Spájkovanie

Letovanie znamená aj trávenie leta, pozri pod dovolenka.

Spájkovanie alebo hovorovo letovanie je metóda metalurgického spájania kovových predmetov iným kovom - spájkou, ktorého teplota tavenia je nižšia, ako teplota tavenia spájaného materiálu. Spoj vzniká roztavením spájky do kvapalného stavu, pomocou adhézie – priľnavosti kovu a spájky a čiastočne aj vplyvom difúzie – prelínania častíc spájaného kovu a spájky. Spájkované spoje sa používajú predovšetkým v elektrotechnike, klampiarstve a strojárstve. Spájkovanie sa delí na:

• tvrdé spájkovanie
• mäkké spájkovanie

Spájkovanie

Zahrievanie spájky a spájaného kovu sa vykonáva nástrojom -spájkovačkou alebo plameňom.

Základné spôsoby spájkovania

• Nánosové – roztavená spájka len zmáča spájané plochy
• Kapilárne – súčasti sú vhodne zaistené proti vzájomnému posunutiu a do medzery je vložená spájka (napr. vo forme zŕn), po vložení do pece sa spájka roztaví a dôjde k spojeniu

V elektrotechnike sa pri spájkovanie súčiastok v hromadnej výrobe používa spájkovanie vlnou. Pri tejto technológii osadené dosky plošných spojov (DPS) prechádzajú vlnou tekutej spájky hnanej čerpadlom. Dnes sa pre spájkovanie surface mount devices (SMD) súčiastok používa hlavne spájkovanie pretavením (reflow). Na DPS sa cez šablónu z tenkej bronzovej fólie nanesú bodky pastovitej spájky. Táto spájka má lepivú konzistenciu, takže vo fáze osadzovania funguje aj ako lepidlo a pridŕža súčiastky na doske. Pri prechode dosky cez taviacu pec sa spájka roztaví a vytvorí spájkované spoje.

Spájkovačky

Spájkovačka je nástroj pre tavenie kovov pri spájkovaní súčiastok mäkkým spájkovaním (do 450 °C). Pri spájkovaní sa kovové súčiastky najskôr spájkovačkou zahrejú a pridaním roztavenej spájky sa spoja. Spájka vytvorí po vychladnutí pevné mechanické a elektrické spojenie. Spájané kovové súčiastky nie sú na rozdiel od zvárania natavené. Napriek tomu vzniká na povrchu kovovej súčiastky v styku so spájkou tenká legovaná vrstva.

Elektrické spájkovačky sú vždy osadené vymeniteľným spájkovacím nadstavcom. Vymeniteľný nadstavec (hrot) je zhotovený tepelne dobre vodivého kovu, spravidla z medi alebo jej zliatin. Meď sa ale v roztavenej spájke rozpúšťa a hrot sa rýchlo opotrebúvava. Spájkovací hrot je preto väčšinou pokrytý vrstvou odolnejšieho kovu, napríklad niklu. Vymeniteľný hrot je ohrievaný vinutím cievky (riadený skrat), alebo odporovým ohrievacím telieskom. Spájkovačky existujú s výkonom od niekoľkých wattov na spájkovanie plošných spojov až po výkony niekoľkých stoviek wattov. Zvláštnym typom spájkovačky je pištoľová (transformátorová) spájkovačka. Miesto hrotu má spájkovačka slučku z drôtu. Slučka sa zahrieva prechodom veľkého prúdu dodávaného zabudovaným transformátorom. Transformátor dodáva veľký prúd pri nízkom napätí a ani pri prerušení slučky nehrozí úraz elektrickým prúdom. U pištoľovej spájkovačky je výhodou rýchly ohrev na pracovnú teplotu. Zapája sa tlačidlom na rukoväti, ktoré sa musí držať zopnuté po celú dobu práce. Pri odložení sa spájkovačka sama vypne. Pištoľové spájkovačky sa vyrábajú s výkonom okolo 100W. Pre prácu s citlivými elektronickými komponentmi nie sú vhodné kvôli indukovaným napätiam

Spájky a tavidlá

Spájka je prídavný materiál, ktorý vypĺňa medzeru medzi materiálmi a spája ich. Podľa teploty tavenia sa delí:

• Mäkké spájky (teplota tavenia do 450 °C)
  • Cínové spájky
  • Špeciálne spájky
• Tvrdé spájky (teplota tavenia nad 450 °C)
  • Pre spájkovanie ľahkých kovov
  • Na báze Cu
  • Na báze Ag
  • Na báze Ni
  • Na báze Pd
  • Spájky z ušľachtilých kovov
  • Pre vákuové spájkovanie

Tavivá sú chemické prostriedky, ktoré zabraňujú oxidácii spájkovaných plôch a zlepšujú styk spájkovačky s povrchom spájkovaných dielcov. Najčastejšie používaným tavidlom pre mäkké spájkovanie je kolofónia.

Tavivá možno rozdeliť:

• Podľa spôsobu spájkovania
  • Tavivá pre mäkké spájkovanie
  • Tavivá pre tvrdé spájkovanie (bórax, kyselina boritá, zmes bóraxu a kyseliny boritej)
• Podľa účinku
  • Tavivá žieravé
  • Tavivá bez leptacieho účinku

Spájkovanie v elektrotechnike

Spájkovanie je jednou z najdôležitejších technológií v elektronike, kde sa spájkovaním vodivo spájajú a súčasne mechanicky upevňujú jednotlivé súčiastky na dosku plošných spojov.

Ako spájka sa najčastejšie používala vynikajúco osvedčená zliatina cín + olovo (obvykle v eutektickom zložení 63 % Sn + 37 % Pb, niekedy s prímesou malého množstva medi, striebra a iných kovov), aj keď sa často nesprávne označuje ako cín. V poslednom čase kvôli tlaku na ekológiu sa prechádza na bezolovnaté spájky, ktoré však majú horšie mechanické vlastnosti, horšiu stabilitu, ťažšie sa používajú a sú drahšie. Pre úspešné spájkovanie je potrebné dodržať príslušnú teplotu a čas tavenia, je potrebné prehriať spájkované predmety aby boli dokonale zmáčané spájkou. Nakoľko však niektoré vlastnosti olova nevieme nahradiť, aj komisia EÚ uznala, že napríklad pre kryogénne aplikácie je možné olovnaté spájky používať naďalej.

Spájkovanie v strojárstve

Ak sa spájané súčiastky z dôvodu nežiaducej degradácie vlastností nemôžu ohriať na teploty potrebné k ich zváraniu, alternatívou je spájkovanie.

Pri tvrdom spájkovaní sa kovová spájka s teplotou tavenia nad 450°C roztaví, kapilárnymi silami vtečie do priestoru medzi dvomi spájkovanými povrchmi a následne stuhne. Spájka sa aplikuje do ohriateho spoja v podobe drôtu, fólie, prášku, spájkovacej pasty a roztaví sa pomocou kyslíko-acetylénového horáka, indukčným ohrevom alebo vložením súčiastok do odporovej pece. Zospájkované súčiastky chladnú na vzduchu. Tvrdým spájkovaním sa dajú spájať takmer všetky kovy s teplotou tavenia nad 650°C, dokonca aj dva rôzne kovy s odlišnou teplotou tavenia. Keramické súčiastky sa tiež dajú vzájomne zospájkovať, avšak ich povrch sa musí najskôr pokoviť meďou alebo niklom.

Pri mäkkom spájkovaní je teplota tavenia spájky pod 450°C. Spájkované spoje sú menej pevné, spájka sa aplikuje podobne ako pri tvrdom spájkovaní, prípadne sa spájkovaný povrch predpovlakuje cínom a spájané povrchy sa ohrejú horákom, elektrickým spájkovacím drôtom alebo infračervenými výhrevnými lampami.

Príklady spájkových spojov:

• spoj preplátovaním plechov
• spoj podložený tupý
• spoj s prehybom
• rúrky s vonkajším krúžkom
• rúrky s rozohnatým koncom jednej z rúrok
• čiastočne rozohnatý koniec jednej rúrky
• pripojenie konca kruhovej tyče

Výhody spájkovania

• možnosť spájania rôznych materiálov aj ťažko taviteľných,
• spájané materiály sa nenatavujú, takže ich vlastnosti sa pôsobením tepla neporušia. (štruktúra, mechanické, elektrické, a magnetické vlastnosti).
• jednoduché zariadenie na výrobu, montáž a údržbu

Nevýhody spájkovania

• pomerne malá pevnosť spojov
• zložité tvary spojov a tým zvýšená prácnosť