Capítulo Oito: Soldagem (Parte Dois)

Após os preparativos, chega o momento de iniciar a soldagem propriamente dita.

O primeiro passo é a aplicação de estanho nos terminais dos componentes, que marca o início do processo completo de soldagem manual.

Consiste em pré-revestir separadamente os terminais dos componentes, as abas de solda, as almofadas e outras partes a serem soldadas com uma camada de estanho utilizando um ferro de solda. Isso assegura, em grande parte, a ausência de soldas frias.

Durante a operação de soldagem, é fundamental desenvolver o hábito de pré-estanhar os componentes: para terminais com superfície oxidada ou suja, bem como para fios com verniz isolante, é imprescindível realizar a limpeza da superfície antes da aplicação do estanho. Na soldagem manual, geralmente utiliza-se a raspagem para esse fim, garantindo que seja completa e uniforme, especialmente ao tratar fios de pequeno diâmetro, evitando deixar marcas na área inicial da raspagem.

Como na produção em massa não é viável realizar esse procedimento manual tão minucioso, a qualidade da solda depende integralmente da soldabilidade dos componentes, sendo necessária a realização de testes prévios para assegurar essa característica antes do início da produção.

Após a aplicação do estanho nos terminais dos componentes, inicia-se a soldagem completa.

Primeiramente, a placa de circuito é inclinada em direção ao operador, apoiada de forma que a face a ser soldada fique acessível. O ferro de solda é posicionado simultaneamente sobre o terminal do componente e a almofada, enquanto o fio de solda é levado até o ponto de encontro entre o ferro e as peças, onde derrete. O estanho fundido flui imediatamente para preencher os espaços entre eles, transferindo rapidamente o calor e aquecendo as partes a serem soldadas.

O fio de solda contém um núcleo de flux, cuja resina fundida se espalha pela superfície metálica da área de soldagem, desempenhando funções essenciais do flux.

À medida que a temperatura atinge determinado nível, ocorre a difusão: o estanho penetra na superfície das peças, iniciando a formação da junta de solda.

Em seguida, o ferro é retirado após a conclusão da junta, que então esfria e solidifica. Contudo, devido à quantidade limitada de flux no fio de solda, se as peças não tiverem boa soldabilidade, o flux pode evaporar antes da completa formação da junta, causando oxidação e descoloração do estanho, interrompendo o processo.

Para reabastecer o flux, é necessário alimentar mais fio de solda, liberando nova resina e compensando a perda. Entretanto, isso pode resultar em excesso de estanho líquido, o qual deve ser removido com o ferro de solda por baixo da junta para evitar acumulações.

Em casos de pontos difíceis, é preciso alimentar várias vezes o fio de solda, removendo o excesso repetidamente até a junta perfeita ser formada.

Para otimizar o uso do fio de solda e reduzir o tempo de soldagem, o fio pode ser introduzido em duas etapas: primeiramente, uma parte é aplicada diretamente no ferro para preencher as lacunas e ampliar a área de contato térmico, iniciando o processo; em seguida, quando a peça estiver aquecida, outra porção é direcionada aos terminais e almofadas do componente, facilitando a formação da junta.

Essa técnica guia a formação da junta, evitando movimentos repetidos do ferro e permitindo que o metal do lado oposto receba flux antecipadamente, prevenindo oxidação pelo aquecimento.

É fundamental manter sempre uma película líquida de flux durante a operação, garantindo que o estanho permaneça brilhante e translúcido antes de solidificar.

Quando o estanho perde o brilho e fica opaco, significa que sua superfície oxidou, formando uma camada sólida que não se funde durante a soldagem e impede a difusão metálica necessária.

Os dois métodos básicos de soldagem exigem o mesmo princípio: obter em tempo mínimo uma junta perfeita com camada de liga homogênea. Na prática, o segundo método frequentemente incorpora elementos do primeiro.

Após a soldagem, o processo não termina: é necessário inspecionar a qualidade da junta.

Existem vários métodos para essa inspeção; o mais avançado utiliza instrumentos, mas as fábricas Huaxing e Xunyang, atualmente, não dispõem desse recurso, de modo que recorrem à observação visual e à retrabalho com ferro de solda.

Pela inspeção visual, o aspecto mais importante é identificar soldas frias, seguido da análise estética. Técnicos experientes podem determinar a qualidade interna da junta apenas pelo aspecto externo.

Uma junta de qualidade apresenta superfície lisa e brilhante, sem pontas, rugas, bolhas, inclusões ou manchas; a transição do metal soldado para a solda deve formar uma curva suave e contínua, evidenciando boa penetração.

Por exemplo, em um componente de montagem superficial, além de perfis de juntas ideais, existem diversas falhas comuns, que serão detalhadas a seguir.

Algumas juntas parecem lisas e cheias, mas ao observar o ângulo de contato entre estanho, almofada e terminal, se for maior que noventa graus, indica má penetração e, portanto, solda fria.

Outras apresentam superfície irregular com fios esticados, sinal de uso insuficiente de flux, especialmente nas fases finais da soldagem, o que pode resultar em solda fria.

Defeitos evidentes como solda em curto-circuito ou falta de solda são óbvios e dispensam maiores comentários.

Para a inspeção visual, recomenda-se o uso de uma lupa com ampliação de três a cinco vezes, permitindo observar detalhadamente a interface entre o estanho e o metal, crucial para avaliar se houve penetração antes do resfriamento.

O método de retrabalho com ferro de solda com resina é o mais confiável para identificar soldas frias.

Consiste em reaquecer a junta com ferro de solda escurecido em flux e com pouca solda, derretendo a solda existente e removendo o ferro lateralmente ou por baixo. Se a junta for fria, a tensão superficial do estanho o levará embora, expondo completamente o defeito.

Este método não só é eficaz para inspeção, como também ajuda a acumular experiência para aprimorar a avaliação visual.

Além das soldas frias, outras falhas devem ser evitadas, como a remoção excessiva de isolamento dos fios, que pode causar curto-circuitos, uso de temperatura ou tempo excessivos, que carbonizam ou formam bolhas na base, descolam as almofadas, afrouxam componentes e interrompem circuitos.

Após a inspeção da qualidade da solda, o processo está quase concluído. Digo “quase” porque o excesso de resina pode comprometer a estética.

Portanto, o próximo passo é removê-la. Pode-se usar limpadores de placas ou álcool industrial de alta pureza para eliminar os resíduos de resina.

Nas fábricas Huaxing e Xunyang, utiliza-se álcool industrial 99,7% para essa limpeza, que remove completamente a resina, finalizando o processo de soldagem.

Esse é o procedimento atualmente realizado nessas fábricas. Na mente de Fu Xin, contudo, existe outro tipo de soldagem, mais avançado: a soldagem por imersão.

Na produção em larga escala de produtos eletrônicos, a soldagem em massa da maioria dos componentes nas placas é feita por soldagem integral.

A soldagem integral das placas inclui imersão, soldagem por onda e diversos métodos de refluxo para componentes de montagem superficial. A soldagem por imersão é um método semi-manual semi-mecânico, utilizando principalmente fornos de estanho e fornos de resina espumada.

O forno de estanho possui controle automático de temperatura e geralmente conta com temporizadores que operam ciclos de 24 horas a 7 dias, podendo ligar e desligar automaticamente conforme programado. Sua potência varia de 120 a 2500 watts, com temperaturas de trabalho entre 100 e 300 graus Celsius, podendo alcançar mais de 400 graus. A escolha do forno deve levar em conta a potência e volume adequados à escala de produção e ao tamanho das placas.

O forno de resina espumada transforma o flux em espuma borbulhante, permitindo sua aplicação uniforme na superfície de solda da placa e mantendo esse estado antes da imersão. O forno de imersão deve possuir um eficiente sistema de exaustão para remover completamente a fumaça gerada durante a soldagem.

A temperatura do forno de imersão deve ser ajustada cuidadosamente conforme o tipo de solda e peças a serem processadas.

Durante a operação, a placa é segurada por duas pinças de aço inoxidável, com cerca de 250 milímetros, adequadas em forma e elasticidade, nas suas bordas longitudinais.

Antes da imersão, deve-se verificar alinhamento e fixação dos componentes, corrigindo eventuais desalinhamentos; em seguida, raspar a camada de óxido na superfície do estanho líquido com um pedaço de papelão antes de mergulhar a placa previamente em flux.

A técnica consiste em imergir e deslocar a placa simultaneamente, mantendo a direção de movimento perpendicular àquela em que a solda pode causar pontes.

Durante a imersão manual, a frente da placa deve inclinar-se levemente para baixo e a saída do estanho para cima, formando um movimento arqueado ideal. Isso compensa a curvatura da placa causada pelo calor, uniformizando o tempo de exposição de cada ponto de solda e minimizando defeitos como solda fria e pontes.

A profundidade da imersão deve ser a máxima possível sem que o estanho atinja a face dos componentes.

O tempo de permanência da placa no estanho é aproximadamente dois segundos, variando conforme o tipo de peça, temperatura do forno e propriedades da solda e flux, buscando minimizar defeitos sem prejudicar os componentes pelo calor.

A composição da solda no forno se altera com o uso contínuo: o teor de estanho diminui, aumentando a proporção de chumbo, fenômeno conhecido como segregação; concentrações de impurezas como cobre e zinco também aumentam, exigindo ajuste não apenas na quantidade, mas na composição da solda.

Os componentes soldados devem ser armazenados em camadas separadas por papelão para evitar que partículas e gotas de estanho se soltem e contaminem as peças, dificultando a limpeza.

É obrigatório o uso de máscaras e equipamentos de proteção, além de cuidados com segurança contra incêndio envolvendo flux, solventes e outros materiais inflamáveis, mantendo a área livre de resíduos endurecidos de flux ao redor do forno.

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Talvez Xiao Hei ainda tenha dúvidas, e então comenta: “Acho que é basicamente isso, a soldagem. O maior desafio é o projeto dos componentes de montagem superficial. Sozinho, não consigo resolver isso em pouco tempo.”

Fu Xin sorri amargamente, percebendo que estava ansioso demais. A tecnologia ainda não avançou a esse ponto, e tentar fazer algo sem base é realmente difícil, como em sua vida passada, quando trabalhava com pesquisa científica por anos e, no fim, não produzia resultados concretos.

(Continua.)