Bouw zelf uw weerstandsoldeertoestel

weerstandsolderen 03b

Voor een model in messing kun je voor de montage kiezen uit lijmen of solderen. Kies je voor solderen dan denken wij doorgaans aan een klassieke soldeerbout. Maar een bestaan ook andere technieken. Een methode die goede resultaten oplevert bij modellen in messing, is het weerstandsolderen. Deze techniek is minder bekend onder modelbouwers.

Wie geïnteresseerd in soldeertechnieken moet zeker het weerstandsolderen proberen. Laat u niet afschrikken door de elektronica. Respecteer wel de veiligheidsvoorschriften en werk in een voldoende geventileerde ruimte.

Met een soldeerbout kom je vaak problemen tegen. Zo kunnen onderdelen loskomen wanneer je een ander onderdeel wilt vastzetten. Sommige plaatsen zijn moeilijk bereikbaar en dus moeilijk te solderen. Teveel soldeer blijft hangen op plaatsen waar het niet hoort. Daarnaast zijn grote stukken moeilijk te solderen met een lichte soldeerbout. Om deze problemen op te lossen kunnen we gebruik maken van weerstandsolderen met behulp van een weerstandsoldeerapparaat.

Principe

Bij het weerstandsolderen wordt een elektrische stroom door de punt van een koolstofstaaf gestuurd. De punt van deze staaf wordt tegen de onderdelen in messing gehouden op de plaats waar een soldeerverbinding tot stand moet komen. Door het contact met het messing loopt de temperatuur in de punt van de bout op. Hierdoor smelt het soldeer en wordt een verbinding tot stand gebracht.

Het principe is eenvoudig. Een elektrische stroom die door een schakeling loopt zoekt steeds de weg met de minste weerstand. Wanneer we in deze stroomkring een weerstand voorzien die de stroom tegenhoudt dan wordt de energie op deze plaats opgestapeld en vervolgens omgezet in warmte.

De temperatuur hiervan is afhankelijk van de stroomsterkte en de grootte van de weerstand. De elektrische stroom zal in de punt van de bout bij de overgang tussen de soldeerpunt en het onderdeel in messing een grotere weerstand ondervinden dan op elke andere plaats in de stroomketen. Door deze weerstand zal de temperatuur in de koolstofpunt enorm toenemen en het toegevoegde soldeer doen smelten.

weerstandsolderen 02 Tekening: Schematische weergave van de werking van een apparaat voor weerstandsolderen

Transformator

We weten nu hoe het principe werkt. Nu moeten we deze toepassing bruikbaar maken voor onze hobby. Hoe dit gebeurt kunnen we volgen aan de hand van de tekening. Centraal in het schema staat de transformator. Deze zal de nodige stroom leveren die door de weerstand gestuurd wordt. De transformator die geschikt is voor treinmodelbouw, bevat minimum een vermogen van 120 VA en een uitgangsspanning van maximum 12 Volt.

Bij een trafo met verschillende uitgangsspanningen (bvb 12 en 6 Volt) kiezen we voor de laagste uitgang. Aangezien het vermogen van de trafo steeds hetzelfde blijft zal bij een lagere spanning de beschikbare stroomsterkte hoger liggen.

Voor mezelf heb ik een ringkerntransformator genomen van 120 VA met twee uitgangen van 6 Volt. Deze trafo bezit 4 aansluitdraden aan de secundaire zijde. Door de draden op de juiste wijze met elkaar te verbinden kunnen we maximaal 20 Ampère krijgen. Hiervoor moet je naar het schema kijken dat gewoonlijk boven op de trafo wordt gekleefd of is bijgevoegd.

weerstandsolderen 01 Tekening: Wie niet veel van elektronica afweet kan aan de hand van deze tekening aan de slag en zelf zijn toestel knutselen.

Weerstand

Zoals reeds aangehaald ontstaat de warmte in de overgang van de twee materialen. Meer bepaald op de plaats waar de punt van de koolstofstaaf het werkstuk raakt. Koolstofstaafjes vind je in allerlei toepassingen. Interessant zijn de koolstofstaafjes die je onder meer in penlites of batterijen type AA vindt. Dit staafje wordt in een houder van een soldeerbout geplaatst. Deze bout zal je zelf moeten maken. Ik heb hiervoor een goedkope soldeerbout gebruikt. Op de plaats waar de klassieke soldeerstift zit heb ik een buisje in koper geschoven. De binnendiameter van dit buisje is gelijk aan de diameter van de koolstofstaaf. De twee toevoerdraden heb ik met elkaar verbonden en op het uiteinde van het buisje gesoldeerd. De koolstofstaaf wordt met een M2 schroefje geklemd.

De koolstofstaafjes die je uit batterijen haalt moet je eerst zuiver maken. Hierop zit namelijk een zuur. Dit zuur kun je verwijderen met een gasbrander. Uiteraard doe je dit in een goed geventileerde ruimte. De koolstofstaafjes die ik gebruik zijn ongeveer 10 cm en hebben een diameter van 8 mm. Ze komen uit een zwaardere batterij. Met een schuurmachine wordt aan de koolstofstaaf een fijn puntje geslepen.

Om de stroomkring te sluiten wordt de tweede uitgang van de trafo voorzien van een klem die je aan het werkstuk vastmaakt. Om het nog gemakkelijker te maken kunnen we de klem aan een aluminiumplaat bevestigen. Op deze plaat wordt het werkstuk geplaatst. Aluminium is een goede geleider waarop de soldeermiddelen die we gebruiken geen vat hebben. Let op dat je geen geanodiseerd aluminium neemt en dat je de plaat zuiver houdt met behulp van een schuurborstel of stevig schuurpapier.

A8874 Roco 29 Img 2002-11-13+21.17.09.jpg

A8876 Roco 29 Img 2002-11-13+21.21.13.jpg

Gut electrode (bagette) als alternatief

Een alternatief dat door Kris Heyde is uitgewerkt is een Gut elektrode. . Hij maakt gebruik van een guts electrode van 5 mm die normaal gebruikt wordt om staal weg te branden. Deze staafjes kunnen mooi met een puntenslijper scherp gemaakt worden. Hoe scherper de punt hoe warmer de punt wordt want de stroom moet immers door het smalle puntje. Het grote voordeel van een gust electrode is dat deze koolstofstaaf een kopermantel heeft. Deze mantel geleidt de electriciteit mooi naar de punt zodat de lengte van de staaf er niet echt tot doet. De weerstand ontstaat pas in het gedeelte zonder mantel.

De elektrodehouder voor de elektrode is gedraaid in koper volgens de tekening. Achteraan moet je een flexibele draad van minimum 2,5 m² solderen. De houder bevat achteraan een schroefdraad (M8) die je in een handvat in hout of eventueel in ertalon) kunt plaatsen.

Een volledige tekening gemaakt door Kris Heyde voor het maken van een houder voor de elektrode kun je hier openen of hier downloaden.
Een guts elektrode in verschillende diameters kan je bijvoorbeeld hier kopen (groothandel / per 50 stuks ongeveer 27,50 euro incl verzending, ).

Voetschakelaar

Wanneer je de koolstofstaaf tegen het werkstuk houdt, zal de punt van de staaf waarschijnlijk vonken maken. Verwijderen we de staaf dan ontstaan opnieuw vonken tussen de punt en het werkstuk. Deze vonken zijn gevaarlijk voor uw onderdelen. Deze vonken kunnen zo hevig zijn dat ze gaatjes en kratertjes kunnen maken in het messing. Dat moeten we zeker vermijden.

Daarom wordt voor de ingang van de 220 Volt spanning een voetschakelaar geplaatst. Met deze schakelaar bepalen we wanneer de stroom door de soldeerbout mag lopen. Het moment waarop je de voetschakelaar indrukt is daarom uiterst belangrijk.

Bij het weerstandsolderen moet je eerst de bout tegen het werkstuk houden en pas daarna de voetschakelaar indrukken. De punt van de bout zal vervolgens onmiddellijk opwarmen en vervolgens hevig beginnen gloeien. De hitte zal het soldeer tussen de messingonderdelen doen smelten. Daarna verbreken we de elektrische stroomkring door de voetschakelaar los te laten. De punt van de soldeerbout zal onmiddellijk afkoelen. Na enkele seconden kunnen we de stift terugtrekken zonder dat de onderdelen loskomen of verschuiven. Daarna kun je de bout terugtrekken.

Om vonken te vermijden is het belangrijk dat je de voetschakelaar pas indrukt nadat de bout tegen het werkstuk wordt gehouden, en dat je de bout pas terugtrekt nadat je de voetschakelaar hebt losgelaten.

Spanningsregelaar

In de punt van de soldeerstift wordt een zeer hoge temperatuur opgewekt. Bij deze temperatuur kunnen reeds kleine stukjes messing smelten. Daarom moeen we de temperatuur kunnen regelen. Dit kan met een dimmer op de 220 Voltzijde van 500 VA met draaiknop die geschikt is voor gewikkelde trafo's en die kan ingebouwd worden. Wanneer met deze dimmer de basisspanning daalt, dan zal ook het totaal vermogen van de transformator dalen. Tegelijk zal hierdoor de maximale stroomsterkte of de maximumtemperatuur in de soldeerbout beperkt worden.

Voor mijn toestel heb ik een dimmer uit een kit van Kemo (Vellemann) gebruikt (zie onderdelenlijst).

Om onvoorziene spanningspieken en storingen op radio en TV op te vangen plaatsen we parallel aan de ingang een netontstoringsfilter. Deze zijn standaard in de winkel te koop en zorgen voor een degelijke onderdrukking van de storingen. Verder moet nog een trage zekering van 1 Ampère ingebouwd worden die bij overbelasting of ongewenste kortsluiting het apparaat kan beveiligen.

Soldeerpasta

Omdat we met de punt van een koolstofstift geen soldeer kunnen opnemen, zoals bij een klassieke soldeerbout, moeten we het soldeer vooraf op het werkstuk aanbrengen. Bij het weerstandsolderen maken we daarom gebruik van een soldeerpasta. Deze pasta's bestaan uit fijn gemalen lood en tindeeltjes die smeerbaar gehouden worden door toevoeging van een vloeimiddel. Een kleine hoeveelheid van deze pasta is voldoende om een stevige verbinding tot stand te brengen. Als vloeimiddel gebruiken we een product dat gebaseerd is op een zuur. Deze producten bevatten doorgaans fosforzuur van xxx % aangelengd met dezelfde hoeveelheid water. Sommige producten bevatten een zuur op basis van zink.

Soldeertang

Voor kleine onderdelen gebruik je beter een soldeertang in plaats van een soldeerbout. Bij een soldeertang worden de twee polen van de voeding op de uiteinden van deze tang geplaatst. De twee delen van de tang zijn door een isolatielaag van elkaar gescheiden. In plaats van een koolstofstaaf gebruiken we een spijker van staal. Met een bandschuurmachine kun je de kop en de punt van de nagel in de juiste vorm schuren. Je zou ook een tang kunnen maken waarvan één of twee punten gevormd worden door een Gut Elektrde.

Een soldeertang zal je ook zelf moeten maken. Een soldeertang is niet alleen nuttig voor het vasthouden van kleine onderdelen, zoals trapjes en handgrepen. Ze is ook bruikbaar voor grotere stukken die in een bepaalde hoek tegenover elkaar moeten geplaatst worden.

Tips

1) De zijwanden van het machinistenhuis of van de tender van een stoomloc kunnen met een soldeertang haaks op elkaar gesoldeerd worden. Hou daarvoor de zijwanden in de juiste positie en plaats de soldeertang op de plaats waar beide elementen een hoek vormen. Vervolgens geef je ver¬schillende korte stroomstoten na elkaar en laat je tegelijk de tang over de hele lengte glijden.

2) Met het weerstandsolderen kun je snel en eenvoudig het dak op het machinistenhuis solderen. Daarvoor breng je eerst aan de onderzijde van de dakplaat vloeibaar soldeer aan. Vervolgens plaats je de soldeerstift boven op het dak. Even de voetschakelaar induwen en het dak zit vast. Deze handeling moet je op verschillende plaatsen herhalen. Keer op keer geef je een kleine stroomstoot die hooguit een halve seconde duurt. Dit betekent dat je de voetschakelaar onmiddellijk weer loslaat.

3) Grote gietstukken, zoals de stoomdom vormen voor het weerstandsolderen geen probleem. Breng eerst vloeibaar soldeer aan onder het gietstuk. Plaats daarna het gietstuk op de ketel. Hou de soldeerstift tegen de stoomdom en druk vervolgens de voetschakelaar gedurende enkele seconden in.
De punt van de stift zal roodgloeiend worden en de warmte vloeit over in de dom. Op een bepaald ogenblik zal de temperatuur in de stoomdom eveneens oplopen en het soldeer doen smelten. Dit is het moment dat je de voetschakelaar moet loslaten. Na enkele seconden zit het gietstuk vast op de ketel en kun je de bout terugtrekken.

4) Wie geen vloeibaar soldeer heeft kan zijn toevlucht nemen in kleine stukjes soldeer die van de soldeerdraad geknipt worden. Deze stukjes worden tussen de onderdelen gelegd. Voeg een vloeimiddel toe zoals S39 of fosforzuur, en maak een verbinding met de weerstandbout.

5) Opgelet, het weerstandsolderen kan niet gebruikt worden voor witmetaal. Het smeltpunt van witmetaal ligt aanzienlijk lager dan het smeltpunt van messing. Bij de minste stroomstoot hou je geen enkel herkenbaar onderdeel in witmetaal over. Het enige wat dan nog rest is een hoopje gesmolten materiaal.

6) Hou de punt van de soldeerstift steeds proper. Gebruik hiervoor schuurpapier. Je kunt de punt van de koolstofstaaf eveneens tegen de bandschuurmachine houden. Wanneer je de soldeerpunt niet proper houdt loop je het risico dat vonken overspringen tussen de bout en het onderdeel. De punten van een soldeertang kun je zuiver houden door een platte vijl tussen de twee nagels te schuiven.

7) Het weerstandsolderen kun je in vrijwel alle mogelijke situaties aanwenden. Toch zou ik het gebruik van de klassieke soldeerbout niet willen afzweren. Beide toepassingen vullen elkaar perfect aan. Voor het maken van elektronische verbindingen of eenvoudig voor het solderen van een draadje aan een motor kun je beter de klassieke soldeerbout gebruiken. De temperatuur van deze bout is immers beperkt waardoor er minder kans bestaat dat je onherstelbare schade aanbrengt.

Onderdelenlijst

- Behuizing (bvb 220 X 80 X 13O).
- Transformator minimum 120 VA.
- Voetschakelaar.
- (eventueel Amerikaanse stekker en inbouwstopcontact voor voetschakelaar).
- Standaardstekker M met aarding.
- Inbouwzekering 1 A, traag.
- Inbouw signaallampje 220 V, rood.
- Inbouw dubbelpolige aan/uit schakelaar 22O V, 6 A.
- Condensator 1mF, 400 V.
- Dimmer, Kemo M012 1200 Watt (Conrad 191331).
of Kemo M150 2760 Watt (Conrad 191343) (2013).
(Andere alternatieven voor het dimmen zijn ook mogelijk maar niet onderzocht).
- Twee banaanstekkers + 2 inbouwbussen (min. 20 A).
- Krokodilklem (min. 20 A).
- Flexibele geïsoleerde draad 2,5 tot 6 mm2 (bvb. batterijkabels voor de auto).

Handelaars (toestand 2013)

Enkele handelaars die een afgewerkt toestel voor weerstandsoldeer aanbieden inclusief soldeerbout en soldeermiddelen.
- hobbyholidays : weerstandsoldeertoestel

- American Beauty Soldering Tools
- Vloeibaar soldeer van GM&S, Piet Peetoom
- CARR'S Solder Paint 188 (zie google)
- hobbyholidays:

Bijkomende Informatie

Website van Gerolf Peeters: solderen in het algemeen en het weerstandsoldeerapparaat.HansHobbyHoek: Weerstandsoldren (WSA)
Modeltreinbaan.nl
Foto's weerstandsoldeerapparaat (google)
Je kunt vergelijkbare artikels vinden in ondermeer Spoorwegjournaal en Modelspoormagazine nr. 89 en 90 (artikels van Gerolf Peeters)

Waarschuwing

Tot en met de transformator zijn alle onderdelen van deze schakeling verbonden met de 220 Volt netspanning. Dit betekent dat je maatregelen moet nemen om te voorkomen dat deze onderdelen aangeraakt kunnen worden. Inbouw in een stevige metalen behuizing is absoluut noodzakelijk. De behuizing moet via het netsnoer en de stekker met randaarde geaard worden. Bedenk dat het aanraken van de netspanning dodelijk kan zijn en vraag bij twijfel hulp van een geclassificeerde deskundige.

Dit artikel is nooit geplaatst in een tijdschrift.
Foto's: ondermeer Ben Wentinck en Cooltrain
Tekening: Marc Gerittsen, Kris Heyde en Cooltrain

Weerstandsolderen