1. ¿Cómo elegir la punta más adecuada?
Presentado por Domingo Taberner y Miguel Ramirez
1www.jbctools.com
2. El flux
2www.jbctools.com
Factores que condicionan la soldadura
La punta
utilizada
El operador
La aleación
de estaño
El estado de las
superfícies a unir
La
temperatura
3. www.jbctools.com 3
Sumario
• Estaciones de soldadura termoreguladas
El control de la temperatura
• La punta
El transmisor de la energía
• Cómo se realiza una soldadura
Aspectos térmicos a tener en cuenta
• Elegir la punta más adecuada
Pautas y ejemplos concretos
• La gama de puntas JBC
Aplicaciones especiales y soluciones a medida
6. 6www.jbctools.com
Sistema Advanced:
1. Uso de cartuchos
2. Unión muy íntima entre punta y
elemento calefactor
3. Sensor de temperatura
completamente integrado
4. Uso de puntas de poca masa
5. Unidad de control de gran
capacidad energética
El Cartucho
Sensor Temp.
Punta
Calefactor
Calor
Calor
Estaciones termorreguladas
9. Factores que limitan su vida
1. Temperatura de trabajo
2. Tipo de flux y aleación de estaño
3. Estado de limpieza de la punta
4. Hábitos del operario
5. Uso de cartuchos poco eficientes
6. Calidad del baño electrolítico
Soldering Iron Tip Care
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La punta
11. 11www.jbctools.com
Símil hidráulico
Factores que influyen en el proceso
Temperatura
seleccionada
Superficie de
contacto
Masa
unión
Masa
punta
Estación
Diferencia de
Temperatura
Potencia
Temperatura
actual punta
Temperatura
actual union
Elemento
a Soldar
Punta
Cómo se realiza una soldadura
12. www.jbctools.com 12
Cómo se realiza una soldadura
Factores que influyen en el proceso
Distancia sensor de
temperatura al extremo
de la punta
Rth Material y
geometría
Rth Unión
Calefactor y punta
Rth Unión punta y
elemento a soldar
12www.jbctools.com
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Gráficas térmicas
Temperatura
punta del
cartucho
Potencia
salida de la
Estación
Relación entre temperatura de la punta y potencia entregada por la estación*
*Se han exagerado las
caídas de ºC para
ilustrar mejor el
concepto
Cómo se realiza una soldadura
14. www.jbctools.com 14
Punta toca al cupón.
Se igualan temperaturas.
La temperatura de la punta
empieza a recuperarse.
Se funde el estaño próximo
a la punta, aumenta la
superficie de contacto y la
punta pierde temperatura.
Soldadura realizada.
Separamos punta del
cupón.
2 3
4
1
5
1
2
3
4
Temperatura punta del cartucho
Potencia salida de la Estación
Cómo se realiza una soldadura
19. 19www.jbctools.com
Masa de la punta VS Masa del elemento a soldar
Éxito en la
soldadura
Elegir la punta más adecuada
20. Una superfície sucia u oxidada
transmite peor el calor
20www.jbctools.com
Estado de la superfície y puente térmico
Debemos mantener las puntas
limpias y estañadas
Elegir la punta más adecuada
Éxito en la
soldadura
Limpiadores
automáticos Limpiador
manual
27. 27www.jbctools.com
Puntas a medida (prototipos)
Soldaduras de difícil
acceso
Soldadura cables
Desoldadura sockets
DDR3
La gama de puntas JBC
28. Thank you
Domingo Taberner/ Miguel Ramirez
dtaberner@jbctools.com / jbctools.mexico@gmail.com
+1 3315544870 / +1 3311860905
28www.jbctools.com
Editor's Notes
En primer lugar, veremos qué es y como funciona una estación de soldadura termo regulada, y las particularidades del sistema Advance de JBC.
Después nos centraremos en la punta de soldar. Estudiaremos los elementos que la constituyen y el papel que juegan cada uno de ellos en el proceso térmico.
Ya conocidos los elementos que intervienen, intentaremos entender como se produce, desde el punto de vista del cartucho, una soldadura.
Estaremos entonces en condiciones para establecer una serie de criterios que nos ayuden a elegir la punta mas adecuada para cada trabajo.
Acabaremos viendo la gama de geometrías, tamaños y formas de las puntas de JBC y algunas de sus aplicaciones mas particulares.
Estaciones de soldadura termo reguladas
Estación -> control PID, potencia
Cartucho -> calefactor, termopar
Punta
La punta
Como se realiza una soldadura
Símil agua
Conceptos térmicos
Gráficas cupones
Como elegir la punta más adecuada
Ideas concretas con fotos
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Visión general de la gama de puntas JBC
Puntas para aplicaciones especiales
Puntas a medida
Me gustaría hacer un inciso para hablar de la vida de las puntas… tema polémico…
Es muy habitual asociar la vida de las puntas al grosor de la capa de hierro depositado.
Pero Influyen otros factores de igual o mayor importancia.
Entre estos factores destacan:
Temperatura de trabajo
Tipo de flux y Sn usado
Hábitos de limpieza de las puntas
Agresiones mecánicas que pueda recibir la punta.
Eficiencia del cartucho
Calidad del baño electrolítico
Trabajar con buenas herramientas, descarta los 2 últimos factores, pero lo demás corre a cargo de los operadores.
En cuanto al grosor de la capa de hierro, es verdad que mayor Fe da mayor protección a la punta pero a la vez ello nos hace perder conductividad.
Muy frecuentemente eso supondrá que el operador aumente la temperatura de trabajo. Y mayor Tª supone mayor oxidación y corrosión, y por tanto menor vida.
Cuando diseñamos el grosor de la capa de hierro de las puntas, buscamos ese equilibrio entre conductividad térmica y protección.
Ya hemos visto 4 conceptos importantes:
Masa de la punta -> Energía acumulada
Masa del elemento a soldar. -> Carga temica.
Superficie de contacto. -> area estañada de la punta y estado de las superficies a unir.
Respuesta del control a la demanda de calor.
El símil presentado no es suficiente para explicar 2 conceptos mas que intervienen en el proceso de soldadura, y que merece la pena explicar:
La Distancia del sensor de temperatura del cartucho al extremo de la punta
Una punta corta, donde la distancia del sensor de temperatura a la superficie estañada de la punta sea mínima, capta las perdidas de calor de la punta mas rápidamente y la estación reacciona antes.
Eso aumenta el flujo de calor entregado por la estación y reduce la caída de temperatura en la punta.
Eficiencia térmica del cartucho
Si se reducen al mínimo las resistencias térmicas que existen entre el cartucho y el elemento a soldar, se logra leer la temperatura y transmitir la energía a la punta mejor y mas rápido.
Así pues, mejorando la unión entre calefactor y punta, usando materiales de alta conductividad térmica y cuidando la geometría de la puntas, conseguiremos realizar el trabajo mas eficientemente. Todo ello se traduce en elegir, pues las herramientas adecuadas.
Q/t = K * Area * (Tf-Ti) / longitud
Permítanme hacer un ultimo comentario:
Subir la Tª inicial de la punta, aporta un margen extra de grados que puede evitar que la temperatura en la unión baje demasiado, pero, recuerden, eso reduce la vida puntas, y puede dañar algun componente sensible.
Aquí vemos, con detalle, el proceso de soldadura de 1 cupón:
En el punto 1, la punta toca al cupón. La Temperatura disminuye y la estación entrega potencia.
Cuando se igualan temperaturas, en el punto 2, la Tª punta empieza a recuperarse, y la estación empieza a entregar menos energía.
En el punto 3, se consigue fundir el estaño próximo a la punta, aumenta la superficie de contacto y por tanto la carga térmica y la punta pierde temperatura otra vez. La estación vuelve a dar mas energía.
En el punto 4, la soldadura ya esta realizada y separamos la punta del cupón.
En el punto 5, se inicia otra soldadura.
Podemos observar, que dado que la superficie estañada de la punta es grande y su tamaño es relativamente pequeño respecto a la masa a soldar, la temperatura de la punta cae mucho.
La estación responde a ello entregando mucha energía, que se utiliza para elevar la temperatura de la unión.
Una punta de menor superficie estañada hubiese perdido menos temperatura, pero la soldadura habría tardado mas tiempo.
En este caso una punta de mayor masa hubiese funcionado mejor, pues la acumulación habría reducido la caída de temperatura.
(no leer) 2)
En segundo lugar, deberíamos elegir siempre que sea posible, la geometría de la punta que Mejor conducción térmica ofrezca.
Una punta totalmente cónica transmite mejor el calor que una con 2 conos
Una punta recta es mejor que una curvada .
Una punta corta, donde la distancia del sensor de temperatura a la superficie estañada de la punta sea mínima, responde mas rápidamente a las exigencias de la soldadura.
Aquí podemos ver las ventajas de usar una punta de la serie 4xx, construidas pensando en sacar el máximo partido a un mismo tamaño de punta.
En rojo tenemos la más cónica Y en negro la mas estilizada. Es verdad que ésta nos permite tener mayor visión pero si eso no es necesario recordemos que la 1ª es un 37% más rápida ...
(no leer) 3)
Otro factor a tener en cuenta, es la Superfície de contacto que puede proporcionar la punta,
y que dependerá de su geometría y del área estañada que tenga.
Cuanto mayor superficie de contacto entre la punta y la zona de trabajo, mayor transferencia térmica.
Si la superficie de contacto es pequeña, el caudal calorífico de salida también lo es, con lo que aunque se disponga de mucha energía, no se podrá entregar rápidamente.
Hemos de recordar que solo el área estañada de la punta, es útil como transmisor de calor.
Así pues debemos elegir la punta que maximice el área de contacto, estañarla bien y llenar los huecos con estaño fundido,
ya que el estaño fundido hace de puente térmico.
En este ejemplo se ve en rojo la superficie de contacto en cada uno de los casos.
Es evidente que la punta especial para cables y terminales realizará el trabajo mucho mejor y mas rápido que la de tipo destornillador.
(no leer) 4)
Existen situaciones donde la masa de la punta es importante: Pines conectados a planos de masa, a planos de alimentación, a radiadores,… requieren mas calor.
Deberíamos seleccionar el tamaño de la punta del soldador de manera que sea apropiado al componente que se va a soldar.
Cuanta mayor masa tenga la punta, mayor calor es capaz de almacenar y por tanto menor perdida térmica tendrá cuando realice la soldadura y cuanto mayor sea la masa térmica de la unión a realizar, mayor calor se necesitará.
Es decir, que la diferencia entre la masa térmica de la unión y la de la punta, determina la velocidad con que subirá la temperatura en la unión:
Lentamente si la Masa del elemento a soldar es > que la de la punta y
Rápidamente si la masa del elemento a soldar es < que la de la punta.
En algun caso, reducir esa diferencia de temperaturas con pre calentadores facilita el trabajo.
(no leer) 5) Estado de la superfice y puente térmico.
La penúltima pauta y aunque es una obviedad, es recomendar que las puntas se mantengan limpias y estañadas.
Si la superficie de la punta esta oxidada o sucia, aumenta su resistencia térmica y transmite peor el calor.
(no leer) 6) Herramientas térmicamente eficientes
Ya por último, solo nos queda recordar que un sistema de soldadura eficiente es el que mejor controla y transmite el flujo de calor.
Es decir, un sistema que capta rápidamente las demandas de calor, que minimiza la resistencia térmica entre el calefactor y el elemento a soldar y una unidad de control capaz de controlar eficazmente el flujo de calor.
Les invito a probar el cartucho C210, como muestra del sistema advance. Creo que puede sorprenderles.
Empezamos ahora la 2ª parte de éste monográfico, donde me gustaría enseñarles unos ejemplos de la gama de puntas que ofrecemos:
Desde las de uso normal hasta aquellas hechas a medida para una aplicación muy concreta.
Entre todas ellas encontramos las geometrías más usuales:
Destornillador (chisel)
Cónica
Con múltiples formas y tamaños para para cubrir cualquier necesidad de soldadura y adaptarse al ángulo de visión que el usuario precise.
También disponemos de otras geometrías también muy usuales, como son:
Paletas, palas (Blade)
Bisel (Besel)
Para hacer arrastre (Cuchara)
(no leer ) Trough hole arrastre
Dos recientes incorporaciones a nuestro catálogo de puntas son los modelos C245-751 y C24-754., que han sido diseñados para realizar la soldadura de hileras de pins de componentes through hole en el menor tiempo posible.
Esto se consigue gracias a que durante el desplazamiento continuo de la punta a lo largo de la hilera de pines, ésta está en contacto con dos conjuntos de pin y pad de forma simultánea, precalentando siempre la siguiente unión a soldar. La ranura en forma de V permite una cómoda alimentación y ligera acumulación de estaño
Pero si hay un apartado en el que JBC destaca sobre otros competidores, es en el amplio catálogo de puntas especiales que comercializamos.
Dentro de nuestras gamas C210, C245 y C470 contamos con hasta 10 referencias diseñadas para la soldadura de cables, conectores y piezas cilíndricas en general.
Estas puntas copian la forma cilíndrica de las piezas a soldar de manera que se consigue una mayor superficie de transmisión térmica, aprovechando al máximo la potencia de la estación y permitiendo una mayor rapidez a la hora de realizar la soldadura.
Tambien disponemos en nuestro catálogo de otras referencias diseñadas para trabajar con plásticos.
Aplicaciones habitualmente resueltas por ultrasonidos, pueden realizarse con puntas apropiadas
Este tipo de puntas suele tener un acabado cromado, aunque existe la posibilidad de realizar tratamientos de teflonado según las características del plástico a deformar.
Una de las aplicaciones que cada vez nos solicitan más nuestros clientes, es la de remachado plástico y otro ejemplo son las cuchillas para el corte de plasticos, …
Tambien disponemos de puntas con Geometrías especiales para el re-trabajo de encapsulados concretos, SOIC, QFP, PLCC, etc
Otro caso de diseños poco habituales son Puntas con mas o menos superficie estañada de lo que es habitual.
Poca superficie estañada asegura un posicionado del estaño mas preciso, evitando que se desplace hacia arriba. Mucha superficie estañada aumenta la superficie de contacto mejorando la conducción en determinadas situaciones.
