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-hőmérsékletnek nevezünk, 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.