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Saldatura a Stagno (Brasatura dolce)

Il compito della saldatura (tecnicamente in questo caso si parla di brasatura dolce in vece di saldatura in quanto il metallo di apporto che funge da legante è diverso dal metallo costituente i pezzi da saldare ed ha una temperatura di fusione decisamente inferiore a questi) nell'elettronica è quello di unire elettricamente e meccanicamente i componenti per formare i circuiti elettronici.
Consiste nel fondere dello stagno (in realtà una lega di stagno ed altri metalli come vedremo di seguito) che funge da legante fra le varie parti che vanno unite, alla ricerca del miglior collegamento elettrico e una certa resistenza meccanica.
In genere per fondere lo stagno si usa un attrezzo chiamato saldatore.

Il saldatore

Si tratta di un attrezzo alimentato a corrente elettrica ma in alcuni casi anche a gas (il saldatore a gas si usa quando non è disponibile la rete elettrica o quando si vuole saldare qualcosa che ha una forte dissipazione termica, in virtù del maggior calore prodotto).
Solidale con la parte riscaldante vi è una punta di rame di forma opportuna.
Nella versione elettrica non è diverso da un ferro da stiro, la corrente elettrica scalda una resistenza elettrica che a sua volta scalda la punta del saldatore.
Quelli professionali hanno un sistema di regolazione elettronico della temperatura che assume un valore bel specifico e mantenuto costante utilizzando un sensore per rilevare la temperatura posto a contatto della punta stessa.
Dopo un certo periodo di utilizzo la punta di rame del saldatore tende ad ossidarsi, quindi deve essere pulita sia dall'ossido che dallo stagno in eccesso e in genere lo si fa usando una spugnetta bagnata con acqua.
Quando la punta è troppo consumata va rimpiazzata con una nuova allentando la vite di ritenuta sul corpo del saldatore.

Attrezzo per saldatura con lente, pinzette e portasaldatore
Saldatore a stilo elettrico di piccola potenza
Saldatore a stilo elettrico di piccola potenza
Saldatore a stilo elettrico di media potenza

Attrezzo per saldatura con lente, pinzette e portasaldatore

Sopra Saldatore a stilo elettrico di piccola potenza, 25Watt.
Sotto, saldatore di media potenza da 60Watt.

Saldatore termostatato

Si tratta di un saldatore di grossa potenza, che, quindi, arriva a temperatura molto velocemente, termostatato, che quindi, quando arriva alla temperatura preimpostata la mantiene dosando la tensione di alimentazione.
La grande potenza occorre per contrastare il raffreddamento della punta quando si salda un oggetto che ha una forte dissipazione di calore.
La temperatura si seleziona attraverso un apposito comando e nei modelli migliori viene visualizzata su un display.
Inoltre è alimentato da un alimentatore apposito isolato dalla tensione di rete e collegato a massa per preservare l'integrità dei componenti sensibili all'elettricità statica.
L'esemplare ritratto è della Weller, ditta leader per questo genere di attrezzature.
Si tratta in genere di saldatori molto costosi se paragonati a quelli a potenza costante che si possono trovare in ferramenta.

Saldatore per stagno regolabile e termostatato Saldatore per stagno regolabile e termostatato

La lega di stagno per saldatura (lega eutettica)

Si trattava anticamente (fino al 2006) di una lega di piombo e stagno (in genere 60/40), recentemente il piombo è stato eliminato in quanto tossico e rimpiazzato con una piccola percentuale di altri metalli come rame e argento (in genere stagno-rame 99,3/0,7, stagno-argento 96/4 ma anche 2.5% argento/0.7% rame/95.8% stagno).
Lo scopo dell'utilizzo di una lega è quello di avere una temperatura di fusione più bassa di quella dei singoli metalli costituenti.
Questo tipo di lega si chiama lega eutettica che significa "facile da fondere" (dal Greco).
Normalmente lo stagno per saldatura è disponibile in fili di diverso diametro raccolti in rocchetti e quali hanno al loro interno un'anima o più anime (1, 3 o anche 5) di pasta salda che serve da flussante.
La miglior lega per saldatura, come caratteristiche di fondibilità e durata nel tempo rimane sempre quella piombo/stagno che è immune a tutti i problemi legati all'utilizzo di leghe contenenti una percentuale più alta di stagno come i famosi "baffi" dello stagno o la "peste" dello stagno.
Un'altra considerazione doverosa riguarda il diametro del filo di stagno da utilizzare per la saldatura che è funzione del tipo di lavoro che vogliamo fare.
Per esempio se vogliamo saldare un PCB occorre avere del filo di stagno abbastanza fine, al massimo 1mm di diametro ma anche 0,5-0,8.
Se invece vogliamo saldare grossi componenti o un filo di terra su un palo infisso nel terreno con un saldatore a fiamma, allora potremmo usare delle barrette di stagno di grossa sezione.

Stagno per saldatura Barattolo di pasta salda (flussante) e rocchetto di stagno per saldatura

Rocchetto di stagno (lega) per saldatura

Barattolo di pasta salda (flussante) e rocchetto di stagno per saldatura

La pasta salda (pasta disossidante)

La pasta presente all'inteno dello stagno usato per la saldatura è un flussante che ha lo scopo di rimuovere l'ossido nel punto in cui vogliamo realizzare la saldatura, ossido che non permetterebbe un contatto e una diffusione del materiale di apporto (stagno) sulla superficie dell'oggetto da saldare (in genere rame ma anche altri metalli).
Il flussante in fase di saldatura evapora in una caratteristica nuvola di fumo bianco lasciando pochi residui che possono essere rimossi con un solvente.
In genere il fumo prodotto è bene che sia rimosso con un aspiratore per evitare che l'operatore lo possa respirare.

Cosa si intende per "flussante"

Il flussante è un prodotto chimico utilizzato per preparare la superficie metallica alla saldatura.
Tutte le superfici metalliche esposte all'aria o meglio all'ossigeno presente nell'aria, tendono a creare un sottile strato di ossido: la sua asportazione è fondamentale, al momento della saldatura per avere un intimo contatto fra il materiale da saldare e il materiale di apporto.
Il flussante utilizzato in elettronica ha tre funzioni:

Vari tipi di stagno per saldatura di varie sezioni Vari tipi di stagno per saldatura di varie sezioni Vari tipi di stagno per saldatura di varie sezioni

Nell'immagine sopra sono ritratti vari tipi di lega per saldatura di diverse sezioni.
La qualità del prodotto in genere si evidenzia con il colore dello stesso.
Se mantiene un aspetto grigio chiaro e brillante in genere è di buona qualità in quanto non si ossida facilmente all'aria.
Come vedete il rocchetto più piccolo tende ad avere una colorazione grigio scuro indice di ossidazione superficiale, quindi di qualità peggiore.

Protezione dell'operatore durante la saldatura

I rischi principali sono l'ustione e l'inalazione dei fumi di saldatura.
E' bene dotarsi di un buon aspiratore per i fumi e di molta attenzione per evitare le scottature che in ogni caso sono inevitabili ma non provocano mai danni rilevanti vista l'esigua potenza in gioco e le temperature relativamente basse.

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