Spis treści:
Grot lutownicy jest narażony na najszybsze zużycie ze względu na uszkodzenia mechaniczne, działanie wysokich temperatur oraz agresywnych topników. Dowiedz się więcej o budowie i rodzajach grotów.
Lutownica kolbowa stanowi bodaj najważniejsze narzędzie w warsztacie każdego elektronika -począwszy od studenta lub amatora, a skończywszy na doświadczonym profesjonaliście. Serce lutownicy to oczywiście grot – często niedoceniany, choć w gruncie rzeczy kluczowy dla efektywności i jakości procesu lutowania. Dlatego też zrozumienie budowy i “działania” grota jest niezbędne do optymalnego wykorzystania użytkowanej lutownicy lub stacji lutowniczej. W tym artykule omówimy budowę, rodzaje stosowanych materiałów, kształty oraz określone typy zastosowań grotów do lutownic kolbowych w codziennej praktyce elektronika.
Budowa grotów do lutownic kolbowych
Klasyczny grot do lutownicy składa się z trzech głównych elementów: rdzenia, warstwy pośredniej i warstwy powierzchniowej (pokrycia). Rdzeń, zazwyczaj wykonany z miedzi lub stopu metali o wysokiej przewodności cieplnej, służy do przewodzenia ciepła z elementu grzejnego (zwykle grzałki ceramicznej) lutownicy do montowanych elementów. Warstwa pośrednia, często wykonana z żelaza lub niklu, jest niezbędna do zapewnienia właściwej adhezji między rdzeniem a zewnętrznym pokryciem grota, zapobiega także korozji rdzenia – czysta miedź byłaby bowiem bardzo podatna na utlenianie i uszkodzenia przez inne pierwiastki lub związki chemiczne (m.in. siarkę).
Nierzadko stosowana jest warstwa podwójna (najpierw żelazo, a potem nikiel), na którą dopiero nałożona zostaje warstwa powierzchniowa, stanowiąca w praktyce kluczowy element budowy grota.
Najczęściej wykonuje się ją z chromu lub innego materiału odpornego na korozję, który zapewnia trwałość elementu i podnosi jego odporność na środki chemiczne. Warstwa ta jest jednak zwykle otwarta na końcu grota i „zastąpiona” przez (wstępnie nakładaną już w procesie produkcyjnym) cienką warstwę cyny, ułatwiającą „łapanie” lutowia podczas montażu elementów.
Kształt końcówki, a zakres zastosowań grota
Końcówka grota lutownicy może przyjmować różne kształty, a wybór odpowiedniego modelu zależy od planowanego zakresu zastosowań. Groty stożkowe są idealne do większości typowych prac – można z ich pomocą lutować zarówno cienkie przewody oraz niewielkie złącza, jak i elementy przewlekane (THT), a nawet miniaturowe komponenty SMD. Najważniejsza jest tutaj średnica końcówki – im cieńsza, tym lepiej nadaje się do małych elementów. Należy wszak pamiętać, że według klasycznych reguł lutowania, rozmiar końcówki grota powinien w przybliżeniu odpowiadać wielkości montowanych końcówek/padów na PCB. Z tej samej przyczyny groty „igłowe” nie nadają się do pracy z większymi złączami, czy nawet klasycznymi podzespołami do montażu THT – zbyt smukła końcówka uniemożliwi dostatecznie szybkie przekazanie ilości ciepła, wystarczającej do prawidłowego wykonania połączenia lutowanego.
Groty płaskie, czyli “śrubokrętowe” mają płaski koniec i okazują się doskonałe do lutowania większych powierzchni lub przewodów. Często stosowane są np. do pobielania odizolowanych końcówek przewodów elektrycznych, a także ręcznego cynowania samodzielnie wykonywanych płytek drukowanych (choć w tym ostatnim zastosowaniu potrzeba pewnej wprawy, by nie przegrzać i nie uszkodzić najcieńszych ścieżek).
Groty stożkowe ścięte – są szeroko stosowane podczas ręcznego lutowania dużej liczby punktów w krótkim czasie, w szczególności podczas pracy z układami scalonymi w obudowach typu TQFP oraz LQFP. Mówimy tutaj o tzw. technice lutowania metodą przeciągania – po nabraniu niewielkiej ilości cyny na płasko ścięte zakończenie grota, należy powoli, ale jednostajnie przesunąć nią po wszystkich (lub przynajmniej po części) wyprowadzeń elementu. Technika ta pozwala szybko uzyskać estetyczne, w przybliżeniu jednakowe luty, ale zwykle wymaga poprawek w postaci usunięcia (odessania za pomocą plecionki) nadmiaru cyny z końcowych padów, które często ulegają zwarciu.
Szczególną podgrupą ściętych grotów stożkowych są groty typu minifala – w ich końcówce znajduje się miniaturowa niecka, która ułatwia nabieranie niewielkiego zapasu cyny na cały „przejazd” po dłuższym rzędzie wyprowadzeń lutowanego układu.
Nietypowe groty specjalnego przeznaczenia
Rozwój technologii wymaga nieustannego ulepszania narzędzi używanych w różnych dziedzinach techniki. Nie inaczej jest w przypadku grotów – opisane wcześniej końcówki robocze przeznaczone do lutownic kolbowych (samodzielnych oraz współpracujących ze stacjami lutowniczymi) to spory wycinek całego rynku tych produktów, ale zdecydowanie nie jego całość. Obecnie dostępne są bowiem nie tylko tradycyjne groty lutownicze, ale także kilka nietypowych wariantów, dostosowanych do specjalistycznych zastosowań.
Groty z wbudowaną grzałką stanowią innowacyjne (i dość kosztowne) rozwiązanie, dające użytkownikowi znacznie większą kontrolę nad temperaturą podczas lutowania. Technologia integracji elementu grzejnego z samym grotem znakomicie poprawia dynamikę przepływu ciepła, co jest niezbędne podczas pracy z delikatnymi komponentami, ale ułatwia także lutowanie elementów o dużej pojemności termicznej, które byłyby trudne (a czasem wręcz niemożliwe) do zamontowania z użyciem konwencjonalnej lutownicy z grzałką wbudowaną w kolbę. Groty te są często wykorzystywane w zaawansowanych procesach lutowania, gdzie kontrola temperatury jest kluczowa – np. w profesjonalnych serwisach, montażowniach czy działach badawczo-rozwojowych przedsiębiorstw.
Groty do termopincet, lutownic gazowych i transformatorowych
Termopinceta to specjalistyczne narzędzie, składające się niejako z dwóch lutownic, połączonych przegubem obrotowym na kształt pincety. Dzięki temu możliwe jest równoczesne podgrzewanie obu stron komponentu, co umożliwia szybkie i bezpieczne usunięcie lub zainstalowanie prostopadłościennych lub walcowych elementów SMD (rezystory, kondensatory, cewki, diody LED, diody półprzewodnikowe i inne m.in. w obudowach typu 0603, 0805, 1206, 2512, Mini MELF). Groty do termopincet powinny być precyzyjnie dopasowane pod względem kształtu i wymiarów, aby zapewnić równomierne podgrzewanie na obu stronach elementu oraz stabilne uchwycenie komponentu podczas pracy.
Lutownice gazowe, zasilane przez niewielkie butle z gazem (np. propan-butan) wymagają specjalnych grotów, wykonanych z odpornych na wysoką temperaturę materiałów (zwykle stali nierdzewnej i odpowiednich warstw zewnętrznych). Często mają one również szerszy kształt, co pozwala na równomierne rozprowadzenie ciepła i ułatwia montaż elementów o dużej powierzchni lub masie (np. blaszane ekrany w obudowach złączy).
Na koniec pozostawiliśmy zdecydowanie najprostsze groty, dostosowane do lutownic transformatorowych. W tym przypadku stosowany jest najczęściej… drut miedziany o odpowiedniej grubości, wygięty w sposób umożliwiający montaż w zaciskach lutownicy – i pobielony na końcu cienką warstwą cyny. Zaletę tego typu elementów stanowi banalnie wręcz niski koszt oraz łatwość dostosowania kształtu końcówki grota do aktualnych potrzeb.
