Operacje lutowania są dość powszechne nie tylko w profesjonalnych obszarach produkcji i budownictwa, ale także w życiu codziennym. Służą do uzyskania międzyatomowych trwałych połączeń pomiędzy małymi częściami i elementami. Istnieją różne rodzaje lutowania, różniące się niuansami technologicznymi, zastosowanymi materiałami eksploatacyjnymi, detalami itp.
Przegląd technologii
Jest to metoda łączenia, która wykorzystuje stop spajający (lutowie) o właściwościach odpowiednich do określonych warunków. Zarówno aktywny element lutowniczy jak i detale poddawane są wstępnemu nagrzewaniu, dzięki czemu powstaje struktura materiałów podatnych na łączenie. Reżim temperaturowy musi przekraczać szczytowy punkt nagrzewania, pomijając to, że części metalowe miękną i zaczynają przechodzić w stan ciekły. Ważną cechą każdego rodzaju lutowania jest czas ekspozycji termicznej pod stopem. Jest to czas od rozpoczęcia nagrzewania do zestalenia lutu poznajomości. Operacja trwa średnio 5-7 minut, ale mogą wystąpić odchylenia od tego zakresu - zależy to od charakterystyki obrabianego przedmiotu i obszaru obrabianego węzła.
Lampy lutownicze
Najpopularniejsze narzędzie do lutowania różnych przedmiotów, które pozwala uzyskać wysoką temperaturę poprzez spalanie alkoholu, nafty i innych paliw płynnych. W trakcie pracy z dyszy aparatu wydostaje się zapalnik pochodni, który następnie kierowany jest do docelowego obszaru wytopu. Takie urządzenia mogą być używane nie tylko do łączenia części, ale także do ogrzewania konstrukcji i mechanizmów. Ponadto przed usunięciem lakieru stosuje się maszyny do lutowania. Średnia temperatura nagrzewania lutownicy lampowej wynosi 1000 - 1100 °C, dzięki czemu może być stosowana również w spawaniu. Do najbardziej produktywnych modeli należą lampy benzynowe. Szybko osiągają optymalną temperaturę pracy i obsługują większość standardowych operacji lutowania. Konstrukcja urządzeń przewiduje wkład na paliwo, a także regulator płomienia, który pozwala na zmianę mocy narażenia termicznego.
Latarki lutownicze
Szeroka gama lutownic gazowych, które można podłączyć do kanistra na paliwo lub do centralnego źródła paliwa. Pierwsza opcja dostawy ma zaletę autonomii. Palnik ze sprayem, podobnie jak lampa benzynowa, może być używany niezależnie od komunikacji zewnętrznej. Przy wyborze takiego aparatu należy wziąć pod uwagę moc, działającątemperatura, rodzaj używanego gazu, czas gotowości itp. Na przykład standardowy palnik do lutowania gazowego działa na propan-butan i osiąga temperaturę grzania do 1300°C. Okres ciągłej ekspozycji termicznej może sięgać 3 godzin, ale czas ten będzie również zależał od objętości podłączonego wkładu. Palniki wyróżnia także rodzaj układu zapłonowego. Najprostsze modele są włączane mechanicznie, a w nowszych wersjach stosowany jest zapłon piezoelektryczny.
Lutownice elektryczne
Również powszechny typ sprzętu lutowniczego w środowisku domowym, który jest bezpieczny (w porównaniu do urządzeń gazowych) i ma niewielkie rozmiary. Ale warto też podkreślić niedociągnięcia. Po pierwsze, takie urządzenia są zależne od sieci, co ogranicza ich zakres. Po drugie, sprzęt do lutowania elektrycznego utrzymuje niską temperaturę grzania w zakresie 400-450°C. Wynika to z faktu, że część energii jest tracona w procesie przekształcania energii elektrycznej w ciepło.
Wybierając urządzenie, należy wziąć pod uwagę maksymalne napięcie. Tak więc w warsztatach i przemyśle stosuje się standardowe modele 220 V. W warunkach domowych często stosuje się urządzenia działające z transformatorów 12 i 24 V. Zadania, które można rozwiązać za pomocą elektrycznych lutownic, ograniczają się głównie do naprawy drobnego sprzętu, przywracania styków mikroukładów, łączenie części plastikowych itp.
Stacje lutownicze
Do lutowania wsadowego lub w liniiprzy użyciu sprzętu wielofunkcyjnego. Stacja lutownicza charakteryzuje się szerokim zakresem możliwości regulacji parametrów pracy, a także wyższymi temperaturami grzania. Dość powiedzieć, że urządzenia tego typu pracują z mocą 750 - 1000 W, podłączone do sieci o napięciu 220 V. Z reguły są to profesjonalne urządzenia lutownicze, ale są też odpowiedniki domowe. Na przykład urządzenia do pracy grupowej w domu mogą zawierać kilka wymiennych końcówek o różnych rozmiarach, stojaki, rozlutownice, przecinaki do drutu i inne akcesoria pomocnicze. Teraz warto zapoznać się z różnymi podejściami technologicznymi do procesów lutowania.
Główne rodzaje lutowania
Istnieją techniki wykonywania operacji na stawie i szczelinie. Tak więc, jeśli szczelina między połączonymi elementami jest mniejsza niż 0,5 mm, to lutowanie będzie z przerwą. Przekroczenie tego przedziału oznacza, że połączenie jest nawiązywane od końca do końca. Ponadto złącza mogą mieć różne konfiguracje - na przykład w kształcie litery X i V. Lutowanie szczelinowe wykonuje się wyłącznie lutem płynnym, który podczas pracy jest przesyłany do strefy pośredniej. Standardowe rodzaje lutowania doczołowego polegają na wypełnieniu wolnej przestrzeni lutowiem pod wpływem siły ciężkości.
Klasyfikacja lutowania według warunków temperaturowych
Dziś stosuje się lutowanie miękkie, twarde i wysokotemperaturowe, które stosuje się głównie w produkcji i budownictwie. Dwie pierwsze techniki są pod wieloma względami podobne - na przykład w obu przypadkach działanietemperatura wynosi 450°C i poniżej. Dla porównania połączenia wysokotemperaturowe wykonywane są w trybie co najmniej 600°C, a częściej - powyżej 900°C.
Jednocześnie przetwarzanie w niskiej temperaturze może zapewnić jakość połączenia. Najkorzystniejsze będzie zastosowanie lutu twardego, dzięki któremu uzyskuje się wysoką wytrzymałość i ognioodporność części. Dodanie miedzi do szczeliny lub złącza również zwiększy plastyczność przedmiotu obrabianego. Jeżeli wymagane jest uzyskanie elastycznej i elastycznej struktury, stosuje się lutowanie miękkie.
Klasyfikacja lutów
Warunkowo można podzielić nowoczesne luty na dwie grupy:
- Topienie w niskich temperaturach.
- Topnie się w wysokich temperaturach.
Jak już wspomniano, lutowanie w niskich temperaturach odbywa się w temperaturze 450°C i niższej. Sam lut do tego rodzaju operacji powinien mięknąć już w 300°C. Do takich materiałów należy szeroka grupa stopów cyny z dodatkiem cynku, ołowiu i kadmu.
Media topliwe o wysokiej temperaturze są używane do lutowania w temperaturach około 500°C. Są to głównie związki miedzi, w skład których wchodzą również nikiel, fosfor i cynk. Należy zauważyć, że na przykład lut cynowo-ołowiowo-kadmowy, oprócz niższej temperatury topnienia, będzie różnił się od stopów miedzi wytrzymałością mechaniczną. Stosunek oporu do ciśnienia fizycznego można przedstawić w następujący sposób: 20–100 MPa w porównaniu do 100–500 MPa.
Rodzaje topników
Pod wpływem ciepła na powierzchni metalowego przedmiotu obrabianegopowstaje powłoka tlenkowa, która zapobiega tworzeniu się jakościowego połączenia z lutowiem. W celu wyeliminowania takich przeszkód stosuje się różne rodzaje topników do lutowania, niektóre z nich eliminują również ślady rdzy i zgorzeliny.
Topniki można klasyfikować tylko według kompatybilności z lutami (twardymi i miękkimi) lub odpornością na temperaturę. Na przykład do lutowania miękkiego metali ciężkich stosuje się produkty oznaczone F-SW11 i F-SW32. Do solidnego łączenia stopów ciężkich stosuje się topniki do lutowania typu F-SH1 i F-SH4. Metale lekkie, takie jak aluminium, zaleca się wstępnie obrobić związkami z grup F-LH1 i F-LH2.
Metoda lutowania indukcyjnego
Ta technologia lutowania ma kilka zalet w porównaniu z klasyczną metodą łączenia na gorąco. Wśród nich można wyróżnić minimalny stopień utlenienia przedmiotu obrabianego, co w niektórych przypadkach eliminuje konieczność stosowania topników, a także niski efekt wypaczenia. Jeśli chodzi o materiały docelowe, są to zarówno stopy miękkie, jak i twarde, a także ceramika z tworzywami sztucznymi. Na przykład optymalny lut do miedzi w tym przypadku będzie oznaczony jako L-SN (modyfikacje SB5 lub AG5). Jako źródło energii cieplnej podczas narażenia indukcyjnego mogą działać zarówno ręczne lampy, jak i urządzenia maszynowe o odpowiedniej mocy. W produkcji agregaty prądotwórcze są również wykorzystywane, gdy konieczne jest uzyskanie długotrwałego lutowania węzłów o dużej powierzchni. W pracy znajduje się również cewka indukcyjna wielomiejscowa, która może:odbierać przedmioty jeden po drugim. Ta technologia jest w szczególności wykorzystywana do wytwarzania ręcznych narzędzi skrawających.
Lutowanie ultradźwiękowe
Kolejna nowoczesna, zaawansowana technologicznie metoda lutowania, której rozwój spowodowany był koniecznością wyeliminowania szeregu charakterystycznych mankamentów metod połączeń elektrochemicznych. Kluczową cechą tej techniki jest możliwość zastąpienia konwencjonalnego topnika jako środka eliminacji tlenków. Funkcję strippingu pełni energia fal ultradźwiękowych, która powoduje proces kawitacji w ciekłym lutowiu. Jednocześnie w pełni zachowane są zadania wiązania termicznego ze stopu.
Technologia jest również lepsza pod względem szybkości połączenia. Jeśli porównamy promieniowanie ultradźwiękowe z efektem, jaki daje lut cynowo-ołowiowy, to intensywność zapadania się wnęk obrabianego węzła będzie kilkukrotnie większa. Z obserwacji wynika, że fale ultradźwiękowe o częstotliwości 22,8 kHz zapewniają prędkość zamykania lutu 0,2 m/s.
Istnieją również zalety ekonomiczne tej metody. Wiążą się one również ze zmianą podejścia do stosowania topników i lutów. W produkcji urządzeń elektrycznych, przy montażu kondensatorów monolitycznych, przetworników prądu i innych urządzeń, szeroko stosowana jest metalizacja pastami palladowymi, srebrnymi i platynowymi. Proces lutowania ultradźwiękowego pozwala zastąpić metale szlachetne tańszymi analogami bez utraty wydajności przyszłego produktu.
Cechy lutowania-spawania
Lutowanie jako takie ma wiele podobieństw z tradycyjnymi technologiami spawania. Stosowane jest również ogrzewanie przedmiotów obrabianych i materiałów innych firm, które wpływają na tworzenie się szwu. Jednak w porównaniu z technikami spawania, lutowanie twarde nie zapewnia wewnętrznego stopienia struktury przedmiotu obrabianego. Krawędzie części z reguły pozostają solidne, chociaż są podgrzewane. A jednak całkowite stopienie przedmiotu obrabianego zapewnia mocniejsze połączenie. Inną rzeczą jest to, że aby osiągnąć taki wynik, może być potrzebny mocniejszy sprzęt. Stosując płynny lut do miedzi, całkiem możliwe jest lutowanie niekapilarne z gęstym wypełnieniem spoiny. Ta metoda łączenia jest częściowo związana ze spawaniem, ponieważ zwiększa przyczepność struktur dwóch lub więcej elementów. Lutowanie niekapilarne jest zalecane w przypadku łuków elektrycznych lub palnika tlenowo-acetylenowego.
Wniosek
Na uzyskanie wysokiej jakości połączenia podczas procesu lutowania ma wpływ nie tylko odpowiedni dobór technologii, lutowania z topnikiem i sprzętu. Często drobne procedury organizacyjne związane z przygotowaniem materiałów i późniejszą obróbką mają decydujące znaczenie. W szczególności zastosowanie lutu twardego wymaga wieloetapowego czyszczenia powierzchni docelowej za pomocą szlifowania ściernego i ataku chemicznego czterochlorkiem węgla. Gotowa część powinna być czysta, gładka i możliwie równa. Bezpośrednio podczas lutowania zaleca się również zwrócenie szczególnej uwagi na sposób mocowania detali. Pożądanyzamocuj je w narzędziu zaciskowym, ale w taki sposób, aby był chroniony przed oddziaływaniem chemicznym i termicznym.
Nie zapomnij o bezpieczeństwie. Aktywne materiały eksploatacyjne - topnik i lut - wymagają szczególnej troski. W większości są to niebezpieczne chemicznie pierwiastki, które pod wpływem wysokiej temperatury mogą uwalniać substancje toksyczne. Dlatego podczas pracy należy chronić przynajmniej skórę i drogi oddechowe.
