Lutowanie twarde i miękki - podstawy

Ocena użytkowników:  / 1
SłabyŚwietny 

W technologii łączenia metali mamy dwa rodzaje lutowania twarde i miękkie.
Lutowanie to inaczej sposób łączenia stopów z wykorzystaniem spoiwa, które ma niższą temperaturę topnienia, niż elementy łączone. Czyli nie są topione jak to ma miejsce podczas spawania.
Z lutowaniem miękkim mamy do czynienia wtedy kiedy spoiwo ma temperaturę topnienia niższą niż 400 stopni np.
Spoiwo cyno-ołowiowe LC60
Spoiwo cynowo-miedziowe Sn97Cu3

Lutowanie twarde przy spoiwie o temperaturze topnienia powyżej 650 stopni np.:
Lut miedziany LM-60
Lut srebrny LS45
Lut fosforowy LCuP6

Narzędziem do lutowania są lutownice transformatorowe, lutownice oporowe, palniki gazowe na propan butan, palniki cyklonowe na propan butan, palniki propan + tlen, palniki acetylen + tlen.

Przed lutowaniem trzeba dokładnie wyczyścić powierzchnię z tłuszczów, nalotów,Tlenków, siarczków, kleju itp.. Jest to warunek konieczny do powstania poprawnego łączenia.
Powierzchnie czyścimy najpierw:

  • Mechaniczne, korzystając z skrobaka, włókniny szlifierskiej lub gąbki ściernej.
  • Chemicznie używając do odtłuszczenia rozpuszczalników acetonowych lub rbenzyny ekstrakcyjnej.
  • Chemicznie używając do usunięcia siarczków i tlenkow oraz aktywowania powierzchni kwasu lutowniczego, kalafoni i topników.

Lutowanie miękkie polega na scalaniu elementów za pomocą łatwo topliwego lutu cynowego. Luty mają na ogół kształt pałeczek lub pręcików. Występują wraz z topnikiem lub bez. Topnik jest konieczny do poprawnego połączenia, chroni powierzchnie przed powstawaniem tlenkowo siarczkowych nalotów i powoduje, że spoiwo bez trudu zwilża powierzchnię. Trzeba dbać, aby nie nagrzewać zbytnio lutowanych elementów, szczególnie przy lutowaniu palnikiem płomieniowym.
Tego typu połączenia są {w niewielkim stopniu odporne mechanicznie, ale doskonale przewodzą prąd i dają gwarancję szczelności. Znajdują zastosowanie w elektryce i elektronice, w instalacjach wodnych i CO.
Jak w praktyce wygląda lutowanie miękkie np. przewodów elektrycznych:

  1. Z przewodów usuwamy izolację.
  2. Jeżeli są to cienkie przewody to stosujemy jako topnik kalafonię, bo pasta lutownicza jest produkowana na bazie kwasu i może po pewnym czasie sprawić przerwanie styku.
  3. Nagrzewamy grot i nakładamy cynę tak, aby powstała kropelka i przerywamy nagrzewanie.
  4. Zanurzamy jeszcze ciepły grot z cyną w kalafonii.
  5. Druty do lutowania skręcamy i pobielamy (połączenia elektryczne), przykładamy do skręconego przewodu grot i włączamy lutownicę.
  6. Temperatura sprawi, że nadwyżka topnika spłynie na przewód i odtłuści go i usunie tlenki, następnie cyna spłynie na przewód i pokryje go w całości.
  7. Jak tylko cyna spłynie na przewód należy bezzwłocznie przerwać nagrzewanie i odsunąć grot od przewodu. Unikniemy w ten sposób spalenia topnika i utlenienia cyny.
  8. Pobielone przewody stykamy jeden z drugim, na grot nabieramy odrobinę cyny z topnikiem (patrz wyżej).
  9. Grzejemy połączone przewody, jak tylko cyna na przewodach się roztopi i połączy natychmiast przerywamy nagrzewanie. Uwaga pamiętajmy, że przez chwilę cyna jest nadal ciekła i tak długo jak nie wystygnie nie można poruszać przewodami.
  10. W wypadku lutowania nadzwyczaj cienkich przewodów nie stosujemy pobielania. Całą operację robimy w jednym podejściu. Najpierw skręcamy przewody następnie lutujemy.
  11. Po skończonym lutowaniu można usunąć topnik denaturatem, szczególnie, jeżeli stosujemy pastę lutowniczą.

W przypadku lutowania elementów z aluminium technika jest inna, ze względu na błyskawiczne utlenianie się aluminum. Lutowanie takie wykonujemy używając smaru lub oleju jako bariery przed utlenianiem. Końcówki pobielane trzeba po zeskrobaniu tlenków natychniast pokryć smarem lub olejem (lub skrobać zanurzone w nim). Reszta procesu wygląda tak samo.

Lutowanie twarde na przykładzie pękniętej rurki mosiężnej, lut srebrny otulonym.
Lutowanie powinno się wykonywać w odpowiednio wentylowanych pomieszczeniach. Pomieszczenie nie powinno być za mocno oświetlone, nie widać wówczas koloru nagrzanego metalu.
Do lutowania twardego używamy palników propan butan, propan-butan + tlen i acetylen + tlen, nagrzewanie indukcyjne. Zależy to od rozmiaru lutowanych detali i użytego lutu. W opisywanym przykładzie mamy długą rurkę mosiężną o średnicy 22mm i grubość ścianki około 1mm . Do takiej pracy wystarczy palnik cyklonowy na propan butan techniczny. Dysza 19mm dająca około 3,5kW.


Lutowanie twarde - przykład:

  1. Części lutowane oczyścić mechanicznie i chemicznie.
  2. Łączone elementy kładziemy na płycie szamotowej, która w śladowym stopniu zabiera ciepło a przy lutowaniu seryjnym kumuluje je i dodatkowo ogrzewa otoczenie.
  3. Dokładnie dopasowujemy łączone powierzchnie.
  4. Szykujemy lut, nie powinien być za gruby, w naszym przykładzie może mieć średnicę 1,5mm - 2mm.
  5. Grzejemy palnikiem elementy do temperatury topnienia topnika.
  6. Zwilżamy topnikiem powierzchnie lutowane. Kolor metali zmienia się po zwilżeniu topnikiem.
  7. Kontynuować nagrzewanie do temperatury roboczej. W zależności od rodzaju lutu może to być 650-950 stopni.
  8. O temperaturze najlepiej mówi kolor metalu.
  9. Po osiągnięciu temperatury roboczej przykładamy lut twardy na styku łączenia i czekamy aż się stopi i wniknie kapilarnie między łączone elementy.
  10. Natychmiast przerywamy grzanie.
  11. Pozostałości topnika zmywamy ciepłą wodą.

Jeśli stosujemy lut mosiężny LM-60 do lutowania stali to dodatkowo miejsce lutowania posypujemy boraksem.
Jeżeli stosujemy lut fosforowy do spajania miedzi to nie potrzeba topnika (ja jednak zawsze stosuję)
Dalej to praktyka i jeszcze raz praktyka.
Pozdrawiam