Lutowanie twarde i mękkie jak się to robi?

 W metodzie łączenia metali mamy dwa rodzaje lutowania twarde i miękkie.

Lutowanie to inaczej sposób zespalania metali z użyciem spoiwa, które ma niższą temperaturę topnienia, niż podzespoły 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

W lutowaniu twardym stosujemy spoiwa o temperaturze topnienia powyżej 650 stopni np.:

Lut miedziany LM-60

Lut srebrny LS45 - https://domtechniczny24.pl/druty-do-lutowania-twardego.html

Lut fosforowy LCuP6

Twardym lutem można naprawić nagrzewnicę mosiężną, - https://domtechniczny24.com.pl/2023/06/30/nagrzewnica/

Urządzeniami 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 należy starannie wyczyścić powierzchnię z tłuszczów, nalotów, Tlenków, siarczków, kleju itp.. Jest to warunek konieczny do powstania prawidłowego łączenia.

Elementy czyścimy najpierw:

Mechaniczne, używając noża, włókniny szlifierskiej lub gąbki ściernej.

Chemicznie używając do odtłuszczenia denaturatu lub benzyny ekstrakcyjnej.

Chemicznie używając do usunięcia siarczków i tlenków oraz aktywowania powierzchni kwasu lutowniczego, kalafonii i topników.

Lutowanie miękkie polega na łączeniu metali za pomocą łatwo topliwego lutu cynowego. Luty mają z reguły kształt pałeczek lub pręcików. Występują wraz z topnikiem lub bez. Topnik jest niezbędny do poprawnego połączenia, zabezpiecza powierzchnie przed powstawaniem tlenków i powoduje, że spoiwo łatwo zwilża powierzchnię. Należy dbać, aby nie nagrzewać zbytnio lutowanych powierzchni, zwłaszcza przy lutowaniu otwartym płomieniem.

Tego typu połączenia są {w niewielkim stopniu odporne mechanicznie, ale świetnie 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:

Z przewodów usuwamy izolację.

Jeśli są to cienkie przewody to stosujemy jako topnik kalafonię, bo pasta lutownicza jest produkowana na bazie kwasu i może po jakimś czasie doprowadzić do korozji przewodów.

Nagrzewamy grot i nakładamy cynę tak, aby powstała kropelka i przerywamy nagrzewanie.

Zanurzamy grot w paście.

Druty do lutowania skręcamy i pobielamy (połączenia elektryczne), przykładamy do skręconego przewodu grot i włączamy lutownicę.

Temperatura sprawi, że nadmiar topnika spłynie na przewód i odtłuści go i usunie tlenki, następnie cyna spłynie na przewód i pokryje go w całości.

Jak tylko cyna wniknie w przewód należy bezzwłocznie przerwać nagrzewanie i odsunąć grot od przewodu. Unikniemy w ten sposób spalenia topnika i utlenienia lutu cynowego. 

Pobielone przewody stykamy jeden z drugim, na grot nabieramy odrobinę cyny z topnikiem (patrz wyżej).

Nagrzewamy połączone przewody, jak tylko cyna na przewodach się roztopi i połączy natychmiast przerywamy nagrzewanie. Uwaga pamiętajmy, że przez parę sekund cyna jest jeszcze ciekła i dopóki nie wystygnie nie można poruszać przewodami.

W wypadku lutowania bardzo cienkich przewodów nie stosujemy pobielania. Całą operację robimy w jednym podejściu. Najpierw skręcamy kabelki następnie lutujemy.

Po skończonym lutowaniu można usunąć topnik denaturatem, szczególnie, jeżeli stosujemy  pastę lutowniczą.

Lutowanie twarde przykład pęknięta rurka mosiężna, lut srebrny otulonym. Opis ze strony - https://majsterkowicz-kazik.weebly.com/

Lutowanie powinno się przeprowadzać w dobrze wentylowanych pomieszczeniach. Pomieszczenie nie powinno być za mocno oświetlone, nie widać w takim przypadku koloru nagrzanego metalu.

Do lutowania twardego stosujemy palniki propan butan, propan-butan + tlen i acetylen + tlen, nagrzewanie indukcyjne. Wszystko zależy od rozmiaru lutowanych detali i użytego lutu. W naszym przykładzie lutujemy długą rurkę mosiężną o średnicy 22mm i grubość ścianki około 1mm . Do takiej pracy starczy palnik cyklonowy na propan butan techniczny. Dysza 19mm dająca około 3,5kW.

Lutowanie twarde - przykład:

Części lutowane oczyścić mechanicznie i chemicznie.

Łączone elementy umieszczamy na płycie szamotowej, która w śladowym stopniu zabiera ciepło a przy lutowaniu seryjnym kumuluje je i poza tym ogrzewa otoczenie.

Starannie dopasowujemy łączone powierzchnie.

Przygotowujemy lut, nie powinien być za gruby, w naszym przykładzie może mieć średnicę 1,5mm - 2mm.

Nagrzewamy palnikiem elementy do temperatury topnienia topnika.

Zwilżamy topnikiem elementy lutowane. Kolor metali powinien się zmienić po zwilżeniu topnikiem.

Kontynuować grzanie do temperatury roboczej. Zależnie od rodzaju lutu może to być 700-950 stopni.

O temperaturze najlepiej mówi kolor metalu.

Po osiągnięciu temperatury roboczej dotykamy lut twardy na styku łączenia i czekamy aż się stopi i wniknie kapilarnie między łączone elementy. 

Natychmiast przerywamy grzanie.

Pozostałości topnika zmywamy ciepłą wodą.

Jeśli stosujemy lut mosiężny LM-60 do lutowania stali to oprócz topnika na drucie można nasypać w miejsce lutowania boraksu.

Jeżeli stosujemy lut fosforowy do łączenia miedzi to nie potrzeba topnika (ja jednak zawsze stosuję)

Reszta to praktyka i jeszcze raz praktyka.

Pozdrawiam

Gazy techniczne w spawalnictwie

Charakterystyka gazów technicznych stosowanych w procesie spawania.

Witam
Bieżący artykuł będzie dotyczył gazów technicznych stosowanych w spawalnictwie, do lutowania, w technice warsztatowej. Gazy te można podzielić na gazy osłonowe, atmosferyczne i gazy palne.

Do gazów palnych zaliczamy Acetylen, tlen, propan, butan, wodór.
Gazy te lub ich mieszanki podczas spalania dostarczają wysoką temperaturę wykorzystywaną do topienia, cięcia i ogrzewania metali.

Acetylen.
Jest gazem otrzymywanym podczas reakcji węgliku wapnia z wodą. Acetylen podczas spalania daje najwyższą temperaturę spośród wszystkich gazów przemysłowych. Jest najbardziej wydajny, aczkolwiek jego potencjał kaloryczny nie jest wysoki, to w strefie środkowego płomienia emituje bardzo wysoką i skoncentrowaną temperaturę. Do absolutnego spalenia się potrzebuje niewielkie ilości tlenu, dzięki temu płomień zawiera śladowe ilości wilgoci. Spalając się generuje płomień, który nie utlenia powierzchni spawanych czy powierzchni lutowanych. Ta cecha zapewnia, że powierzchnie nie zawierają tlenków, doskonale nadaje się więc do grzania punktowego, lutowania twardego, spawania i hartowania płomieniowego. Ze powodu tego że acetylen jest lżejszy od powietrza, jest jedynym gazem palnym zalecanym do użytku w pod ziemią.
Gaz ten sprzedawany jest w stalowych, bezszwowych butlach pod ciśnieniem 1,5MPa, wypełnionych masą porowatą i acetonem, w którym jest częściowo rozpuszczony.
Butle acetylenowe są malowane na kolor kasztanowy. Gaz do palnika podawany jest przez specjalnyreduktor acetylenowy, który obniża ciśnienie do wartości roboczej. Oprócz reduktorów używa się również bezpieczniki. Bezpiecznik do acetylenu ma zawór zwrotny, który uniemożliwia przepływ gazu w kierunku przeciwnym do zwyczajnego. Oraz blokadę płomieniową, która schładza płomień i go wygasza. Bezpieczniki umieszcza się przeważnie na palniku i przy uchwycie.

Tlen, gaz bezwonny i bezbarwny.
Gaz niezbędny w procesie spalania, cechuje się dużą reaktywnością i z tego powodu w procesach spawania czy lutowania powietrze jest mieszane z tlenem. Dodatek tlenu podwyższa temperaturę spalania, poza tym sam proces następuje szybciej, płomień jest stabilny i czysty. Przechowywany jest w butlach koloru niebieskiego. Podawany jest przez reduktor tlenowy, który obniża i normuje jego ciśnienie. Ze względu na bezpieczeństwo stosuje się bezpieczniki tlenowe, zarówno przy reduktorze jak i przy palnikach. Dane z strony http://narzedziamoje.pl/index.php/poradnik-techniczny

Propan.
Otrzymywany jest w procesie przetwarzania gazu ziemnego. Jest gazem bezbarwnym łatwopalnym a czystość spalania propanu czyni go idealnym dla wielu zastosowań w przemyśle. W technice stosuje się go do lutowania miękkiego i twardego, podgrzewania, opalania. Wysoką wartość energetyczną otrzymuje się  w połączeniu z tlenem. Propan jest stosunkowo tani i dostępny, przez co ma obszerne zastosowanie w przemyśle warsztatowym.
Sprzedawany jest w butlach o różnej objętości, jak również w kartuszach jednorazowych.

Wodór.
Niesłychanie szeroko wykorzystywany w różnych gałęziach przemysłu:
Zmieszany z tlenem spala się w temperaturze 2850 st i jako taka mieszanina jest wykorzystywany do cięcia stali pod wodą.
W formie płynnej ma zastosowanie w silnikach rakietowych.
Stosowany jako składnik mieszanek gazów osłonowych w spawaniu stali nierdzewnych, austenitycznych metodą TIG.

Odrębną grupę gazów i ich mieszanin tworzą gazy osłonowe. Mają one istotny wpływ na jakość i wydajność procesów spawalniczych. Przede wszystkim chronią łuk i spoinę przed wpływem gazów z atmosfery. Ponad to modyfikują ją i przez to mają korzystny wpływ na cechy spoiny i otoczenia spoiny, takie jak wytrzymałość, odporność na korozję, redukcję odprysków, szerokość i głębokość wtopu i na obciążenia dynamiczne. Na rynku istnieje wiele mieszanek, proces ich doboru, specjalizacja i przeznaczenia stają się coraz większe.

Dwutlenek węgla.
Wyjątkowe właściwości dwutlenku węgla, na przykład jego obojętność w reakcjach oraz duża rozpuszczalność w wodzie,powoduje że jest on używany w chyba wszystkich gałęziach przemysłu. Nie będę wyszczególniał wszystkich tylko te najciekawsze: w ogrodnictwie i akwarystyce w dokarmianiu roślin, w gaśnicach, w kriogenice, uzdatnianiu wody pitnej, w przemyśle spożywczym do produkcji bąbelków:) w napojach i do zasilania markerów paintballowych.
W spawalnictwie sam dwutlenek węgla jest już coraz mniej stosowany. w technice MIG bardziej skuteczna jest jego mieszanka z argonem. Nie powoduje ona tak niechcianych odprysków i dymu, a spoiny mają o wiele lepsze właściwości mechaniczne. Stosowany jest jako gaz osłonowy do spawania półautomatami stali konstrukcyjnej metodą MIG. Sprzedawany w butlach pod ciśnieniem o różnych objętościach. Butla z gazem co2 jest najczęściej koloru szarego z zielonym paskiem.

Argon jest bezbarwnym i pozbawionym zapachu gazem, cięższym od powietrza. Najważniejszą właściwością chemiczną argonu jest jego obojętność chemiczna. Dlatego jest niemal idealnym gazem osłonowym podczas spawania. Wykorzystywany w technice spawania łukowego TIG i MIG. Ponieważ jest gazem niereaktywnym to stosuje się go do spawania elementów szczególnie narażonych na utlenianie w wysokich temperaturach, takich jak aluminium, stal kwasoodporna, wysokostopowa. Butle z argonem są malowane podobnie jak mieszanki.

Mieszanki argonu i dwutlenku węgla. Popularny Argomix to mieszanka osłonowa utleniająca do spawania metodą MAG stali konstrukcyjnych. Gwarantuje redukcję odprysków, dobre właśiwości mechaniczne spawu i skuteczne chłodzenie uchwytu. Przechowywany w butlach o podobnych parametrach co dwutlenek węgla. Również reduktory Co2 i MIX stosowane są zamiennie.

Hel.
Humorystyczny gaz, miałem niedawno okazję łyknąć go na weselu i gadać cienkim głosem, to tak na marginesie.
Gaz ten jest wykorzystywany w wielu dziedzinach przemysłu. W spawalnictwie używany jako mieszanka z argonem, tlenem, azotem i dwutlenkiem węgla. Mieszaniny te w zależności od składu używa się jako gaz osłonowy do spawania metodą TIG lub MIG stali niestopowych i niskostopowych, stali wysokostopowych, aluminium oraz metali nieżelaznych. W porównaniu z argonem daje łuk o większej mocy i powoduje głębsze wtopienie, a spoina jest szersza. Wadą Helu jest trudne zajarzenie łuku.

Azot zarówno w czystej postaci jak i w mieszankach stosowany do spawania TIG stali duplex i austenitycznych, które to stale mają podwyższoną zawartości azotu. W procesie spawania nie dochodzi do spadku tego pierwiastka i zarówno spoina jak i grań zachowuje wysoką odporność na korozję i wysokie właściwości mechaniczne.

To tyle pozdrawiam