonym punktem do podłączenia uziemienia (prócz połączenia do "bolca zerującego" w samej wtyczce. Niezbędne jest też jeszcze jedno - możliwość ustawienia temperatury - co jeszcze? O tym ten materiał.
Jaka będzie najbardziej przydatna dla (przyszłego) elektronika?
Hmmm... Skoro tak postawiono pytanie należy się najpierw zastanowić czym jest lutowanie i czemu się w ogóle stosuje stop cyny z ołowiem lub srebrem albo niklem, a nie np, czysty metal? Tu przyda się nauczyciel chemii i wiedza o stopach eutektycznych - nie będę zanudzać co zacz, to każdy może sobie "wygooglać" we własnym zakresie. Zajmę się natomiast samym lutowaniem i spróbuję poruszyć kilka zagadnień, które dla zawodowca są rzeczą normalną a dla amatora mogą stanowić problem nie do przebrnięcia.
Przede wszystkim - w ogromnym skrócie : lutowanie to trwałe łączenie metali (ścieżek miedzianych z nogami elementów) za pomocą stopu metali ale o temperaturze topnienia dużo od nich niższej.
Takim stopem (znanym od zarania elektroniki i udoskonalanym przez dziesięciolecia) jest stop cyny z ołowiem* o proporcjach 60 do 40 (60% cyny i 40% ołowiu) taki stop ma temperaturę niższą od każdego z tych metali osobno, ale przede wszystkim bardzo dobrze łączy się z innymi metalami stosowanymi w elektronice - miedzią, i elementami z wyprowadzeniami pokrytymi powłoką metalu którą spoiwo pokrywa. Aby poprawić komfort lutowania a to za pomocą usunięcia zanieczyszczeń z powierzchni metali lutowanych do spoiwa dodawany jest topnik - substancja mająca właściwości oczyszczające (to również w skrócie, ale na razie dla nas wystarczy to wiedzieć) i ułatwiające w ten sposób dotarcie spoiwa lutowniczego do lutowej powierzchni. Takim najbardziej popularnym, co nie znaczy że złym, topnikiem jest kalafonia - czasem uzdatniona różnymi substancjami polepszającymi jeszcze bardziej jej właściwości. Topniki występują również w postaci żelu lub płynu - do zastosowań "specjalnych" o których dowiecie się już skądinąd.
Kalafonia w spoiwie lutowniczym występuje w postaci koncentrycznego rdzenia. No właśnie - padła nazwa "spoiwo lutownicze, (popularnie w skrócie przez elektroników nazywane po prostu "CYNA") a jak taka "cyna" wygląda? Ma postać drutu o różnych średnicach, nawiniętego na szpulki o różnych objętościach - od kilkudziesięciu gramów (fiolka z "cyną" w postaci ciasnej sprężynki) aż do szpul ważących 1 kG. Dla każdego coś pasującego - najczęściej elektronik używa szpulek o pojemności 10 dkg do 0,25 kG - po prostu są najwygodniejsze; można je trzymać w ręce i przy odrobinie wprawy nawet rozwijać podając do lutowania odpowiedni kawałek drutu cynowego.
A czemu taka różnorodność średnic? Można znaleźć cynę o średnicy od ułamka milimetra do kilku milimetrów!? No cóż - w dalszym ciągu "dla każdego coś pasującego" - cieńsza cyna (pozwólcie, ze i ja będę używał tej nazwy w stosunku do stopu lutowniczego w postaci drutu z topnikiem w środku) do małych elementów, gruba do dużych. Najczęściej do elementów THT (czyli elementów przewlekanych - mających wyprowadzenia z drutu które to wyprowadzenia wsadzane są w otworki na powierzchni płytki drukowanej i lutowane (z drugiej niż właściwy element strony) stosuje się cynę średnicy 0,7 - 0,8 czasem 1mm. Do elementów do montażu powierzchniowego zaś cieńsze - nawet 0,25mm.
No OK, ale miało być o lutownicach a ja tu o cynie... Na pozór to tylko bez związku.
Na pozór, ponieważ każde spoiwo - od popularnej (i moim zdaniem najlepszej) cyny ołowiowej do specjalistycznych spoiw z miedzią niklem czy srebrem - każde spoiwo ma swoja temperaturę przy której najlepiej się nim lutuje - mniejsza temperatura może np. uplastycznić tylko samą cynę, za wysoka z kolei spowoduje utlenienie się cyny a w każdym z tych wypadków połączenie nie będzie poprawne/pewne/mocne.
Za moich czasów stosowano cyny średnicy 2-3mm a lutownica to było ciężkie niewygodne narzędzie z grubym miedzianym grotem który szybko się utleniał i co jakiś czas (nawet raz dziennie) trzeba było taki grot "uzdatniać" - opiłowywać, sklepywać, formować.
Prócz tego sama lutownica była o mocy nawet 100W - bez żadnej regulacji temperatury i naprawdę trzeba było się napocić by luty wykonane taką kolbą (tak nazywać będziemy rączkę z grzałką i grotem) były poprawne.
Na szczęście dziś możemy dostać za stosunkowo niewielkie pieniążki lutownice pozbawione wielu tych niedogodności; Grzałka nadal co prawda ma moc dużo wyższą od wymaganej, ale za to istnieje w niej (blisko grota) umieszczony czujnik temperatury, który przekazuje informacje o aktualnej temperaturze do układu sterującego mocą grzałki, a ten z kolei utrzymuje zadaną (potencjometrem lub przyciskami) temperaturę na ustalonym poziomie z niewielką histerezą (odchyleniem od zadanej). Dzięki temu nawet lutowanie dużego elementu (a więc odbierającego z grota dużo ciepła) nie powoduje powstawania połączenia niepewnego - t.zw. "zimnego lutu".
Ponieważ różnorodność wyprowadzeń elementów a i samych elementów lutowanych jest duża przydałoby się żeby i groty były różne - dopasowane do aktualnej potrzeby. Wymyślono więc i groty o najróżniejszych kształtach, grubościach, długościach - w myśl zasady "Dla każdego coś pasującego".
Im lutownica lepsza tym więcej wymiennych grotów ma w ofercie. Oczywiście nie należy zapominać że współczesne groty też różnią się od tych z przed pół wieku - obecnie dobry (czyli o dużej żywotności ) o dobrych parametrach grot ma konstrukcję zdecydowanie bardziej skomplikowaną - wewnętrzną część stanowi oczywiście miedź (bo świetnie przewodzi ciepło), na nią nakładana jest warstwa stalowego płaszcza (bo miedź szybko się utlenia a stal nie), a na to wszystko idzie kolejna warstwa - tym razem chromu, lub specjalnej farby chroniącej powierzchnię grota przed wpływem powietrza i ... produktów powstających z przegrzanego topnika. Sama końcówka grotu jest cynowana (czasem elektrolitycznie) już na etapie produkcji. A czemu nie robi się całych grotów ze stali? Tu z kolei przyda się przypomnienie z fizyki o przewodnictwie cieplnym - stal jest pod tym względem zdecydowanie gorsza od miedzi.
Ciekawostka - Jak odróżnić czy grot jest długo-żywotni, czy nie? Odpowiedź jest bardzo prosta - magnes stal przyciąga, a miedzi nie.
Teraz ważne uwagi ! Po pierwszym włączeniu lutownicy z nowym grotem należy nanieść na jego końcówkę świeżą cynę. Cynę również należy nakładać zawsze przed wyłączeniem lutownicy. W pierwszym wypadku (grot "dziewiczy") zapobiega się utlenieniu cienkiej warstwy cyny nałożonej fabrycznie, a w drugim świeża cyna pozwala na utrzymanie grotu w dobrej kondycji nawet przez kilka lat. Grot pozostawiony samym sobie - w dodatku cały czas podgrzewanego szybko się pokrywa nagarem, którego usunięcie jest często niezwykle trudne. A ponieważ taki grot "płaszczowy" tani nie jest....
Przestrzegam przed używaniem do czyszczenia grotów papieru ściernego, nożyków, papieru ściernego itp ostrych narzędzi!!! Tak czyszczony grot nadaje się do wyrzucenia - najpóźniej za kilka dni. Kaleczenie cieniutkiego "płaszcza" powoduje gwałtowne utlenianie miedzi. Do czyszczenia grotów powinny być używane tylko i wyłącznie specjalne gąbki lub wiórki mosiężne - one nie kaleczą grota a jednocześnie skutecznie usuwają zanieczyszczenia.
Przy okazji przestrzegam przed grotami podejrzanie tanimi - te co prawda z zewnątrz wyglądać mogą tak samo, jednak ich żywotność jest wielokrotnie niższa - o ile dobrze traktowany grot płaszczowy potrafi służyć przez kilka lat nawet, to taki "udawany" (czyli sama miedź pokryta chromem, lub malowana) potrafi się utlenić (dosłownie !) w kilka godzin. Tak więc - tu nie można oszczędzać, bo się to nie opłaca...
Kolejną częścią składową będzie oczywiście sama "stacja" czyli zasilacz z układem regulacji temperatury, elementami manipulacyjnymi (potencjometr przyciski) i skalą lub wyświetlaczem wskazującym jaka jest obecna temperatura grota, czasem też jaka jest temperatura zadana, moc aktualnie pobierana z zasilacza itp. Często sama stacja łączona jest z podstawką na lutownicę - bezpiecznym uchwytem do odłożenia lutownicy podczas gdy nie jest używana.
Podstawki mogą być przeznaczone tylko do utrzymywania samej lutownicy, a mogą być również "na wypasie" razem z uchwytem na rolkę z cyną, wanienką na gąbkę, czy pojemniczkiem na wiórki - wszystko zależy od "widzimisię" projektanta i oczekiwań użytkownika.
Same stacje mogą być też "oszukane" i mające co prawda jakiś potencjometr i nawet skalę czy wyświetlacz, ale nie regulujące faktycznie temperatury a moc dostarczaną do grzałki - niby to samo?
Nie. Przypomnijmy sobie co pisałem o lutowaniu dużych elementów odbierających dużo ciepła. Taka stacja nie zapewnia utrzymania stałej temperatury; odłożona na podstawkę potrafi się nagrzać do bardzo wysokiej temperatury a po serii polutowanych w krótkim czasie punktów lutowniczych temperatura spadnie, co nie pozwoli na uzyskanie wszystkich połączeń o dobrej/stałej jakości.
Z czasem zaczęły pojawiać się też całe stacje "kombajny" z dodatkowym panelem sterującym np. drugą lutownicę, pęsetę elektryczną, odsysaczem elektrycznym czy Hot-Air...
Druga lutownica - przydaje się gdy często musimy wymieniać grot z cienkiego do grubszego czy o innym kształcie.
Pęseta elektryczna - to z kolei coś w rodzaju cienkich wyprofilowywanych szczypiec z grzałkami w rączkach i grotami przystosowanymi do elementów SMD (powierzchniowo montowanych).
Odsysacz elektryczny/rozlutownica - rodzaj lutownicy z grotem z otworem w środku, zbiorniczkiem na cynę, podłączona do podciśnieniowej pompki elektrycznej, włączanej przyciskiem w rączce. Niezwykle wygodne narzędzie przy wylutowywaniu elementów - zwłaszcza z płytek wielowarstwowych.
A Hot-Air? To kolejne narzędzie niezwykle przydatne elektronikowi - szczególnie używających elementów SMD. Zbudowane jest podobnie do lutownicy - też jest grzałka, ale dużo większej mocy, też ma ustawianą temperaturę, i zamiast grota jest tu używane gorące powietrze - pompowane bądź z samej stacji (gdzie jest pompa wytwarzająca odpowiednie ciśnienie i wydajność powietrza).
Dodatkowo stacja z H-A ma również (prócz regulatora temperatury) regulator przepływu powietrza (siły nadmuchu). Sama kolba H-A ma zunifikowaną końcówkę umożliwiająca założenie różnych dysz - o różnym kształcie a nawet dostosowane do konkretnych obudów elementów SMD.
W wypadku gdy musimy przylutować lub usunąć z płytki układ SMD o dużej ilości wyprowadzeń - niezastąpione narzędzie.
Tyle teorii o stacjach. Na zakończenie napiszę jeszcze kilka słów o temperaturze... Temperatura jaka umożliwia poprawne wykonanie lutu cyną ołowiową to ok. 300-350*C - temperatura może być różna, raz ze względu na rozbieżność wskazań samego wyświetlacza (różnica w prostszych stacjach może wynosić do ok. 20*C), a nawet zastosowanego grota - nie zapominajmy, że czujnik jest nie w samym grocie ale w grzałce** - co prawda blisko, ale gdy grot cienki i długi...
Cyna ze srebrem czy innymi metalami ma tę wymaganą temperaturę wyższą - nawet o 50*C.
Stacje umożliwiają ustawianie temperatury w znacznie większych granicach - przeważnie od 150*C do 450*C. Te niższe temperatury mogą się nam przydać np. do precyzyjnego podgrzania konkretnego elementu gdy podejrzewamy, że "wariuje" przy wzroście temperatury, do obkurczania koszulek termokurczliwych w miejscach gdzie użycie innego źródła ciepła jest niemożliwe, a wyższe temperatury przydają się gdy mamy do lutowania czy wylutowania duże elementy bardzo silnie odbierajcie ciepło z grota - np. radiatory lutowane w płytkę.
Jaką stację można polecić z obecnej oferty i dlaczego?
Moim typem jest np. ta:
Spełnia większość wymagań opisanych powyżej, jest przy tym niezbyt droga ale i dość dobra - jak na początek (a nawet do używania na stałe przez amatora) nic lepszego nie potrzeba.
Kolba lutownicy ma możliwość wymiany grotów, oferta grotów jest wystarczająco duża, a moc grzałki wystarczająca do większości zastosowań.
Kolba H-A jest lekka, a wiec i wygodna, ma silną grzałkę i wystarczająco wydajną pompkę/wentylator. Sam wentylator montowany jest w kolbie, więc nie ma niewygodnej "rury" łączącej kolbę ze stacją co również nie jest bez znaczenia przy niewielkich elementach na gęsto "upakowanej" elementami płycie no i mniej męczy rękę... . Zunifikowana końcówka pasuje do większości nasadek - w razie potrzeby można dokupić inne.
Trwałość - zarówno lutownicy, H-A jak i samej stacji - sterownika jest duża; należy tylko spełniać wymagania co do ich użytkowania.
Typ jaki podałem jako przykład nie posiada rozlutownicy (czyli odsysacza z grzałką i pompką), gdyż z własnego doświadczenia wiem, że na początek wystarczy ręczny odsysacz, a poza tym w razie potrzeby można dokupić - też jest kilka modeli do wyboru. Nie wspomniałem też o drobiazgu niezwykle przydatnym i ułatwiającym pracę (i to nie tylko przy wylutowywaniu elementów) - mianowicie plecionki do odciągania cyny.
Może być również dostępna wraz z ... aplikatorem? :
Zasada działania jest nieco inna niż w odsysaczu czy rozlutownicy, gdzie rozgrzaną, płynną cynę usuwa się za pomocą podciśnienia - tu wykorzystuje się zjawisko znane z kapilary - plecionka składa się z wielu splecionych cienkich drucików miedzianych drucików, dodatkowo (dla polepszenia efektu) nasączona topnikiem.
* Celowo pomijam tu stopy cyny ze srebrem czy miedzią lub niklem - te stopy co prawda używane przemysłowo i wymagane przez UNIĘ i obrońców środowiska, w początkowym okresie, dla amatorów lutujących coś dla siebie nie są przydatne. Lutowanie nimi jest znacznie trudniejsze, a samo połączenie mniej wytrzymałe.
** Z tymi czujnikami ostatnimi czasy sytuacja się zmieniła; Powstało kilka modeli stacji lutowniczych w których zamiast wymieniać sam grot wymienia się grot zespolony w jedną całość z grzałką. Tego typu groty nagrzewają się bardzo szybko (zaledwie kilka sekund), doskonale utrzymują zadaną temperaturę (wiadomo - czujnik, grot, grzałka są blisko siebie i trwale termicznie ze sobą połączone), i - tu wiele zależy od samego zasilacza stacji - bardzi8ej odporne na schłodzenie przez lutowanie elementów (powierzchni) o dużej pojemności cieplnej. Grzałka ma również sporo większą od wymaganej moc więc szybko (i precyzyjnie!) się nagrzewa - nawet przy lutowaniu dużej płaszczyzny miedzianego pola masy.
Kolejną (i chyba najważniejszą - szczególnie dla serwisanta) zaletą jest błyskawiczna i prosta wymiana takiego grota - wystarczy wyciągnać z rączki ostatnio używany i w jego miejsce wcisnąć inny - o wymaganym kształcie. Co ciekawe - są groty które można (nawet po długotrwałej pracy) wyjąć gołą dłonią - odległość od grzałki do trzonka (gdzie należy chwycić) jest bowiem na tyle duża, że temperatura "nie zdąży" przejść do tego miejsca. W wypadku nieco innych lutownic w samej podstawce jest specjalna blacha ze szczeliną w której można zakleszczyć grot przy jego wyciąganiu - co całkowicie uniemożliwia ewentualne oparzenie się przy tej okazji.
Jednak - mimo zadbania o trwałość grotu - taki grot kiedyś trzeba wymienić, i wówczas okazuje się, że taki grot jest dużo droższy od zwykłego - bez grzałki i czujnika. A ponieważ (co wyżej zaznaczyłem) są groty o różnych kształtach - przystosowanych specjalnie do aktualnych wymagań użytkownika - "na start" musimy wydać znaczną kwotę na komplet kilku grotów najczęściej wykorzystywanych.
Oczywiście na rynku można znaleźć ogromnie bogatą ofertę najróżniejszych lutownic do różnych zastosowań, lepszych, gorszych, o mocy większej lub wręcz malutkiej, z regulacja mocy, temperatury albo też w ogóle bez żadnej regulacji. Jaką więc kupić?
Podstawowa zasada: Jeśli ma to być lutownica do lutowania elektroniki MUSI być zasilana z napięcia bezpiecznego i (co równie ważne) nie może mieć połączenia galwanicznego z siecią zasilająca 230V~. Natomiast dobrze (a nawet bardzo dobrze) jeśli ma połączenie grota z wyprowadzonym punktem do podłączenia uziemienia (prócz połączenia do "bolca zerującego" w samej wtyczce. Niezbędne jest też jeszcze jedno - możliwość ustawienia temperatury - co jeszcze? O tym ten materiał.
Jaka będzie najbardziej przydatna dla (przyszłego) elektronika?
Hmmm... Skoro tak postawiono pytanie należy się najpierw zastanowić czym jest lutowanie i czemu się w ogóle stosuje stop cyny z ołowiem lub srebrem albo niklem, a nie np, czysty metal? Tu przyda się nauczyciel chemii i wiedza o stopach eutektycznych - nie będę zanudzać co zacz, to każdy może sobie "wygooglać" we własnym zakresie. Zajmę się natomiast samym lutowaniem i spróbuję poruszyć kilka zagadnień, które dla zawodowca są rzeczą normalną a dla amatora mogą stanowić problem nie do przebrnięcia.
Przede wszystkim - w ogromnym skrócie : lutowanie to trwałe łączenie metali (ścieżek miedzianych z nogami elementów) za pomocą stopu metali ale o temperaturze topnienia dużo od nich niższej.
Takim stopem (znanym od zarania elektroniki i udoskonalanym przez dziesięciolecia) jest stop cyny z ołowiem* o proporcjach 60 do 40 (60% cyny i 40% ołowiu) taki stop ma temperaturę niższą od każdego z tych metali osobno, ale przede wszystkim bardzo dobrze łączy się z innymi metalami stosowanymi w elektronice - miedzią, i elementami z wyprowadzeniami pokrytymi powłoką metalu którą spoiwo pokrywa. Aby poprawić komfort lutowania a to za pomocą usunięcia zanieczyszczeń z powierzchni metali lutowanych do spoiwa dodawany jest topnik - substancja mająca właściwości oczyszczające (to również w skrócie, ale na razie dla nas wystarczy to wiedzieć) i ułatwiające w ten sposób dotarcie spoiwa lutowniczego do lutowej powierzchni. Takim najbardziej popularnym, co nie znaczy że złym, topnikiem jest kalafonia - czasem uzdatniona różnymi substancjami polepszającymi jeszcze bardziej jej właściwości. Topniki występują również w postaci żelu lub płynu - do zastosowań "specjalnych" o których dowiecie się już skądinąd.
Kalafonia w spoiwie lutowniczym występuje w postaci koncentrycznego rdzenia. No właśnie - padła nazwa "spoiwo lutownicze, (popularnie w skrócie przez elektroników nazywane po prostu "CYNA") a jak taka "cyna" wygląda? Ma postać drutu o różnych średnicach, nawiniętego na szpulki o różnych objętościach - od kilkudziesięciu gramów (fiolka z "cyną" w postaci ciasnej sprężynki) aż do szpul ważących 1 kG. Dla każdego coś pasującego - najczęściej elektronik używa szpulek o pojemności 10 dkg do 0,25 kG - po prostu są najwygodniejsze; można je trzymać w ręce i przy odrobinie wprawy nawet rozwijać podając do lutowania odpowiedni kawałek drutu cynowego.
A czemu taka różnorodność średnic? Można znaleźć cynę o średnicy od ułamka milimetra do kilku milimetrów!? No cóż - w dalszym ciągu "dla każdego coś pasującego" - cieńsza cyna (pozwólcie, ze i ja będę używał tej nazwy w stosunku do stopu lutowniczego w postaci drutu z topnikiem w środku) do małych elementów, gruba do dużych. Najczęściej do elementów THT (czyli elementów przewlekanych - mających wyprowadzenia z drutu które to wyprowadzenia wsadzane są w otworki na powierzchni płytki drukowanej i lutowane (z drugiej niż właściwy element strony) stosuje się cynę średnicy 0,7 - 0,8 czasem 1mm. Do elementów do montażu powierzchniowego zaś cieńsze - nawet 0,25mm.
No OK, ale miało być o lutownicach a ja tu o cynie... Na pozór to tylko bez związku.
Na pozór, ponieważ każde spoiwo - od popularnej (i moim zdaniem najlepszej) cyny ołowiowej do specjalistycznych spoiw z miedzią niklem czy srebrem - każde spoiwo ma swoja temperaturę przy której najlepiej się nim lutuje - mniejsza temperatura może np. uplastycznić tylko samą cynę, za wysoka z kolei spowoduje utlenienie się cyny a w każdym z tych wypadków połączenie nie będzie poprawne/pewne/mocne.
Za moich czasów stosowano cyny średnicy 2-3mm a lutownica to było ciężkie niewygodne narzędzie z grubym miedzianym grotem który szybko się utleniał i co jakiś czas (nawet raz dziennie) trzeba było taki grot "uzdatniać" - opiłowywać, sklepywać, formować.
Prócz tego sama lutownica była o mocy nawet 100W - bez żadnej regulacji temperatury i naprawdę trzeba było się napocić by luty wykonane taką kolbą (tak nazywać będziemy rączkę z grzałką i grotem) były poprawne.
Na szczęście dziś możemy dostać za stosunkowo niewielkie pieniążki lutownice pozbawione wielu tych niedogodności; Grzałka nadal co prawda ma moc dużo wyższą od wymaganej, ale za to istnieje w niej (blisko grota) umieszczony czujnik temperatury, który przekazuje informacje o aktualnej temperaturze do układu sterującego mocą grzałki, a ten z kolei utrzymuje zadaną (potencjometrem lub przyciskami) temperaturę na ustalonym poziomie z niewielką histerezą (odchyleniem od zadanej). Dzięki temu nawet lutowanie dużego elementu (a więc odbierającego z grota dużo ciepła) nie powoduje powstawania połączenia niepewnego - t.zw. "zimnego lutu".
Ponieważ różnorodność wyprowadzeń elementów a i samych elementów lutowanych jest duża przydałoby się żeby i groty były różne - dopasowane do aktualnej potrzeby. Wymyślono więc i groty o najróżniejszych kształtach, grubościach, długościach - w myśl zasady "Dla każdego coś pasującego".
Im lutownica lepsza tym więcej wymiennych grotów ma w ofercie. Oczywiście nie należy zapominać że współczesne groty też różnią się od tych z przed pół wieku - obecnie dobry (czyli o dużej żywotności ) o dobrych parametrach grot ma konstrukcję zdecydowanie bardziej skomplikowaną - wewnętrzną część stanowi oczywiście miedź (bo świetnie przewodzi ciepło), na nią nakładana jest warstwa stalowego płaszcza (bo miedź szybko się utlenia a stal nie), a na to wszystko idzie kolejna warstwa - tym razem chromu, lub specjalnej farby chroniącej powierzchnię grota przed wpływem powietrza i ... produktów powstających z przegrzanego topnika. Sama końcówka grotu jest cynowana (czasem elektrolitycznie) już na etapie produkcji. A czemu nie robi się całych grotów ze stali? Tu z kolei przyda się przypomnienie z fizyki o przewodnictwie cieplnym - stal jest pod tym względem zdecydowanie gorsza od miedzi.
Ciekawostka - Jak odróżnić czy grot jest długo-żywotni, czy nie? Odpowiedź jest bardzo prosta - magnes stal przyciąga, a miedzi nie.
Teraz ważne uwagi ! Po pierwszym włączeniu lutownicy z nowym grotem należy nanieść na jego końcówkę świeżą cynę. Cynę również należy nakładać zawsze przed wyłączeniem lutownicy. W pierwszym wypadku (grot "dziewiczy") zapobiega się utlenieniu cienkiej warstwy cyny nałożonej fabrycznie, a w drugim świeża cyna pozwala na utrzymanie grotu w dobrej kondycji nawet przez kilka lat. Grot pozostawiony samym sobie - w dodatku cały czas podgrzewanego szybko się pokrywa nagarem, którego usunięcie jest często niezwykle trudne. A ponieważ taki grot "płaszczowy" tani nie jest....
Przestrzegam przed używaniem do czyszczenia grotów papieru ściernego, nożyków, papieru ściernego itp ostrych narzędzi!!! Tak czyszczony grot nadaje się do wyrzucenia - najpóźniej za kilka dni. Kaleczenie cieniutkiego "płaszcza" powoduje gwałtowne utlenianie miedzi. Do czyszczenia grotów powinny być używane tylko i wyłącznie specjalne gąbki lub wiórki mosiężne - one nie kaleczą grota a jednocześnie skutecznie usuwają zanieczyszczenia.
Przy okazji przestrzegam przed grotami podejrzanie tanimi - te co prawda z zewnątrz wyglądać mogą tak samo, jednak ich żywotność jest wielokrotnie niższa - o ile dobrze traktowany grot płaszczowy potrafi służyć przez kilka lat nawet, to taki "udawany" (czyli sama miedź pokryta chromem, lub malowana) potrafi się utlenić (dosłownie !) w kilka godzin. Tak więc - tu nie można oszczędzać, bo się to nie opłaca...
Kolejną częścią składową będzie oczywiście sama "stacja" czyli zasilacz z układem regulacji temperatury, elementami manipulacyjnymi (potencjometr przyciski) i skalą lub wyświetlaczem wskazującym jaka jest obecna temperatura grota, czasem też jaka jest temperatura zadana, moc aktualnie pobierana z zasilacza itp. Często sama stacja łączona jest z podstawką na lutownicę - bezpiecznym uchwytem do odłożenia lutownicy podczas gdy nie jest używana.
Podstawki mogą być przeznaczone tylko do utrzymywania samej lutownicy, a mogą być również "na wypasie" razem z uchwytem na rolkę z cyną, wanienką na gąbkę, czy pojemniczkiem na wiórki - wszystko zależy od "widzimisię" projektanta i oczekiwań użytkownika.
Same stacje mogą być też "oszukane" i mające co prawda jakiś potencjometr i nawet skalę czy wyświetlacz, ale nie regulujące faktycznie temperatury a moc dostarczaną do grzałki - niby to samo?
Nie. Przypomnijmy sobie co pisałem o lutowaniu dużych elementów odbierających dużo ciepła. Taka stacja nie zapewnia utrzymania stałej temperatury; odłożona na podstawkę potrafi się nagrzać do bardzo wysokiej temperatury a po serii polutowanych w krótkim czasie punktów lutowniczych temperatura spadnie, co nie pozwoli na uzyskanie wszystkich połączeń o dobrej/stałej jakości.
Z czasem zaczęły pojawiać się też całe stacje "kombajny" z dodatkowym panelem sterującym np. drugą lutownicę, pęsetę elektryczną, odsysaczem elektrycznym czy Hot-Air...
Druga lutownica - przydaje się gdy często musimy wymieniać grot z cienkiego do grubszego czy o innym kształcie.
Pęseta elektryczna - to z kolei coś w rodzaju cienkich wyprofilowywanych szczypiec z grzałkami w rączkach i grotami przystosowanymi do elementów SMD (powierzchniowo montowanych).
Odsysacz elektryczny/rozlutownica - rodzaj lutownicy z grotem z otworem w środku, zbiorniczkiem na cynę, podłączona do podciśnieniowej pompki elektrycznej, włączanej przyciskiem w rączce. Niezwykle wygodne narzędzie przy wylutowywaniu elementów - zwłaszcza z płytek wielowarstwowych.
A Hot-Air? To kolejne narzędzie niezwykle przydatne elektronikowi - szczególnie używających elementów SMD. Zbudowane jest podobnie do lutownicy - też jest grzałka, ale dużo większej mocy, też ma ustawianą temperaturę, i zamiast grota jest tu używane gorące powietrze - pompowane bądź z samej stacji (gdzie jest pompa wytwarzająca odpowiednie ciśnienie i wydajność powietrza).
Dodatkowo stacja z H-A ma również (prócz regulatora temperatury) regulator przepływu powietrza (siły nadmuchu). Sama kolba H-A ma zunifikowaną końcówkę umożliwiająca założenie różnych dysz - o różnym kształcie a nawet dostosowane do konkretnych obudów elementów SMD.
W wypadku gdy musimy przylutować lub usunąć z płytki układ SMD o dużej ilości wyprowadzeń - niezastąpione narzędzie.
Tyle teorii o stacjach. Na zakończenie napiszę jeszcze kilka słów o temperaturze... Temperatura jaka umożliwia poprawne wykonanie lutu cyną ołowiową to ok. 300-350*C - temperatura może być różna, raz ze względu na rozbieżność wskazań samego wyświetlacza (różnica w prostszych stacjach może wynosić do ok. 20*C), a nawet zastosowanego grota - nie zapominajmy, że czujnik jest nie w samym grocie ale w grzałce** - co prawda blisko, ale gdy grot cienki i długi...
Cyna ze srebrem czy innymi metalami ma tę wymaganą temperaturę wyższą - nawet o 50*C.
Stacje umożliwiają ustawianie temperatury w znacznie większych granicach - przeważnie od 150*C do 450*C. Te niższe temperatury mogą się nam przydać np. do precyzyjnego podgrzania konkretnego elementu gdy podejrzewamy, że "wariuje" przy wzroście temperatury, do obkurczania koszulek termokurczliwych w miejscach gdzie użycie innego źródła ciepła jest niemożliwe, a wyższe temperatury przydają się gdy mamy do lutowania czy wylutowania duże elementy bardzo silnie odbierajcie ciepło z grota - np. radiatory lutowane w płytkę.
Jaką stację można polecić z obecnej oferty i dlaczego?
Moim typem jest np. ta:
Spełnia większość wymagań opisanych powyżej, jest przy tym niezbyt droga ale i dość dobra - jak na początek (a nawet do używania na stałe przez amatora) nic lepszego nie potrzeba.
Kolba lutownicy ma możliwość wymiany grotów, oferta grotów jest wystarczająco duża, a moc grzałki wystarczająca do większości zastosowań.
Kolba H-A jest lekka, a wiec i wygodna, ma silną grzałkę i wystarczająco wydajną pompkę/wentylator. Sam wentylator montowany jest w kolbie, więc nie ma niewygodnej "rury" łączącej kolbę ze stacją co również nie jest bez znaczenia przy niewielkich elementach na gęsto "upakowanej" elementami płycie no i mniej męczy rękę...
. Zunifikowana końcówka pasuje do większości nasadek - w razie potrzeby można dokupić inne.
Trwałość - zarówno lutownicy, H-A jak i samej stacji - sterownika jest duża; należy tylko spełniać wymagania co do ich użytkowania.
Typ jaki podałem jako przykład nie posiada rozlutownicy (czyli odsysacza z grzałką i pompką), gdyż z własnego doświadczenia wiem, że na początek wystarczy ręczny odsysacz, a poza tym w razie potrzeby można dokupić - też jest kilka modeli do wyboru. Nie wspomniałem też o drobiazgu niezwykle przydatnym i ułatwiającym pracę (i to nie tylko przy wylutowywaniu elementów) - mianowicie plecionki do odciągania cyny.
Może być również dostępna wraz z ... aplikatorem? :
Zasada działania jest nieco inna niż w odsysaczu czy rozlutownicy, gdzie rozgrzaną, płynną cynę usuwa się za pomocą podciśnienia - tu wykorzystuje się zjawisko znane z kapilary - plecionka składa się z wielu splecionych cienkich drucików miedzianych drucików, dodatkowo (dla polepszenia efektu) nasączona topnikiem.
* Celowo pomijam tu stopy cyny ze srebrem czy miedzią lub niklem - te stopy co prawda używane przemysłowo i wymagane przez UNIĘ i obrońców środowiska, w początkowym okresie, dla amatorów lutujących coś dla siebie nie są przydatne. Lutowanie nimi jest znacznie trudniejsze, a samo połączenie mniej wytrzymałe.
** Z tymi czujnikami ostatnimi czasy sytuacja się zmieniła; Powstało kilka modeli stacji lutowniczych w których zamiast wymieniać sam grot wymienia się grot zespolony w jedną całość z grzałką. Tego typu groty nagrzewają się bardzo szybko (zaledwie kilka sekund), doskonale utrzymują zadaną temperaturę (wiadomo - czujnik, grot, grzałka są blisko siebie i trwale termicznie ze sobą połączone), i - tu wiele zależy od samego zasilacza stacji - bardzi8ej odporne na schłodzenie przez lutowanie elementów (powierzchni) o dużej pojemności cieplnej. Grzałka ma również sporo większą od wymaganej moc więc szybko (i precyzyjnie!) się nagrzewa - nawet przy lutowaniu dużej płaszczyzny miedzianego pola masy.
Kolejną (i chyba najważniejszą - szczególnie dla serwisanta) zaletą jest błyskawiczna i prosta wymiana takiego grota - wystarczy wyciągnać z rączki ostatnio używany i w jego miejsce wcisnąć inny - o wymaganym kształcie. Co ciekawe - są groty które można (nawet po długotrwałej pracy) wyjąć gołą dłonią - odległość od grzałki do trzonka (gdzie należy chwycić) jest bowiem na tyle duża, że temperatura "nie zdąży" przejść do tego miejsca. W wypadku nieco innych lutownic w samej podstawce jest specjalna blacha ze szczeliną w której można zakleszczyć grot przy jego wyciąganiu - co całkowicie uniemożliwia ewentualne oparzenie się przy tej okazji.
Jednak - mimo zadbania o trwałość grotu - taki grot kiedyś trzeba wymienić, i wówczas okazuje się, że taki grot jest dużo droższy od zwykłego - bez grzałki i czujnika. A ponieważ (co wyżej zaznaczyłem) są groty o różnych kształtach - przystosowanych specjalnie do aktualnych wymagań użytkownika - "na start" musimy wydać znaczną kwotę na komplet kilku grotów najczęściej wykorzystywanych.
Cool? Ranking DIY
szatański 
