Apprendre à faire de belles soudures

Apprendre à faire de belles soudures
Alors, voilà ! À la demande générale, je vous ai réalisé un tuto sur la réalisation de belles soudures.
Quand je dois dépanner une carte électronique, la première chose que
j'examine, ce sont les soudures ! Rares sont les cas où je n'ai pas eu à
en refaire !


À qui est destiné ce tuto ?


Ce tuto devrait servir à tous les passionnés d'arcade qui doivent
modifier ou réparer leur borne : installation d'un bouton
supplémentaire, ajout d'un bouton de crédit, installation d'un capkit,
changement d'une alim, etc.



Pourquoi faire de belles soudures ?


De belles soudures n'ont que des avantages :

• pas de risque de faux contact
  
• pas de risque de fil qui s'arrache et aille toucher ce qu'il ne fallait surtout pas
  

Par conséquent, les risques de panne sont réduits.



Et j'ajouterais :

• Satisfaction personnelle du travail bien fait
  

Lexique

• panne : l'extrémité chaude du fer à souder
  
• fil à souder : mélange étain + plomb dont la température de fusion est d'environ 200 °C
  
• de la soudure : ce que l'on obtient une fois que le fil à souder a fondu
  
• flux : décapant chimique incorporé à l'intérieur du fil à souder
  
• tresse : fils tressés qui servent à absorber de la soudure par capillarité
  

On y va...



1. Le matériel


1.a Le fer à souder


Avec vos mimines, c'est l'un des principaux acteurs de la soudure.
Les deux caractéristiques essentielles d'un fer à souder sont :

• sa puissance : c'est la capacité d'un fer à maintenir la température de sa panne quand on l'utilise
  
• la température de sa panne
  

D'autres caractéristiques :

• la possibilité d'interchanger les pannes
  
• l'aspect antistatique
  
• un fonctionnement basse tension
  
• le poids du fer, sa maniabilité
  
• la qualité du cordon : souplesse, résistance à la chaleur
  

Il en existe à tous les prix. Un fer dont la température est réglable
est préférable, mais coûte largement plus cher qu'un fer classique.

La température idéale dépend du type de fil à souder utilisé et de la
soudure à réaliser. En général, 350 °C est une bonne valeur.

Sur les fers non réglables, température et puissance sont
malheureusement étroitement liées. Le fer non réglable va chauffer
continuellement, même quand il est posé sur le socle. Toute sa puissance
de chauffe va donc partir dans l'air ambiant et la température de sa
panne va donc fortement grimper.
Pour un fer moins puissant (par exemple 11W), c'est la même chose, mais
vu qu'il n'y a que 11W à évacuer, la température de la panne montera
moins haut.

Sur un fer réglable, il existe un capteur de température (idéalement
au plus près de la panne) et la chauffe va être coupée lorsque la
température souhaitée est atteinte. Il n'y a plus le phénomène de
surchauffe de la panne grâce à ce capteur et à la régulation de chauffe.

Attention avec les fers peu puissants : il faudra chauffer le
composant longtemps le temps que le fer parvienne à faire remonter la
température de la panne. C'est dommageable pour le composant et les
pistes.
De même, un fer trop chaud va inutilement chauffer le composant et risque de le détruire.

Le fer bas de gamme.





Ce spécimen fait 40W. C'est une grosse daube qui surchauffe à mort.
La panne se consume (!!!) progressivement. Son unique avantage est qu'il coûte un prix dérisoire : dans les 5 €.
Je vous le conseille si vous avez moins de dix soudures à faire dans l'année.

Le fer milieu de gamme.





Le spécimen photographié est un fer JBC de 11W. Il est très peu
puissant et ne surchauffe donc pas. Il est parfait pour souder des
petits composants.
JBC est une très bonne marque. Sa panne est interchangeable.
Par contre, il est trop « faible » pour faire des soudures moyennes / grosses ou utiliser de la tresse à dessouder.
Pour une utilisation dans nos bornes d'arcades, sincèrement je ne le conseille pas.
Je conseille plutôt un JBC de 30W par exemple. Prix : environ 30 €.

La Rolls.





C'est une station à souder de marquer Weller. C'est un appareil haut
de gamme destiné au marché des professionnels. La station de la photo
fait 80W.
Elle dispose d'un réglage de température. Le socle est équipé d'un micro
contact qui coupe le fer quand il est posé. C'est pratique quand on a
une utilisation intermittente du fer.
Le fer est ultra léger, maniable. Le câble est souple et siliconé : il résiste à la température du fer !
Le prix est particulièrement dissuasif : dans les 200 € HT.

Les pannes sont interchangeables :



La taille de la panne est simplement fonction de la taille de la soudure à réaliser.

• la petite panne servira à souder des petits composants (circuits intégrés, ...)
  
• la panne moyenne servira dans la majorité des cas (capkit, boutons, ...)
  
• la grosse panne servira aux soudures les plus grosses (diodes de roue-libre, ...)
  

Il faut savoir que plus la panne est grosse, plus elle est apte à
véhiculer la chaleur créée par le fer vers le composant à souder. Mais
plus elle est grosse, moins elle est précise dans sa manipulation.


1.b Le fil à souder




C'est un alliage d'étain et de plomb dont la température de fusion est d'environ 200 °C.
Il est important d'utiliser du fil à souder avec flux décapant incorporé (à moins de savoir ce que vous faites).

J'ai deux fils à souder :

• diamètre 10/10e pour la plupart du temps
  
• diamètre 5/10e pour souder les petits composants
  

Le flux décapant est à l'intérieur du fil :



On ne voit pas trop sur la photo, mais il y a une vague tâche claire au centre du fil : c'est le flux.


1.c L'outil de nettoyage


Nous verrons plus bas qu'il est important de conserver la panne du fer aussi propre que possible.

J'utilise cet accessoire :



C'est un enchevêtrement de spires métallisées. Le nettoyage est très efficace.
Il est sinon possible d'utiliser une éponge humidifiée ou un chiffon épais.


1.d La « troisième » main


Quand on soude, il faut d'une main tenir le fer, de l'autre le fil à souder.
Et avec la troisième main, tenir le fil/composant que l'on soude.

J'utilise cet accessoire, bien connu des bricoleurs et particulièrement pratique :



C'est un support monté de deux pinces crocodiles et disposant d'un pied en fonte.
Les pinces sont orientables vraiment dans tous les sens.


2. La pratique



Tout est une question de chaleur et de dosage.
Pour arriver à faire une bonne soudure, il faut chauffer correctement et
rapidement le composant, afin d'apporter de la matière : le fil à
souder.

La chaleur créée par l'élément chauffant interne du fer à souder est
transmise à la panne, et en mettant la panne en contact avec l'objet à
souder, on va chauffer l'objet en question.

Dit comme ça, c'est sûr que c'est évident. Mais quand on a compris
qu'il y avait un transfert de chaleur depuis le fer vers l'objet à
souder, on comprend que si ce transfert se réalise mal, alors la soudure
ne sera pas correcte.
Premier obstacle à ce transfert de chaleur : la crasse qui s'accumule sur la panne du fer :

La panne est un peu sale. La crasse noire (des résidus brûlés) n'est pas bonne conductrice thermique.
Plus le fer surchauffe et plus la crasse est présente, et plus elle revient vite.
Il est nécessaire de nettoyer soigneusement la panne du fer à souder en utilisant l'un des outils cités plus haut.

La panne une fois nettoyée :



Le deuxième obstacle à la transmission de chaleur est la faible surface de contact entre la panne du fer et le composant.
Il est très facile d'y remédier : il suffit de déposer un tout petit peu
de soudure sur la panne (nettoyée) du fer. Elle restera liquide et ne
tombera pas :



Ce tout petit apport de soudure sur la panne va permettre un bien
meilleur contact thermique entre la panne et l'objet à chauffer.

Je vais illustrer ce tuto en prenant l'exemple de la soudure de deux
fils sur un bouton poussoir. Ce bouton servait à insérer un crédit.

Le bouton :



Il reste des bouts de fils qui ont été « collés » (je ne peux pas appeler ça « souder ») sur le bouton.

Pour être tranquille, je place le bouton dans ma troisième main :



La première étape consiste à débarrasser le bouton des restes de fil.



Avec une panne nettoyée et très légèrement chargée en soudure, je viens mettre en contact la panne et la grosse goutte de soudure déjà présente sur le bouton.
Avec une pince, je tire sur les fils :





Une fois les fils retirés, j'enlève la vieille soudure avec une
méthode barbare, mais très simple quand l'objet est « libre » comme ce
bouton : je fonds la soudure et je secoue l'objet. C'est le même
mouvement qu'un coup de marteau : l'arrêt brutal du mouvement fait
tomber la soudure par terre (attention les pieds). Ce n'est pas à faire
quand on travaille sur de la moquette ou sur un parquet !
Quand c'est dans le salon, la manip a un coefficient WAF très faible.
Quand c'est dans un atelier (sol en ciment), un coup d'aspirateur hebdomadaire récupère simplement la soudure tombée au sol.
Pour un objet « non libre », il faudrait simplement utiliser une pompe à dessouder ou de la tresse.

Voici le bouton une fois la vieille soudure retirée :



Il faut nettoyer la zone qui va être soudée.
Pour ça, je remets un tout petit peu de soudure neuve sur la zone à souder.
Le décapant intégré au fil à souder va faire le travail pour moi :





Sur ces deux photos, j'ai mis trop de soudure. Ce n'est pas facile de
synchroniser une soudure avec le retardateur de l'appareil photo.

Préparation du fil que je vais souder :



Il est important d'étamer le fil avant de le souder. Souvent les
vieux fils sont légèrement oxydés et la soudure a du mal de se répandre.
Le décapant interne au fil à souder est bien utile.

Pour étamer le fil, je le chauffe par le dessous avec une panne nettoyée et légèrement chargée en soudure (comme d'hab).
Ensuite j'approche le fil à souder que je dépose sur le fil que je veux étamer (et non pas sur la panne du fer à souder).
Si le fil à souder refuse de fondre au contact de l'objet à étamer,
alors je commence l'étamage de mon objet au plus près de la panne du fer
et je répartis la soudure en train de fondre sur l'objet à étamer.



Sur la photo, j'ai mis trop de soudure, toujours pour le même problème de synchronisation de mon geste avec l'appareil photo !

Mise en place des éléments à souder avec la troisième main :





Réalisation de la soudure.
J'approche la panne nettoyée et légèrement chargée en soudure et je la mets en contact avec la lamelle de cuivre du bouton.



Je commence à déposer un peu de soudure sur la lamelle du bouton et
rapidement je viens en mettre sur le fil que je veux souder. En baladant
le fil à souder, je répartis la soudure partout. Ca permet aussi
d'apporter du flux décapant partout. Sur la photo, il y a un peu trop de
soudure toujours à cause de l'appareil photo qui me fait poireauter
trop longtemps pour prendre la photo.
La quantité de soudure à déposer est selon la soudure à réaliser. Il
faut que les deux parties à souder soient bien recouvertes, qu'il n'y
ait pas de zone sans soudure.
Trop de soudure est inutile. La soudure ne sera pas plus fiable.

Dès que j'ai apporté assez de soudure, je retire le fer d'un coup à
peine sec et je laisser la soudure figer sans la faire bouger. Une
soudure qui fige alors que les deux éléments qui étaient en train d'être
soudés bougeaient est bonne à refaire.

Résultat fini :





Voici deux belles soudures, propres et fiables. Elles devraient tenir le coup longtemps et ne pas poser de soucis.
Une soudure bien réalisée est lisse et brillante.

Selon le cas, il faut penser à isoler électriquement les soudures
avec par exemple de la gaine thermo rétractable. Il faut penser à
l'enfiler sur le fil avant de faire la soudure !

À vous de jouer !