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.
Miért 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 képezik 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.
Occam borotvája filozófiai elv, amely szerint két, az adott jelenséget egyformán jól leíró magyarázat közül azt kell választani, amelyik az egyszerűbb. (…) Ez az elv, melyet latinul „lex parsimoniae”-nek („takarékosság elve” vagy „tömörség elve”) neveznek, a következőképpen hangzik:„Pluralitas non est ponenda sine necessitate” magyarul: „A sokaság szükségtelenül nem tételezendő” (Forrás: wikipédia)
Műszaki területen edzett olvasóink bizonyára egyetértenek, hogy ez az elv a műszaki megoldások területén is érvényes. Egy feladat lehetséges megoldásai közül általában a legegyszerűbb a leghatékonyabb. Ha a kézi forrasztás területére összpontosítunk, a feladat, hogy a pákahegyet folyamatosan olyan hőmérsékleten tartsuk, amely megfelel a forrasztott kötés kialakításának, de nem károsítja a forrasztott alkatrészt és az a körüli területet. Első látásra ez nem tűnik bonyolult feladatnak, egy hőérzékelő elemet helyezünk el a hegy közelében, amely egy visszacsatoló jelet küld a szabályozó automatika részére. A gondok ott kezdődnek, ahol megnyilvánulnak a visszacsatoló hurok gyenge pontjai, a lassú reakcióidő és a nagy hiszterézis, amelyek miatt terhelés alatt a pákahegy hőmérséklete akár több tíz fokot is csökkenhet és jelentős energiatöbbletet és időt igényel, hogy ismét elérje a kívánt szintet. A gyártók többsége a szabályozó automatika szintjén kívánja orvosolni ezt a megoldást, egyre bonyolultabb logikai áramkörökkel bővítve a rendszert, amelyek némelyike tagadhatatlanul látványos eredményeket biztosított. Azonban azt sem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a bonyolultság egyik velejárója a megbízhatóság csökkenése. És itt lép a képbe Occam borotvája: miért a bonyolultság irányába induljunk, ahol egyszerűsíteni is lehet? Az egyik elegáns megoldást a fizikai szabályozással működő indukciós forrasztás kínálja.
A kaliforniai Metcal cég 1989-ben szabadalmaztatta a nagyfrekvenciás indukciós fűtéssel működő, SmartHeat néven forgalmazott forrasztórendszerét, amelyben a melegítőhatást a közvetlenül a hegy fémtömbjében gerjesztett örvényáramok fejtik ki. Mivel a gerjesztés nagyfrekvenciás árammal történik, a skin-hatás révén a fém ellenállása viszonylag magas és ezen az ellenálláson az örvényáramok teljesítménye hővé alakul. Amint a fém elér egy, az adott ötvözetre jellemző hőmérsékletet, amelyet Curie-hőmérsékletneknevezünk, a mágneses tulajdonságai megváltoznak, ez a skin-hatás megszűnéséhez vezet és az áramokat így már a fémtömb teljes tömege vezeti. Ezzel az ellenállása gyakorlatilag nullává válik. A szabályozó elektronika feladata, hogy állandó áramerősséget biztosítson a kimeneten, azaz, más szavakkal, biztosítja, hogy a kimenet áramgenerátorként működjön. Az pedig már az alapfokú elektromosságtanból ismert, hogy az áramgenerátor a rövidzárlaton, azaz a nulla ellenállású terhelésen nem ad le teljesítményt, így a melegítő hatás megszűnik. Amint a fém hőmérséklete csökken, ismét fellép a skin-hatás és a folyamat megismétlődik. A fentiekből következik, hogy nagyfrekvenciával gerjesztett örvényáramokkal egy fémtömböt, kizárólag csak egy adott, a fizikai jellemzők által meghatározott hőmérsékletre – a Curie-hőmérsékletre – lehet felmelegíteni. A folyamat hiszterézise nagyon alacsony, így -ha más hőelvonás nem történik, a fémtömb ±1,1°C ingadozással a Curie-hőmérsékleten marad. Összevetve az elektronikus hőmérséklet-szabályozással működő pákák legalább ±5°C üresjárati ingadozásával, láthatjuk, hogy ebből szempontból az indukciós forrasztás sokkal stabilabb.
(Zárójelben megjegyezném, hogy egy nagyjából negyedszázaddal idősebb rendszer is, bár nem indukciós fűtéssel működik, de a Curie-hőmérséklet alapján szabályozza a fűtést: a Weller közismert Magnastat rendszerében a hegy mágnesességének változását egy mágneskapcsoló érzékeli, és annak megfelelően kapcsolja ki- és be az fűtőbetét tápfeszültségét.)
Alacsony ceruzafogás
Visszatérve az indukciós fűtéshez, az üresjárati hőstabilitás mellett a módszer az alábbi előnyökkel is jár:
Mivel az energia közvetlenül a hegy anyagában alakul át hővé, nem lépnek fel a különféle közegek (fűtőszál-kerámia szigetelő-pákahegy) közötti veszteségek, ezért az energia sokkal hatékonyabban kerül hasznosításra. Ennek köszönhetően a rendszer sokkal gyorsabban kompenzálja a forrasztás során jelentkező hőelvonást, így nem csak az üresjárati, de a munka közbeni hőstabilitás is lényegesen jobb, mint a hagyományos fűtéssel működő pákák esetén
A hegy hőmérséklete kizárólag egy fizikai állandótól függ, ezért egy ilyen fűtésrendszert nem kell és nem is lehet kalibrálni. Ha egy dolgozó a megfelelő pákahegyek kapja meg a feladata elvégzéséhez, biztosított, hogy a munkát az előírt hőmérsékleten fogja elvégezni, mivel nincs lehetősége azt bármilyen módon elállítani
A kis méretek és a hatékony hőátadás lehetővé teszik, hogy a melegítésben közvetlenül nem érintett részek, mint a például hegy szára, gyengén hővezető anyagból készüljenek, így a melegítő hatás tényleg csak a hegyre korlátozódik. Ez által a hegy mélyen behelyezhető a nyélbe és alacsony, a precíz munkához ajánlott ceruzafogással lehet vele huzamos ideig dolgozni, a nélkül, hogy a nyél átforrósodna.
Metcal STSS – az első indukciós fűtésű páka
A 2009-ig tartó szabadalmi védettség alatt a Metcalnak nem jelentkezett versenytársa. A 20 év során a Metcal számos változatot dobott piacra ezzel a fűtési rendszerrel. Néhány változatnál az üzemi frekvenciát lecsökkentették 13,56 MHz-ről 450 kHz-re, az újabb modellek egy inkább látványos, mintsem hasznos teljesítménykijelzőt is kaptak, de az alapelv nem változott. A védettség megszűnésével a piac elkezdett átrendeződni. A Metcal márkát birtokló OK International néhány volt vezető alkalmazottja új céget alapított Kínában, Thermaltronics néven. Az új cég nem sok energiát fordított a fejlesztésre, a Metcal modelljeit kezdték el klónozni, némileg módosított formatervvel. A Metcaléval teljesen azonos elven működő fűtésüket „Curie Heat Technology”-nak azaz Curie fűtéstechnikának nevezik. A Thermaltronics pákahegyei behelyezhetők a Metcal pákanyelekbe és a cég elsősorban a Metcal jelenlegi felhasználóit igyekszik megnyerni, az olcsóbb hegyárak segítségével.
Hakko FX-100, a trónkövetelő
A Metcal jelentős versenytársai közül a japán Hakko jelentkezett elsőként indukciós forrasztórendszerrel. A Thermaltronicstól eltérően, a SmartHeat rendszer másolása helyett ők módosították a rendszer alapjait is: a korábbi állandó áramerősségű gerjesztés helyett bevezették -és szabadalmaztatták- a Power Assist néven hirdetett változó áramerősséggel történő gerjesztést. A vezérlőegység kimenete itt is áramgenerátorként működik, de az elektronika nyomon követi a terhelés által felvett teljesítményt és annak megfelelően módosítja a generátor által leadott áram erősségét. Nagy igénybevétel esetén, az áramot megnövelve, a rendszer nagyobb teljesítményt ad a pákának így akár a bekapcsolás utáni felfűtés, akár a forrasztás során leadott hőenergia kompenzálása sokkal gyorsabb lesz. A Hakko első ilyen rendszerű készüléke a 2013-ban bemutatott és 2014-ben piacra került FX-100, amelyet korábban már ismertettünk (lásd itt ). Ezen a készüléken a kijelző is több szerepet kapott – a pillanatnyilag felvett teljesítmény jelzése mellett megjeleníthetők a hegy használatára vonatkozó adatok, valamint – a leghasznosabb információként – a rendszer felismeri és megjeleníti a behelyezett hegy hőértékét. Ezt az első modellt a Hakkonál is kétségkívül újabb fejlesztések fogják követni és az is várható, hogy a többi jelentős gyártó is hamarosan jelentkezik majd ezekhez hasonló rendszerű készülékekkel.
A sok kézi forrasztást igénylő termékek gyártása során sok fejtörést okozhatnak a forrasztás alatt képződő óngolyók és szétfröccsent folyasztószer-maradványok. Ezek eltávolítása egy további tisztítási művelet beiktatását igényli, amely természetesen többletköltségekkel jár, ha a munkadarabon maradnak, ellenben, egy „időzített bombát” képeznek, amelyek a termék későbbi meghibásodását okozhatják. Ezt a kockázatot pedig egy magas minőségi követelményeket támasztó, például autóipari vagy orvosi alkalmazás esetén nem szabad felvállalni.
Alapigazság, hogy minden hibát úgy a legkönnyebb kijavítani, ha az be sem következik, ezért célszerű megvizsgálni az ilyen szennyeződések keletkezésének okát, amely ebben az esetben a folyasztószer aktiválásában keresendő. A folyamatot jól szemlélteti az alábbi videó:
Megfigyelhető, hogy a folyasztószer aktiválása röviddel az ón megolvadása előtt következik be. Ez így természetes, mivel a folyasztószer feladata, hogy előkészítse a felületeket az ón megtapadásához, tehát, ideális esetben, mire az ón megolvad, a folyasztószer már éppen elvégezte a munkáját és elpárolog. A videófelvételről felismerhető a probléma is: amíg az ón szilárd, a forrásban lévő folyasztószer csak huzal végénél, a csatornák viszonylag szűk metszetében képes kijutni a forrasztási területre. Mivel az ón megolvadása igen gyorsan bekövetkezik – minél magasabb hőmérsékleten forrasztunk, annál rövidebb idő alatt – gyakran előfordul, hogy az ón megolvadásakor a belső csatornákban még forrásban lévő folyasztószer található. Ilyen esetben az elpárolgó szer nyomása legyőzheti a megolvadt ónréteg ellenállását és kitörhet, szétszórva a folyasztószer maradványait és az ón kisebb részecskéit, óngolyókat képezve.
Természetesen ez a jelenség nem csak a kézi forrasztásnál, hanem az újraömlesztő kemencében is bekövetkezhet, viszont egy ilyen gyártási folyamat esetében, a hőprofil gondos kiválasztásával pontosabban beállítható a folyasztószer aktiválásának és az ón megolvadásának megfelelő időzítése. A pákás forrasztás sajnos nem biztosít lehetőséget ilyen pontos beállításra.
Ilyen esetben hasznos lehet egy olyan eszköz, amely egy hosszanti, ék alakú bemetszést készít az ónhuzalba, amely biztosítja az aktiválás során keletkező nyomás kiengedését, drasztikusan lecsökkentve az óngolyók és folyasztószer-maradványok szétfröccsenését.
Az ónhuzal bemetszése
Hakko 375 ónadagoló és -vágó
Ezt a feladatot látja el a Hakko 375 ónadagoló és -vágó készülék. A működése roppant egyszerű: a berendezés letekeri az ónhuzalt a tekercsről és egy bemetszést készít annak hosszában. A huzal továbbítása gombnyomásra történik. Amennyiben a készülék saját gombja nem eléggé kézreeső, egyszerűen felszerelhető egy kiegészítő nyomógomb vagy egy lábpedál.
Célszerű a készüléket a forrasztási ponthoz minél közelebb elhelyezni, hogy csak egy minimális hosszúságú ónhuzal kerüljön bemetszésre, ugyanis a levegővel való hosszas érintkezés révén oxidálódhatnak a felületek és csökkenhet a forraszthatóság.
A Hakko új termékeit bemutató korábbi bejegyzésünkben már megemlítettük az FX-100 forrasztóállomást, amelyben a Hakko első ízben alkalmazta az indukciós fűtést. Most, hogy ez a termék már a hazai piacon is megjelent, érdemes néhány szót ejtenünk magáról erről a fűtési módról, amely gyökeresen eltér a forrasztástechnikában hagyományosan alkalmazott, egy fűtőellenálláson alapuló módszertől.
Ennek lényege, hogy nagyfrekvenciás áramot vezetve a hegy körül elhelyezett tekercsbe, a hegy anyagában gerjesztett örvényáramok fejtik ki a melegítő hatást. Ez módszer két fő előnnyel jár:
sokkal hatékonyabban hasznosítja az energiát, így egy kisebb teljesítményű készülék is egy nagyobb teljesítményű hagyományos rendszerrel megegyező forrasztóhatást biztosít
a módszer segítségével csak egy fizikai állandó által meghatározott adott hőmérsékletre lehet felmelegíteni a hegyet, így a rendszer nem igényel elektronikus hőmérséklet-szabályozást
Az ilyen rendszerekhez a hegyek adott hőmérséklet-sorozatokban készülnek, így a hőmérsékletet nem lehet a megszokott módon szabályozni, egy adott hegy mindig csak a rá jellemző hőmérsékletre melegszik fel. Bár ugyanezt el lehet mondani a mintegy 60 éve piacon lévő, a Weller TCP pákákból is ismert Magnastat szabályozásról is, azzal ellentétben, az indukciós fűtés egyik jellemzője az egyedülállóan pontos hőmérséklet-tartás, üresjáratban egy ilyen rendszerű fűtéssel rendelkező páka hőingadozása csak 1,1 °C. Természetesen az üresjárati hőingadozás nem feltétlenül igaz a terhelés alatti hőmérséklet-csökkenés esetén, de a fűtés kiváló hatékonysága és a hegyek kis tömege révén a hegy nagyon gyorsan pótolja az elvesztett energiát, így a forrasztás közbeni hőingadozás is nagyon alacsony.
Ugyanezen tulajdonságoknak köszönhető a egyedülállóan rövid felmelegedési idő, az ilyen rendszerű pákák mintegy 4-5 másodperc alatt elérik az üzemi hőmérsékletet. Mivel a hőmérséklet átállításához a hegy cseréje szükséges, ami természetesen a készülék kikapcsolásával jár, ez is egy olyan tulajdonság, amely nem elhanyagolható, ha az ilyen rendszerekkel való munka kényelmét vizsgáljuk. Az elektronikus szabályozás hiánya azt is jelenti, hogy ezeket a rendszereket nem szükséges és nem is lehetséges kalibrálni.
A Hakko egy új elemet is bevezetett az FX-100 készüléken, az úgynevezett „Boost” gombot, amely segítségével egy korlátozott mennyiségű többletenergia biztosítható a forrasztás idejére, hasonló hatással, mintha a hegy hőmérséklete mintegy 5°C-kal megugrana. A funkció használata jelszóhoz köthető vagy letiltható. A rendszer egy másik újdonsága az úgynevezett „Power Assist” funkció, amely a pákahegy által felvett teljesítmény folyamatos figyelését és a leadott teljesítmény igény szerinti korrekcióját jelenti, amely révén a hasonló elven működő versenytársakhoz képest gyorsabb regenerációs időket eredményez.
Az ehhez a családhoz kifejlesztett T31-es sorozatú pákahegyeket megerősített vasbevonat jellemzi, amely mintegy kétszeres élettartamot eredményez, a versenytársakkal összehasonlítva. A pákahegyek jelölésében, a Hakko szokásos formakódja mellett található 01 és 02 számkód a 450°C, illetve a 400°C hőmérsékletű fűtőbetétet jelzi.
Az indukciós fűtéssel működő rendszer elsődleges alkalmazási területe elsősorban a szigorú minőségi követelményeket támasztó iparágakban található, mint az autóipari vagy a gyógyászati elektronikus áramkörök gyártása és javítása.
Innen még, ahhoz, hogy nitrogénes légkörben tudjunk forrasztani, el kell juttatni a nitrogént a forrasztási pontra, méghozzá a megfelelő mennyiségben. A hullámforrasztó vagy az újraömlesztő kemence esetén egy többé-kevésbé zárt vagy lezárható teret kell enyhén túlnyomásos nitrogénnel feltölteni, a páka mozgásterét viszont bonyolult és kényelmetlen lenne lezárni, így csak a pákacsúcs köré folyamatosan áramoltatott gázzal tudjuk a megfelelő légkört kialakítani. Ezzel elérkeztünk a folyamat legkényesebb eleméhez: el kell érnünk, hogy minden pillanatban a kellő mennyiségű nitrogén jusson a pákacsúcs köré, olyan módon, hogy megfelelően kiszorítsa az oxigént a forrasztás területéről.
A forrasztási ponttól kiindulva, ehhez elsőként egy speciálisan kialakított pákára lesz szükségünk, amely a belsejében kialakított járatok segítségével, egyenletes eloszlásban a pákacsúcs köré irányítja a nitrogén áramlását. A páka kialakításában két szempontot kell figyelembe venni:
A belső járatok a fűtőbetét mellett vezessék el a gázt, biztosítva annak előmelegítését. Ha más úton, hideg nitrogént áramoltatnánk közvetlenül a forrasztási pontra, annak hűtő hatása drasztikusan lerontaná a hegy fűtésének hatásfokát.
A nitrogén a pákacsúcshoz minél közelebb kerüljön kibocsátásra, több ponton keresztül, egyenletesen elosztva, hogy valóban a forrasztási ponton alakuljon egy nitrogénben dús (értelemszerűen oxigénben szegény) légkör.
Szemléltetésként a Hakko FM-2026 páka vázlatát közöljük, de mindegyik működőképes páka hasonló alapelvek szerint lett kialakítva.
Mindenképpen figyelembe kell vennünk a páka kiválasztása során, hogy a nitrogén felmelegítése egy bizonyos mértékű többlet-energiát kíván, így olyan forrasztóállomást válasszunk, amely megfelelő teljesítménnyel rendelkezik.
Hakko FX-791 nitrogénszabályzó berendezés
Még egy nagyon gondosan kiválasztott páka mellett is kritikus fontosságú, hogy a megfelelő mennyiségű nitrogén érkezzen a forrasztás helyére. Túl kevés nem biztosítaná a kívánt hatást, túl sok -azaz túl nagy sebességgel áramló – feleslegesen hűtené a rendszert. Ezt a követelményt figyelemben tartva és a pákától továbblépve, elérkeztünk a rendszerünk következő eleméhez, a szabályzóegységhez, amely elengedhetetlen tartozéka minden nitrogénes forrasztórendszernek. Ez egy áramlásmérő és -szabályzó berendezés, amely a gáz egyenletes és szabályozható áramlási sebességét biztosítja. Az ezen beállított áramlási érték a folyamat kritikus paramétere és a kulcsa annak, hogy a nitrogén alkalmazása valóban a kívánt eredményt biztosítsa.
A bemutatott termékekről és megoldásokról a Hakko termékek hivatalos magyarországi forgalmazójától, a Pro-Forelle Bt-től kérhet részletes tájékoztatást.
Sorozatunk első részében áttekintettük a nitrogénes légkörben végzett forrasztás előnyös tulajdonságait. A következő kérdés, amelyet meg kell vizsgálnunk, hogy honnan lesz a forrasztás helyén elegendő nitrogén. Ehhez először is szükségünk lesz magára a nitrogénre.
Ha már más technológiai folyamatoknál – például a hullámforrasztásnál – bevezetésre került a nitrogén alkalmazása, a címben feltett kérdés fel sem merül. Ilyen esetekben már rendelkezünk valamilyen nitrogénforrással és ha annak kapacitásában még vannak tartalékok, akkor csak az elosztó hálózatot kell kibővítenünk a kéziforrasztó munkahelyekig.
Amennyiben más munkafolyamatok nem használnak nitrogént, akkor érdemes megvizsgálni az egyéb rendelkezésre álló lehetőségeket. Természetesen dönthetünk egy központi tartályos, csővezetékes hálózat kiépítése mellett és ebben az esetben a szükséges nitrogént bármelyik erre szakosodott ipari gázszolgáltatótól megvásárolhatjuk, de ne feledkezzünk meg a legkézenfekvőbb lehetőségről sem: a környezeti levegőről, amelynek mintegy négyötöde nitrogén. Már csak egy megfelelő módszerre van szükségünk, hogy kivonjuk a levegőből a szükséges nitrogént. Ennek leggazdaságosabb módja egy üreges rostmembrán szűrőt alkalmazó nitrogéngenerátor használata.
Levegőt átvezetve egy ilyen roston, annak összetevői eltérő módon viselkednek: az oxigén, a széndioxid, a szénmonoxid és a vízpára áthatol a membránon, míg a sokkal lassúbb áthatolóképességű nitrogén, a rost mentén továbbhaladva, elválik az előbbiektől. Ezzel az eljárással kb. 99,9%-os tisztaságig vonhatjuk ki a levegőből a nitrogént. A szűrő működését a fenti ábra szemlélteti. A szükséges levegőáramot a munkahelyi sűrített-levegőhálózat vagy egy kompresszor szolgáltatja. A membránszűrő védelmében ajánlott az abba bevezetett levegő előzetes szűrése, amely megtisztítja azt portól és egyéb szennyeződésektől, valamint a túl sok vízpárától.
Az ilyen rendszerű nitrogéngenerátorok bekerültek számos forrasztástechnikai gyártó kínálatába, amelyek kifejezetten a kézi forrasztóállomásaik igényeihez méretezett berendezéseket ajánlanak. Jó példa erre a HAKKO FX-780, amely segítségével akár a belépő szintű FX-888D-vel is végezhetünk nitrogénes forrasztást.
HAKKO FX-780 nitrogéngenerátor
Az ismertetett termékekről a magyarországi forgalmazótól, a Pro-Forelle Bt.-től kérhet részletes felvilágosítást.
Bár az automatikus gyártási eljárások során, legyen szó akár hullámforrasztásról, akár újraömlesztő kemencéről, elterjedt a nitrogénes környezetben végzett forrasztás, az egyszerű pákával végzett műveletek esetén, mivel ezeknél a műveleteknél a környezet kialakítása jelentős többletforrásokat igényel, először arra kérdésre keresünk választ, hogy egyáltalán érdemes-e nitrogénnel forrasztani? A forrasztás során a legtöbb gondot az oxidáció okozza, így oxigénszegény környezetben megszűnik számos olyan tényező, amely negatív hatással lenne akár a kialakuló kötés minőségére, akár a művelet időtartamára. Mivel a felületek nem oxidálódnak, elsősorban gyorsabb hőátadásra, valamint jobb felületi tapadásra számíthatunk. Ezt szemlélteti az alábbi videofelvétel:
A Hakko által végzett kísérlet is hasonló eredményt igazol. Ebben 5 egyforma hőterhelést képviselő pont szobahőmérsékletről 250°C-ra történő felmelegítésének ideje került mérésre. Az időmérés akkor indul, amikor a kezelő hozzáérinti a pákahegyet az első ponthoz, amint egy pont hőmérséklete eléri a 250°C-ot, a rendszer kiad egy jelzést és a kezelő átteszi a pákahegyet a következő pontra. Az időmérést az ötödik pont jelzése állítja le. A kísérlet eredményét az alábbi grafikon szemlélteti:
A 3 másodpercnyi időnyereség mellett az is megfigyelhető, hogy nitrogénes környezetben, a közeg jobb hővezetése az éppen nem forrasztott pontok előmelegítéséhez is hozzájárul, így az egyes pontok kezdeti hőmérséklete egyre magasabb. Ez a hatás is hozzájárul a folyamat hatékonyságának növeléséhez. Nem elhanyagolható szempont, hogy a nitrogénes környezetben alkalmazható alacsonyabb aktivitású folyasztószerek kevésbé korrozívan hatnak a pákahegyekre, így azok élettartama is hosszabb lesz. Az ilyen folyasztószerek kevesebb maradványt hagynak az áramköri kártyán, így a tisztítási igény is alacsonyabb. A nitrogénes forrasztás lehetőségeiről a Hakko termékek hivatalos magyarországi forgalmazójától, a Pro-Forelle Bt-től kérhet részletes tájékoztatást.
Miért is káros a forrasztás során keletkező füst?
képezik az ilyen anyagok. Ez viszont nem jelenti azt, hogy az ilyen berendezések semmiféle védelmet nem nyújtanak.
