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

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.Smernica Európskeho parlamentu a Rady 2011/65/EÚ z 8. júna 2011 (ďalej len „smernica
RoHS 2“)1
obmedzuje používanie určitých nebezpečných látok v elektrických
a elektronických zariadeniach. 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. DELEGOVANÁ SMERNICA KOMISIE (EÚ) …/…
z 19. 4. 2016, http://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/3/2016/SK/3-2016-2205-SK-F1-1.PDF

 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

Referencie