Evidencia Soldadura

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INSTALACION DE REDES

2008

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Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha:

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Control del Documento

Autores

Revisión

Nombre

Cargo

Carlos Andres Padilla Diaz

Alumno

Ing. José Méndez

Instructor

Dependencia Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información

Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información

Firma

Fecha

Carlos Padilla

16 de agosto de 2008

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1. SOLDADURA DE ESTAÑO

1.1 INTRODUCION La soldadura con estaño es la base de todas las aplicaciones electrónicas porque permite la realización de conexiones entre conductores y entre éstos y los diversos componentes, obteniendo rápidamente la máxima seguridad de contacto. Consiste en unir las partes a soldar de manera que se toquen y cubrirlas con una gota de estaño fundido que, una vez enfriada, constituirá una verdadera unión, sobre todo desde el punto de vista electrónico. Ésta es una tarea manual delicada que sólo se consigue dominar con la práctica. Recuerda que tu habilidad para soldar con efectividad determinará directamente el buen funcionamiento del montaje a lo largo del tiempo. Una soldadura mal hecha puede causar que el producto falle en algún momento. Esto es como aprender a andar en bicicleta, una vez que se domina ya nuca se olvida. En estas páginas primero aprenderemos a manejar el soldador, los materiales y las herramientas que nos van a ser necesarios. Para ello, realizaremos algunas figuras con hilo de cobre, en las que podremos practicar la soldadura y probar los tiempos de calentamiento, las cantidades de estaño a aportar, la forma de colocar las piezas... De esta forma conseguiremos una cierta "experiencia" inicial. Más adelante en este cursillo, se entrará en la soldadura de componentes sobre una placa de circuito impreso, tarea que requiere un mayor cuidado y precisión, pero que con la práctica resultará sencilla. 1.2 EL SOLDADOR UTILIZADO EN ELECTRONICA La soldadura con estaño es la base de todas las aplicaciones electrónicas porque permite la realización de conexiones entre conductores y entre éstos y los diversos componentes, obteniendo rápidamente la máxima seguridad de contacto. Consiste en unir las partes a soldar de manera que se toquen y cubrirlas con una gota de estaño fundido que, una vez enfriada, constituirá una verdadera unión, sobre todo desde el punto de vista electrónico.

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Ésta es una tarea manual delicada que sólo se consigue dominar con la práctica. Recuerda que tu habilidad para soldar con efectividad determinará directamente el buen funcionamiento del montaje a lo largo del tiempo. Una soldadura mal hecha puede causar que el producto falle en algún momento. Esto es como aprender a andar en bicicleta, una vez que se domina ya nuca se olvida. En estas páginas primero aprenderemos a manejar el soldador, los materiales y las herramientas que nos van a ser necesarios. Para ello, realizaremos algunas figuras con hilo de cobre, en las que podremos practicar la soldadura y probar los tiempos de calentamiento, las cantidades de estaño a aportar, la forma de colocar las piezas... De esta forma conseguiremos una cierta "experiencia" inicial. Más adelante en este cursillo, se entrará en la soldadura de componentes sobre una placa de circuito impreso, tarea que requiere un mayor cuidado y precisión, pero que con la práctica resultará sencilla.

Electrónica

1.3 TIPOS DE SOPORTES Ya que el soldador mantiene la punta caliente (a unos 250~300ºC), se hace necesario el uso de un soporte donde dejarlo durante el tiempo que no se usa, para evitar quemar la mesa de trabajo. Aquí se ven algunos ejemplos:

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fig. 2

fig. 3

fig. 4

fig.5

fig.1 1. Soporte típico para soldadores de poca potencia. Tiene esponja. 2. Soporte JBC que permite colocar el soldador de dos formas distintas. Tiene esponja. 3. El soporte más sencillo. Puede construirse con un trozo de chapa y una tabla de madera. 4. Soldador con todas las puntas que se le pueden acoplar: punta fina, punta gruesa, puna para desoldar circuitos integrados e incluso accesorio para desoldar, con pera de goma incluida. 5. Punta fina, ideal para la soldadura en Electrónica. 1.4 LA SOLDADURA Consiste en unir las partes a soldar de manera que se toquen y cubrirlas con una gota de estaño fundido que, una vez enfriada, constituirá una verdadera unión, sobre todo desde el punto de vista electrónico.

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En este cursillo vamos primero a aprender a soldar hilos de cobre construyendo formas geométricas, para familiarizarnos con el soldador, el estaño, el soporte, el desoldador, las herramientas de trabajo, etc... Después nos introduciremos en la soldadura con estaño orientada al montaje de circuitos impresos, que es nuestro objetivo principal.

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Si sabes inglés puedes visitar una página realmente interesante sobre el proceso de soldadura en la Guía Básica de Soldadura y Desoldadura de Alan Winstanley, donde encontrarás más información sobre este proceso. A lo largo del cursillo haremos más referencias a dicha página, ya que se puede considerar un buen punto de referencia para quien quiera profundizar en el tema. 1.5 LA SOLDADURA En realidad, el término "estaño" se emplea de forma impropia porque no se trata de estaño sólo, sino de una aleación de este metal con plomo, generalmente con una proporción respectiva del 60% y del 40%, que resulta ser la más indicada para las soldaduras en Electrónica. Para realizar una buena soldadura, además del soldador y de la aleación descrita, se necesita una sustancia adicional, llamada pasta de soldar, cuya misión es la de facilitar la distribución uniforme del estaño sobre las superficies a unir y evitando, al mismo tiempo, la oxidación producida por la temperatura demasiado elevada del soldador. La composición de esta pasta es a base de colofonia (normalmente llamada "resina") y que en el caso del estaño que utilizaremos, está contenida dentro de las cavidades del hilo, en una proporción del 2~2.5%.

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Aquí se observan las 3 cavidades que forman el "alma" de resina del estaño. La resina resulta de una gran ayuda durante la soldadura.

Éste es un rollo de estaño típico de 500 gr., aunque hay rollos más pequeños, ya que no suele resultar muy cómodo sujetar un peso de medio kilo mientras hacemos soldaduras.

1.6 EL PORCESO DE SOLDAR Antes de iniciar una soldadura hay que asegurase de que: •

La punta del soldador esté limpia. Para ello se puede usar un cepillo de alambres suaves (que suele estar incluido en el soporte) o mejor una esponja humedecida (que también suelen traer los soportes). Se frotará la punta suavemente con el cepillo o contra la esponja. En ningún caso se raspará la punta con una lima, tijeras o similar, ya que puede dañarse el recubrimiento de cromo que tiene la punta del soldador (el recubrimiento proporciona una mayor vida a la punta).

•

Las piezas a soldar estén totalmente limpias y a ser posible preestañadas. Para ello se utilizará un limpiametales, lija muy fina, una lima pequeña o las tijeras, dependiendo del tipo y tamaño del material que se vaya a soldar.

•

Se está utilizando un soldador de la potencia adecuada. En Electrónica, lo mejor es usar soldadores de 15~30w., nunca

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superiores, pues los componentes del circuito se pueden dañar si se les aplica un calor excesivo. Vamos a ver una simulación de soldadura, con lo que ocurre por parte del operador y lo que sucede en las partes a soldar. Nos ayudará a conocer y entender los diferentes pasos de una soldadura, que luego, con la experiencia, se harán automáticamente, sin pensar. Los pasos son éstos:

Asegurarse de que las zonas a soldar están bien limpias, sin grasa ni suciedad. Para las placas de circuito impreso se puede utilizar una goma de borrar bolígrafo, tal como vemos aquí. Si se trata de hilos de cobre, se pueden raspar con unas tijeras o una cuchilla para limpiar el hilo. Foto: © Alan Winstanley 1997

Limpiar la punta del soldador de vez en cuando. Para ello frotaremos suavemente la punta en una esponja húmeda, como la del soporte de la figura. Alternativamente podemos raspar la punta con un cepillo de alambres suave, como los que suelen venir incluidos en el soporte. Foto: © Alan Winstanley 1997

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Acercar los elementos a unir hasta que se toquen. Si es necesario, utilizar unos alicates para sujetar bien las partes. Aplicar el soldador a las partes a soldar, de forma que se calienten ambas partes. Tener en cuenta que los alicates o pinzas absorben parte del calor del soldador.

Las piezas empiezan a calentarse hasta que alcanzan la temperatura del soldador. Si la punta está limpia, esto suele tardar menos de 3 segundos. Este tiempo dependerá de si se usan alicates y de la masa de las piezas a calentar. Foto: © Alan Winstanley 1997

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Sin quitar el soldador, aplicar el estaño (unos pocos milímetros) a la zona de la soldadura, evitando tocar directamente la punta. Cuando la zona a soldar es grande, se puede mover el punto de aplicación del estaño por la zona para ayudar a distribuirlo. Foto: © Alan Winstanley 1997 La resina del estaño, al tocar las superficies calientes, alcanza el estado semilíquido y sale de las cavidades, distribuyéndose por la superficie de la soldadura. Esto facilita que el estaño fundido cubra las zonas a soldar. Retirar el hilo de estaño. El estaño fundido, mientras sigue caliente, termina de distribuirse por las superficies.

Retirar el soldador, tratando de no mover las partes de la soldadura. Dejar que la soldadura se enfríe naturalmente. Esto lleva un par de segundos. 1.7 EL PORCESO PARA DESOLDAR Para desoldar hay varios métodos, aunque nosotros nos vamos a centrar sobre los que se basan en la succión del estaño. Vamos a describir los desoldadores y los chupones. EL SOLDADOR DE PERA Aquí a la derecha vemos un soldador de tipo lápiz sin punta. En lugar de la punta se le coloca el accesorio que se ve debajo y ya tenemos un desoldador, que suele recibir el nombre de desoldador de

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pera. Como se puede observar, el accesorio tiene una punta, un depósito donde se almacena el estaño absorbido, una espiga para adaptarlo al soldador y una pera de goma que sirve para hacer el vacío que absorberá el estaño. Aquí vemos en detalle la punta y el depósito del accesorio para desoldar. Ésta se calienta de la misma manera que la punta normal. El modo de proceder es el siguiente: •

Presionar la pera con el dedo.

•

Acercar la punta hasta la zona de donde se quiera quitar el estaño.

•

Si la punta está limpia, el estaño de la zona se derretirá en unos pocos segundos. En ese momento, soltar la pera para que el vacío producido absorba el estaño hacia el depósito.

•

Presionar la pera un par de veces apuntando hacia un papel o el soporte para vaciar el depósito. Tener precaución, ya que el estaño sale a 300ºC.

Estos cuatro pasos se pueden repetir si fuera necesario.

EL SOLDADOR DE VACIO O CHUPON Ahora vamos a describir el otro tipo de soldador, el denominado chupón. Este desoldador de vacío es una bomba de succión que consta de un cilindro que tiene en su interior un émbolo accionado por un muelle. Tiene una punta de plástico, que soporta perfectamente las temperaturas utilizadas. El cuerpo principal (depósito) suele ser de aluminio.

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Para manejarlo debemos cargarlo venciendo la fuerza del muelle y en el momento deseado pulsaremos el botón que libera el muelle y se produce el vacío en la punta. Nos servirá para absorber estaño, que estaremos fundiendo simultáneamente con la punta del soldador. El modo de proceder es el siguiente: Cargar el desoldador. Para ello presionaremos el pulsador de carga, venciendo la fuerza del muelle. Aplicar la punta del soldador a la zona de donde se quiera quitar el estaño. Si la punta del soldador está limpia, el estaño se derretirá en unos pocos segundos. Asegurarse de que el desoldador está listo. Foto: © Alan Winstanley 1997 En ese momento, sin retirar el soldador, acercar la punta del chupón a la zona y pulsar el botón de accionamiento. Se disparará el émbolo interno produciendo un gran vacío en la punta y absorbiendo el estaño hacia el depósito. Foto: © Alan Winstanley 1997 Si es necesario, repetir este último paso cargando previamente el desoldador. Retirar el soldador y el chupón. En la foto vemos el resultado de la desoldadura. Si después del proceso aún queda algo de estaño sujetando el componente que queremos quitar, entonces será necesario repetir el proceso. Foto: © Alan Winstanley 1997

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Este dispositivo tiene un depósito suficientemente grande como para no necesitar vaciarlo cada vez que se usa, como ocurre con el desoldador de pera. Para limpiarlo, generalmente hay que desmontarlo desenroscando sus partes. 2. SOLDADURA ELECTRICA

2.1 SEGURIDAD EN LA SOLDADURA ELECTRICA Los equipos de soldadura eléctrica son muy utilizados en la industria, tanto en puestos fijos de trabajo como en operaciones de soldadura en obras. Como cualquier otra actividad industrial, la soldadura eléctrica presenta ciertos riesgos que, por conocidos, pueden evitarse perfectamente si se observan unas sencillas normas de seguridad en lo que se refiere a: -La correcta conexión del equipo a utilizar. -Verificación y conservación de los cables conductores. -El manejo y cuidado del equipo. -La realización correcta de las operaciones. Los equipos deben desconectarse de la red, antes de ser trasladados e, incluso, cuando van a ser limpiados o vayan a repararse. Los cables de conexión a la red, así como los de soldadura, deben ser enrollados prolijamente para ser transportados. Cuando los cables del equipo opongan resistencia a su manejo, no se debe tirar de ellos, tampoco deben ser arrastrados para ser transportados, de esta manera se pueden producir roturas o el desgaste de los mismos. En el equipo deben distinguirse un circuito primario y un circuito secundario. Las conexiones del equipo a la red (circuito primario) deben ser realizadas por un especialista eléctrico. En la soldadura eléctrica por arco, la tensión de trabajo es solo de 15 a 40 voltios aproximadamente, sin embargo, la tensión cuando el equipo trabaja en vacío, es decir , sin establecer el arco, puede ser mucho mayor. Por esta razón los cables en mal estado constituyen un gran riesgo, incluso en los circuitos secundarios. Debido a la razón anteriormente mencionada es aconsejable que el soldador revise el aislamiento de los cables antes de comenzar la tarea y eliminar los que se encuentren dañados o en mal estado. Solo se debe utilizar cables y empalmes en perfecto estado de conservación. Durante la operación debe estar correctamente conectado el cable de masa. Si los bornes de la máquina no se encuentran bien aislados o, el equipo está

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tocando un cable de soldadura deteriorado, es posible que la tensión en vacío se transmita a la carcasa del equipo y al conductor de puesta a tierra conectado a ella. En algunos casos los conductores de puesta a tierra de las herramientas eléctricas utilizadas cerca de los equipos de soldar suelen calentarse tanto (por efecto de las corrientes inducidas por la soldadura) que llegan a fundirse sin que se note. Por ese motivo es necesario: -Conectar directamente el cable de masa sobre la pieza a soldar. -Utilizar herramientas eléctricas que tengan doble aislamiento. -Colocar un aislante intermedio cuando la pieza a soldar se encuentra colgada. Se debe también cortar la corriente antes de realizar cualquier manipulación sobre la máquina, incluso moverla. No se debe dejar conectada la máquina cuando se suspenda el trabajo o se realice un descanso. Además no se debe permitir que los cables descansen sobre charcos, superficies calientes, rebordes filosos, etc, o cualquier otro lugar que perjudique su aislamiento. Se debe evitar que los cables sean pisados por vehículos, o que las chispas de la soldadura caigan sobre ellos. Los cables no deben cruzar una vía de circulación sin estar protegidos mediante apoyos de paso. Para evitar electrocuciones es necesario evitar que la tensión en vacío descargue por el cuerpo del soldador. Por lo tanto se debe: -Llevar puestos los guantes protectores. -Cambiar los mangos en mal estado, tanto de la pinza como del equipo de soldar. -Utilizar guantes al colocar el electrodo y , además, al desconectar la maquina. -No apoyar la pinza sobre materiales conductores, siempre sobre materiales aislantes. Además de los peligros propios de la electricidad existen otros riesgos, por ejemplo los efectos de las radiaciones. Para evitar este peligro el soldador debe utilizar pantalla protectora con cristales absorbentes. Es conveniente comprobar que la pantalla no presente roturas que permitan el paso de la luz, y que el cristal contra radiaciones sea el conveniente de acuerdo a la intensidad o diámetro del electrodo. Para realizar el pulido de la soldadura debe utilizarse gafas protectoras. Hay que tener presente que no solo el soldador es el que esta expuesto a los peligros de las radiaciones, los ayudantes también deben utilizar las

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pantallas protectoras. Tomar en cuenta que los rayos ultravioletas pueden producir ampollas cuando actúan durante mucho tiempo sobre la piel desnuda, por este motivo se aconseja nunca trabajar con las mangas arremangadas. Para proteger los puestos de trabajo cercanos deben utilizarse pantallas metálicas protectoras que encierren al soldador. El equipo de protección personal del soldador debe estar compuesto por: -Pantalla -Guantes -Mandil -Polainas

de

protección de

de

cara manga

y

de de

apertura

ojos. larga. cuero. rápida.

2.2 PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA SOLDADURA ELECTRICA 1) Soldar: Unión de dos o más metales asegurando la continuidad da la materia. 2) Soldeo: Proceso de soldeo, ciclo térmico fusión localizada y tratamiento térmico. 3) Soldadura: Resultado del proceso de soldeo. Hay dos tipos de soldadura: Soldadura homogénea: El metal de aporte es igual al metal de base. Soldadura heterogénea: El metal de aporte es diferente al metal de base. Escoria: Elimina las tensiones internas. Asegura que no se temple (enfriamiento lento). Protege de los gases (oxigeno, hidrogeno y nitrógeno). Crea atmósfera en vacío. Características del proceso En este proceso el calor necesario se produce por el paso de una corriente eléctrica que genera un arco entre el electrodo y la pieza, alcanzando una temperatura que varia entre 4000 – 5000 °C. El arco produce la fusión del metal de aporte en forma instantánea y progresiva, y del metal base. En este proceso la fuente de calor y el aporte de metal son dependientes el uno del otro, es decir, que si se quiere calentar mas se aportara más metal y no abra calentamiento sin aporte. La fusión del metal de base bajo el arco se localiza en una zona mucho mas pequeña que en el caso de la soldadura oxi-acetilénica. Las deformaciones son menores pero el enfriamiento muy rápido no permite corregirlas, además esa velocidad de enfriamiento produce tensiones y la posibilidad de temple. Principio del proceso. Un circuito simple de soldadura esta formado por una maquina de soldar con dos terminales, uno que corresponde al porta electrodo y el otro a tierra. En este circuito la corriente circula a través del cable porta electrodo, el electrodo, se forma el arco y retorna por el cable de tierra cerrando el circuito. El primer paso luego de encender el equipo se establece un contacto entre el

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electrodo y la pieza. En ese momento se produce un corto circuito y para generar el arco es necesario mover el electrodo hasta que la distancia entre este y la pieza mantenga un arco estable. El arco fundirá progresivamente el electrodo y la pieza hasta llegar a la fusión completa del mismo. Intensidad de corriente de soldadura y velocidad de avance. Intensidad de corriente eléctrica puede considerarse como el caudal de electricidad que pasa pos segundo por un conductor, y esto se mide en AMPERIOS. Se llama intensidad de corrientes a la que atraviesa al electrodo y la pieza cuando esta encendido el arco. Para un diámetro determinado de electrodo, la velocidad de fusión y el volumen de metal aportado, depende de la intensidad de corriente de soldadura. Para una velocidad de avance determinada, si se aumenta la intensidad de corriente, se depositara mas metal por unidad de longitud, y la sección del cordón será aumentado. En ese caso es mayor la cantidad de calor absorbido por la pieza y esta se calienta mucho mas, de manera que: el metal es mas fluido y el cordón será mas ancho y mas plano y la penetración mayor. Tensión de cebado y tensión de arco En todos los equipos de soldadura existe dos tensiones diferentes, una que corresponde al momento en que esta encendido el equipo pero sin soldar, que va desde 45 a 100V. La segunda durante el mantenimiento del arco (o sea cuado se esta trabajando) que va desde 15 a 45V. Instalación de soldadura Todas las instalaciones deben cumplir con cinco puntos: 1) Reducir la tensión de la red de alimentación 250V 50. 2) Permitir la regulación de la intensidad de corriente de soldadura. 3) En ciertos casos, permitir la tensión de cebado (dinamos y rectificadores). 4) Asegurar en forma automática la regulación de la tensión en el momento en que de enciende el arco. 5) Asegurar un arco estable.