Lutowanie to jedna z najstarszych metod bezpiecznego mocowania części metalowych, wynaleziona przez ścigających z Egiptu ponad pięć tysięcy lat temu. Istotą tej metody jest stworzenie trwałego połączenia metali za pomocą dyfuzji powierzchniowej, poprzez wypełnienie szwów lutem, który jest materiałem topliwym o temperaturze topnienia znacznie niższej niż łączonych części.
Doskonałym materiałem do pracy jest miedź, której czyszczenie powierzchni nie wymaga użycia agresywnych substancji. Dlatego lutowanie miedzi „zrób to sam” w domu stało się powszechne, gdy konieczna jest naprawa artykułów gospodarstwa domowego i różnych urządzeń radiotechnicznych.
Właściwości stopów miedzi
Miedź to najbardziej wszechstronny i niedrogi materiał. Pozytywne właściwości metalu zapewniają szerokie zastosowanie jego stopów w wielu gałęziach przemysłu.
Te właściwości obejmują:
- Przewodność elektryczna miedzi jest głównym wskaźnikiem jakości, który decyduje o jej powszechnym zastosowaniu. Współczynnik przewodności elektrycznej materiału miedzianego przewyższa właściwości wielu metali konstrukcyjnych. Dodatek pierwiastków stopowych i zanieczyszczeń do składu czystego metalu zmniejsza jego przewodność, ale znacznie zwiększa jego wytrzymałość.
- Właściwość przewodności cieplnej, podobnie jak charakterystyka elektryczna, zależy również od procentowej zawartości zanieczyszczeń w stopie miedzi.
- Odporność miedzi na korozję zależy od właściwości powłoki powierzchniowej, która jest niewrażliwa na wpływy zewnętrzne i dlatego skutecznie chroni metal podstawowy przed rozkładem. Miedź jest odporna na kwasy organiczne, roztwory soli i zasad, ale kwasy azotowe i nieorganiczne mogą zniszczyć strukturę tego metalu.
- Rozciągliwość materiału podczas jego wytwarzania lub obróbki (tłoczenie, walcowanie) może zostać znacznie zmniejszona. Ta właściwość jest łatwo zwracana przez wyżarzanie metalu, czyli podgrzanie go do temperatury 600-700 stopni, a następnie schłodzenie w warunkach naturalnych.
- Wygląd i kolor stopów miedzi mają charakterystyczny odcień, który może się znacznie różnić pod wpływem pogody i zjawisk atmosferycznych. Miedź ma specyficzny kolor od pomarańczowo-różowego odcienia do ciemnego brązu. Wpływy atmosferyczne mogą powodować zabarwienie powierzchni aż do zielonego. Niektóre stopy miedzi są szeroko stosowane do celów dekoracyjnych.
Chciałbym zauważyć, że proces łączenia różnych przewodów miedzianych nie jest szczególnie trudny, nawet dla osób, które nie mają doświadczenia z lutownicą. Więc lepiej się zatrzymaćna lutowanie rur metalowych.
Metody lutowania części miedzianych
Trwałe połączenie rur w przedsiębiorstwach przemysłowych, a także lutowanie miedzi w warunkach domowych odbywa się na dwa sposoby:
- Metoda wysokotemperaturowa jest stosowana podczas łączenia miedzianych części rurociągów pracujących pod dużym obciążeniem. Metoda ta polega na topieniu lutowia w temperaturze 600-900℃.
- Metoda niskotemperaturowa jest używana do lutowania miedzi w domu. Punkt lutowania przy użyciu lutu miękkiego nagrzewa się do 450 ℃, a przy użyciu lutu twardego wymaga podgrzania powyżej 450 ℃.
Technologia lutowania
Cały proces lutowania miedzi można warunkowo podzielić na operacje przygotowawcze i sam etap łączenia części. Podstawowe operacje na połączeniu:
- Cięcie rur wysokiej jakości jest łatwiejsze dzięki nożowi. Aby to zrobić, należy go zainstalować na obrabianej powierzchni tak, aby wałek tnący dokładnie pokrywał się z linią cięcia. Za pomocą śruby zaciskowej dociskamy płaszczyznę cięcia do produktu, obracając wokół osi produktu, tniemy metal. Po dwóch obrotach przekręć śrubę, aby docisnąć przecinak do rury. Cięcie miedzi można również wykonać konwencjonalną ręczną piłą do metalu, ale bardzo trudno będzie uzyskać cięcie prostopadłe.
- Następnie musisz usunąć wewnętrzne i zewnętrzne krawędzie części. Wewnętrzna faza jest usuwana, aby zmniejszyć opór na przepływ gazu lub wody, a zewnętrzna krawędź jest usuwana, aby ułatwić proces montażu produktu. Takioperacje mogą być wykonywane za pomocą specjalnych narzędzi wbudowanych w przecinak lub oddzielnych urządzeń.
- Następnie musisz oczyścić krawędzie z tlenków. Mechaniczne czyszczenie wnętrza rury odbywa się za pomocą specjalnej szczotki, siatki lub papieru ściernego nakręcanego na kołek. Zewnętrzną powierzchnię czyści się urządzeniem z otworem obramowanym metalową szczotką lub drobnym papierem ściernym. Po oczyszczeniu powierzchni konieczne jest usunięcie pozostałego kurzu i ścierniwa, które obniżają jakość lutowania miedzi.
- Po usunięciu resztek należy nałożyć topnik na powierzchnię, a kompozycję przypominającą pastę nakłada się pędzlem. Następnie natychmiast połącz części.
- Podczas montażu części są obracane względem siebie, dzięki czemu strumień jest całkowicie rozprowadzany po powierzchni, a elementy produktu są mocowane w pozycji dogodnej do lutowania. Nadmiar topnika usuwa się bawełnianą szmatką.
- Przed podgrzaniem punktu lutowniczego usuń wszystkie gumowe i plastikowe części, które mogą zostać uszkodzone przez ogrzewanie.
- Płomień palnika powinien być normalny. Zrównoważony płomień miedzianego palnika lutowniczego jest mały i jasnoniebieski. Złącze musi być równomiernie nagrzane, płynnie przesuwając płomień ze wszystkich stron produktu. Po osiągnięciu optymalnej temperatury topnienia lut zaczyna się rozprzestrzeniać. Po całkowitym wypełnieniu spoin lutowiem, palnik należy wyjąć z miedzianego punktu lutowniczego i pozostawić do naturalnego ostygnięcia.
- Ostatnim krokiem będzie usunięcie pozostałości topnika wilgotną szmatką nasączoną alkoholem.
Aby lutować metal w domu, oprócz przygotowanych części, musisz mieć narzędzie do podgrzewania, a także odpowiedni topnik i lut.
Dołącz narzędzia grzewcze
Istnieje kilka sposobów podgrzewania części przeznaczonych do lutowania. Najczęściej spotykane są metody podgrzewania złącza lutownicą, palnikiem gazowym lub zabudową suszarki do włosów. Korzystanie z tych narzędzi jest optymalne do wykonywania wysokiej jakości pracy w domu.
Korzystanie z lutownicy
Lutownica to urządzenie, w którym grot jest podgrzewany do wymaganej temperatury za pomocą energii elektrycznej. Wybór urządzenia według mocy odbywa się w zależności od grubości łączonych części.
Lutownica jest używana głównie do lutowania w niskich temperaturach. Nagrzewanie metalu i lutowia następuje dzięki energii cieplnej końcówki urządzenia. Końcówka jest mocno dociskana do połączenia metalu, w wyniku czego nagrzewa się i topi lut.
Palnik gazowy
Latarka to najbardziej uniwersalny rodzaj sprzętu do ogrzewania miejsca lutowania. Ta kategoria obejmuje również lampy lutownicze zasilane naftą lub benzyną.
Istnieje kilka odmian palników gazowych do lutowania miedzianego, od modeli o wysokiej wydajności po sprzęt AGD:
- z jednorazowym pojemnikiem;
- używanie balonu stacjonarnegotyp;
- Latarki tlenowo-acetylenowe, które tworzą całe zespoły do lutowania rur miedzianych.
Wg palników mocy są klasyfikowane w następujący sposób:
- do podgrzewania metalu i lutowania miękkiego (gospodarstwo domowe);
- do pracy z lutem miękkim i twardym (półprofesjonalne);
- do lutowania (profesjonalne).
Zastosowanie suszarki w budynku umożliwia lutowanie lutem topliwym. To narzędzie jest w stanie wydmuchać gorące powietrze o temperaturze do 650 ℃.
Odmiany strumieni
Dla utworzenia wysokiej jakości i niezawodnego szwu łączącego, użycie topnika ma ogromne znaczenie. Jest to kompozycja, która sprzyja dobremu rozprowadzaniu lutowia, jednocześnie oczyszczając powierzchnię części z tlenków i brudu. Ważną funkcją topnika jest ochrona przed wnikaniem tlenu do miejsca lutowania, co znacznie zwiększa przyczepność lutowia do powierzchni metalu.
W zależności od zawartości substancji czynnych topnik do lutowania miedzi może mieć następujące odmiany:
- kwas;
- bezkwasowe;
- aktywowane;
- antykorozyjne.
Aby stworzyć silne wiązanie, topnik musi spełniać kilka wymagań:
- Gęstość i lepkość kompozycji powinny być niższe niż lutu.
- Nałożony topnik, niezależnie od rodzaju, musi być równomiernie rozprowadzony na całej powierzchni złącza.
- Skutecznie rozpuszcza warstwę tlenku, zapobiegając jego ponownemu pojawieniu sięna produkcie.
- Kompozycja nie powinna być zniszczona przez wysokie temperatury.
- Możliwość lutowania zarówno na powierzchniach poziomych, jak i na złączach pionowych.
- I, oczywiście, aby pomóc stworzyć schludny wygląd szwu łączącego. Proces lutowania miedzi ze srebrem jest najskuteczniejszy przy użyciu topników, w skład których wchodzą fluorki potasu i boru.
Rodzaje lutów
Jako lut do lutowania miedzi można użyć niektórych czystych metali, jak również ich stopów. Aby stworzyć niezawodny kontakt, lut musi dobrze zwilżyć metal podstawowy, w przeciwnym razie lutowanie nie będzie możliwe.
Temperatura topnienia lutu jest niższa niż temperatura łączonych metali, ale wyższa niż ta, w której połączenie będzie mocne.
Luty topliwe
Luty topliwe (miękkie) topią się do 450 ℃. W tej grupie znajdują się materiały składające się z ołowiu i cyny w różnych proporcjach. Kadm, bizmut, antymon można dodać, aby nadać kompozycji szczególne właściwości.
Luty cynowo-ołowiowe nie są zbyt mocne, więc prawie nigdy nie są używane podczas lutowania części o dużym obciążeniu lub pracy w temperaturach powyżej 100 ℃.
Luty ogniotrwałe
Ta grupa obejmuje luty oparte na srebrze i miedzi. Luty miedziano-cynkowe służą do łączenia części obciążonych statycznie, ponieważ mają pewną kruchość.
Proces lutowania miedzi z mosiądzem odbywa się przy użyciu twardego lutu miedziano-fosforowego.
Srebrne luty należą do materiałów najwyższej jakości. Takie stopy mogą zawierać oprócz srebra, cynku i miedzi. Luty te służą do łączenia elementów, które pracują w warunkach wstrząsów i wibracji.
Niedopuszczalne błędy lutowania
Przyczyną złej jakości połączenia dwóch części jest najczęściej pośpiech, dlatego należy pamiętać o kontrolowaniu krawędzi produktu pod kątem braku obcych małych przedmiotów, które mogą powstać po cięciu.
Podczas nakładania topnika staraj się nie pominąć nawet najmniejszej powierzchni, ponieważ każda wada może spowodować słaby kontakt. Jeśli jakakolwiek część powierzchni zostanie lekko podgrzana, doprowadzi to do słabego stopienia dwóch metali. Przegrzanie może spowodować spalenie topnika i tworzenie się żużlu lub tlenku w miejscu lutowania, wpływając na niezawodność lutowania.
Lutowanie miedzianego materiału nie jest trudne, nawet dla początkującego. Najważniejsze jest ścisłe przestrzeganie wszystkich etapów technologicznych, nie zapominając o środkach bezpieczeństwa podczas pracy z elementami palnymi.
