Czym wykonuje się lutowanie twarde?
Lutowanie w pracach konstrukcyjnych
Ze względu na różną temperaturę topnienia lutu wyróżniamy dwa rodzaje lutowania:
-
Lutowanie miękkie
-
Lutowanie twarde
Lutowanie miękkie
Do poprawidłowego lutowania miękkiego konieczne jest nieużywanie temperatury wyższej niż 450 stopni Celsjusza. Jest to odpowiednia temperatura do lutowania obrabianego metalu, ponieważ musi być ona wyższa o 30-50°C od temperatury topnienia lutu (np. 400°C). Lutowanie miękkie używa się do procesu lutowania stali, mosiądzu, miedzi, cynku i ich stopów.
Lutowanie twarde
Doświadczeni majsterkowicze używają metody lutowania twardego.
Do lutowania twardego należy również dobrać spoiwo o temperaturze topnienia powyżej 650 stopni Celsjusza np. spoiwo Cynel . Wybierając dobrej jakości elementy oraz narzędzia można mieć pewność, iż lutowanie twarde zostanie przeprowadzone w sposób skuteczny i zapewni trwałe efekty końcowe.
Spoiwa do lutowania twardego mają otulinę i przypominają elektrody spawalnicze. Poza wymienionymi powyżej, można wyróżnić jeszcze kilka podstawowych rodzajów lutów twardych: aluminiowe, niklowe, złote, palladowe, kobaltowe i miedziane. Ich nazwa odnosi się albo do podstawowego składnika topnika lub dodatku.
Przy lutowaniu twardym niezbędne jest stosowanie odpowiednich topników (np. Uni-lut lub Austenit-lut ). Rozpuszczają one tlenki na powierzchni lutowanego metalu i w ten sposób zwiększają zdolność lutu do rozpływania się i dokładnego wnikania w szczeliny metalu. Ponadto zabezpieczają one miejsce lutowane oraz stopiony lut.
Luty twarde, ze względu na skład spoiwa dzielimy na 8 rodzajów. Możemy wyróżnić luty: miedziane - luty klasy CU, spoiwo miedziane ma postać czystej miedzi. Temperatura topnienia spoiwa to 1070 do 1085°C, aluminiowe - lutowanie za pomocą lutu klasy AL przebiega w maksymalnej temperaturze topnienia 575-630°C, srebrne - luty klasy AG, dzięki którym proces łączenia części z metalu przebiega w temperaturze od 420 do 1020°C.
Czym wykonuje się lutowanie twarde?
Lutowanie twarde wykonuje się lutownicą indukcyjną, palnikami acetylenowo-tlenowymi, lampami lutowniczymi lub też palnikami na propan butan. W ten sposób wykonuje się lutowanie stali węglowych, lutowanie miedzi, złota, srebra, mosiądzu, brązu, stali chromowych i niklowych czy też węglików spiekanych.
Luty srebrne
Luty srebrne to rodzaj lutów stosowanych w procesie lutowania, które zawierają srebro jako główny składnik. są popularne w przemyśle elektronicznym, medycznym, lotniczym i przemysłach związanych z produkcją biżuterii.
Luty srebrne są znacznie bardziej kosztowne niż luty ołowiowe lub bezołowiowe, ale charakteryzują się lepszą przewodnością elektryczną i cieplną. Mają również niższą temperaturę topnienia niż luty ołowiowe, co pozwala na lutowanie elementów o wrażliwych na temperaturę właściwościach, takich jak elementy elektroniczne.
Istnieją różne rodzaje lutów srebrnych, różniące się składem chemicznym i właściwościami. Zawierają zazwyczaj dodatki, takie jak miedź, cynę, nikiel, cynk i fosfor, aby poprawić ich właściwości lutowania i odporność na korozję.
Lutowanie w pracach konstrukcyjnych
Proces lutowania kojarzy nam się głównie z naprawą elektroniki. lutowanie możemy także wykorzystać podczas prac konstrukcyjnych (np. rynny, systemy grzewcze, instalacje elektryczne, instalacje wodnokanalizacyjne).
Rurki miedziane można ze sobą łączyć w dwojaki sposób; w sposób skręcany – robiąc kielichy lub poprzez lutowanie twarde. Lutowanie twarde metodą 912 to najpopularniejsza w chwili obecnej metoda wykorzystywana do łączenia miedzianych instalacji metalowych elementów klimatyzacyjnych i chłodniczych. Eksperci wskazują, że wyróżnia się ona bardzo dużą ilością zalet. Najistotniejszą z nich jest przede wszystkim ogromna szczelność połączenia oraz odporność na drgania i różnice temperatur. Lutowanie twarde w chłodnictwie realizowane jest w temperaturze powyżej 700 stopni Celsjusza.
Lampa lutownicza
To narzędzie, które służy do rozgrzewania lutu podczas procesu lutowania. Składa się z metalowej końcówki, zwykle w kształcie litery "V", która jest podłączona do zasilacza. Lampa lutownicza emituje promienie podczerwone, które są w stanie rozgrzać lut w krótkim czasie do odpowiedniej temperatury topnienia.
Lampy lutownicze są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, takich jak elektronika, przemysł samochodowy i mechaniczny, aby lutować elementy elektroniczne, połączenia przewodów, rurki, kable i wiele innych. Ważne jest, aby używać odpowiedniego typu lampy lutowniczej dla danego zastosowania, ponieważ różne materiały i elementy wymagają różnych temperatur lutowania i czasów działania.
Podział na lutowanie topnikowe, beztopnikowe, z mechanicznym usuwaniem tlenków, reakcyjne i dyfuzyjne
Innym sposobem usuwania tlenków ze spawanych lub lutowanych elementów jest stosowanie chemicznych środków do usuwania tlenków. Są to zwykle kwasowe lub zasadowe rozpuszczalniki, które usuwają tlenki poprzez reakcję chemiczną lub rozpuszczenie ich.
Kwasowe środki do usuwania tlenków, takie jak kwas solny lub kwas siarkowy, są stosowane do usuwania tlenków metali, takich jak stal lub miedź. Zasadowe środki do usuwania tlenków, takie jak roztwór amoniaku lub wodorotlenku sodu, są stosowane do usuwania tlenków metali alkalicznych, takich jak aluminium lub magnez.
Kolejnym sposobem usuwania tlenków jest proces dyfuzji. W tym procesie tlenki przechodzą przez cienką warstwę materiału, która jest bardziej podatna na reakcję chemiczną z usuwającym tlenek gazem lub cieczą. Proces ten jest stosowany w przemyśle elektronicznym do usuwania tlenków z powierzchni krzemowych lub gallowych układów scalonych.
Warto jednak zauważyć, że wybór odpowiedniej metody usuwania tlenków zależy od rodzaju materiału i zastosowania, a także od skali i kosztów procesu.
Oprócz palnika acetylenowo-tlenowego lub palnika na propan butan możemy korzystać z lutownic indukcyjnych i lamp lutowniczych. Oczywiście niezależnie od tego, z jakiej metody lutowania korzystamy, najpierw powinniśmy dokładnie oczyścić łączone elementy. Powinny one być wolne od wszelkich tłuszczów, nalotów i innych zabrudzeń, ponieważ szkodzą one szczelności lutów.
Przed rozpoczęciem lutowania
Niezależnie od wybranej metody lutowania zawsze najpierw należy oczyścić łączone elementy. Wszelkie zabrudzenia, tłuszcze, naloty, resztki kleju itp. muszą zostać usunięte, ponieważ ma to wpływ na późniejszą szczelność lutów. Czyszczenie można przeprowadzić mechanicznie za pomocą skrobaków, włóknin szlifierskich czy gąbek ściernych, a także posiłkować się chemicznymi środkami, na przykład rozpuszczalnikami.
Wspomniana wcześniej temp 450C dla lutowania miękkiego jest odpowiednią temperaturą do lutowania obrabianego metalu, ponieważ musi być ona wyższa o 30-50°C od temperatury topnienia lutu (np. 400°C). Lutowanie miękkie używa się do procesu lutowania stali, mosiądzu, miedzi, cynku i ich stopów. Doświadczeni majsterkowicze używają tej metody lutowania
Przy lutowaniu twardym niezbędne jest stosowanie odpowiednich topników (np. Uni-lut lub Austenit-lut ). Rozpuszczają one tlenki na powierzchni lutowanego metalu i w ten sposób zwiększają zdolność lutu do rozpływania się i dokładnego wnikania w szczeliny metalu. Ponadto zabezpieczają one miejsce lutowane oraz stopiony lut
Dodajmy jeszcze, że spoiwem stosowanym do lutowania miedzi jest lutowie miedziane lub lutowie z cyny. Mosiądz dzięki swym właściwościom fizycznym i chemicznym ma bardzo szerokie zastosowanie. Niestety wykonywane z niego elementy bardzo często ulegają pęknięciom, lub innego rodzaju uszkodzeniom.
Przykłady użycia
Luty miedziane mają dobrą przewodność elektryczną i wysoką wytrzymałość. Temperatura topnienia wynosi 645–890 °C. luty miedziane (klasa CU) – spoiwa w postaci czystej miedzi. Używane do lutowania wszystkich stali, niklu i stopów Cu-Zn. Temperatura topnienia w granicach 1070–1085 °C. luty niklowe (klasa NI) – używane do lutowania stali nierdzewnej oraz stopów z kobaltem, wolframem lub molibdenem. Zakres topnienia wynosi 880–1070 °C. luty kobaltowe (klasa CO) – stosowane do lutowania twardych stopów kobaltu
Z racji tego, że świetnie przewodzą one prąd elektryczny, a także ze względu na stosunkowo niskie temperatury w jakich odbywa się spawanie miękkie, jest ono stosowane w elektronice. Lutowanie miękkie bywa też brane pod uwagę podczas prac przy instalacjach wodnych i innych, których temperatura pracy nie przekracza 110 stopni Celsjusza. Lutowanie aluminium Aluminium, tak naprawdę jest nazwą pierwiastka chemicznego.
Temperatura topnienia srebra wynosi 960 stopni Celsjusza, to mało kiedy mamy do czynienia z przedmiotami wykonanymi z jego czystej postaci. Dlatego też temperatura topnienia stopu zależy od jego składników. Chcąc samemu lutować srebro, można zakupić lutowie ogniotrwałe o temperaturze bezpiecznej 240 stopni, typowej dla PS-2 i PS-2.5. Jednakże z racji, na dużą wartość srebra, w celu jakichkolwiek napraw, zdecydowanie polecamy udać się do zakładu jubilerskiego. Lutowanie twarde i lutowanie miękkie – podsumowanie Jak zatem widzicie metody dobór metody lutowania, w dużej mierze zależy od wielu czynników.
Luty twarde są odporne na rozciąganie i uszkodzenia mechaniczne metali, ale również działanie wysokich temperatur. O czym należy pamiętać przy lutowaniu twardym, w trakcie tego procesu dochodzi do wydzielania się szkodliwych gazów. W związku z tym musimy zachować się do zasad bezpiecznego lutowania, zwłaszcza lutować tą metodą tylko w pomieszczeniach o dobrej wentylacji.