Lutowanie szwów spawalniczych w krótkim czasie. Podstawowe metody i rodzaje lutowania. Sprzęt lutowniczy, materiały i technologia lutowania. Lutowanie i wszystko, co musisz o nim wiedzieć

Proces technologiczny lutowania obejmuje zestaw operacji, z których najważniejsze są następujące.

Przygotowanie powierzchni do lutowania. Jakość przygotowania powierzchni do lutowania w dużej mierze decyduje o poziomie i stabilności właściwości złącza lutowniczego. Wyróżnia się następujące główne metody czyszczenia powierzchni: 1) termiczne (palniki, wyżarzanie w atmosferze redukującej, w próżni); 2) mechaniczne (obróbka narzędziem skrawającym lub ściernym, hydropiaskowanie lub śrutowanie); 3) chemiczne (odtłuszczanie, trawienie chemiczne, trawienie elektrochemiczne, trawienie z obróbką ultradźwiękową połączone z odtłuszczaniem i trawieniem).

Przygotowanie części do lutowania obejmuje także nakładanie specjalnych powłok technologicznych metodami galwanicznymi lub chemicznymi, cynowanie na gorąco (zanurzenie w roztopionym lutowiu), za pomocą ultradźwięków, napawanie, natrysk termiczny próżniowy. Często montaż polega na nałożeniu lutu i ułożeniu go w postaci dozowanych kawałków drutu lub folii. Podczas umieszczania lutu należy wziąć pod uwagę warunki lutowania: lokalizację produktu w piekarniku lub innym urządzeniu grzewczym, tryby ogrzewania i chłodzenia.

Zastosowanie topnika. Czasami podczas montażu części do lutowania konieczne jest zastosowanie topnika. Sproszkowany topnik rozcieńcza się wodą destylowaną do uzyskania rzadkiej pasty i nanosi za pomocą szpatułki lub szklanego pręta, po czym części suszy się w termostacie w temperaturze 70–80°C przez 30–60 minut. Przy lutowaniu płomieniowym topnik podawany jest na pręcie nagrzanego lutowia, przy lutowaniu lutownicą - część robocza lutownicy lub razem z lutowiem, w przypadku stosowania lutowia cynowo-ołowiowego - w postaci rurek wypełniony kalafonią.

Lutowanie(nagrzewanie złącza lub ogólne nagrzewanie zmontowanych części) odbywa się w temperaturze przekraczającej temperaturę topnienia lutu, zwykle o 50–100°C. W zależności od temperatury topnienia zastosowanych lutów lutowanie dzieli się na wysokotemperaturowe i niskotemperaturowe.

Powierzchnie niepoddawane lutowaniu zabezpieczamy przed kontaktem z lutem specjalną powłoką grafitową z dodatkiem niewielkiej ilości wapna. Lutowanie poprzez zanurzenie w roztopionym lutowiu stosuje się do stali, miedzi, aluminium i twardych stopów, części o skomplikowanych kształtach geometrycznych. Proces ten wymaga dużej ilości lutowia. Rodzaj lutowania zanurzeniowego to lutowanie na fali ruchomej, podczas którego stopione lutowie jest pompowane i tworzy falę powyżej poziomu stopu. Lutowana część porusza się w kierunku poziomym. W momencie dotknięcia wanny następuje lutowanie. Lutowanie na fali bieżącej stosowane jest w przemyśle radioelektronicznym przy produkcji drukowanych instalacji radiowych.

3. Metody lutowania

Metody lutowania są klasyfikowane w zależności od stosowanych źródeł ciepła. Najpopularniejsze w przemyśle to lutowanie metodą nagrzewania radiacyjnego, exoluxu, lutownicami, płomieniem gazowym, zanurzeniowym, łukiem elektrycznym, indukcją, oporem elektrycznym, lutowaniem w piecach.

Lutowanie poprzez ogrzewanie radiacyjne. Lutowanie odbywa się za pomocą promieniowania lamp kwarcowych, rozogniskowanej wiązki elektronów lub silnego strumienia światła z generatora kwantowego (lasera). Strukturę przeznaczoną do lutowania umieszcza się w specjalnym pojemniku, w którym wytwarza się próżnia. Po opróżnieniu pojemnik napełnia się argonem i umieszcza w urządzeniu, po obu stronach którego zamontowane są lampy kwarcowe do ogrzewania. Po zakończeniu ogrzewania lampy kwarcowe są usuwane, a urządzenie i jego części schładzane. Przy zastosowaniu nagrzewania laserowego energia cieplna skupiona w wąskiej wiązce zapewnia odparowanie i napylanie warstwy tlenkowej z powierzchni metalu nieszlachetnego i lutowia, co umożliwia uzyskanie połączeń w atmosferze powietrza bez stosowania sztucznych mediów gazowych . W metodzie lutowania radiacyjnego energia promieniowania zamieniana jest na energię cieplną bezpośrednio w materiale lutu i lutowanych części. Ta metoda lutowania nie trwa długo.

Lutowanie Exoflux. Tą metodą lutuje się głównie stale odporne na korozję. Na oczyszczoną spoinę nakłada się cienką warstwę sypkiego topnika. Łączone powierzchnie są wyrównywane, a po przeciwnych stronach elementów umieszczana jest mieszanina egzotermiczna. Mieszanka składa się z różnych składników, które układa się w postaci pasty lub brykietu o grubości kilku milimetrów. Zmontowaną konstrukcję montuje się w urządzeniu i umieszcza w specjalnym piecu, w którym egzotermiczna mieszanina zapala się w temperaturze 500°C. W wyniku reakcji egzotermicznych mieszaniny wzrasta temperatura na powierzchni metalu i lutowie topi się. Metodą tą stosuje się lutowanie połączeń zakładkowych i gotowych bloków konstrukcji o małych gabarytach.

Lutowanie za pomocą lutownic. Metal nieszlachetny nagrzewa się, a lut topi się pod wpływem ciepła zgromadzonego w masie metalu lutownicy, która nagrzewa się przed lutowaniem lub w trakcie lutowania. Do lutowania w niskiej temperaturze stosuje się lutownice z ogrzewaniem okresowym, ogrzewaniem ciągłym, ultradźwiękowym i ściernym. Część robocza lutownicy wykonana jest z czerwonej miedzi. Lutownica z okresowym ogrzewaniem podczas pracy jest czasami podgrzewana z zewnętrznego źródła ciepła. Lutownice ze stałym ogrzewaniem są elektryczne. Element grzejny składa się z drutu nichromowego nawiniętego na warstwę azbestu, miki lub na tuleję ceramiczną osadzoną na miedzianym pręcie lutowniczym. Lutownice z nagrzewaniem okresowym i ciągłym najczęściej stosuje się do lutowania topnikowego metali żelaznych i nieżelaznych lutami miękkimi o temperaturze topnienia poniżej 300–350°C. Lutownice ultradźwiękowe służą do lutowania beztopnikowego w niskiej temperaturze w powietrzu oraz do lutowania aluminium za pomocą lutów niskotopliwych. Warstwy tlenkowe ulegają zniszczeniu na skutek wibracji o częstotliwości ultradźwiękowej. Lutownice ścierne można stosować do lutowania stopów aluminium bez topnika. Warstwę tlenkową usuwa się poprzez pocieranie lutownicy o metal.

Ważny jest montaż elementów do lutowania. Zespół musi zapewniać, że względne położenie części jest ustalone z wymaganą szczeliną i że lut wpływa do szczeliny. W przypadku, gdy lut jest wstępnie umieszczany w złączu w postaci folii, a następnie podgrzewany jest zespół (np. w piecu próżniowym), należy zadbać o to, aby części zostały dociśnięte w temperaturze lutowania z określoną siłą . Jeśli siła ta będzie niewystarczająca, efektem będzie zbyt gruby szew o niezadowalającej wytrzymałości. Nadmierna kompresja może uszkodzić lutowany zespół.

Do ściskania części podczas lutowania służą specjalne urządzenia. Wymaganą siłę ściskającą zapewniają zaciski mechaniczne lub różnica między rozszerzalnością cieplną materiału produktu a materiałem urządzenia. Ta ostatnia metoda jest często jedyną metodą, gdy lutowanie piecowe prowadzi się w wysokich temperaturach.

Lutowanie płomieniowe. Podczas lutowania ogrzewanie odbywa się za pomocą płomienia palnika gazowego. Jako gaz palny stosuje się mieszaniny różnych węglowodorów gazowych lub ciekłych (acetylen, metan, opary nafty itp.) i wodoru, które po spaleniu w mieszaninie z tlenem wytwarzają płomień o wysokiej temperaturze. Podczas lutowania dużych części stosuje się łatwopalne gazy i ciecze w mieszaninie z tlenem, podczas lutowania małych części - w mieszaninie z powietrzem. Lutowanie można wykonać albo specjalnym rodzajem palnika o szerokim palniku, albo zwykłymi palnikami spawalniczymi.

Lutowanie poprzez zanurzenie w roztopionym lutowiu. Roztopiony lut w kąpieli pokryty jest warstwą topnika. Część przygotowaną do lutowania zanurza się w roztopionym lutowiu (kąpiel metalowa), który służy jednocześnie jako źródło ciepła. Do kąpieli metalowych zwykle stosuje się luty miedziano-cynkowe i srebrne.

Lutowanie poprzez zanurzenie w stopionej soli. Skład kąpieli dobiera się w zależności od temperatury lutowania, która powinna odpowiadać zalecanej temperaturze kąpieli 700–800°C przy pracy z mieszaniną o określonym składzie. Kąpiel składa się z chlorku sodu, potasu, baru itp. Metoda ta nie wymaga stosowania topników i atmosfery ochronnej, gdyż skład kąpieli dobiera się tak, aby całkowicie zapewniał rozpuszczenie tlenków, oczyszczał lutowane powierzchnie i chroni je przed utlenianiem po podgrzaniu, tj. jest topnikiem.

Części są przygotowywane do lutowania, lut jest umieszczany na szwie w odpowiednich miejscach, a następnie zanurzany w kąpieli stopionych warstw, które stanowią topnik i źródło ciepła, gdzie lut topi się i wypełnia szew.

Lutowanie łukiem elektrycznym. Podczas lutowania łukowego nagrzewanie odbywa się za pomocą łuku bezpośredniego, spalającego się pomiędzy częściami a elektrodą lub łuku pośredniego, spalającego się pomiędzy dwiema elektrodami węglowymi. W przypadku stosowania łuku bezpośredniego zwykle stosuje się elektrodę węglową (łuk węglowy), rzadziej elektrodę metalową (łuk metalowy), którą jest sam pręt lutowniczy. Łuk węglowy jest kierowany na koniec pręta lutowniczego dotykający metalu nieszlachetnego, aby nie stopić krawędzi części. Stosuje się łuk metalowy o prądach wystarczających do stopienia lutu i bardzo lekkiego stopienia krawędzi metalu nieszlachetnego. Do lutowania łukiem bezpośrednim nadają się luty wysokotemperaturowe niezawierające cynku. Wykorzystując pośredni łuk węglowy, można przeprowadzić proces lutowania wszelkiego rodzaju lutami wysokotemperaturowymi. Do ogrzewania tą metodą stosuje się specjalny palnik węglowy. Prąd do elektrod dostarczany jest ze spawarki łukowej.

Lutowanie indukcyjne (lutowanie prądami o wysokiej częstotliwości). Podczas lutowania indukcyjnego części nagrzewają się pod wpływem indukowanych w nich prądów wirowych. Cewki indukcyjne wykonane są z rurek miedzianych, przeważnie o przekroju prostokątnym lub kwadratowym, w zależności od konfiguracji lutowanych części.

W przypadku lutowania indukcyjnego szybkie nagrzewanie części do temperatury lutowania zapewnia zastosowanie energii o wysokim stężeniu. Aby chronić cewkę przed przegrzaniem i stopieniem, stosuje się chłodzenie wodą.

Lutowanie oporowe. Dzięki tej metodzie lutowania przez elektrody przepływa prąd elektryczny o niskim napięciu (4–12 V), ale stosunkowo dużej sile (2000–3000 A), który w krótkim czasie podgrzewa je do wysokiej temperatury; części nagrzewają się zarówno ze względu na przewodność cieplną podgrzewanych elektrod, jak i na skutek ciepła wytwarzanego przez prąd przepływający przez same części.

Kiedy przepływa prąd elektryczny, złącze lutowane jest podgrzewane do temperatury topnienia lutowia, a stopiony lut wypełnia szew. Lutowanie kontaktowe odbywa się albo na specjalnych instalacjach zapewniających zasilanie wysokim prądem i niskim napięciem, albo na konwencjonalnych zgrzewarkach oporowych.

Lutowanie w piekarnikach. Do lutowania stosuje się piece elektryczne i rzadziej piece płomieniowe. Części do lutowania są podgrzewane w środowisku normalnym, redukującym lub ochronnym. Lutowanie lutami wysokotemperaturowymi odbywa się za pomocą topników. Podczas lutowania w piecach o kontrolowanym środowisku części wykonane z żeliwa, miedzi lub stopów miedzi przeznaczone do lutowania są łączone w zespoły.

Lutowanie połączeń pomiędzy metalami i materiałami niemetalowymi. Lutowanie można stosować do tworzenia związków metali ze szkłem, kwarcem, porcelaną, ceramiką, grafitem, półprzewodnikami i innymi materiałami niemetalicznymi.

Obróbka po lutowaniu obejmuje usuwanie pozostałości topnika. Topniki, częściowo pozostające na wyrobie po lutowaniu, psują jego wygląd, zmieniają przewodność elektryczną, a niektóre powodują korozję. Dlatego ich pozostałości po lutowaniu należy ostrożnie usunąć. Pozostałości kalafonii i topników kalafoniowo-alkoholowych zwykle nie powodują korozji, jeżeli jednak warunki pracy wyrobów wymagają ich usunięcia, wówczas produkt przemywa się alkoholem, mieszaniną alkoholowo-benzynową lub acetonem. Agresywne topniki kwasowe zawierające kwas solny lub jego sole dokładnie myjemy kolejno ciepłą i zimną wodą za pomocą szczotek do włosów.

Typowe połączenia lutowane pokazano na rys. 2.1. Szwy lutowane różnią się od szwów spawanych formą konstrukcyjną i sposobem formowania.

Rodzaj złącza lutowanego dobiera się biorąc pod uwagę wymagania operacyjne dotyczące montażu i możliwości produkcyjne zespołu w odniesieniu do lutowania. Najpopularniejszym rodzajem połączenia jest lutowanie zakładkowe.

Ryż. 2.1. Typowe połączenia lutowane

W jednostkach pracujących pod znacznymi obciążeniami, gdzie oprócz wytrzymałości szwu wymagana jest szczelność, części należy łączyć wyłącznie na zakładkę. Zakładane szwy zapewniają mocne połączenie, są łatwe w wykonaniu i nie wymagają operacji regulacyjnych, jak ma to miejsce w przypadku lutowania doczołowego lub ukośnego.

Połączenia doczołowe są zwykle stosowane w przypadku części, których wykonanie z całego kawałka metalu jest niepraktyczne, a także w przypadkach, gdy niepożądane jest podwojenie grubości metalu. Można je stosować w jednostkach lekko obciążonych, gdzie nie jest wymagana szczelność. Wytrzymałość mechaniczna lutu (zwłaszcza lutu niskotemperaturowego) jest zwykle niższa niż wytrzymałość łączonego metalu; aby zapewnić równą wytrzymałość lutowanego produktu, uciekają się do zwiększania powierzchni złącza za pomocą ukośnego cięcia (w skosie) lub szwu schodkowego; Często stosuje się w tym celu kombinację połączeń doczołowych i zakładkowych.

Za pomocą lutowania można wytwarzać złożone konfiguracje jednostek i całych konstrukcji składających się z kilku części w jednym cyklu produkcyjnym (nagrzewanie), co pozwala uznać lutowanie (w przeciwieństwie do spawania) jako grupową metodę łączenia materiałów i czyni je wysokowydajny proces technologiczny, który można łatwo zmechanizować i zautomatyzować.

Podczas lutowania możliwe są następujące wady: przemieszczenie lutowanych elementów; opada w szwach; porowatość w lutowanym szwie; wtrącenia topnika i żużla; pęknięcia; nie pij; odkształcenia lokalne i ogólne.

Spawanie i lutowanie to zdecydowanie najpopularniejsze i najskuteczniejsze metody łączenia metali i ich stopów. Osoby, które znają podstawy lutowania i wiedzą, jak instalować dowolne produkty metalowe za pomocą lutowania, z reguły znają podstawy spawania, jako alternatywną opcję wpływania na materiał, a także na jego stop. Mimo to spawanie nadal różni się od lutowania. Pod tym względem każda metoda jest warta dokładnego rozważenia.

Spawanie metali: metody i rodzaje

Informacje ogólne

Spawanie to proces uzyskiwania (montażu) trwałego połączenia poprzez utworzenie wiązań międzyatomowych pomiędzy łączonymi powierzchniami metali i ich stopów pod wpływem ogólnego lub lokalnego oddziaływania (ogrzewania) i odkształcenia plastycznego.

Obecnie istnieje wiele rodzajów spawania (około stu). Znane gatunki są klasyfikowane według właściwości i właściwości fizycznych, technologicznych i technicznych. W zależności od formy użytej energii, ze względu na właściwości fizyczne, można wyróżnić trzy klasy.

Termiczny;
Mechaniczny;
Termomechaniczne.

Warto zauważyć, że klasa cieplna części reprezentuje wszystkie rodzaje połączeń metali i stopów wykorzystujących energię cieplną (plazma, łuk, gaz).

Klasa mechaniczna obejmuje wszystkie rodzaje spawania metali i ich stopów, które przeprowadza się przy użyciu energii mechanicznej (spawanie tarciowe, na zimno, ultradźwiękowe i wybuchowe).

Klasa termomechaniczna odnosi się do rodzajów spawania metali i stopów, podczas których wykorzystuje się ciśnienie, a także energię cieplną (dyfuzyjną i kontaktową).

Klasyfikacja rodzajów spawania dokonywana jest według określonych cech technicznych:

Przez ciągłość procesu (przerywany, ciągły);
Zgodnie ze sposobem zabezpieczenia części w obszarze pracy (w próżni, w powietrzu, łuku krytym, w gazie, w pianie, stosując ochronę kombinowaną);
Według stopnia mechanizacji (zmechanizowany, ręczny, automatyczny, zautomatyzowany);
Zgodnie z charakterem ochrony części w obszarze działania łuku na powierzchnię materiałów stałych (w kontrolowanej atmosferze, z ochroną przed strumieniem);
Według rodzaju gazu ochronnego (gazy obojętne lub aktywne).

Warto zwrócić uwagę na fakt, że charakterystyki technologiczne spawania ustalane są dla każdego typu osobno. W związku z tym wymagane jest zapoznanie się z najpopularniejszymi rodzajami przetwarzania, a także odpowiednim sprzętem.

Spawanie łukowe

Łączenie metali za pomocą łuku elektrycznego umożliwia uzyskanie połączenia poprzez stopienie. Krawędzie spawanych części są podgrzewane za pomocą ciepła łuku elektrycznego.

Obecnie stosuje się cztery główne rodzaje spawania łukowego metalem:

Prace ręczne można wykonywać na dwa sposoby: za pomocą elektrody eksploatacyjnej i niezużywalnej. W pierwszym przypadku podczas pracy stosuje się elektrody, które mogą stopić się pod wpływem energii elektrycznej. Ta metoda jest najczęściej stosowana do pracy ręcznej. W ten sposób wzbudzany jest łuk elektryczny, po czym w rezultacie topi się elektroda i następuje późniejsze topienie krawędzi materiału. W wyniku takiego wystawienia na działanie prądu elektrycznego pojawia się kąpiel stopionego materiału. Po schłodzeniu kąpiel zamienia się w szew. W drugim przypadku z elektrodą nietopliwą dzieje się co następuje: połączone krawędzie stykają się, po czym pomiędzy elektrodą (grafitową lub węglową) a produktem wzbudza się łuk; krawędzie produktu oraz materiał wypełniający podgrzewa się do temperatury topnienia, w wyniku czego powstaje kąpiel roztopionego materiału (stopu). Po zestaleniu materiał (stop) tworzy spoinę. Podobna metoda może wpływać na każdy metal nieżelazny, a także jego stop.
Spawanie łukiem krytym w trybie automatycznym i półautomatycznym można wykonywać poprzez zmechanizowanie podstawowych ruchów, jakie wykonuje spawacz podczas ręcznej obróbki metali lub oddziaływania na ich stop.
Gaz osłonowy wytwarza się przy użyciu elektrody nietopliwej (wolframowej) lub elektrody ulegającej zużyciu. W pierwszym przypadku spoina powstaje w wyniku stopionych krawędzi. W ten sposób, jeśli to konieczne, materiał wypełniający jest dostarczany do strefy łuku. Drugi przypadek polega na wprowadzeniu w obszar łuku drutu elektrodowego, który następnie topi się, biorąc w ten sposób udział w tworzeniu spoiny części (może to również wpływać na stop). Ochronę szwu przed tworzeniem się na nim warstwy tlenku uzyskuje się nie bez udziału strumienia gazu ochronnego, wypierającego powietrze z obszaru roboczego.
Elektrożużlowa obróbka metali i ich stopów polega na stopieniu krawędzi łączonego materiału i elektrody przy wykorzystaniu ciepła pochodzącego z prądu elektrycznego przepływającego przez żużel. Ponadto żużel pomaga chronić materiał przed powietrzem, a zatem przed późniejszym utlenianiem.

Lutowanie i wszystko, co musisz o nim wiedzieć

Lutowanie było metodą tworzenia niezawodnych połączeń między metalami i stopami już od czasów starożytnych. Wyroby metalowe uzyskane w wyniku obróbki noszono w Babilonie, Rzymie, starożytnym Egipcie, a także w Grecji. Oczywiście od tego czasu do naszych czasów dotarło tylko kilka technologicznych zasad stosowania, ale zasady te nie są dziś znane wszystkim. Zatem metody lutowania powinny być znane każdemu, kto chce lub zna podstawy lutowania.

Co to jest lutowanie?

Lutowanie to procedura łączenia materiałów poprzez wprowadzenie lutu pomiędzy lutowane części. Lut, pełniący funkcję spoiwa, wypełnia szczelinę pomiędzy materiałami, łącząc w ten sposób części, po czym po zestaleniu tworzy jeden cały stop, będący trwałym połączeniem. Procedura pozwala wpływać na dowolny materiał i jego stop.

Podczas zabiegu tinol oddziałuje na metal i jego stop, podgrzewając go do pożądanej temperatury, wyższej niż temperatura topnienia materiału bazowego. W ten sposób lut uzyskuje płynną konsystencję, po czym powierzchnia lutowanych części zostaje zwilżona, dzięki czemu może wypełnić szczeliny pomiędzy łączonymi częściami. Następnie następuje rozpuszczenie materiału bazowego w cynie i wzajemna dyfuzja. Po zestaleniu obie części są mocno połączone.

Jaka jest różnica między lutowaniem a gotowaniem?

Montaż części za pomocą lutowania wygląda podobnie do montażu spawalniczego, ale istota tej procedury zasadniczo różni się od spawania. Przyjrzyjmy się bliżej różnicom.

Różnice:

Podczas pracy materiał podstawowy nie topi się do określonej temperatury, jak to się dzieje.
Brak topienia metalu nieszlachetnego części umożliwia łączenie części o dość małych rozmiarach.
W pierwszym przypadku rozdzielenie, a także połączenie części (montaż/demontaż) można przeprowadzić bez naruszenia integralności materiału (nie ma to wpływu na stop lub metal).
Procedura może dotyczyć różnych metali, stopów każdego z nich, a nawet niemetali w dowolnej kombinacji.
Lutowanie jest gorsze od procesu spawania pod względem wytrzymałości połączenia. Dlatego montaż części przez lutowanie, które podlegają znacznym obciążeniom mechanicznym, nie zawsze jest preferowany.

Rodzaje połączeń

Przyjrzyjmy się rodzajom lutowania, które musisz znać, ponieważ cynowanie i lutowanie, a także inne procesy mogą być przeprowadzane w różny sposób w zależności od wybranego rodzaju połączenia części.

Rodzaje:

Niska temperatura. Zalety: możliwość obróbki miniaturowych części, opłacalność, łatwość obsługi.
Wysoka temperatura. Zalety: możliwość montażu części narażonych na duże obciążenia mechaniczne.
Kompozycyjny procedura wpływa na metal i stop produktu, który ma nierówne lub niekapilarne szczeliny. Stosuje się luty kompozytowe.
Gotowy lut- najpopularniejsza metoda.
Lutowanie reakcyjne.

Wyżej wymienione metody pracy są dziś z pewnością stosowane w wielu gałęziach przemysłu i zajmują własne nisze. W związku z tym niewłaściwe jest mówienie o preferencji jednej metody.

Lutowanie Exoflux. Tą metodą lutuje się głównie stale odporne na korozję. Na oczyszczoną spoinę nakłada się cienką warstwę sypkiego topnika. Łączone powierzchnie są wyrównywane, a po przeciwnych stronach elementów umieszczana jest mieszanina egzotermiczna. Mieszanka składa się z różnych składników, które układa się w postaci pasty lub brykietu o grubości kilku milimetrów. Zmontowaną konstrukcję montuje się w urządzeniu
i umieszcza się w specjalnym piecu, w którym egzotermiczna mieszanina zapala się w temperaturze 500°C. W wyniku reakcji egzotermicznych mieszaniny wzrasta temperatura na powierzchni metalu i lutowie topi się. Metodą tą stosuje się lutowanie połączeń zakładkowych i gotowych bloków konstrukcji o małych gabarytach.

Lutowanie płomieniowe. Podczas lutowania odbywa się ogrzewanie
płomień palnika gazowego. Jako gaz palny stosuje się mieszaniny różnych węglowodorów gazowych lub ciekłych (acetylen, metan, opary nafty itp.) i wodoru, które po spaleniu w mieszaninie z tlenem wytwarzają płomień o wysokiej temperaturze. Podczas lutowania dużych części stosuje się łatwopalne gazy i ciecze w mieszaninie z tlenem, podczas lutowania małych części - w mieszaninie z powietrzem. Lutowanie można wykonać albo specjalnym rodzajem palnika o szerokim palniku, albo zwykłymi palnikami spawalniczymi.

Lutowanie poprzez zanurzenie w roztopionym lutowiu. Roztopiony lut w kąpieli pokryty jest warstwą topnika. Część przygotowaną do lutowania zanurza się w roztopionym lutowiu (kąpiel metalowa), który służy jednocześnie jako źródło ciepła. Do kąpieli metalowych zwykle stosuje się luty miedziano-cynkowe i srebrne.

Lutowanie poprzez zanurzenie w stopionej soli. Skład kąpieli dobiera się w zależności od temperatury lutowania, która powinna odpowiadać zalecanej temperaturze kąpieli 700–800°C przy pracy z mieszaniną o określonym składzie. Kąpiel składa się z chlorku sodu, potasu, baru itp. Metoda ta nie wymaga stosowania topników i atmosfery ochronnej, gdyż skład kąpieli dobiera się tak, aby całkowicie zapewniał rozpuszczenie tlenków, oczyszczał lutowane powierzchnie i chroni je przed utlenianiem po podgrzaniu, tj. jest topnikiem.

Lutowanie łukiem elektrycznym. Podczas lutowania łukowego nagrzewanie odbywa się za pomocą łuku bezpośredniego, spalającego się pomiędzy częściami a elektrodą lub łuku pośredniego, spalającego się pomiędzy dwiema elektrodami węglowymi. W przypadku stosowania łuku bezpośredniego zwykle stosuje się elektrodę węglową (łuk węglowy), rzadziej elektrodę metalową (łuk metalowy), którą jest sam pręt lutowniczy. Łuk węglowy jest kierowany na koniec pręta lutowniczego dotykający metalu nieszlachetnego, aby nie stopić krawędzi części. Stosuje się łuk metalowy o prądach wystarczających do stopienia lutu i bardzo lekkiego stopienia krawędzi metalu nieszlachetnego. Do lutowania łukiem bezpośrednim nadają się luty wysokotemperaturowe niezawierające cynku. Wykorzystując pośredni łuk węglowy, można przeprowadzić proces lutowania wszelkiego rodzaju lutami wysokotemperaturowymi. Do ogrzewania tą metodą stosuje się specjalny palnik węglowy. Do elektrod doprowadzany jest prąd
ze spawarki łukowej.

Lutowanie indukcyjne ( lutowanie prądami o wysokiej częstotliwości). Podczas lutowania indukcyjnego części nagrzewają się pod wpływem indukowanych w nich prądów wirowych. Cewki indukcyjne wykonane są z rurek miedzianych, przeważnie o przekroju prostokątnym lub kwadratowym, w zależności od konfiguracji lutowanych części.

Lutowanie oporowe. Dzięki tej metodzie lutowania przez elektrody przepływa prąd elektryczny o niskim napięciu (4–12 V), ale stosunkowo dużej sile (2000–3000 A), który w krótkim czasie podgrzewa je do wysokiej temperatury; części nagrzewają się zarówno ze względu na przewodność cieplną podgrzewanych elektrod, jak i na skutek ciepła wytwarzanego przez prąd przepływający przez same części.

Lutowanie w piekarnikach. Do lutowania stosuje się piece elektryczne i rzadziej piece płomieniowe. Części do lutowania są podgrzewane w środowisku normalnym, redukującym lub ochronnym. Lutowanie lutami wysokotemperaturowymi odbywa się za pomocą topników. Podczas lutowania w piecach o kontrolowanym środowisku części wykonane z żeliwa, miedzi lub stopów miedzi przeznaczone do lutowania są łączone w zespoły.

Lutowanie połączeń pomiędzy metalami i materiałami niemetalowymi. Lutowanie można stosować do tworzenia związków metali ze szkłem, kwarcem, porcelaną, ceramiką, grafitem, półprzewodnikami i innymi materiałami niemetalicznymi.

Obróbka po lutowaniu obejmuje usuwanie pozostałości topnika. Topniki, częściowo pozostające na wyrobie po lutowaniu, psują jego wygląd, zmieniają przewodność elektryczną, a niektóre powodują korozję. Dlatego ich pozostałości po lutowaniu należy ostrożnie usunąć. Pozostałości kalafonii i topników kalafoniowo-alkoholowych zwykle nie powodują korozji, jeżeli jednak warunki pracy wyrobów wymagają ich usunięcia, wówczas produkt przemywa się alkoholem, mieszaniną alkoholowo-benzynową lub acetonem. Agresywne topniki kwasowe zawierające kwas solny lub jego sole są dokładnie myte
kolejno ciepłą i zimną wodę za pomocą szczotek do włosów.

Typowe połączenia lutowane pokazano na rys. 2.1. Szwy lutowane różnią się od szwów spawanych formą konstrukcyjną i sposobem formowania.

Ryż. 2.1. Typowe połączenia lutowane

W jednostkach pracujących pod znacznymi obciążeniami, gdzie oprócz wytrzymałości szwu wymagana jest szczelność, części należy łączyć wyłącznie na zakładkę. Zakładane szwy zapewniają mocne połączenie, są wygodne w wykonaniu i nie wymagają operacji regulacyjnych, jak ma to miejsce w przypadku lutowania doczołowego lub ukośnego.

Połączenia doczołowe są zwykle stosowane w przypadku części, których wykonanie z całego kawałka metalu jest niepraktyczne, a także w przypadkach, gdy niepożądane jest podwojenie grubości metalu. Można je stosować w przypadku lekko obciążonych węzłów, gdzie nie jest to wymagane
szczelność. Wytrzymałość mechaniczna lutu (zwłaszcza lutu niskotemperaturowego) jest zwykle niższa niż wytrzymałość łączonego metalu; aby zapewnić równą wytrzymałość lutowanego produktu, uciekają się do zwiększania powierzchni złącza za pomocą ukośnego cięcia (w skosie) lub szwu schodkowego; Często stosuje się w tym celu kombinację połączeń doczołowych i zakładkowych.

Spawanie – lutowanie to proces technologiczny polegający na wprowadzeniu do metalu rodzimego niewielkiej ilości ciepła, co prowadzi do przetopienia samego materiału dodatkowego.

Rosnące wymagania dotyczące zwiększonej odporności na korozję prowadzą do stosowania materiałów z powłoką wstępną w wielu gałęziach przemysłu. Wśród różnych możliwości ochrony stali przed korozją szczególne znaczenie ma cynk, ze względu na jego właściwości antykorozyjne z jednej strony, a z drugiej niską cenę.

Warstwa cynku naniesiona na materiał bazowy ma grubość od 1 do 20 mikronów, w zależności od metody produkcji. Duża ilość części ocynkowanych znajduje zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, budownictwie, urządzeniach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, sprzęcie AGD itp.

Dzięki ochronie katodowej cynk odgrywa ogromne znaczenie w ochronie stali przed korozją. Jeśli nastąpi uszkodzenie warstwy ochronnej cynku, powłoka cynkowa wpływa na żelazo z ochroną katodową. Wpływa to również na odległość 1 - 2 mm na niepowlekaną powierzchnię. Dzięki zdalnemu działaniu ochrony katodowej cynku chronione są zarówno nieocynkowane krawędzie cięcia blach, jak i mikropęknięcia powstałe w wyniku obróbki na zimno, a także środowisko szwu spawalniczego, w którym odparowuje cynk. W ten sam sposób, w oparciu o ochronę katodową, wyklucza się korozję podpowłokową warstwy cynku ciętych krawędzi.

Na czym polega spawanie – lutowanie elementów ocynkowanych?

Cynk zaczyna się topić w temperaturze ~420°C i odparowuje w temperaturze ~906°C. Cechy te niekorzystnie wpływają na proces spawania, ponieważ zapłonowi łuku spawalniczego towarzyszy odparowanie cynku. Odparowanie cynku i tlenków może prowadzić do powstawania porów, pęknięć, wad w złączach spawanych i niestabilnego łuku spawalniczego. Dlatego w przypadku części ocynkowanych korzystniejsze jest, jeśli zainstalowana zostanie mniejsza ilość ciepła. Alternatywą przy spawaniu – lutowaniu blach ocynkowanych w środowisku gazu ochronnego jest zastosowanie drutu dodatkowego zawierającego miedź.

Szczególnie znane są druty miedziano-krzemowe (Ci SI3) i aluminiowo-brązowe. Przy stosowaniu tych przewodów można wymienić następujące zalety:

brak korozji szwu spawalniczego;
minimalne rozpryskiwanie;
niskie wypalenie powłoki;
niski dopływ ciepła;
prosta obróbka końcowa szwu;
ochrona katodowa materiału podstawowego w bezpośrednim sąsiedztwie szwu.

Ze względu na dużą zawartość miedzi, te materiały wypełniające mają stosunkowo niską temperaturę topnienia (w zależności od składu stopu - od 950 do 1080 °C). Materiał bazowy nie topi się, co oznacza, że połączenie przypomina raczej lutowanie. Stąd też wzięło się określenie „Spawanie – lutowanie, czyli lutowanie MIG”. Zalecanym gazem osłonowym jest zwykle argon.

Materiały wypełniające

Do spawania i lutowania blach ocynkowanych zalecane są następujące stopy miedzi:

CuSi3; CuSi2Mn; CuA18

W zastosowaniach praktycznych najczęściej wykorzystuje się materiały wypełniające typu CuSi3. Ich istotną zaletą jest niska wytrzymałość, co ułatwia późniejszą obróbkę mechaniczną. Płynność materiału wypełniającego zależy w dużym stopniu od zawartości krzemu. Wraz ze wzrostem zawartości krzemu topienie staje się lepkie, dlatego należy zwrócić uwagę na wąską tolerancję zawartości dodatków stopowych w stopie.

Materiał wypełniający typu CuSi2Mn stosowany jest także do powłok cynkowych. Dodatkowa zawartość 1% manganu w drucie zwiększa sztywność. Z tego powodu jest trudniejszy w obróbce niż inne stopy miedzi. Drut ten stosowany jest przede wszystkim tam, gdzie nie jest wymagana dalsza obróbka mechaniczna. Materiał dodatkowy do spawania typu SiA18 stosowany jest przede wszystkim do stali pokrytych aluminium.

Podczas procesu spawania i lutowania stosuje się przede wszystkim kontrolowane przejście materiału w spoinę, dlatego stosuje się łuk spawalniczy pulsacyjny. W niektórych zastosowaniach, zwłaszcza przy grubych warstwach cynku już od 15 mikronów, duża ilość oparów może prowadzić do niestabilności procesu lutowania lub spawania. Dlatego w tego typu przypadkach wygodniej jest zastosować krótki łuk spawalniczy, który może być bardziej stabilny. W tym przypadku źródłu prądu i jego właściwościom regulacyjnym stawiane są wysokie wymagania.

W gazie osłonowym bogatym w argon, poprzez odpowiedni dobór parametrów prądu głównego i impulsowego, uzyskuje się kontrolowane, bezzwarciowe przejście materiału w spoinę (rys. 1).

Zmienny kształt impulsu podczas spawania - lutowania (Iknt to natężenie prądu, przy którym stosuje się łuk strumieniowy, IM to średnie natężenie prądu).

Przy optymalnym doborze parametrów kropla materiału dodatkowego zostaje oderwana od drutu elektrodowego pod wpływem impulsu. Rezultatem jest proces prawie pozbawiony odprysków. Badania wykazały, że różne materiały wypełniające i gazy osłonowe wymagają różnych kształtów impulsu. Doprowadziło to do oddzielnego kształtu impulsu dla każdego materiału wypełniającego, „wyciętego” masowo. Dotyczy to szczególnie drutów z brązu i miedzi.

Aby odparowanie cynku z cienkich blach było jak najmniejsze, proces należy prowadzić przy niskim natężeniu prądu. Dlatego głównym wymaganiem jest to, aby źródło prądu w dolnym zakresie mocy zapewniało szczególnie stabilny łuk. Niskie ustawienie prądu głównego jest tak samo ważne, jak szybka kontrola długości łuku, aby długość łuku mogła zostać utrzymana przez krótki czas. Konsekwencją tego jest lekkie nagrzanie materiału bazowego i zmniejszenie ilości odparowania cynku. W wyniku obu efektów stwierdza się niewielką liczbę porów (ryc. 2).

Ma to pozytywny wpływ zarówno na późniejszą obróbkę szwu poprzez szlifowanie, jak i na zwiększenie wytrzymałości złącza poprzez lutowanie.

Ryż. 2. Spoina pachwinowa łukiem pulsacyjnym (grubość blachy 1,5 mm)

Tryb synergii

Dobre rezultaty w lutowaniu metodą MIG blach ocynkowanych można osiągnąć jedynie stosując źródło prądu o odpowiednio dużej swobodzie w doborze parametrów. Dzięki wielu płynnie regulowanym parametrom (około trzydziestu parametrów) można łatwo poprawić odrywanie kropli przy spawaniu łukiem pulsacyjnym lub zastosować zwarcie przy spawaniu łukiem zwarciowym dla dużej liczby materiałów dodatkowych. Te dodatkowe parametry komplikują konserwację zasilacza i dlatego ograniczają bazę użytkowników wyłącznie do ekspertów.

Dzięki zastosowaniu tzw. trybu synergii (sterowanie cyfrowe) z zaprogramowanymi parametrami dla każdej kombinacji drutu i gazu, proces jest bardzo łatwy w obsłudze dla użytkownika.

Producent spawarek podejmuje się zadania optymalizacji parametrów dla wielu różnych materiałów bazowych, materiałów wypełniających i gazów osłonowych. Ten naukowo potwierdzony wynik jest rejestrowany w elektronicznym urządzeniu przechowującym w postaci banku danych. Użytkownik ma możliwość wyboru parametrów dowolnego materiału wypełniającego bezpośrednio w źródle prądu. Wbudowany mikroprocesor dba o bezstopniowy dobór mocy w zakresie od minimum do maksimum.

Podawanie drutu

W porównaniu do drutów standardowych, druty z brązu są bardzo miękkie. Dlatego mechanizmowi podawania drutu stawiane są specjalne wymagania. Drut elektrodowy musi być podawany swobodnie i bez tarcia. Napęd 4-rolkowy z załączonymi rolkami podającymi, przy małej sile docisku, przenosi siłę wystarczającą do podawania drutu. Zazwyczaj stosuje się gładkie rolki z półkolistym rowkiem. Aby zachować niewielki opór tarcia w wiązce przewodów, należy zastosować kanał teflonowy lub plastikowy. Precyzyjne wprowadzenie drutu w końcówkę prądową to kolejny ważny warunek bezproblemowego podawania drutu.

Precyzyjnie dobrana końcówka prądowa w palniku zapewnia niezawodny kontakt w celu przesyłania prądu do drutu z brązu.

Przykłady zastosowań spawania i lutowania

Proces spawania i lutowania może być stosowany zarówno w przypadku stali niestopowych i niskostopowych, jak i stali nierdzewnych. Metodę tę stosuje się głównie do stali o powierzchni ocynkowanej. Niewielkie przepalenia warstwy zarówno w bezpośrednim sąsiedztwie spoiny, jak i na odwrotnej stronie wynikają z małego doprowadzenia ciepła i niskiej temperatury topnienia materiału dodatkowego.

Ryż. 3. Przykłady zastosowania lutowania MIG w przemyśle samochodowym i pokrewnych: element przewodu paliwowego, zawiasy drzwiowe

Do spawania i lutowania nadają się wszystkie rodzaje szwów spawalniczych i pozycji spawania, które są znane ze spawania w środowisku gazu osłonowego. Zarówno szwy pionowe (od dołu do góry i od góry do dołu), jak i pozycje sufitowe są wykonane bez zarzutu. Prędkość spawania przy lutowaniu MIG jest identyczna jak przy spawaniu MAG (do 100 cm/min).

15.05.2013

W poprzednim artykule pokrótce omówiono problem łączenia współczesnych części karoserii samochodowych wykonanych ze stali o dużej wytrzymałości. Jedno z rozwiązań spawanie-lutowanie, słowo znane tylko w wąskich kręgach profesjonalistów zajmujących się naprawami blacharskimi.

Co się stało spawanie-lutowanie Postaramy się pokrótce przedstawić, jakie problemy rozwiązuje, jaki sprzęt jest potrzebny do spawania tą metodą i jakich materiałów używa się do łączenia części wykonanych ze stali o wysokiej wytrzymałości.

Wysoka wytrzymałość lub wielofazowość: Te stale najnowszej generacji zostały poddane dalszej obróbce w celu zwiększenia wytrzymałości do 1600 MPa. Stosowane są głównie do tworzenia stref odpornych na wstrząsy w nadwoziu samochodu. Na przykład: Porsche 997, OpelCorsa 07.

Stale o wysokiej wytrzymałości lub stale wielofazowe są kombinacją bainitu, austenitu i ferrytu. Stale te charakteryzują się dużą wytrzymałością i dobrą odkształcalnością. Wykorzystuje się je do produkcji skomplikowanych części, które są ważne dla stabilności samochodu.

Przy wszystkich zaletach stal o wysokiej wytrzymałości ma również wady. Bardziej złożony proces produkcyjny, spadek wytrzymałości pod wpływem wysokiej temperatury, konieczność stosowania specjalnego sprzętu na stacji obsługi i stosowania nowoczesnych metod pracy, obowiązkowa wymiana elementu karoserii w przypadku uszkodzenia, prostowanie uszkodzonych części jest zabronione, stosowanie półautomatycznego spawania drutem stalowym jest surowo zabronione.

Lutowanie MIG w osłonie gazu to najnowocześniejsza metoda spawania najnowszych gatunków stali. Metoda ta nazywana jest także lutowaniem MIG lub spawaniem miedzi MIG.

Ta metoda spawania jest coraz częściej stosowana przez różnych producentów samochodów i jest coraz częściej zalecana do napraw (Mercedes, Opel, VW, Peugeot, Toyota, Honda). Użyte określenie lutowanie ponieważ połączone ze sobą arkusze metalu nie topią się, w przeciwieństwie do nich spawalniczy MIG/MAG lubspawanie półautomatyczne . Powodem tego jest praca w niższej temperaturze, około 900°C.

Dzięki niskiej temperaturze jeziorka spawalniczego warstwa cynku praktycznie nie ulega uszkodzeniu, dzięki czemu zachowana jest ochrona antykorozyjna. W przypadku nowoczesnych stali o wysokiej granicy sprężystości właściwości materiałów nie ulegają zmianie, a odkształcenia są nieznaczne. Metoda ta ogranicza także odpryski spawalnicze.

Temperatura topnienia stopów miedzi jest znacznie niższa: od 750°C do 1080°C. Ponieważ temperatura topnienia stali wynosi około 1500°C, lutowanie MIG nie spowoduje stopienia blachy stalowej i nie zmieni pierwotnych właściwości stali specjalnych.

Podczas lutowania metodą MIG topi się tylko drut, ale nie spawane blachy

Zastosowany drut wykonany jest ze stopu miedzi i cynku. Jest to metal bardziej szlachetny, o bardzo dobrych właściwościach antykorozyjnych. Najczęściej stosowany drut ma średnicę 0,8 – 1,0 mm w zależności od urządzenia i z reguły jest to CUSI3. Zasada spawanie-lutowanie polega na wtopieniu drutu CUSI3 lub CUAL8 w niezbyt wysoką temperaturę w stalową część. Średnica drutu 0,8 mm dla urządzenia z programem „ Spawanie i lutowanie" i 1 mm dla aparatu pulsacyjnego.

W lutowaniu MIG połączenie następuje poprzez dyfuzję. Jest to przyczepność powierzchniowa, ale bardzo trwała, która pozwala na bardzo dobre wypełnienie. Spoiwo (miedź) przenoszone jest poprzez działanie kapilarne (dobre wypełnianie spoin i pęknięć), dzięki czemu całkowicie chroni odsłonięte krawędzie blachy w strefie lutowania.

Wzdłuż krawędzi lutu warstwa cynku topi się i łączy z miedzią, tworząc warstwę ochronną. Innymi słowy, tylna strona spoiny jest chroniona przed rdzą.

Dla spawanie-lutowanie(metal o dużej granicy sprężystości) przy użyciu drutu ze stopu miedzi i krzemu CusI3 lub stopu miedzi i aluminium CuAl8 (Ř 0,8 mm i Ř 1 mm) spawacz musi używać gazu obojętnego: czystego argonu (Ar). W celu doboru gazu należy zasięgnąć porady specjalisty ds. sprzedaży gazu. Przepływ gazu wynosi w przybliżeniu od 15 do 25 l/min.

Spawacze RedHotDot HOTMIG-19, HOTMIG-27 I HOTMIG-29 wykonać spawanie-lutowanie, w tym celu należy podłączyć butlę z argonem, wybrać tryb NORMAL 2T, wybrać średnicę drutu 0,8 lub 1,0, wybrać pozycję na panelu sterowania CuSi/CuAl.