Metody wykonywania połączeń lutowanych

Zewnętrznie procesy spawania i lutowania są do siebie bardzo podobne. Główną różnicą między lutowaniem jest brak stopienia metalu nieszlachetnego łączonych części. Podczas lutowania topi się tylko materiał wypełniający — lut, który ma niższą temperaturę topnienia. Metody uzyskiwania połączeń lutowanych dzielą się na kilka głównych rodzajów:

1. Metodą usuwania warstwy tlenku:

a) lutowanie topnikowe. Zastosowanie topnika pozwala oczyścić powierzchnie lutowanych części z warstw tlenków i zabezpieczyć je przed późniejszym utlenianiem. Topnik dostarczany jest za pomocą dozowników, ręcznie, w postaci proszków, past zmieszanych z lutem (luty rurowe i kompozytowe).

b) lutowanie ultradźwiękowe. Lutowanie ultradźwiękowe wykorzystuje energię kawitacji do usunięcia warstwy tlenku. Fale ultradźwiękowe emitowane przez generator są przekazywane do rozgrzanej końcówki grotu lutownicy. Stosowane są również metody łączone (z topnikiem lub ścierniwem). Lutowanie ultradźwiękowe pozwala na uzyskanie połączeń spawanych nawet na powierzchni szkła i ceramiki i jest jedną z najnowocześniejszych metod.

Ultradźwiękowe lutowanie szkła

c) lutowanie w gazie obojętnym (obojętnym) lub aktywnym z domieszką fluorowodoru lub chlorowodoru. Takie mieszaniny nazywane są strumieniami gazu. Wadą tej metody jest niebezpieczeństwo wybuchu procesu.

d) lutowanie w środowisku gazu obojętnego lub neutralnego bez zanieczyszczeń. Warstwy tlenków są usuwane przez dysocjację, rozpuszczanie i sublimację (przenoszenie ze stanu stałego do gazowego) tlenków z materiału części i lutu. Podczas lutowania twardego w ten sposób często stosuje się niewielką ilość topnika w celu ochrony przed utlenianiem przed nagrzaniem do wymaganej temperatury. Chłodzenie lutowanych części odbywa się w tym samym środowisku.

e) lutowanie próżniowe. Pojemnik próżniowy można ogrzewać na dwa sposoby: z zewnątrz oraz od wewnątrz za pomocą elementów grzejnych. W tym przypadku nie stosuje się przepływów cieczy i ciał stałych; trifluorek boru, pary litu, potasu, sodu, magnezu, manganu, wapnia i baru są wykorzystywane jako strumienie gazowe. Aby zwiększyć wydajność procesu lutowania, komora próżniowa jest przedmuchiwana gazami obojętnymi.

Stacjonarna maszyna do lutowania próżniowego

2. W zależności od rodzaju lutu i sposobu wypełnienia spoiny:

a) lutowanie gotowym lutem wprowadzonym do szczeliny na siłę lub za pomocą wbudowanych części.

b) lutowanie lutem kompozytowym w postaci wypełniacza (granulki, proszek lub włókna, osadzone części porowatej masy lub siatki).

c) lutowanie stykowo-reaktywne i reaktywne-topnikowe. Części są łączone przez kontaktowo-reaktywne topienie materiału lub redukcję metalu z topnika.

d) lutowanie kapilarne. Wypełnianie szczeliny lutem jest spowodowane kapilarnymi siłami napięcia powierzchniowego.

e) lutowanie niekapilarne.Lut wypełnia szczelinę pod działaniem siły zewnętrznej (ciśnienie zewnętrzne, próżnia w szczelinie, siły magnetyczne) lub pod własnym ciężarem.

3. Według źródła ogrzewania:

a) metody niskointensywne z szybkością nagrzewania do 150 stopni na sekundę (z lutownicą, matami grzejnymi, w piecu, z wykorzystaniem elektrolitów, podgrzewanych matryc). Takie metody grzania charakteryzują się stosunkowo niskimi kosztami sprzętowymi, stabilnością procesu i dużą energochłonnością.

Lutowanie lutownicą

b) metody o średniej intensywności z szybkością nagrzewania 150…1000 stopni/sek (ogrzewanie za pomocą roztopionych soli lub lutu, gazu, palników gazowych, promieniowania świetlnego lub podczerwonego, oporności elektrycznej, nagrzewania indukcyjnego i wyładowań jarzeniowych) . Ogrzewanie zanurzeniowe jest stosowane w masowej produkcji części.

Lutowanie gorącym gazem (powietrzem).

Lutowanie na podczerwień

Lutowanie oporowe

c) metody o dużej intensywności (laser, plazma, łuk, nagrzewanie wiązką elektronów) z szybkością nagrzewania przekraczającą 1000 stopni na sekundę. Metody te mają następujące zalety:

• mały obszar efektu termicznego na materiale;

• możliwość lutowania cienkich części przy gęstym ułożeniu elementów;

• regulacja procesu rozpuszczania metalu nieszlachetnego w lucie;

• wysoka wydajność.

Jedną z wad metod wysokointensywnych jest konieczność starannego przygotowania powierzchni lutowanych oraz wysoki koszt sprzętu.

Lutowanie laserowe

4. Rozróżnij także lutowanie jednoczesne (z jednoczesnym tworzeniem szwów na całej długości) i lutowanie stopniowe (stopniowe tworzenie szwów produktu).

5.W zależności od temperatury procesu lutowania:

a) proces niskotemperaturowy (poniżej 450 stopni),

b) wysoka temperatura (ponad 450 stopni).