Metcal Connection Validation – új szint a minőségi forrasztásban

Új Metcal logoBár a Metcal, amely most ünnepli a fennállásának 35. évfordulóját, az alapítása óta eltelt időszakban folyamatosan a minőségi forrasztástechnika élvonalába tartozott, nem arról híres, hogy túl gyakran jelentkezne műszaki újdonsággal. Ugyan a kivitelezés és a formatervezés változott az idők során, de a most forgalomban lévő készülék ugyanazon a 35 éves – tegyük hozzá jól bevált – SmartHeat indukciós fűtésű technológián alapulnak.

A fentiek ismeretében, annál figyelemre méltóbb a 2017 februárjában megrendezett Apex kiállításon bemutatott új termékük, amely várakozásaik szerint forradalmasítja a kézi forrasztás gyakorlatát. Az elektronikai gyártó-szerelő munkafolyamatok között a kézi forrasztás az, amelynek a minőségében a legjelentősebb szerepet játssza a számottevő kockázattal járó emberi tényező. A forrasztási kötés minősége ugyanis nagy mértékben függ az operátor képességeitől és tapasztalatától, az ellenőrzése pedig a gyakorlatban a vizuális jellemzők kiértékelésére szorítkozik.

Ezen a helyzeten kíván most gyökeresen változtatni a Metcal. Az új Connection Validation rendszer esetében a pákahegybe beépített szabadalmaztatott aktív érzékelő – „Chip in Cartridge” – segítségével folyamatosan figyeli a pákahegy által felvett és átadott teljesítményt és a hőfokot, valamint a hegy geometriai jellemzőinek figyelembe vételével, egy algoritmus segítségével kiértékeli a kötés minőségét meghatározó intermetallikus réteg képződését és ennek alapján aktiválja a nyélbe beépített piros-zöld LED jelzését, vizuálisan jelezve a kezelő részére a megfelelő kötés kialakulását. Ezzel, a gyártó szándékai szerint, csökkenti az emberi tényező által jelentett minőségi kockázatot, elősegítve az egységes és objektív kritériumok alapján kiértékelhető forrasztást.

Metcal CV-5200 Connection ValidationA sorozat első képviselője, a CV-5200 készülék, a korszerű elvárásoknak megfelelő nagy méretű, színes, érintőképernyős kijelző kapott, amelyen számos információ látható – a pákahegy hőmérséklet, grafikus hőgörbe stb.

Az új családot a Metcal nem csak új műszaki tartalommal, hanem új megjelenéssel is köszönti. Nem csak a cég logóját változtatták meg, de az eddig hagyományos fekete készülékházak most már rozsdabarna előlappal büszkélkedhetnek.

Bár a gyakorlati próbára még nem nyílt alkalmunk, érdeklődéssel várjuk ezzel a valóban új szemléletű készülékcsaláddal kapcsolatos fejleményeket, valamint olvasóink véleményét.

A megfelelő pákahegy kiválasztása – 4. rész

Lapos penge hegyTovábbi speciális pákahegyek

Sorozatunk előző részeiben áttekintettük a pákahegyek kiválasztásának alapvető szempontjait, az elterjedt általános geometriai formákat, valamint a gyártók kínálatában gyakran megtalálható, különféle alkatrész-tokok kezeléséhez (jellemzően kiforrasztásához) alkalmazható speciális pákahegy formákat.

Továbbra is a bonyolultabb geometriai formáknál maradva, a jelen részben a kevésbe alkatrész-specifikus, inkább egyes műveletekre vagy műveletcsoportokra optimalizált hegyformákat vesszük górcső alá.

Lapos penge formájú hegyek

lapos pengeA gyártók leírásaiban ez a forma általában „penge” vagy „spatula” elnevezéssel szerepel, amely elnevezés egy, a pákahegy szárára merőleges, viszonylag széles, egyenletesen fűtött éllel rendelkező formát takar. A méretek jellemzően 10 mm-től kezdődnek és jellemzően 32-35 mm-ig terjednek, de egyes cégek kínálatában akár 40 mm vagy azt meghaladó méretekkel is találkozhatunk. Ezeknek a legfőbb alkalmazási területe a komplex formájú integrált áramkörök (BGA, QFP stb.) helyének kiforrasztás utáni tisztítása, de e mellett egy sorban elhelyezkedő kivezetések (pl. élcsatlakozók forrasztási pontjai) egyidejű melegítésére is alkalmasak. A forma előnye, hogy egy viszonylag széles területen egyidejűleg megolvasztja az összes ott található ónt, ezért –egyebek mellett – kiválóan alkalmas nagyobb területek kiforrasztó rézsodrat („ónharisnya”) alkalmazásával történő tisztítására.

(a videót a Metcal bocsátotta rendelkezésemre)

Késpenge formájú hegyek

késpenge hegyAz előbb említett lapos pengéktől eltérően, ezek a pákahegyek egy keskenyebb (jellemzően 3-6 mm széles) éllel rendelkeznek, amely 45° szögben áll a páka szárához viszon
yítva. Így a lapos pengéhez hasonló módon használható él mellett a páka egy kisebb pontok forrasztására kiválóan alkalmas, csúcsos heggyel is rendelkezik. Némi ügyességgel forgatva, ezzel a pákával számos, eltérő méretű forrasztófelületet igénylő be- és kiforrasztó műveletet el lehet végezni, valamint tisztítása, ónhidak eltávolítására is alkalmas. Talán ez a forma áll legközelebb a sorozatunk bevezetőjében megfogalmazott, minden műveletre alkalmas hegy iránti igény kielégítéséhez. Persze, mint a műszaki megoldások terén kivétel nélkül minden esetben, az előnyök mellett hátrányokkal is kell számolni, ezért ezt a formát sem tekinthetjük csodafegyvernek. A legnagyobb hátránya, hogy a nagyobb felületekhez csak penge kialakításából adódó szögben lehet hozzáférni. Tapasztalataim szerint a használata általában a dolgozók késpenge hegy használatkézügyességére jobban összpontosító távol-keleti cégekre jellemző. Találkoztam már ennek a típusnak egy, az alaptípus egyenesei helyett íves formákból kialakított változatával is. A gyártó cég szándékai szerint ez a forma megkönnyítette a páka többcélú használatát. Ez is rendelkezik egy pontforrasztásra alkalmas csúccsal, a nagyobb felületet igénylő forrasztási helyekhez, az íves formának köszönhetően több szögből is hozzá lehet férni. Volt alkalmam személyesen kipróbálni ezt a hegyet is és valóban egy nagyon jól eltalált formának tartom, viszont a gyártó cég – személyes véleményem szerint túlbecsülve az egyébként jó ötletben rejlő lehetőségeket – túl magasra árazta ezt a típust, meglehetősen lekorlátozva az elterjedését.

Ezzel elérkeztünk a speciális pákahegy-formák Akhilleusz-sarkához: a gazdasági szempontokhoz. Bár egyes műveleteket nagyon egyszerűen és gyorsan végre lehet hajtani ezekkel a hegyekkel, nem vitatható, hogy ezek a hegyek meglehetősen drágák. Az adott művelet szinte minden esetben elvégezhető gazdaságosabb eszközökkel, általános célú pákahegyekkel vagy – bonyolultabb alkatrészek esetén – meleg levegővel. Ugyanakkor az általános hegyek használata lassítja a műveletet, a meleg levegő pedig kevésbe ellenőrzötten fűt, ami főleg a javítás alatt lévő alkatrésszel szomszédos területeken lehet káros. Egy átfogó gazdasági elemzés persze kimutathatja a drágább, de hatékonyabb módszer megtérülését, de ez az elemzés önmagában is idő- és forrásigényes. A cégek többsége pedig ezért nem is foglalkozik ezzel az elemzéssel, hanem alapból az alacsonyabb beszerzési árú megoldás mellett dönt.

Egyedi kialakítású hegyek

Végezetül meg kell említenünk még egy lehetőséget: az egyedi kialakítású pákahegyeket. Ha egy olyan forrasztást kell elvégeznünk, amely – a korlátozott hozzáférés, speciális forma vagy bármely más ok miatt – problémás lehet a gyártók szabványos kínálatában szereplő hegyekkel, mindig fennáll a lehetőség, hogy megtervezzünk és legyártassunk egy egyedi kialakítású hegyformát. A nagy gyártók is általában kínálnak ilyen szolgáltatást, de erre szakosodott kisebb cégeket is találhatunk.  Persze nem szabad elfelejtenünk, hogy ilyen esetben a tervezési és technológiai előkészítési költségeket is meg kell fizetnünk, amelyek egy kisebb sorozat esetén fajlagosan elég magasak lehetnek.

A megfelelő pákahegy kiválasztása – 3. rész

sold-tweezersSpeciális pákahegyek

A megfelelő pákahegy kiválasztásával kapcsolatos sorozatunk korábbi részeiben áttekintettük a hegyek kiválasztásának alapvető szempontjait és a három elterjedt geometriai kialakítást, amelyekkel az általános forrasztási feladatok túlnyomó többségét végezzük.

Ebben a részben az összetettebb, egyes speciális műveletekhez kialakított hegyformákat vesszük szemügyre.

Speciális kiforrasztó hegyek

Az egyik legkényesebb forrasztási művelet az alkatrészek eltávolítása, más szóval a kiforrasztás. A művelet kritikus jellege nem csak annak bonyolultságából adódik, hanem a munka feltételeiből is. Ez utóbbi szempontot abban az esetben tudjuk jobban megérteni, ha átgondoljuk, hogy milyen helyzetben kerül sor a kiforrasztásra? Egy kész áramköri kártya javításakor, ha a teljes kártyát és/vagy az érintett alkatrészt meg kívánjuk őrizni. A javítás abban az esetben indokolt, ha a kártya és/vagy az alkatrész egy jelentős értéket képvisel, amelyet nem akarunk elveszíteni. Ebben az esetben, minden művelet, a forrasztást is beleértve kritikussá válik és az is előfordulhat, hogy magával a javítással nagyobb károkat okozunk, mint az eredeti meghibásodás. Ezt pedig mindenképpen szeretnénk elkerülni.

Minden alkatrész több – legalább két, de ez a szám akár száz fölé is emelkedhet – ponton csatlakozik az áramkörhöz, amelyek mindegyik egy-egy forrasztást jelent. Beforrasztásuk esetén ezek a forrasztott kötések akár egyenként is létrehozhatók, különösen felületszerelt alkatrészek (SMD) kiforrasztásnál viszont kritikus lehet, hogy lehetőleg mindegyik pont egyszerre legyen olvadt állapotban, mivel akkor tudjuk gyorsan és sérülésmentesen eltávolítani az alkatrészt. Ezt elősegítendő, a gyártók kínálatávan általban megtalálhatók az alábbi alapvető hegyformák különféle változatai.

„Karmos” hegyek

slot-mtype_r_01

A karmos hegyek a két ponton forrasztott SMD alkatrészekhez lettek kialakítva, a két karom közvetlenül a két forrasztási pontot melegíti, az előónozott összekötő felület pedig egyrészt elősegíti a hőátvitelt, másrészt pedig, a forrasztási pontokon lévő ón megolvadását követően, az így keletkezett összefüggő óncsepp felületi feszültsége általában elég az alkatész megtartásához, így az alkatrész minden egyéb eszköz igénybe vétele nélkül, csupán a pákával kiemelhető.

„Alagút” hegyek

s-l1000type_smd_02

Azon SMD tokozások esetén, amelyek kivezetései két oldal mentén lettek elrendezve, az alagút-kialakítású hegyek hasonlóan működnek, mint az fentebb ismertetett karmos hegyek, csak ebben az esetben a kialakított két forrasztófelület mindegyike egy-egy teljes lábsor kötéseit melegíti egyidejűleg. Ezeknél a hegyeknél az előónozás szintén kiemelkedő jelentőséggel bír, a megfelelő hőátvitel elősegítése mellett, az alkatrész kiemelése szempontjából is.


a videót a Metcal bocsátotta rendelkezésemre

„Doboz” hegyek

s-l225type_smd_01

Ha az alkatrész kivezetései annak mind a négy oldala mentén lettek elrendezve, azok egyidejű melegítése egy mind négy oldalán forrasztóélekkel rendelkező, doboz formájú hegy segítségével lehetséges. A folyamat és az előónozás jelentősége megegyezik a alagút- és a karmos hegyekkel végzett műveletekkel.


a videót a Metcal bocsátotta rendelkezésemre

Összefoglalva a fentiekben ismertetett speciális kiforrasztó hegyek tulajdonságait, megállapíthatjuk az alábbiakat:

  • ezek a hegyek a forrasztóállomások normál pákaiba helyezhetők
  • mindegyikük alkalmas egy adott alkatrésztok összes kivezetésének egyidejű melegítésére
  • megfelelően előónozással az alkatrészek magával a pákava kiemelhetők az áramköri kártyáról, egyéb szerszámok (csipesz, vákuumpipetta stb.) használata nélkül.

Bár műszakilag a folyamat nagyon egyszerű és hatékony, a módszer legnagyobb hátránya, hogy mindegyik hegy csak egy adott alkatrésztok formájához alkalmazkodik, így gyakorlatilag mindegyik tokhoz egy külön hegyet kell beszerezni. Ha sok azonos tokozású alkatrésszel kell dolgoznunk, akkor ez a módszer a leghatékonyabb, azonban többféle alkatrésztok esetén, egyrészt mindegyikhez külön hegyet kell beszereznünk, másrészt pedig a hegyek sűrű cseréje időigényes lehet, ezért a módszer gazdasági hatékonysága megkérdőjelezhető.

Kiforrasztás csipeszpákával

fm-2023ase-1209_smd_removal_05

A csipeszpákák a fentebb ismertetett speciális hegyekhez hasonló munkafolyamatot biztosítanak, rugalmasabb kialakítással, azaz egy csipeszpákával és egyféle heggyel általában több, eltérő méretű alkatrésztok kiforrasztása megoldható. Míg a speciális hegyek a forrasztóállomások szokásos pákaiba helyezhetők, a csipeszpákák esetében, amint azt a nevük is mutatja, maga a páka egy valamivel bonyolultabb, kétágú szerkezet, amelybe egyidejűleg két, a párban történő használathoz megfelelő kialakítású hegyet kell helyezni. Kétpontos és kétoldalas alkatrészek esetén, ha olyan forrasztóállomással rendelkezünk, amelyhez csatlakoztatható csipeszpáka, ez egy műszaki szempontból egyenértékű, gazdaságilag pedig hatékonyabb megoldás a speciális hegyek használatánál, de négyoldalas alkatrészek esetében, – bár számos cég kínálatában az ezekhez megfelelő, egyenként derékszögben megtört forrasztóéllel kialakított csipeszpáka-hegypárok is szerepelnek –  a megoldás műszakilag távolról sem annyira biztonságos, mint a dobozhegyek használata.

Bár cikksorozatunk kifejezetten a kézi kontaktforrasztásnál használt pákagyekkel foglalkozik, ha az SMD alkatrészek kiforrasztáról beszélünk, meg kell említnünk a másik kézenfekvő megoldást, a meleg levegős kézi javítóállomások használatát. Meleg levegővel egyszerűbben megoldható az alkatrészek összes kivezetésének egyidejű melegítése, de – amint a műszaki megoldások mindegyikének – az előnyök mellett, ennek a megoldásnak is megvannak a maga hátrányai, amelyekre majd egy másik cikkben szeretnénk visszatérni.

Mint minden esetben, most is fontos szem előtt tartani, hogy minden alkalmazáshoz több megoldás használható és csak az adott egyedi körülmények ismeretében lehet a legtöbb előnyt kínálót kiválasztani. Cikksorozatunk – és a teljes blog – célja, hogy az ilyen döntésekhez szolgáljon megfelelő tájékoztatással.

A megfelelő pákahegy kiválasztása – 2. rész

A megfelelő pákahegy kiválasztása - 2. részMiután korábban, cikksorozatunk bevezető részében, áttekintettük a pákahegy fő funkcióját, a művelethez szükséges hőenergia átvitelét a forrasztási pontra, most a legelterjedtebb hegyformákkal ismerkedünk meg, hogy a későbbiekben áttérhessünk egyes speciális formájú hegyekre is. A pákahegyeket gyártó cégek kínálatában az általános hegygeometriák általában három alapforma méret- és kialakítási változataiban szerepelnek.

Általános pákahegy-formák – kúpos hegyek

Ezeket a hegyeket az angol nyelvű szakmai anyagokban általában „conical” néven említik, magyarul pedig elterjedt a „ceruza” elnevezés. Amint a neve is mutatja, ez egy szabályos kúp, amely a csúcsánál egy adott sugárral (amely általában 0,2 vagy 0,5 mm) gömbformára kerekített.  A forma sajátosságaiból következik, hogy ez a forma elég kis érintkezési felületet biztosít a forrasztás során, tehát a teljesítmény átvitele eléggé korlátozott. Ennek ellenére, a kis forrasztási pontokhoz és a szűk helyekre való könnyű hozzáférés miatt a használata eléggé elterjedt.  Mivel ezzel a formával jobbára csak egy pontban – a csúcsával – lehet dolgozni, a nagy igénybevétel miatt ebben a pontban fokozottan kopásnak van kitéve, és hamar elhasználódik a hegy, így ez a típus az élettartam szempontjából sem gazdaságos. A fokozott sérülékenység miatt, ezt a formát kizárólag olyan alkalmazásokban ajánlott használni, amelyekben egyetlen pontból elvégezhető a forrasztás, nem kívánják meg a hegy vízszintes síkban végzett mozgatását.

Általános pákahegy-formák - kúpos

Ennek formának a változata a hajlított kúpos („bent conical”) kialakítás, amely még jobban megkönnyítheti a szűk helyekhez való hozzáférést. A hajlítás negatívan befolyásolja a hővezetési képességet, így ezeket a hegyek még gyengébb hatásfokúnak gondolnánk, mint az egyenes változatot. A hajlítás révén azonban ezt a pákacsúcsot nem csak a hegyével, hanem a hajlítás külső ívén az oldalával is odaérinthetjük a forrasztási ponthoz, megnövelve így a hőátadási felületet. Mindezek mellett ez a forma csak abban az esetben ajánlott, ha a forrasztási ponthoz való hozzáférés azt tényleg megköveteli.

Általános pákahegy-formák - hajlított kúpos

Általános pákahegy-formák – lapított hegyek

Talán a legelterjedtebb hegyforma a hegy tengelyére merőleges élben végződő lapított kialakítása, amely az angol nyelvű szakmai anyagokban „chisel”, magyarul pedig –ennek tükörfordításaként – „véső” néven szerepel. Ez a típus bárhol alkalmazható, ahol a forrasztási pont formája lehetővé teszi, hogy egy adott hosszúságú egyenes szakaszon érintsük hozzá a pákát és – a megfelelő méret kiválasztása esetén – stabil érintkező felületet biztosít a hőenergia átadásához. Az él legkisebb hossza 0,8 mm, a legnagyobb – az elektronikai forrasztásokhoz alkalmazott pákák esetén – 5 vagy 6 mm. Bár a hozzáférés a forrasztási ponthoz távolról sem olyan ideális, mint a kúpos pákacsúcsok esetén, a páka elég tág dőléstartományban biztosítja az egyenletes érintkező felületet, így ez a hegyforma is jól alkalmazható még szorosan egymás mellé helyezett alkatrészek forrasztásához is. Ha megfelelő helyünk van arra, hogy élesebb szögben döntve tartsuk a pákát, a hegy oldallapja is felhasználható a forrasztáshoz, tovább növelve a hőátadó felületet.  A legtöbb gyártó kínálatában megtalálhatók ennek a hegyformának a hajlított változatai is, amelyek – mint a hajlított pákahegyek általában – a hőátadó képesség csekély csökkentése árán jobb hozzáférést biztosítanak egyes rejtettebb pontokhoz. Ilyen hegyformák esetében, a forrasztás közben megengedett vízszintes síkban, az éllel párhuzamos irányban végzett mozgatás is, de mindenképpen ajánlott olyan méret használata, amely segítségével mozgatás nélkül is kialakítható a forrasztott kötés.

Általános pákahegy-formák - véső

Általános pákahegy-formák – ferdén vágott hegyek

A pákahegyek harmadik elterjedt kialakítása a ferdén vágott hegy, amely egy hengeres vagy kúpos forma a forgástengellyel egy adott szöget (általában 45° vagy 60°, ritkábban 30°) bezáró síkban történő metszésével kerül kialakításra, egy ellipszis alakú talpfelületet képezve. Az angol szaknyelv ezt a formát „bevel” néven említi, magyarul a „szalámiforma” terjedt el. Ilyen kialakítás mellett a legmagasabb a hőátadásban aktívan résztvevő felület aránya, így ezt a hegytípust a legjobb hőátadó képesség és a legalacsonyabb mértékű kopás, azaz a leghosszabb élettartam jellemzi. Mint minden előnynek, ennek is megvan a maga ára: ezek a tulajdonságok csak akkor érvényesülnek, ha a pákát úgy tudjuk tartani, hogy a talpfelület megfeküdjön az áramköri kártyán, így a ferde sík szöge meghatározza, hogy milyen szögben kell tartanunk a pákát, erősen korlátok közé szorítva a hozzáférést a sűrűn beépített áramköri panelek alkatrészeihez.

Általános pákahegy-formák - ferdén vágott

Ennek a formának egy módosított változata is nagyon népszerűvé vált a nagyobb méretű, két- vagy négy oldalon forrasztott felületszerelt integrált áramköröket alkalmazók körében. Ezeknél a hegyeknél a talp nem egy teljesen sík, hanem egy homorú felülettel került kialakításra. Az így kialakított mélyedésben a hegy nagyobb mennyiségű, akár egy lábsor teljes forrasztására elegendő olvadt forraszanyagot képes felvenni, jelentősen megkönnyítve ezen áramkörök forrasztását. Az ilyen hegyeket nevezzük „kanalas” pákahegynek. Miután egyes gyártók szabadalmaztatták a homorú hegyformát, más gyártók domború kialakítással is kísérleteztek, hasonló eredménnyel.

A másik két típussal ellentétben, a ferdén vágott és a kanalas pákacsúcsok legtöbb alkalmazása kifejezetten megkívánja a páka vízszintes síkban történő mozgatását, amelyre ez a hegyforma minden irányban – akár az alkatrész lábainak irányában, akár arra merőlegesen – kifejezetten alkalmas.

(a videót a Metcal bocsátotta rendelkezésemre)

Bár nem kizárható, hogy egyes speciális alkalmazások megkívánhatják a ferdén vágott pákahegyek hajlított kialakítását, – egy, a speciális hegyek között ismertetésre kerülő kivételtől eltekintve – az ilyen hajlított hegyek nem szerepelnek egyik jelentősebb gyártó elsődleges kínálatában sem.

Sorozatunk következő részében a speciálisan kialakított pákahegyeket vesszük szemügyre.

A megfelelő pákahegy kiválasztása – 1. rész

t18-s4 solderingA kézi forrasztóeszközök használatát támogató munkám során gyakran szegezték nekem a kérdést, hogy ajánljak egy olyan formájú pákahegyet, amellyel minden műveletet el lehet végezni egy adott terméken és nem kell cserélgetni. Erre csak azt mondhatom, mint az egyszeri székely bácsi, aki az állatkertben először látott zsiráfot: „ilyen állat pedig nincs”. Ugyanakkor az is tény, hogy a megfelelő hegy kiválasztásával jelentősen fokozhatjuk a munkánk hatékonyságát és a létrehozott forrasztások minőségét, ezért célszerű áttekinteni néhány irányelvet, amelyek segítségével könnyebben megtalálhatjuk az ideálishoz legjobban közelítő megoldást és optimalizálhatjuk a folyamatainkat.

Egy ilyen áttekintés segítségünkre lehet abban is, hogy jobban kiismerjük magunkat a gyártók kínálatában, akik egy felkapottabb forrasztópákához olykor ötvenet is meghaladó különféle hegyformát ajánlanak.

Kezdjük hát az elejéről…

Mi a pákahegy célja?

A pákahegy elsődleges célja, hogy biztosítsa a forrasztott kötés kialakításához szükséges hőenergiát. Ez az energia aktiválja a folyasztószert, amely előkészíti a felületeket a forrasztáshoz, olvasztja meg az ónötvözetet és biztosítja a forrasztandó felületek megfelelő hőmérsékletét. Ezt a hőt természetesen nem csak a pákahegy hozzáérintésével tudjuk biztosítani, elég csak a meleg levegős újraömlesztéses eljárásra gondolnunk, valamint egyéb, az általunk elsődlegesen vizsgált elektronikai forrasztások esetén kevésbe elterjedt módszerek is léteznek, mint pl. a nyílt lánggal végzett forrasztás, de a pákás megoldás legnagyobb előnye, hogy ez a módszer képes a legjobban lokalizálni a forrasztott alkatrészeket érő hőhatást.

Másodlagos célként megemlíthetjük azt is, hogy a pákahegy „szállítja” a forrasztás helyére a kötés kialakításához szükséges forraszanyag (ónötvözet) egy részét. Ez a kijelentés azonban már nem általánosítható, mert a forrasztási műveletek zömében a pákahegy ónozása csak az energia hatékony átvitelét segíti és – néhány speciális eset, mint például a húzó forrasztás kivételével – a kötéshez felhasznált mennyiséget nem a pákahegyen lévő ón biztosítja, az ahhoz szükséges forraszanyagot más módon kell a forrasztás helyére juttatni. Ennek a legáltalánosabb módja az ónhuzal „rátolása”, közvetlenül a kötésre és nem a pákahegyre.

Mekkora legyen a pákahegy?

hegy-meretÚgy a forma, mint a méret kiválasztásánál, az fő szempont, hogy a pákahegy minél jobban teljesíthesse a rendeltetését, azaz elsősorban minél hatékonyabban adja át a szükséges hőmennyiséget a kötésnek. Az energia átadása pedig az érintkező felületeken keresztül történik, így a szükséges hegy méretét a forrasztandó felületek mérete határozza meg. Akkora hegyet célszerű használni, hogy az minél nagyobb felületen érintkezzen a forrasztási ponttal, de ne legyen annál lényegesen nagyobb, mivel akkor a hegy hőenergiájának egy része jobb esetben csak simán elvész, de az is könnyen előfordulhat, hogy más alkatrészekhez is hozzáér, azok nem kívánt melegedését okozva. A túl kicsi hegy pedig értelemszerűen csak lassabban tudja átadni a szükséges energiamennyiséget, azaz kisebb átvitt teljesítménnyel számolhatunk.

 Mit jelent a teljesítmény?

Forrasztópákánk műszaki adatai között előkelő helyen szerepel a teljesítmény, amely a legtöbb, a szokásos elektronikai műveletekhez használt pákák esetén egy 50 – 100 W közötti érték. Ez viszont a páka fűtőteljesítményét jelzi, nem pedig azt, hogy a páka milyen teljesítményt képes leadni a forrasztáshoz, ami elsősorban a hegy kialakításától és az érintkezés minőségétől függ. A páka névleges teljesítménye csak egy elméleti maximum, amelyet a gyakorlatban soha nem lehet 100%-ban kihasználni. Az egyik legfőbb szempontunk a pákahegy kiválasztásában, hogy olyan méret és forma kombinációt válasszunk, amely a legjobban kihasználja a rendelkezésre álló teljesítményt.

(A videót a Metcal bocsátotta rendelkezésemre)

A fenti videóbejátszásban például megfigyelhető, hogy, bár mindegyik pákahegy megolvasztja az ónt, ez leggyorsabban a mintegy 40 W átviteli teljesítményt átvitelét lehetővé tévő nagy méretű, lapos pákaheggyel ez lényegesen gyorsabban történik, mint a mindössze 14 W átvitelére alkalmas kis hegyes heggyel.

Cikksorozatunk további részeiben az általánosan elterjedt formákat és azok alkalmazását fogjuk áttekinteni.

A forrasztási füstök elszívása – 3. rész

karos elszívás

Miután áttekintettük a forrasztási füstök élettani hatásait, valamint azok elszívásának néhány módszerét, elérkeztünk a forrasztási füstelszívást bemutató sorozatunk befejező részéhez, amelyben a leginkább elterjedt, karos megoldást ismertetjük. Ennek a megoldásnak több változata is használatos, amelyek közös jellemzője, hogy a füstök elszívása a forrasztási hely közelében végződő, jellemzően 50 – 75 mm között, ritkábban 100 mm átmérőjű, kényelmesen pozícionálható csőrendszeren keresztül történik.

Az ilyen rendszerek légtechnikai megtervezésében figyelembe kell venni, hogy a viszonylag nagy átmérő miatt nagyobb légtömegeket kell megmozgatni, de mivel a cső végére szerelt elszívó fej a forrasztási terület közelében található, nincs szükség túl nagy szívóerőre, tehát ezek a rendszerek általában egy gyenge negatív nyomással üzemelnek. „Ökölszabályként” elfogadható, hogy egy 50 mm átmérőjű kar esetén a szivattyú egy munkahely részére mintegy óránként 125 m3 szívókapacitást kell biztosítson.

alsident-arms

Maga a kar általában vagy egy félmerev gégecső, vagy egy két vagy három, gömbcsuklókkal összeillesztett merev csőszakaszból álló szerkezet. Az ilyen karok legismertebb gyártója a dán Alsident. A két megoldás közös tulajdonsága, hogy lehetővé teszik, hogy a felhasználó a szívófejet a legkényelmesebb és egyben a leghatékonyabb szívási helyzetbe állíthassa, azaz mintegy 10-15 cm-rel a forrasztási pont mögött, a nyílásával megközelítőleg függőleges síkban. Így nem akadályozza a munkát és ugyanakkor megfelelő hatékonysággal vonja el a füstöt a dolgozó légzési területéről. A szívófej megfelelő helyzetbe állítása a karos füstelszívó rendszerek legérzékenyebb eleme és a leggyakrabban tapasztalt hiba, hogy a dolgozók és a munkahelyeket felügyelő vezetők nem fordítanak erre kellő figyelmet.

FA-430-4 BVX200

Egy vagy néhány elszigetelt munkahely esetén a szívókarok egy kisebb teljesítményű szívó- és szűrőkészülékhez csatlakoznak, amely a legtöbb gyártó kínálatában megtalálható, amelyek közös jellemzője, hogy a szivattyún kívül három szűrőréteget tartalmaznak:

  • egy előszűrőt a durvább por és szennyeződések visszatartására
  • egy nagy hatékonyságú részecskeszűrőt (HEPA szűrőt), a füstök zömét képező finom, néhány tized mikronos nagyságrendű szilárd részecskék szűrésére
  • egy aktív szenes réteget, a különböző vegyi anyagok lekötésére

A gyártók többsége a HEPA és az aktív szenes szűrőt egyetlen, ún. kombinált szűrőben egyesíti. Mivel a szűrők élettartama több külső tényezőtől függ, mint például a folyasztószer mennyisége és összetétele, a legtöbb gyártó célszerűnek találta, hogy beépítsen a készülékbe egy szűrőállapot-megfigyelő rendszert, amely valamilyen módon, pl. hang- vagy fényjelzéssel, esetleg egy kijelzőn megjelenő szimbólumokkal vagy szöveges üzenettel jelzi szűrőcsere esedékességét. Ezek a szűrőkészülékek a megfelelően megtisztított levegőt visszaengedik a munkahely légterébe.

Ha egy üzemcsarnokban sokan forrasztanak, célszerű a karokat egy központi elszívó rendszerhez csatlakoztatni, amelyet a szellőző- és légkondicionáló rendszerrel összehangolva üzemeltetünk, és amelyek általában a külső légtérbe engedik ki az elszívott levegőt. Természetesen ilyenkor sem nélkülözhető a szűrőzés, de annak minősége sokkal kevésbé kritikus, mint a visszakeringetett levegő esetén.

Egy központi rendszer fajlagosan olcsóbb lehet, mint több helyi szűrőállomás használata, de azt is figyelembe kell venni, hogy, amíg egy helyi elszívót néhány perc alatt át tudunk helyezni egy másik munkahelyre, a központi rendszer csővezetékeit és leágazásait eleve úgy kell megterveznünk, hogy a jövőbeni változások igényeit is figyelembe vesszük, mert ezek utólagos módosítása már nagyobb fennakadással járhat.

Összegezve a fentieket, megállapíthatjuk, hogy számos megoldás közül választhatjuk ki a céljainknak és lehetőségeinknek leginkább megfelelőt. Egy ilyen beruházás megvalósítása előtt célszerű több lehetőséget is mérlegelni és igénybe venni egy szakember segítségét.

FG-102 mobil kalibráló állomás forrasztóállomásokhoz

Praktikus megoldás a forrasztóállomások kalibrálására

FG-102 mobil kalibráló állomás

A minőségi forrasztást végző cégek egyik többletterhe a forrasztóállomások időszakos kalibrálása, amikor ellenőrzik és dokumentálják a szabályzó automatika által kijelzett és a pákahegyen valósan mérhető hőmérséklet eltérését. Ehhez általában az állomásokat néhány órára használaton kívül helyezik és átszállítják egy laboratóriumba, ahol rendelkezésre állnak a szükséges eszközök. Ez egyes esetekben jelentős kieséssel járhat.

Erre kínál megoldást a Hakko új eszköze, az FG-102 mobil kalibráló állomás, amely segítségével néhány perc alatt, akár az üzemeltetés helyszínén is el lehet végezni a szükséges mérést, amely eredményét a készülék eltárolja, az összes kapcsolódó adattal együtt. A tárolt adatok később letölthetők a számítógépre, tárolás és további feldolgozás céljából.

A készülék alapja a Hakko korábbi termékeiben (FG-100 pákahegy-hőmérő, FG-101 forrasztópáka ellenőrző műszer) is alkalmazott, szálkeresztes hőérzékelővel működő digitális hőmérő, amelyhez hozzákapcsoltak egy vonalkód-olvasót, valamint a további információk (dátum, mérések száma, stb.) nyilvántartásához és a számítógéppel történő kommunikációhoz szükséges hardvert és szoftvert.

FG-102 mobil kalibráló állomás mérési folyamata

Figyelembe véve, hogy a kalibráció legmagasabb költségű tétele a termelésből kiesett idő, az FG-102 mobil kalibráló állomás kialakításakor ennek csökkentése volt az egyik lényeges szempont. A folyamat maga egyszerű és gyors: a kalibrálást végző technikus beolvassa a műszer alaptartozékaként kapott vonalkód-olvasóval a forrasztóállomás azonosító számát és a saját azonosító számát, az érzékelőhöz érinti a pákahegyet, megvárja az érték stabilizálódását és tárolja a mérés eredményét.

fg102_8Mivel a gyártói előírás szerint egy adott számú mérés után ki kell cserélni a méréshez használt érzékelőt, a műszer nyilvántartja az elvégzett mérések számát és figyelmezteti a kezelőt a csere esedékességére. Ugyancsak nyilvántartásra kerül a műszer saját kalibrációjának lejárata is, amelyre szintén figyelmezteti a felhasználókat.

A műszer mérete és kompakt kialakítása lehetőséget biztosít arra, hogy azt kényelmesen kivihessük az üzemcsarnokba, így az is megoldható, hogy a forrasztóállomást nem kell elszállítani az üzemeltetés helyéről, hanem ott helyben elvégezhető a kalibrálás, ezzel is csökkentve a kieső időt.

A korábban már az FG-100-hoz és FG-101-hez is használható opcionális adapterek (C1541 és A1310) segítségével az FG-102 mobil kalibráló állomás a meleg levegős javítóállomások és ónfürdők bemérésére is alkalmas lehet. A készülék nem csak a Hakko, hanem bármelyik gyártó termékeinek kalibrálására is alkalmas.

Erről a készülékről, valamint a Hakko egyéb termékeiről a hivatalos magyarországi forgalmazótól kérhet részletes tájékoztatást.

FR-810 meleg levegős javítóállomás

Hakko FR-810 meleg levegős javítóállomás

2014 utolsó negyedévében a Hakko is elérkezett az utolsó tételéhez az ez évre bejelentett újdonságok listájából: az FR-810 meleg levegős javítóállomás is megkapta a CE-minősítést és ez által elérhetővé vált az európai felhasználók számára.

Visszatekintve az elmúlt néhány évtizedre, a megbízható meleg levegős állomások mindig is öregbítették a Hakko hírnevét. A kategória talán legismertebb képviselője a Hakko 850-es, amelyből még most, mintegy tíz évvel a gyártásának leállítása után is, számos kiválóan működő példány található az elektronikai szerelőcsarnokokban és javítóműhelyekben. Ezt a hagyományt hivatott folytatni az új FR-810 is, amely számos megoldása azonban új távlatokat nyit a meleg levegős technika alkalmazása előtt.

FR-810 beállítási tartományok

Első ránézésre az FR-810 meleg levegős javítóállomás egy szokványos készüléknek tűnik, ha azonban megnézzük a paramétereit, beláthatjuk, hogy messze kiemelkedik a kategóriájából. Akár a hőmérsékletet, akár a légáramot tekintve, az 50°C és 600°C, valamint az 5 liter/perc és 115 liter/perc között beállítható értékek egyedülállóan széles tartománya kimagasló alkalmazkodási lehetőséget biztosít a legkülönbözőbb javítási feladatok igényeihez. A digitális vezérlés időzítő funkcióval is rendelkezik. A rendszer öt előre beállított hőmérséklet-légáram-időtartam értékkészletet képes tárolni, amelyek megkönnyítik a már kipróbált beállítások újbóli használatát. A tárolt készletek egymás után rendezésével kialakítható egy hőprofil, amely megoldást jelenthet a bonyolultabb újramunkálási feladatokra is.

FR810_eng_presets

FR810_eng_profile

Ma már alapkövetelmény, hogy az ilyen rendszerek fejlett energiagazdálkodási funkciókkal is rendelkezzenek, azaz egy adott tétlenségi időszak után csökkentett fogyasztási módba álljanak, további tétlenség esetén pedig automatikusan kikapcsoljanak. Az FR-810 meleg levegős javítóállomás is rendelkezik ezekkel a funkciókkal. Mielőtt ezek az energiatakarékossági funkciók működésbe lépnének, a rendszer végrehajt egy automatikus hűtési ciklust, elkerülve, hogy a felhevített fűtőbetét egyik pillanatról a másikra légáram nélkül maradjon.

A Hakko egy új fúvókacsaládot is kifejlesztett az FR-810 meleg levegős javítóállomás részére, amelyek cseréje a nyélbe épített gyorscsatoló szerkezet segítségével pillanatok alatt végrehajtható. Ha korábbi Hakko modellek, vagy akár egyéb gyártók (OKI, Leister stb.) fúvókáit kivánjuk használni, egy B5058 közdarab beiktatásával azt is megtehetjük.

Ha bármilyen további információt szeretne kapni az FR-810 készülékről, forduljon bizalommal a Hakko hivatalos magyarországi képviseletéhez.

A forrasztási füstök elszívása – 2. rész

weller feltét

Cikksorozatunk előző részében áttekintettük a forrasztási füstök egészségkárosító hatásait, és megemlítettük az egyik elterjedt, de korlátozottan hatékony védekezési módszert, az aktív szenes szűrőt tartalmazó asztali elszívók használatát.

Mivel a forrasztási füstök mintegy 95%-a szilárd részecskékből áll, ahhoz hogy az elszívott levegőt megtisztítsuk az egészségre ártalmas tartalmától, azt a gázokat és gőzöket lekötő aktív szenes szűrő mellett egy nagy hatékonyságú részecskeszűrőn (úgynevezett HEPA szűrőn) is át kell vezetni. Ezek a szűrők jellemzően 0,3 µm átmérőig tartják vissza a levegőben lévő szilárd részecskéket. Mivel a forrasztási füstök szilárd anyaga nagyjából egyenletesen oszlik el a néhány tized mikrométertől néhány tíz mikrométerig terjedő tartományban, a HEPA szűrő tényleg alkalmas a teljes tisztításra.

Természetesen fennáll egy másik lehetőség is, ha az elszívott levegőt kiengedjük a külső légkörbe, amely kétségkívül megvédi a belül dolgozók egészségét, de egyrészt nem valószínű, hogy megfelelne a környezetvédelmi előírásoknak, másrészt pedig elég pazarlóan kezeli a csarnok jellemzően szabályozott hőmérsékletű és páratartalmú levegőjét, így a szűrésen megtakarított költségek valószínűleg a légkondicionáló berendezés magasabb üzemi költségeiben jelentkeznek. Ezért a szűrés nélküli füstelszívás semmilyen formában sem ajánlott.

A feladat tehát minden esetben az, hogy befogjuk a forrasztás során keletkezett füstöt, még mielőtt a dolgozó beszívná azt, és átvezessük egy szűrőberendezésen. A különböző füstelszívási módszerek abban különböznek, hogy miként oldják meg ezt a feladatot.

Pákacsúcs-elszívás, pákafeltéttel

metcal pákafeltétKezdjük a leghatékonyabb, de ennek ellenére kevésbé kedvelt és éppen ezért nem túl elterjed módszerrel, a közvetlenül a pákacsúcsról végzett elszívással. Mivel ez a keletkezéstől alig 1-2 centiméterre fogja be a füstöt, kétségkívül ezzel a módszerrel lehet legeredményesebben védeni a dolgozók egészségét. Az elszívás egy, a pákára felszerelt, viszonylag vékony, jellemzően 4 – 5,6 mm átmérőjű pákafeltéten és az ahhoz csatlakozó csővezetéken keresztül történik, így nem kell nagy légtömeget mozgatni, de a szivattyú egy elég erős negatív nyomást kell kialakítson, a hatékony működés érdekében. feltétes elszívásNéhány ismertebb cég, például a Weller 1-2 munkahelyet kiszolgáló pákacsúcs-elszívókat forgalmaz. Ezek a szükséges vákuumot a műhely sűrített levegő-hálózatára csatlakozva, egy Venturi cső segítségével alakítják ki, így a működésükhöz elektromos energia sem kell és a pákafeltétek vezetékei közvetlenül csatlakozhatnak hozzájuk. A nagyobb, elektromos szivattyúval rendelkező egységek jellemzően 8 – 50 munkahely kiszolgálására alkalmasak. Természetesen ilyen sok pákafeltét nem csatlakoztatható közvetlenül az elszívóegységhez, így a munkahelyeken ki kell alakítani egy csőhálózatot, amelybe minden munkahelynél becsatlakoztatható a pákafeltét csöve.

feltétes elszívás elrendezésFigyelembe véve, hogy egy elszívóegység számos munkahelyet képes kiszolgálni, még az egyes pákafeltétek beszerzését és a csővezetékek kialakítását is beleszámítva, az egy munkahelyre kivetített költségek sem túlzottan magasak. Ugyanakkor, a módszernek van néhány jelentős hátránya is, amelyek miatt nem vált túlzottan népszerűvé.

Ezek közül elsősorban magát a pákafeltétet kell megemlítenünk, amely számos esetben korlátozza a hozzáférést a forrasztási ponthoz. Egyes esetekben ez csak kényelmetlen, máskor pedig valóban magakadályozza, hogy a pákahegy odaférjen két alkatrész közé, egy zsúfolt áramköri kártyán.

A másik jelentős hátránya a rendszernek, hogy a munkahelyek becsövezése miatt az elrendezés nem rugalmas, az átrendezés bonyolult, ha a termelés körülményei megváltoznak.

Kevésbe zavaró, de azért érezhető hátrány még, hogy a pákafeltétek vékony csöveit könnyen eldugaszolja a lerakódás és gyakran tisztítani kell.

A forrasztási füstök elszívása – 1. rész

Forrasztási füstelszívás

Miért szükséges a forrasztási füstelszívás – tények és tévhitek

A forrasztásnak velejárója a füstképződés és a munkáltató kötelessége, hogy megakadályozza, hogy a dolgozók beszívják ezeket a füstöket. Ezt a tényt senki sem vitatja, de a megfelelő megoldás kiválasztásához mindenképpen hasznos lehet egy részletes áttekintés, amelyben elemezzük a probléma okát és a lehetséges megoldások hatékonyságát.

Kezdjük egy elterjedt tévhit eloszlatásával: a forrasztásnál keletkező füstök nem a forrasztóötvözet ólomtartalma miatt károsak. A forrasztás során keletkező hőmérséklet messze alatta marad annak, amelynél bármelyik alkalmazott fém gőzfázisba kerülne és így belélegezhető lenne. A forrasztásnál keletkező káros kibocsátás szinte kizárólagos forrása a folyasztószer. Ezért most, amikor már szinte mindenki áttért az ólommentes ötvözetek használatára, távolról sem csökkent a füstelszívás jelentősége. Ellenkezőleg, mivel nehezebben forrasztható ólommentes anyagokhoz nagyobb mennyiségű és sokkal agresszívabb folyasztószert használunk, a hatékony forrasztási füstelszívás sokkal fontosabb, mint bármikor.

A forrasztási füstök hatásaMiért is káros a forrasztás során keletkező füst?

Amikor aktiválásra kerül a folyasztószer, nagy mennyiségű, nagyon finom szilárd részecske – a természetes gyanta alapú szerek esetében kolofónium – kerül a levegőbe. A kolofónium pedig a foglalkozási asztma egyik fő okozója. Nem kevésbé veszélyesek a szintetikus alapú no-clean folyasztószerek, amelyek szintén a légzőszerveket irritáló anyagokat bocsátanak ki. Mérésekkel kimutaható, hogy a forrasztás során kibocsátott káros anyagok mintegy 95%-a szilárd részecske, a 0,3 µm-től 10 µm-ig terjedő tartományban (összehasonlításként, egy emberi hajszál átlagos átmérője mintegy 100 µm), a fennmaradó 5% pedig különféle gáz- és gőzfázisú anyagok, pl. metilalkohol, formaldehid, metán, széndioxid, szénmonoxid, izopropil alkohol stb. keveréke. A tüdő és a légutak mellett, ezek károsan hatnak a nyálkahártyákra, valamint szem- és bőrirrtációt is okozhatnak.

Nyilvánvaló, hogy minden munkáltatónak nem csak kötelezettsége, de érdeke is, hogy hatékony forrasztási füstelszívással biztosítsa a dolgozók egészségét, hiszen a különféle egészségügyi problémák miatt kieső munkaidő nekik is veszteséget jelent, nem is beszélve az esetleges munkavédelmi ellenőrzés során fenyegető bírságról…

Milyen a megfelelő forrasztási füstelszívás?

Erre a kérdésre próbálunk válaszolni a három részesre tervezett cikksorozatunk folytatásában.

Mielőtt azonban lezárnánk a jelenlegi részt, oszlassunk el még egy – elsősorban a termékeiket reklámozó gyártók által gerjesztett – tévhitet: egy aktív szenes szűrővel kiegészített ventilátor nem jelent igazi füstelszívást. Az aktív szén elsősorban a vegyszerek lekötésére alkalmas, holott, amint azt korábban kifejtettük, a forrasztási kibocsátás csak mintegy 5%-át Aktív szenes forrasztási füstelszívóképezik az ilyen anyagok. Ez viszont nem jelenti azt, hogy az ilyen berendezések semmiféle védelmet nem nyújtanak.
Az elsődleges hatásuk, hogy elterelik a szilárd részecskékkel telített levegőt arról a területről, ahonnan a dolgozó közvetlenül belélegezné azt. Így egy olyan munkaterületen, ahol nincs nagy zsúfoltság és csak viszonylag kevés forrasztási művelet zajlik egyidejűleg, megfelelően elhelyezve (hogy pl. ne egy szemben ülő dolgozó arcába fújja a szennyezett levegőt), az ilyen készülékek is elégséges védelmet biztosíthatnak, viszonylag csekély befektetéssel.

Az ennél hatékonyabb megoldásokat, amelyek meg is tisztítják a levegőt, cikksorozatunk folytatásában ismertetjük.