Oke. Het is dus niet zozeer dat de bout te weinig vermogen heeft om alles op temperatuur te houden?
Het vermogen wat een soldeerbout opneemt wordt voor meer dan 95% in de opwarming van de soldeerstift omgezet. Als er een beetje regelelektronica in zit zal dat ook een (klein) beetje vermogen opnemen en er gaat altijd een beetje verloren in de draden vandaar dat het niet 100% zal zijn.
Die stift wordt dus warm, heet zelfs. Maar hoe heet wordt die stift? Dat is wat lastig om te zeggen.
Laten we uitgaan van een ongeregelde soldeerbout, dus stekker in het stopcontact en opwarmen. Doe je verder niets dan zal de stift knap heet worden. Maar een hete stift zal warmte uitstralen naar de omgeving dus koelt hij af. Afhankelijk van hoe snel dat afkoelen plaats vindt zal er bij een bepaalde temperatuur een soort evenwicht ontstaan en wordt de stift niet heter meer. Er wordt dan nog precies even veel warmte in gestopt als er uitgestraald wordt. Dat betekend dus ook dat je een stift die je isoleert heter zal worden dan een niet geïsoleerde stift. Maar hoe wil je gaan solderen met een geïsoleerde soldeerstift? Niet praktisch dus!
Wat heeft het vermogen dan te maken met de temperatuur van de stift?
Eigenlijk niet zo veel. Maar toch weer wel.
Als je een kleine stift hebt zoals van een 20W soldeerbout dan zal die net zo heet worden als een grote soldeerstift van een 200W soldeerbout. Daar zal niet zo gek veel verschil tussen zijn.
Nu stop je die dikke zware stift in de 20W soldeerbout, gesteld dat het kan natuurlijk. Wordt die stift dan net zo heet? Ja, in theorie wel maar in de praktijk niet!
Even een zijstraatje, soldeerstiften zijn zo goed als altijd van koper gemaakt omdat koper heel goed warmte geleid. Helaas wordt dat koper “opgevreten” door het hete soldeertin dus worden moderne stiften van een beschermlaagje voorzien. Dat laagje is meestal ijzer, daarom wordt zo’n soldeerstift vaak (zwakjes) aangetrokken door een magneet. Deze stiften moet je “voorzichtig” behandelen want als dat ijzerlaagje beschadigd wordt is de stift binnen korte tijd onbruikbaar. Zo moet je ze bijvoorbeeld liever nooit gebruiken voor solderingen waarbij je S39 gebruikt. Die S39 moet je overigens NOOIT voor elektronica of elektra gebruiken, en zeer zeker ook niet voor kabels!
Terug naar de temperatuur. De dikke stift wordt opgewarmd door die 20W soldeerbout en zal dus steeds warmer worden. Die grote stift neemt veel warmte op en het zal lang gaan duren voor de hele stift op temperatuur is. Maar die stift straalt warmte uit naar de omgeving en omdat een grote dikke stift veel oppervlak heeft zal die uitstraling best groot zijn.
Bij een bepaalde temperatuur zal de uitstraling precies even groot zijn als het vermogen dat het verwarmingselement er in stopt en dat is 20W. De stift zal dus niet heter worden. De uiteindelijke temperatuur zal lager zijn dan van de dunne stift, dat kan een flink verschil zijn als de stift erg groot is. Misschien wordt die stift dan niet eens warm genoeg om mee te kunnen solderen. Dan toch maar voor een groot deel gaan isoleren? Dat zal helpen maar is niet erg praktisch.
Maar als je nu die kleine dunne stift in de 200W bout zet wat gebeurt er dan?
Die kleine dunne stift zal heel snel opwarmen door die 200W die er in wordt gestopt. Zo’n kleine dunne stift heeft een vrij klein oppervlak dus zal niet zo veel warmte uitstralen, de temperatuur zal flink oplopen.
Het punt waarbij de uitstraling even groot wordt als het vermogen wat er in wordt gestopt zal bij een veel hogere temperatuur liggen. De dunne stift zal dus flink heter worden dan de dikke stift. De kans is groot dat hij (veel) te heet wordt. Ook geen goed idee.
Wat is dan die warmtecapaciteit?
De soldeerstift wordt opgewarmd door het verwarmingselement. Die warmte wordt door het koper geleid zodat de hele stift warm (heet) wordt. Hoe meer koper hoe meer warmte er nodig is om al dat koper heet te maken. Denk maar aan de waterkoker thuis. Als je er 0,5l in doet duurt het zo’n 3 minuten om het aan de kook te krijgen. Vul je hem helemaal dan is hij 10 minuten bezig om alles aan de kook te krijgen.
Maar is al die warmte dan “weg”? Nee, die zit in het water en bij de soldeerstift in het koper.
Op het moment dat je de soldeerstift op het te solderen onderdeel (de print, kabels of wat dan ook) zal er warmte uit die stift wegvloeien in de onderdelen. De stift zal hierdoor afkoelen!
Een kleine, dunne soldeerstift heeft een kleine warmtecapaciteit, er zit niet zo veel warmte in. Als je die op een 6mm accukabel drukt gaat er veel warmte uit de stift de kabel in. Zoveel zelfs dat de stift zo ver afkoelt dat het soldeer stolt. Het verwarmingselement zal nog steeds warmte in de stift blijven stoppen maar veel daarvan gaat direct door naar de kabel. Het zal vrij lang gaan duren totdat een nieuw evenwicht is bereikt waarbij de stift en de kabel evenveel warmte opnemen als het verwarmingselement afgeeft. Als je mazzel hebt zal het verwarmingselement voldoende vermogen “over” hebben om die kabel mee te verwarmen zodat het soldeer zal smelten en je de verbinding kan maken. Het nadeel is dat het zo lang duurt dat de kabel over een grote lengte warm, heet zelfs, wordt gestookt en dat de isolatie van die kabel daar meestal heel slecht tegen kan. Ook het plastic van de connector vindt dat niet altijd even fijn.
Met een kleine soldeerbout met een kleine stift en een gering vermogen kan je dit soort kabels dus slecht of helemaal niet solderen.
Een grote dikke soldeerstift heeft een grote warmtecapaciteit, er zit veel warmte in. Wanneer je die op de kabel drukt zal er ook warmte uit de stift wegvloeien de kabel in. In de stift zit echter zo veel warmte dat het geheel warm genoeg blijft om het soldeer te smelten en een goede verbinding te maken. Omdat er zo veel warmte “over” is zal het solderen dus snel gaan. De warmte heeft geen tijd om alles op te warmen dus de rest van de kabel blijft veel koeler. De isolatie van de kabel en de connector krijgen niet eens de tijd om te smelten.
Deze manier van solderen heeft veruit de voorkeur.
Maar er is een nog “betere” manier. De soldeerbouten die ik hierboven heb beschreven hebben geen temperatuurregeling! Er zijn ook veel “soldeerstations” waarmee je de temperatuur kunt instellen. Hoe dat werkt is niet van zo veel belang. Als het maar werkt!
Wat is het voordeel hiervan?
Er wordt een verwarmingselement met een (behoorlijk) groot vermogen gebruikt en een (relatief) kleine soldeerstift. Bij een niet geregelde soldeerbout zal die stift heel erg heet worden, mogelijk te heet.
Stel je de temperatuur in op bijvoorbeeld 360°C dan zal de verwarming uitgeschakeld worden wanneer de stift die temperatuur heeft bereikt. Zo kan de stift niet verbranden. Door het flinke vermogen en de kleine stift is die stift binnen korte tijd op temperatuur, hoef je niet 10 minuten te wachten voor de bout is opgewarmd en gestabiliseerd.
Ga je er een dikke kabel mee solderen dan zal die dunne stift snel zijn warmte kwijt zijn en zo koud kunnen worden dat het soldeer stolt. Voordat het zo ver is zal de verwarming ingeschakeld worden en wordt er een heleboel warmte in de stift gestopt. Als je mazzel hebt wordt voorkomen dat het soldeer stolt. Toch zal het te lang duren voor alles zo warm is dat je de kabel daadwerkelijk aan de connector kunt solderen. De kans op schade aan de isolatie van de kabel en de connector is dus nog steeds vrij groot.
Bij dit soort soldeerstations kan je vrijwel altijd de stiften verwisselen. Voor die dikke kabels en stevige connectoren moet je dan een zo dik mogelijke stift kiezen. In zo’n stift zal veel warmte gaan zitten zodat hij veel minder ver afkoelt als je de bout op de kabel drukt. Omdat de verwarming direct bijspringt zal de weggevloeide warmte ook snel aangevuld worden zodat je snel kan solderen met de reeds aangehaalde voordelen.
Een soldeerbout met een geregelde (regelbare) temperatuur heeft eigenlijk de voorkeur. Er zijn veel verschillende soorten met even zo veel verschillende manieren van regelen. Wat voor de één een geweldig apparaat is zal voor een ander niet of maar matig voldoen. Voor de meeste hobbyisten is een vrij simpel apparaat wat niet eens zo veel kost ruim voldoende.
Op m'n werk wordt nog steeds heel veel gebruik gemaakt van de aloude 60W Weller magnastat bouten. Simpele manier van regelen, betrouwbaar en veel verschillende stiften beschikbaar. De bout op mijn werkbank heeft gisteren maar 3,5 uur aangestaan, er zijn in die tijd wel 2400 solderingen mee gemaakt. Er zijn dagen waar hij 8 uur aan staat en dat er meer dan 10000 solderingen mee worden gemaakt. De stift die ik er op dit moment in heb zitten gebruik ik al zeker 3 maanden, hij is nog steeds prima.
Verder gebruiken we Ersa stations en een paar JBC stations. Uitstekende apparaten de stiften zijn relatief klein maar het vermogen van die bouten is enorm, 120W en 150W. Als je de koude bout aanzet is hij in ongeveer 5 seconden op temperatuur. Deze bouten worden voor relatief klein werk gebruikt maar ook om bijvoorbeeld SMA connectoren op een print te solderen. Daar is veel warmte voor nodig en door dat enorme vermogen gaat dat uitstekend. Het nadeel van deze bouten is wel dat de verwarmingselementen op hun tenen moeten werken, ze gaan helaas niet zo heel lang mee.
Sorry voor het lange verhaal. Ik hoop dat ik een beetje duidelijk ben geweest.
