CURSO TALLER ACTIVIDAD 8 SOLDADURA – DESOLDADURA 1. DEFINICIÓN. Es la unión física de metales afines para garantizar un buen contacto eléctrico y una buena resistencia mecánica. 2. TIPOS DE SOLDADURA. 2.1. Soldadura eléctrica. 2.2. Soldadura de punto. 2.3 Soldadura autógena. 2.4. Soldadura por alta frecuencia. 2.5. Soldadura de estaño. En el curso de Taller, estamos interesados en el estudio y la práctica de la soldadura de estaño. Los otros tipos de soldadura solamente se mencionan, y se trataran en el curso de Mecatrónica. La soldadura de estaño, es una soldadura blanda, moldeada con aleación de plomo y estaño, con las siguientes características: Funde a bajas temperaturas. Bajo punto de fusión (182 .C). Buena resistencia mecánica y buena conductividad eléctrica. No es fácilmente alterada por el medio ambiente, la oxidación y los agentes corrosivos. Proporciona un buen acabado. El plomo proporciona maleabilidad y resistencia. El estaño es un buen conductor, de fácil fundición y asegura un adecuado estañado o humedecimiento al soldar, lo que permite un acabado brillante. Esta soldadura generalmente se suministra como filamento enrollado en tambores. Este filamento es una especie de capilar cubierto con una resina fundente.

La resina facilita la fundición, actúa sobre los óxidos y suciedades de otro tipo, limpiando el área a soldar. Fácilmente se consigue pomada para desoldar a base de resina. En general esta pomada no se usa si la soldadura es tipo capilar con resina, o si es muy delgada. Sólo se aconseja en áreas grandes. Hay muchos tipos de soldadura de estaño, y con características diferentes. Su calibre depende del tipo, o sea de la aleación, y por lo tanto de la aplicación. En la siguiente tabla se resume la aplicación dependiendo de la aleación. % Sn

% Pb

APLICACIÓN

30

70

50 60 63

50 40 37

70

30

Se usa en plomería. Es una soldadura gris oscura y tiene alta temperatura de fusión. Usada en mecánica y electricidad industrial. Se realiza con soplete. Soldadura de radio de uso general. Es la más común en el mercado. Es la mejor soldadura de radio. Se denomina soldadura “eutéctica” . Es costosa. Soldadura de radio de acabado brillante. Es muy costosa. 1

Figura 1. Aleación de plomo y estaño. Punto eutéctico

PUNTO EUTÉCTICO. Es el punto donde dos metales en cierta proporción funden a baja temperatura conservando ciertas características físicas. Por lo tanto es el punto óptimo para la fundición de la aleación. La soldadura ideal para aplicaciones electrónicas es de 63% S n -37% Pb. En la figura 2 se muestra la herramienta que se requiere para hacer una buena soldadura de manera segura: cautín, porta-cautín, esponja para limpiar el cautín, soldadura y desoldador pullt up.

Figura 2. Herramienta para una buena soldadura – desoldadura.

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3. EL SOLDADOR La herramienta que proporciona la temperatura necesaria para realizar la soldadura es el soldador eléctrico o cautín, el cual juega un papel muy importante para obtener una buena calidad de ésta. El cautín está compuesto de tres partes fundamentales: • Mango: elemento que permite la manipulación, proporcionando un buen aislamiento del calor para evitar quemaduras. • Resistencia interna: es el elemento que produce el calentamiento hasta alcanzar la temperatura necesaria para soldar. • Punta de soldar: tiene contacto físico y térmico con la superficie externa que contiene la resistencia interna. Su función es transmitir el calor desde la resistencia a la zona de soldadura.

Figura 3. Partes del cautín. Además el cautín dispondrá del correspondiente cable para realizar su conexión a la red eléctrica. Existen en el mercado una gran variedad de modelos de soldadores que pueden ser clasificados en cuatro tipos diferentes: • Tipo recto normal o lápiz. Presenta una forma alargada, y su tamaño depende de la potencia que puede transmitir en forma de calor. Su temperatura normal de funcionamiento es del orden de 400 °C • Tipo recto. Similar al anterior, con regulación de temperatura en un margen entre 240 °C y 270 °C aproximadamente, evitando que temperaturas más altas, propias de otros modelos, puedan dañar a componentes delicados. • Tipo recto de baja tensión. Se caracteriza por recibir una alimentación más baja a través de un transformador que va incorporado en una caja cerrada, suministrada con el soldador. 3

Este modelo presenta la ventaja de que proporciona aislamiento eléctrico de la red. • Tipo pistola o de calentamiento rápido. Este modelo recibe la alimentación necesaria para su calentamiento sólo en el momento de realizar la soldadura, aunque permanezca enchufado a la red en forma permanente. La punta de estos soldadores forma parte del circuito secundario de un transformador incorporado en el cuerpo del soldador. Debido a la gran corriente que circula por él, se produce un calentamiento muy rápido en la punta, en un tiempo muy corto. La pistola se utiliza en potencias medias y altas ya que presenta la desventaja de ser muy voluminoso, aunque resulta muy útil cuando se precisa calentar grandes masas metálicas para realizar soldaduras en ellas, como por ejemplo la soldadura en chasis metálicos. El factor más importante a la hora de elegir un soldador es la potencia que se va a necesitar para realizar la mayoría de los trabajos en los que se le vaya a emplear. Un soldador enchufado a la red y una vez pasado un tiempo de calentamiento inicial, alcanza en su punta una temperatura de alrededor 400 ° C, más que suficiente para fundir la soldadura. En el momento en que la punta se pone en contacto con una superficie metálica para calentarla y poder realizar la soldadura, el soldador debe ceder parte de su potencia calorífica a dicha superficie, con lo que la temperatura de este bajará mientras la zona a soldar se calienta y alcanza una temperatura de equilibrio en la unión punta superficie que será más baja que la inicial del soldador. Este debe ser capaz por lo tanto, de conseguir que la temperatura de la unión sea la suficiente para fundir la soldadura, a base de entregar la potencia calorífica necesaria. Si la superficie de la zona a calentar es muy grande, la disipación térmica al ambiente de la misma será alta y necesitará una mayor potencia. Si las superficies son pequeñas, se conseguirá rápidamente su calentamiento con un mínimo de potencia. En base a esto se clasifican los soldadores en tres categorías de potencia: • Baja potencia: inferiores a 30 W. • Media potencia: de 30 a 60 W. • Altas potencia: de 60 W en adelante. Los soldadores de potencias bajas y medias son los empleados normalmente en electrónica para realizar cualquier tipo de soldaduras en términos de componentes, circuitos impresos, etc., reservando el último tipo para los casos en que se requiere soldar en cajas o chasis metálicos de aparatos, no debiendo emplearse en las aplicaciones anteriores debido a que el calentamiento tan alto y rápido puede causar daños como: levantamiento de las pistas de cobre de un circuito impreso, rotura interna de semiconductores por sobrepasar su temperatura interna máxima admisible, daños en los dieléctricos de plástico de algunos tipos de condensadores, etc.

4. LA PUNTA DEL SOLDADOR La punta del soldador es otro elemento importante en el momento de soldar.

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Las puntas se construyen de cobre al que se le aplica un tratamiento en su superficie exterior, con el objeto de conseguir una larga duración y evitar al máximo la oxidación.

Figura 4. Tipos de puntas de cautín. Una punta de cobre oxidada sería incapaz de calentar suficientemente la zona a soldar, aunque se encuentre internamente a la temperatura de soldadura, debido a que la capa de oxido superficial que actúa como aislante térmico, no permite transmitir todo el calor necesario. Además hay que tener en cuenta que los procesos de oxidación se aceleran con las altas temperaturas. Por lo tanto es necesario realizar una constante limpieza para eliminar las sucesivas capas de óxido que se vayan formando, lo cual provocaría un desgaste muy rápido y habría que cambiarla frecuentemente. Para evitar estos problemas, se emplean las puntas de soldar tratadas superficialmente, con las que se debe tener la precaución de no utilizar para su limpieza ninguna herramienta de tipo abrasivo que pueda quitar dicho tratamiento tal como limas, lijas o similares. Estas puntas también sufren un desgaste normal, después de un tiempo bastante largo de uso. Esto se nota cuando la soldadura fundida no se adhiere fácilmente a la punta. En este caso se recomienda cambiar la punta por otra nueva. El soldador es una herramienta que por su simplicidad no suele ocasionar problemas de mantenimiento ya que la única avería que puede presentar, estará producida normalmente por la rotura de su resistencia interna de calentamiento. 5. PROCEDIMIENTO PARA UNA BUENA SOLDADURA. Para soldar hay que conocer perfectamente las herramientas y elementos que intervienen en esta operación. PASOS BÁSICOS PARA UNA BUENA SOLDADURA 1. Limpiar bien la punta del cautín o soldador, de modo que quede libre de óxido y suciedades. Para ello utilizar una lija suave o cepillo de alambre sedoso. No utilizar lima para este propósito, por que fácilmente desgasta y deforma la punta, lo que obliga a reponerla y son 5

muy costosas. Si por alguna razón la punta presenta irregularidades, se obliga a utilizar la lima para recuperar su forma adecuada. 2. Conectar el cautín y esperar de 3 a 5 minutos hasta alcanzar la temperatura de fundición. 3. Estañar la punta. El estaño la protege de la oxidación, lo que prolonga su vida útil y favorece la calidad de la soldadura. El exceso de soldadura que pueda aparecer, se retira con una esponja suave y húmeda. 4. Limpiar las superficies a soldar. Retirar suciedades, grasa y óxido. Raspar con el bisturí los extremos de los componentes y conductores si tienen cubierta aislante de barniz. Pelar unos milímetros en los extremos si tienen aislamiento plástico. 5. Empalme o conexión física de los dispositivos a unirse. Unión de componentes y/o conductores a terminales y borneras. TERMINALES: Pequeñas láminas metálicas provistas de orificios, sujetas a regletas aislantes, generalmente de baquelita, y dispuestos en línea. Los componentes se deben unir al terminal con un buen amarre, de modo que entre el terminal y el cuerpo del elemento queden de 3 a 4 milímetros de distancia. Es fundamental estañar los cables a soldar. Unión de cables entre sí. Los cables a soldar pueden trenzarse entre sí, lo cual evita que los conductores se separen en el momento de soldar y le da mayor agarre. Fijar componentes en circuitos impresos. Los elementos que lo requieran, se deben doblar a la dimensión justa. Unión de cables a chasis metálico. Generalmente se hace mediante una arandela que se sujeta al chasis mediante un tornillo con tuerca. Así se evita soldar directamente sobre el chasis. En caso de hacerlo directamente, hay que considerar que el estaño no se adhiere sobre la capa de barniz o pintura que protege el metal. Esta capa debe eliminarse raspando la zona a soldar con un punzón. 6. Calentar la superficie a soldar durante unos cuantos segundos: se coloca la punta del cautín en el punto a soldar haciendo una ligera presión. 7. Acercar la soldadura hasta el punto a soldar sin retirar el cautín. Permitir que esta se derrita fluyendo uniformemente sobre toda la superficie. Hay que depositar la cantidad suficiente de soldadura para cubrirla homogéneamente. 8. Cuando sea adecuado se retira la soldadura sin retirar el cautín. Este se deja unos cuantos segundos para que la soldadura ya depositada acabe de homogeneizar sin porosidades. 6

9. Retirar el cautín. 10. Dejar solidificar (enfriar) la soldadura sin mover ni soplar, de modo que quede firme y asegure un buen acabado. 11. Cortar retazos de terminales indeseables. 12. Limpiar la superficie, con thiner si es necesario. Una buena soldadura de quedar totalmente homogénea, lisa y brillante. Debe cubrir totalmente el área, los conductores deben quedar totalmente tapados, pero sin exceso. Debe desecharse y repetirse una soldadura con aspecto rugoso, mate, quebrada, con grietas y porosidades, por que no es confiable.

Todo el proceso anterior se puede resumir en los siguientes pasos: 1. 2. 3. 4.

Aplique el calor del cautín al punto a soldar, no lo mueva. Aplique la soldadura. Remueva la soldadura. Remueva el cautín.

SOLDANDO EN CIRCUITOS IMPRESOS Cuando se realiza una reparación de un circuito electrónico, se encuentra frecuentemente con la necesidad de realizar una soldadura de estaño. Para que esta tenga buena conducción eléctrica y buena resistencia mecánica debemos seguir los siguientes pasos: 1 - Introducir la patilla del componente por el orificio de la placa y sujetar el componente en su lugar evitando que pueda moverse en el proceso de soldadura. 2 - Con la punta del soldador calentado previamente, tocar justo en el lugar donde se desea hacer la soldadura, en este caso , la punta del soldador debe hacer contacto con la patilla del componente y con la pista de cobre de la placa. 3 - Una vez estén suficientemente calientes la patilla del componente y la superficie de cobre de la placa, se le aplica el estaño justo para que se forme una especie de cono de estaño en la zona de soldadura sin separar la punta del soldador. 4- Se mantiene unos instantes la punta del soldador para que el estaño con el fin de que se distribuya uniformemente por la zona de soldadura y después retirar la punta del soldador. 5 - Mantener el componente inmóvil unos segundos hasta que se enfríe y solidifique el estaño. No se debe forzar el enfriamiento del estaño soplando porque se reduce la resistencia mecánica de la soldadura.

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6 - Con la herramienta adecuada se corta el trozo de patilla que sobresale de la soldadura, procurando que el corte sea lo mas estético posible.

Figura 5. Soldadura en un circuito impreso. La soldadura de estaño debe ser lo mas perfecta posible, para ello debemos lo siguiente: - Suciedad en la zona de soldadura. Esto puede interferir en la conductividad y en la resistencia mecánica de la soldadura, por lo que es necesario limpiar bien de restos de suciedad (oxido, grasa, etc.) todos los elementos a soldar incluida la punta del soldador. - Soldadura "fría". Se produce cuando no se aplica suficiente calor en la zona de soldadura, el estaño queda adherido de forma defectuosa, con lo cual se desprende con facilidad y además no asegura una buena conducción eléctrica. - Aplicar poco estaño. Esto puede parecer en principio que la soldadura es buena porque existe buena conducción eléctrica, pero tiene poca resistencia mecánica, con lo cual la soldadura acaba por desprenderse. - Aplicar estaño en exceso. El espacio entre las pista de cobre de un circuito impreso suele ser de unos pocos milímetros, si el estaño sobrepasa la zona de soldadura puede unir una pista con otra y provocar averías en el el circuito.

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Figura 6. Buena y mala soldadura en un circuito impreso.

Desoldando En muchas ocasiones es necesario separar algunas uniones eléctricas realizadas mediante soldadura de estaño, en un equipo o circuito. Esta situación suele darse con cierta frecuencia al efectuar una reparación o para realizar cualquier tipo de medida eléctrica que lo requiera. Es por lo tanto muy conveniente, saber practicar con soltura esta operación, con objeto de no producir ningún daño sobre el circuito en el que se está actuando, o en los componentes vecinos. La operación de desoldar consiste en saparar unas superficies unidas previamente con aleación de estaño-plomo mediante fusión, eliminando posteriormente los residuos, de modo que éstas queden con un aspecto lo más parecido posible al que tenían en su estado original. El método más simple para esta operación, consiste en aplicar calor con la punta del soldador al mismo tiempo que se ejerce una fuerza de tracción sobre una de las superficies, normalmente sobre el terminal de algún componente, de forma que al fundirse el estaño se producirá la separación deseada. Este procedimiento presenta los siguientes inconvenientes: No se elimina el estaño, con lo que es necesario repasar posteriormente las superficies que estaban unidas, quedando siempre restos imposible de eliminar, dificultando su montaje posterior. Al ejercer la fuerza de tracción, pueden dañarse tanto los componentes como el laminado de cobre, si se trata de un circuito impreso, con lo que el circuito resulta seriamente averiado, precisando una reparación muy difícil o casi imposible de realizar. Si se pretende introducir en el orificio de conexión cubierto con estaño el terminal de un nuevo elemento, es necesario aplicar calor con el soldador en el mismo momento en que se inserta, lo que implica una manipulación dificultosa sobre todo si el componente tiene más de dos terminales, además un exceso de calor adicional podría dañar al mismo. Debido a los inconvenientes anteriores, las ventajas aparentes que tiene el procedimiento tales como la rapidez y la necesidad de no disponer de una herramienta adicional, desaparecen. Por lo tanto es muy recomendable emplear para desoldar algún, elemento adicional, cuya función sea la de absorber y eliminar el estaño de la soldadura primitiva. Existen en el mercado diversos tipos de herramientas o útiles diseñados para este propósito, tales como: • Desoldador con bomba de absorción de goma o material similar. Este tipo de desoldador se acopla sobre el cuerpo del soldador normal, sin la punta. Consiste en una boquilla metálica con un orificio en una posición casi perpendicular al soldador, la cual se prolonga hacia atrás mediante un tubo metálico que termina en una bomba, situada en un lugar muy próximo a la del mango del soldador. 9

El material de la boquilla es similar al que se utiliza en las puntas de soldar, utilizándose el mismo tratamiento para evitar el desgaste. Este desoldador trabaja aplicando la temperatura necesaria para la fusión, por medio de la boquilla, al mismo tiempo que se mantiene apretada con la mano la bomba: al llegar el estaño al estado líquido, se suelta ésta y se produce una absorción que hace que el estaño fundido se separe de la unión y llegue hasta el interior de la bomba, quedando allí depositado el estaño, siendo preciso una limpieza periódica del mismo.

Figura 7. Desoldador de bomba Las ventajas que presenta este modelo son: Es de sencillo manejo, ya que toda la operación puede realizarse con una sola mano. Puede emplearse el mismo cuerpo del desoldador que se dispone, sustituyendo la punta de soldar por el dispositivo de desoldar o viceversa Desventajas: La boquilla se atranca o se tapona con facilidad con el estaño que absorbe, sobre todo al solidificarse, teniéndose que realizar una limpieza periódica. Si se realizan varios accionamientos muy seguidos de la bomba, puede enfriarse el conjunto por debajo de la temperatura de fusión a causa del aire que penetra y sale rápidamente por la boquilla. Normalmente, si se realizan muchas operaciones de soldadura y desoldadura, resulta recomendable el disponer de los dos elementos, soldador y desoldador, en forma independiente, para evitar los tiempos muertos en esperar que se produzca un enfriamiento suficiente para realizar el cambio de punta por boquilla o viceversa y obtener un nuevo calentamiento posterior. • Desoldador de émbolo. En este caso el sistema es completamente independiente del soldador. Estos sistemas, de los que se encuentran en el mercado diferentes modelos, presentan una forma cilíndrica con una boquilla en un extremo por la que penetra el estaño, y en el otro extremo incorpora el accionamiento del émbolo con un mecanismo interno que permite el enclavamiento de éste y su posterior liberación.

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El procedimiento de desoldar, requiere aplicar calor a la unión con la punta del cautín hasta conseguir la fusión del estaño al mismo tiempo que se cubre la zona fundida con la boquilla del desoldador con el émbolo accionado. A continuación se oprime un botón que suelta al émbolo de su enclavamiento, produciéndose su rápido retroceso al liberarse un resorte. Esta acción produce una absorción de la soldadura fundida que entra en el interior del desoldador y queda allí depositada en estado sólido, que frecuentemente habrá que limpiar.

Figura 8. Desoldador de émbolo Las ventajas de este modelo son: No necesita calentamiento ya que es el soldador el que produce el calor. La boquilla no se obstruye, ya que al estar construida en plástico de alta temperatura de fusión (teflón), evita que se produzcan adherencias de estaño. La depresión de aire ejercida por la absorción es muy fuerte, con oo que el estaño entra con mayor rapidez y facilidad. Desventajas: Es necesario manipular con ambas manos el cautín y el desoldador. La actuación con el desoldador sobre la zona fundida tiene que ser muy rápida para evitar que se solidifique la soldadura en aquellas ocasiones en que no es posible realizar el calentamiento y la absorción simultánemente. Se hará entonces mediante dos acciones consecutivas. • Cinta trenzada de cobre. Estas cintas denominadas cintas desoldadoras están construidas con hilos muy finos de cobre que se trenzan entre sí, obteniémdose una cinta plana de poco espesor. Se presentan enrrolladas sobre un carrete, estando todo el conjunto contenido en un recipiente plástico, con un orificio en el que se encuentra el extremo de la cinta y que permite la salida de la misma, ejerciendo una ligera tracción.

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Figura 8. Cinta trenzada de cobre Para desoldar se debe poner en contacto una pequeña porción de la cinta sobre la zona, y aplicando la punta del cautín para fundir la soldadura; en este momento la cinta, por un fenómeno de capilaridad, producido por los diminutos huecos que existen entre los hilos que la forman, absorbe el estaño, quedando esta porción de la cinta inutilizada. Si la cantidad de soldadura absorbida es insuficiente, deberá repetirse el procedimiento tantas veces como sea necesario. Las porciones de cinta empleada e inutilizada serán cortadas para facilitar operaciones posteriores. Este sistema presenta las siguientes ventajas: La absorción de estaño está siempre garantizada mediante el uso de la cantidad de cinta necesaria, no dependiendo de la acción de ningún aparato neumático. Al aplicarse calor en el momento de la absorción de la soldadura, este no se contrarresta por ningún enfriamiento. La superficie de la cinta se adapta con gran facilidad a un circuito impreso. Desventajas: Suele ser un procedimiento lento, ya que normalmente para un desoldado se realizan dos o tres actuaciones. Requiere consumo de cinta que no se puede recuperar, por lo que habrá que adquirir nuevos rollos, lo cual implica gasto adicional. En puntos no situados en circuitos impresos, resulta difícil conseguir una perfecta adaptación, no siendo recomendable emplear cinta en estas ocasiones. Se recomienda que este tercer método sea un complemento a cualquiera de las dos anteriores para emplear en algunas ocasiones Existen en el mercado algunos elementos utilizados para desoldar componentes de gran número de pines o terminales como los circuitos integrados: Punta de soldador adaptable a la totalidad de los terminales de los circuitos integrados de doble fila recta (Dual in line) y la pinza extractora. PROCEDIMIENTO PARA DESOLDAR 1. Calentar la superficie a desoldar, hasta licuar el estaño.

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2. Retirar la soldadura accionando el dispositivo de absorción o desoldador, que chupa el estaño líquido. 3. Repetir el paso anterior hasta retirar la mayor cantidad de soldadura. 4. Retirar cautín y desoldador al mismo tiempo. 5. Mover o presionar el terminal o pin del elemento, hasta que quede libre. 6. Limpiar la superficie.

Documento editado por: docente Ing. Iván Mora Documento revisado por: docente Ing. Álvaro Ospina

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