Soudure à l’étaing : mode d’emploi

Le soudage est une opération classique dans l’électronique. Il est impératif d’accompagner les jeunes, les enfants et les adolescents au cours de ces opérations. La présence d’un adulte est obligatoire.

Tutoriel de soudage

Souder correctement est une compétence fondamentale que chaque fabricant doit maîtriser. Dans ce tutoriel de soudure, vous trouverez des connaissances de base sur les fers à souder, les stations de soudage, les types de soudage, le dessoudage et les conseils de sécurité. Que vous construissiez un robot ou que vous travailliez avec Arduino, savoir comment souder sera très utile.

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Qu’ est-ce que le soudage ?

Si vous démontez un appareil électronique qui contient un circuit imprimé, vous verrez que les composants sont fixés à l’aide de soudures. Le soudage est le processus d’assemblage de deux ou plusieurs pièces électroniques, effectué en faisant fondre la soudure autour de la connexion. Le soudage est un alliage métallique et quand il refroidit, il crée une connexion solide et conductrice de l’électricité entre les pièces. Si la soudure peut créer une connexion permanente, elle peut également être retirée à l’aide d’un outil de dessoudage en tant que décrit ci-dessous.

Outils utilisés

La bonne nouvelle lorsque vous décidez d’apprendre à souder est que vous n’avez pas besoin de beaucoup de matériel pour commencer. Vous trouverez ci-dessous les outils et matériaux de base dont vous aurez besoin pour la plupart de vos projets de soudage.

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Fer à souder

Un fer à souder est un outil manuel qui se branche sur une prise de courant 220V AC et chauffe pour fondre la soudure sur les connexions électriques. Il existe également des modèles qui se connectent à un port USB, mais ils n’ont que 8 watts de puissance, ce qui est parfois insuffisant. C’est l’un des outils les plus importants utilisés pour le soudage et il existe plusieurs variantes d’entre eux qui peuvent être sous la forme d’un stylo ou d’un pistolet. Pour les débutants, il est recommandé d’utiliser un fer à souder de 15W à 30W. La plupart des fers à souder ont des embouts interchangeables (également appelés « pannes « ) qui peuvent être utilisés en fonction du type de soudage à effectuer. Soyez très prudent quand en utilisant n’importe quel type de fer à souder car certains peuvent chauffer jusqu’à plus de 400 °C, ce qui est extrêmement chaud.

Station soudage

Une station de soudage est une version plus avancée du stylo à souder autonome de base que nous venons de voir. Si vous envisagez de faire beaucoup de soudage, c’est ce dont vous avez besoin car ces appareils offrent plus de flexibilité et de contrôle des opérations.

Le principal avantage d’une station de soudage est la capacité d’ajuster avec précision la température du fer à souder, ce qui est idéal pour une grande variété de projets.

Ces stations peuvent également créer un espace de travail plus sûr, car certaines comprennent des capteurs de température avancés, des paramètres d’alerte et même une protection par mot de passe pour la sécurité.

Pannes de fer à souder

A la fin de la plupart des fers à souder il y a un part interchangeable connu sous le nom de fer à souder échec. Il existe de nombreux modèles de pannes qui présentent une grande variété de formes et de tailles. Chaque modèle de défaillance est utilisé dans une situation spécifique et offre des avantages par rapport aux autres modèles. Les échecs les plus courants que vous utiliserez dans les projets électroniques sont les échecs coniques et biseautés .

Défaillance conique – Utilisé en soudage électronique de précision grâce à sa pointe fine. Grâce à son extrémité pointue, il est capable de fournir de la chaleur aux zones plus petites sans affecter leur environnement.

Défaillance biseautée — Ce défaut est bien adapté pour le soudage de fils ou d’autres composants plus grands en raison de sa large pointe plate.

Éponge en laiton ou éponge conventionnelle

L’ utilisation d’une éponge vous aidera à garder la décomposition du fer à souder propre, éliminant l’oxydation qui s’y forme. Les pointes oxydées deviennent noires et n’acceptent pas le soudage comme elles étaient à l’époque neuve.

Vous pouvez utiliser une éponge humidifiée normale, mais cela a tendance à raccourcir la durée de vie de la pointe en raison de l’expansion et de la contraction auxquelles elle est soumise. En outre, une éponge humide abaisse temporairement la température de la défaillance lorsqu’elle est essuyée.

Une meilleure solution est d’utiliser une éponge en laiton comme celle-ci. La panne n’est pas sujette à de fortes variations de température et est endommagée moins rapidement.

Porte-fer à souder

Un support de fer à souder est quelque chose de très simple, mais il est très utile et pratique sur un établi. Ce support empêche la pointe du fer chaud d’entrer en contact avec des matériaux inflammables ou de causer des blessures accidentelles à la main. Il est également possible qu’un fer à souder en forme de stylo posé sur un établi roule et tombe sur vos jambes. Au mieux, vous obtenez des pantalons endommagés, au pire une belle brûlure, soit sur la jambe ou à la main en essayant de rattraper le fer à souder… La plupart des supports en fer à souder sont équipés d’une éponge conventionnelle ou d’une éponge en laiton pour nettoyer la panne.

Soudage

Le soudage est un alliage métallique qui est fondu pour créer une liaison permanente entre les pièces électriques. Il existe deux versions, avec ou sans plomb, avec des diamètres de .032″ (0.8 mm) et .062″ (1.6 mm) étant les plus courants. À l’intérieur du fil de soudage se trouve un matériau connu sous le nom de flux qui aide à améliorer le contact électrique et la résistance mécanique. Le flux de soudage élimine l’oxydation présente sur le cuivre des granulés et sur le fil. Il permet donc à l’étain de mieux accrocher sur ces matériaux. Il augmente le pouvoir d’absorption par capillarité : l’étain pénètre dans les plus petites ouvertures, entre les brins des fils… et se propage spontanément sur une grande surface.

Pour le soudage électronique, le type le plus couramment utilisé est le soudage de colophane sans plomb. Ce type de soudage est généralement fait d’un alliage d’étain/cuivre. Vous pouvez également utiliser la soudure au plomb 60/40 (60% étain, 40% plomb), mais cela devient moins populaire en raison des problèmes de santé causés par le plomb (saturnisme), ainsi que la régulation. Si vous utilisez une soudure au plomb, assurez-vous d’avoir une bonne ventilation, de ne pas respirer les vapeurs et de se laver les mains correctement après utilisation.

Lorsque vous achetez de la soudure, assurez-vous de NE PAS choisir la soudure acide car elle endommagerait vos circuits et composants. Le soudage acide est vendu dans les magasins de bricolage et est principalement utilisé pour la plomberie et le travail des métaux.

Comme nous l’avons déjà mentionné, le soudage est disponible en plusieurs diamètres différents. Le soudage de diamètre plus épais (1,6 mm) est pratique pour le soudage de grandes surfaces plus rapidement, mais peut rendre difficile la réalisation de petites soudures. Pour cette raison, c’est une bonne idée d’avoir les deux tailles à portée de main pour réaliser vos différents projets.

Troisième main

La « troisième main » est un dispositif équipé de 2 pinces crocodiles ou plus et parfois d’une loupe et/ou d’un éclairage intégré. Ces pinces vous aideront à maintenir les éléments que vous voulez souder avec votre fer à souder et à souder. C’est un outil très utile pour tous les fabricants.

Soudure en toute sécurité

Maintenant que vous savez quels outils et matériaux sont nécessaires, il est temps de parler de moyens de souder en toute sécurité.

fers à souder peuvent atteindre des températures de plus de 400°C, il est donc très important de savoir où se trouve votre fer à souder. Nous vous recommandons de toujours utiliser un support de fer à souder Les pour éviter les brûlures ou autres dommages accidentels.

Assurez-vous de souder dans un endroit bien ventilé. Lorsque la soudure est chauffée, les vapeurs libérées sont nocives pour les yeux et les poumons. Il est recommandé d’utiliser un extracteur de fumée qui est un ventilateur avec un filtre à charbon actif qui absorbe les fumées nocives.

Portez également des lunettes de protection qui protégeront vos yeux contre la pulvérisation accidentelle de soudures brûlées. Enfin, assurez-vous de vous laver les mains correctement lorsque vous avez terminé la soudure, surtout si vous utilisez une soudure au plomb.

L’ étamage de la panne

Avant de commencer à souder, vous avez besoin de réparer votre fer à souder en étamant la panne avec de la soudure. Ce processus aidera à améliorer le transfert de chaleur du fer à souder au composant que vous soudez. Le revêtement en étain aidera également à protéger la pointe et à réduire son usure.

Étape 1 : Commencez par vous assurer que le défaut est solidement fixé au fer à souder, et que le pointe est vissée fermement et solidement.

Étape 2 : Allumez votre fer à souder et laissez-le chauffer. Si vous disposez d’une station de soudage avec contrôle de température réglable, réglez la température à 400°C.

Étape 3 : Essuyez la défaillance du fer à souder sur une éponge humide pour le nettoyer. Attendez quelques secondes pour que la pointe chauffe à nouveau avant de passer à l’étape 4.

Étape 4 : Tenez le fer à souder dans une main et souder dans l’autre. Touchez la pointe du fer à souder avec la soudure et assurez-vous que la soudure circule uniformément autour de la pointe.

Il est absolument nécessaire de teinter la dégradation de votre fer à souder avant et après chaque soudure pour prolonger sa durée de vie. Néanmoins, tous les échecs s’usent et doivent être remplacés lorsqu’ils deviennent rugueux ou piquent. Ils ne permettent plus de soudage correct et l’argent vous passez à remplacer votre panne de fer à souder sera largement compensée par le temps économisé (pannes, mauvais contacts, soudures sèches, etc.).

Comment souder

Pour mieux expliquer comment souder, nous allons vous le montrer avec une application réelle. Dans cet exemple, nous souderons une LED à une carte de circuit imprimé. (les commentaires vidéo sont en anglais mais les images parlent d’elles-mêmes)

Étape 1 : Monter le composant – Commencez par insérer les fils LED dans les trous de circuit imprimé. Retournez la carte et pliez les fils vers l’extérieur à un angle de 45°. Cela permettra au composant d’établir une meilleure connexion avec la pastille de cuivre et surtout l’empêchera de tomber pendant le soudage.

Étape 2 : Chauffer la jonction – Chauffez votre fer à souder, et s’il a un réglage de température, réglez-le à 400°C.étanter la fin de la défaillance (pour augmenter le contact thermique) et appuyez sur le tampon de cuivre ET sur le fil simultanément. Vous devrez maintenir le fer à repasser en place pendant 3-4 secondes pour chauffer le PCB pad et le fil.

Étape 3 : Appliquez la soudure sur la jonction – Continuez à maintenir le fer à souder sur le tampon de cuivre et le fil, puis touchez la jonction avec la soudure. IMPORTANT — Ne mettez pas la soudure directement sur la défaillance du fer à souder, mais de l’autre côté . La jonction doit être assez chaude pour faire fondre la soudure lorsqu’elle la touche. Si la jonction pastille/fil est trop froide, la soudure établira une mauvaise connexion.

Étape 4 : Couper les fils – Retirez le fer à souder et laissez la soudure refroidir naturellement. Ne soufflez pas sur la soudure car cela causerait une mauvaise connexion. Une fois que l’ensemble a refroidi, vous pouvez couper l’excès de fil.

Une bonne soudure doit être lisse, brillante et ressemble à un volcan ou à un cône. Il est nécessaire d’apporter juste assez de soudure pour couvrir toute la jonction, mais pas trop pour qu’une boule ne se forme pas ou que la soudure déborde sur un fil ou un tampon de circuit imprimé à proximité.

Train à souder sur les gouttes de circuit avec des résistances (c’est bon marché). L’opération doit devenir une sorte de « réflexe » et plus vous pratiquez, plus vos soudures seront belles 🙂

Comment souder les fils

Maintenant, nous allons expliquer comment souder des fils ensemble. Pour ce processus, il est recommandé d’utiliser une tierce main ou un autre type de dispositif de serrage/maintien.

Commencez par enlever l’isolation des extrémités des deux fils que vous voulez souder ensemble. Si le fil est multibrin, tordez-le avec vos doigts.

Assurez-vous que votre fer à souder est assez chaud (fondre un peu de soudure dessus, en outre il améliorera le contact thermique) et touchez la partie nue du fil avec la défaillance du fer à souder. Tenez-le sur le fil pendant 3-4 secondes. Sur un fil très mince, ou si la gaine de fil est sensible à la chaleur et fond, réduisez le temps de contact.

Gardez le fer à souder en contact avec le fil et mettez la soudure en contact avec le fil (PAS AVEC PIN). Ajouter la soudure jusqu’à ce que la partie visible du fil soit entièrement étamée (recouverte de soudage). Faites la même opération sur l’autre thread.

Tenez les deux fils étamés les uns contre les autres, posez un peu de soudure sur la défaillance du fer à souder (meilleur contact thermique) et touchez les deux fils avec la défaillance du fer à souder. Cela doit rendre la soudure, qui se propage ensuite uniformément sur les deux fils. Ajoutez éventuellement un peu de soudure si les fils ne sont pas couverts.

Retirez le fer à souder et attendez quelques secondes que la soudure refroidisse et durcit. Ne soufflez pas dessus ! Utilisez un morceau de gaine thermo rétractable pour couvrir la connexion.

Nettoyage des soudures

L’ opération de soudage laisse des traces du flux autour de la soudure qui se trouve au cœur du fil de soudure. Hesometimes reste également « scories », une sorte de cendres noires qui détériore l’apparence de la carte de circuit imprimé. Il existe des solutions de nettoyage comme ce nettoyeur de flux de soudage. Son utilisation nécessite des précautions importantes et un strict respect des règles de sécurité :

Dangereux, observer les précautions d’utilisation. Aérosol extrêmement inflammable. Récipient sous pression : peut éclater sous la chaleur. Provoque des yeux sévères irritation. Peut causer de la somnolence ou des étourdissements. Nocif pour les organismes aquatiques, provoque des effets néfastes à long terme.

• • P102 : Tenir hors de portée des enfants
  • P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles, des flammes nues, des surfaces chaudes. — Ne pas fumer
  • P211 : Ne pas pulvériser sur une flamme nue ou sur une autre source d’inflammation
  • P251 : Récipient à pression : ne pas percer ou brûler, même après utilisation
  • P261 : Éviter de respirer la poussière/fumées/gazes/brouilles/vapeurs/aérosols
  • P271 : Utiliser uniquement à l’extérieur ou dans un endroit bien aéré
  • P410 P412 : Protéger du rayonnement solaire. Ne pas exposer à une température supérieure à 50 °C/122 °F
  • P501 : Éliminer le contenant/le contenant conformément aux réglementations locales/régionales/nationales/internationales

H222 : Aérosol extrêmement inflammable

• H229 : Récipient à pression : peut éclater sous la chaleur
• H319 : Provoque une irritation oculaire sévère

H336 : Peut causer de la somnolence ou des étourdissements

• H412 : Nocif pour les organismes aquatiques, provoque des effets nocifs à long terme

Ces produits sont utilisés dans l’industrie, normalement avec les précautions requises ( ?). Pour un usage personnel, c’est vous qui voyez…

Pour aller plus loin

Le soudage est utilisé dans de nombreux domaines autres que les fabricants. Quand il s’agit d’équipements destinés à être soumis à des contraintes élevées ou à ne pas tomber en panne (espace, aéronautique, médical, automobile…), des contraintes sévères régissent la réalisation manuelle des soudures (dont certaines ne sont pas effectuées par des machines. Vous pouvez trouver un exemple avec ce référentiel CNES.

Dessoudage

L’ avantage de l’utilisation du soudage est qu’il peut être facilement enlevé par une technique connue sous le nom de dessoudage . Ceci est pratique si vous devez retirer un composant pour le remplacer ou modifier votre circuit électronique.

Pour enlever une soudure articulaire, vous pouvez utiliser une tresse de dessoudage . C’est une tresse en cuivre ou en laiton qui absorbera le soudage par capillarité.

Étape 1 — Placez un morceau de tresse de dessoudage sur le dessus de la soudure que vous voulez enlever.

Étape 2 — Vérifiez que votre fer à souder est chaud, appliquez la ventilation sur la tresse. Il chauffera la soudure en dessous, qui sera ensuite absorbée dans la tresse capillaire de dessoudage.

Vous pouvez ensuite retirer la tresse pour vérifier que la soudure a été supprimée. Si nécessaire, répétez l’opération. Retirez le morceau de tresse utilisé avec une pince coupante. Soyez prudent lorsque vous touchez la tresse car elle devient très chaude et vous pouvez brûler.

Facultatif — Si vous avez beaucoup de soudures à enlever, vous pouvez utiliser un appareil appelé aspirateur de soudage ou pompe à dessouder. Il s’agit d’un aspirateur mécanique portable qui aspire la soudure chaude lorsqu’un bouton est pressé. Cela crée un vide dans le cylindre et la soudure est aspirée.

Pour l’utiliser, appuyez sur le piston de la pompe à dessouder jusqu’à ce qu’il soit verrouillé. Chauffer la soudure avec votre fer à souder jusqu’à ce qu’elle fond. Placez la pointe (généralement en téflon) de la pompe à dessouder sur la soudure fondue. Appuyez sur le bouton de déverrouillage pour aspirer la soudure liquide. Pour vider le vide de soudure, appuyez sur le piston à l’écart de la circuits imprimés pour éviter les courts-circuits. De temps en temps, il sera nécessaire de démonter la pompe et d’effectuer un nettoyage supplémentaire.

Enfin, il y a aussi des stations de dessoudage automatiques. Ici, l’action mécanique du piston est remplacée par une pompe à vide. Le niveau de vide est réglable (bouton VACUUM). Nous pouvons également régler la température du fer. Le fer a une rupture creuse. Un bouton sur la poignée en fer permet de déclencher la pompe à vide. Un filtre situé à la sortie de la faille conserve les pièces de soudage et facilite le nettoyage. Son prix est plus élevé que celui de la pompe mécanique.

Conclusion J’ espère que ce tutoriel sur le soudage fournira les informations nécessaires pour ceux qui veulent se lancer dans des réalisations nécessitant le soudage, et pourquoi pas dans des associations ou FabLab.

Ne vous arrêtez pas trop vite. Au début, il est normal que vos soudures soient ternes, irrégulières, que la gaine des fils fond etc… Plus vous faites de soudures, plus cela deviendra naturel et vous ne vous poserez plus de questions.

Ne lésinez pas sur le matériau. Vous ne ferez pas les mêmes soudures avec un matériau d’extrémité très bas. Bien que certains diront que « c’est bien », la qualité du fer à souder, son échec et la qualité du fil à souder que vous utilisez sont primordiales. Ensuite, il s’agit bien sûr d’une question de moyens…