Saldatore elettrico

Un saldatore elettrico è un attrezzo scaldato dalla corrente elettrica, di solito una punta di rame scaldata da un filo resistivo, che serve a fondere la lega per saldatura, a base di stagno, su un giunto, così che fili e componenti restino uniti e conducano la corrente. Ferri scaldati sul fuoco univano già nel XII secolo i piombi delle vetrate; nel 1880 Charles Ball chiese il brevetto di un saldatore scaldato da una corrente elettrica.

Che cos’è

Saldare, in elettronica, significa unire parti di metallo con un metallo d’apporto, la lega per saldatura, che fonde a una temperatura molto più bassa delle parti stesse; gli specialisti parlano di brasatura dolce. Le parti vengono scaldate ma restano solide; la lega fusa scorre tra di esse, ne bagna le superfici e si rapprende in un giunto che tiene e conduce l’elettricità. In elettronica fissa i reofori dei componenti al rame di una scheda e unisce i fili.

La lega tradizionale dell’elettronica era di stagno e piombo: quella con 63 parti di stagno e 37 di piombo fonde a 183 °C. Le leghe senza piombo, di stagno con un po’ d’argento e di rame, fondono tra 217 e 220 °C circa. Lo stagno per elettronica si vende in filo sottile con un’anima di flussante, di solito colofonia, una resina di pino. Il saldatore elettrico fornisce il calore: una punta di rame, scaldata da dietro da un avvolgimento di filo resistivo, che si avvicina al giunto.

Come funziona

L’elemento riscaldante è un filo resistivo avvolto attorno alla parte posteriore della punta e isolato da essa con mica o ceramica. Al passaggio della corrente il filo trasforma l’energia elettrica in calore, come qualsiasi resistore. La punta è di rame perché questo metallo conduce molto bene il calore: resta calda mentre cede calore al giunto. La sua estremità è ricoperta da un sottile strato di lega, la stagnatura. Una punta pulita e stagnata trasmette il calore al giunto attraverso una piccola goccia di lega fusa, cosa che una punta secca o sporca non può fare.

La punta scalda insieme piazzola e reoforo; il filo di stagno, portato sul giunto, vi fonde.

All’aria i metalli si coprono di una pellicola di ossido a cui la lega fusa non aderisce. Il flussante fonde per primo, scioglie quella pellicola e protegge il giunto finché è caldo. A quel punto la lega può bagnare il metallo pulito: si stende sulla superficie invece di raccogliersi in una pallina, e vi si lega raffreddandosi. Un buon giunto richiede quindi che le parti stesse siano abbastanza calde da fondere la lega. La lega fusa sulla punta e portata su un giunto freddo resta appoggiata in superficie senza legarsi: è una saldatura fredda.

Un saldatore troppo caldo brucia il flussante prima che agisca e produce più fumo. Per questo molti saldatori hanno un termostato che mantiene la punta a una temperatura scelta, sufficiente per la lega usata e non di più.

Come si fa

Ecco come eseguire un giunto saldato con un saldatore elettrico acquistato, che porti un marchio di sicurezza riconosciuto e abbia il suo supporto. Usate filo di stagno con anima di colofonia, senza piombo se possibile, ed esercitatevi su due fili o su una vecchia scheda. Lavorate a un tavolo coperto da un tappetino resistente al calore, in una stanza ben aerata, con un piccolo ventilatore o un aspiratore che allontani il fumo dal viso.

Lasciate scaldare il saldatore sul supporto. Pulite la punta su una spugna umida o su lana di ottone e toccatela con l’estremità del filo di stagno: deve diventare lucida e argentata. Pulite le parti da unire. Attorcigliate insieme i due fili, oppure infilate il reoforo di un componente nel suo foro della scheda. Appoggiate la punta in modo che tocchi entrambe le parti insieme, la piazzola di rame e il reoforo, per un istante. Portate il filo di stagno sul giunto, dal lato opposto alla punta, non sulla punta. Quando è scorsa abbastanza lega tutt’intorno, togliete prima il filo di stagno, poi il saldatore. Non muovete le parti finché la lega non si è rappresa.

Un giunto ben riuscito: la lega ha bagnato piazzola e reoforo e si è rappresa in un cono liscio dai fianchi concavi.

Un buon giunto è liscio e forma un piccolo cono dai fianchi concavi, con la lega distesa sulla piazzola e sul reoforo. La lega senza piombo appare più opaca di quella stagno-piombo. Una pallina di lega posata sulla piazzola, o una superficie grigia e granulosa, indica un giunto troppo freddo o che si è mosso durante la solidificazione: scaldatelo di nuovo con un po’ di lega fresca. Tagliate il reoforo in eccesso.

La punta è abbastanza calda da ustionare subito la pelle e da incendiare carta e stoffa: rimettete sempre il saldatore sul supporto, mai sul tavolo, tenete il cavo lontano dalla punta e staccate la spina quando smettete. Il fumo del flussante alla colofonia è una causa frequente di asma professionale: tenete la testa fuori dal fumo che sale e aspiratelo. La lega stagno-piombo contiene piombo: lavatevi le mani dopo aver saldato e non mangiate né bevete al banco. Indossate occhiali di protezione, perché i pezzi di reoforo tagliati e il flussante caldo possono schizzare. Non saldate mai su un circuito acceso, e non aprite né riparate mai apparecchi collegati alla rete elettrica.

Storia ed evoluzione

Un ferro da saldare come lo descrive Teofilo, con una bacchetta di stagno.

Saldare è molto più antico dell’elettricità. All’inizio del XII secolo un monaco che scriveva con il nome di Teofilo descrisse come i maestri vetrai montavano le vetrate. I pezzi di vetro erano tenuti da listelli di piombo e le giunzioni si facevano con un «ferro da saldare» lungo e sottile, con una testa spessa e rotonda terminante in una piccola punta, limato, stagnato e scaldato sul fuoco. La lega era fatta di bacchette di stagno fuse con un quinto di piombo, e la cera serviva da flussante. I lattonieri lavorarono a lungo allo stesso modo. La bottega della famiglia Dominy, a Long Island, i cui attrezzi sono conservati al Winterthur Museum, aveva ferri di rame e di ferro costruiti tra il 1800 e il 1812. Si usavano due ferri a turno, uno a scaldarsi nel fuoco mentre l’altro lavorava, con resina o borace come flussante.

Il riscaldamento elettrico eliminò il fuoco. Il 13 dicembre 1880 Charles E. Ball, di Filadelfia, chiese il brevetto per un saldatore la cui punta faceva parte di un circuito elettrico. Due barre di rame, isolate l’una dall’altra nel manico, portavano la corrente di una pila o di una dinamo a una punta di platino, che la corrente scaldava abbastanza da fondere la lega per saldatura forte dei gioiellieri, un lavoro fatto fino ad allora con il cannello. Il 5 novembre 1889 Willard Miner, di Plainfield, nel New Jersey, chiese il brevetto per un saldatore scaldato da un avvolgimento a parte: una testa piena di rame con un avvolgimento di filo di alpacca attorno a una parte ristretta, senza toccarla, dentro un guscio isolante. Nel 1893 Samuel Jenkins, di Boston, fece brevettare per la American Electric Heating Company un saldatore con nucleo di rame e un filo riscaldante attorno, per tensioni fino a 220 volt. Questi saldatori si diffusero con l’elettricità nelle officine, e la radio, poi tutta l’elettronica, fecero del piccolo saldatore e del filo di stagno con anima di colofonia un attrezzo di base.

Le preoccupazioni per la salute cambiarono poi i materiali. L’Unione europea vietò il piombo nella maggior parte delle apparecchiature elettriche ed elettroniche nuove dal 1° luglio 2006, e le leghe senza piombo, che fondono a temperature più alte, divennero la regola per gli apparecchi venduti nel suo territorio.