Lutowanie indukcyjne: przeznaczenie, rodzaje, zalety i wady

Lutowanie indukcyjne to metoda łączenia części metalowych, w której spajanie jest podgrzewane do temperatury wyższej niż temperatura topnienia materiału użytego jako lut i niższej niż temperatura topnienia samych części.

Wypełnienie szczelin między częściami stopionym lutem i jego dyfuzyjne wnikanie w warstwy powierzchniowe w strefie lutowania oraz wzajemne rozpuszczanie się metalu części i lutu zapewniają, po ochłodzeniu części i krystalizacji lutu , uzyskując mocne mechanicznie i szczelne połączenie. Lutowanie z nagrzewaniem indukcyjnym wykonuje się lutem „twardym” o temperaturze topnienia powyżej 550°C i lutem „miękkim” o temperaturze topnienia poniżej 400°C.

Stopy do lutowania twardego zapewniają wyższą wytrzymałość w obszarze lutowania twardego. Najczęściej spotykanym w praktyce przemysłowej jest lutowanie elektryczne cewki indukcyjne z generatorów wysokiej częstotliwości 2,5 kHz — 70 kHz, a nawet prąd o częstotliwości przemysłowej (50 Hz).

Przy określaniu możliwości zastosowania lutowania indukcyjnego należy wziąć pod uwagę konfigurację szwu, materiał i masę odcinków łączonych tą metodą, możliwość umieszczenia wzbudnika blisko szwu oraz uzyskanie równomiernego nagrzania wymagana sekcja. Średni rozmiar szczeliny między częściami w obszarze lutowania powinien wynosić 0,05-0,15 mm.

Zgodnie ze sposobem dostarczania części do induktora, dozowanie i ogrzewanie różnią się:

• lutowanie ręczne z mocowaniem części w cewce indukcyjnej i bez mocowania;

• lutowanie półautomatyczne;

• automatyczne lutowanie w powietrzu z topnikiem, a także w mediach redukujących, w próżni oraz w gazie obojętnym bez topnika.

Zarówno przy ogrzewaniu bezpośrednim przedmiotu obrabianego, jak i przy ogrzewaniu pośrednim, lutowaniu w środowisku gazowym i próżniowym pozwala w końcu uzyskać odpowiednie części, które nie wymagają późniejszego czyszczenia, obróbki i usuwania topnika.

Schemat urządzenia do automatycznego lutowania z ciągłym dostarczaniem części do wzbudnika: 1 — przenośnik taśmowy; 2 — wsporniki ceramiczne; 3 — trzpień na końcówkę na części; 4 — części do lutowania; 5 — cewka indukcyjna.

Zalety lutowania indukcyjnego:

1) mniejsze zniekształcenia i odkształcenia produktu w porównaniu z innymi metodami lutowania, dzięki strefowemu nagrzewaniu obszarów przeznaczonych do lutowania;

2) zdolność do szybkiego nagrzewania metalu i lutowania głębokich szwów dzięki wydzielaniu ciepła w samym produkcie;

3) wysoka wydajność procesu zapewniona przez koncentrację oznacza moc w małej objętości, zwłaszcza przy zastosowaniu prądów o wysokiej częstotliwości;

4) uzyskanie tych samych rezultatów dzięki dokładnej dawce energii przekazanej do produktu;

5) możliwość automatyzacji procesu lutowania i jego implementacja w toku obróbki;

6) obniżenie kosztów procesu (w porównaniu do lutowania przy ogrzewaniu palnikami gazowymi iw piecach elektrycznych) przy jego wysokiej wydajności;

7) polepszanie i polepszanie warunków pracy pracowników.

Niedogodności:

1) wysokie koszty zakupu sprzętu;

2) zależność kształtu induktora od kształtu szwu w obszarze lutowania i konstrukcji części (każda część wymaga specjalnego induktora).

Lutowanie indukcyjne ma zastosowanie w przemyśle przyrządowym, radiowym, elektrycznym, maszynowym itp. i jest szczególnie przydatne przy masowej produkcji wyrobów.