Strona główna

PM

Kształtowanie poł

ą

cze

ń

lutowanych i lutospawanych

Charakterystyka poł

ą

cze

ń

lutowanych

Strony zwi

ą

zane:

Podstawy Konstrukcji Maszyn

,

Poł

ą

czenia

,

Cz

ęś

ci maszyn wg PN

,

Cz

ęś

ci

maszyn wg DIN

Lutowanie polega na ł

ą

czeniu brzegów metalowych i ceramicznych Cz

ęś

ci za pomoc

ą

dodatkowego metalu łatwiej topliwego ni

ż

Cz

ęś

ci ł

ą

czone. Podczas lutowania dostarcza si

ę

ciepło

do miejsc ł

ą

czonych, przez co nagrzewa si

ę

metal rodzimy do temperatury, w której pozostaje on

w stanie stałym; natomiast dodatkowy metal topi si

ę

w stanie ciekłym, wypełnia szczelin

ę

mi

ę

dzy

Cz

ęś

ciami ł

ą

czonymi. Krzepn

ą

cy metal dodatkowy, zwany lutem, dzi

ę

ki adhezji i przede

wszystkim wzajemnej dyfuzji z metalem rodzimym daje trwałe poł

ą

czenie.

Ź

ródłem ciepła jest lutownica, lampa lutownicza, palnik lub pr

ą

d elektryczny.

Lut powinien charakteryzowa

ć

si

ę

odpowiednio nisk

ą

temperatur

ą

topnienia, dobr

ą

zwil

ż

alno

ś

ci

ą

powierzchni i powinowactwem chemicznym do metali ł

ą

czonych.

Dla uzyskania odpowiedniej jako

ś

ci zł

ą

cza powierzchnie ł

ą

czonych Cz

ęś

ci powinny by

ć

dokładnie

dopasowane i czyste. W tym samym celu w procesie lutowania stosuje si

ę

topniki, których

zadaniem jest zabezpieczenie przed utlenianiem i zmniejszenie napi

ę

cia powierzchniowego lutu,

a tym samym zwi

ę

kszanie zwil

ż

alno

ś

ci ł

ą

czonych Cz

ęś

ci.

W zale

ż

no

ś

ci od temperatury topnienia (t

t

) rozró

ż

nia si

ę

:

- luty mi

ę

kkie (t

t

<= 720 K);

- luty twarde (t

t

> 950 < 1350 K).

Materiały na luty mi

ę

kkie: salmiak, woda lutownicza, kalafonia i ró

ż

ne spreparowane pasty

lutownicze, a przy lutowaniu twardym boraks i kwas borny.

Lutowanie mi

ę

kkie

Jako luty mi

ę

kkie stosowane s

ą

stopy cynku i ołowiu z dodatkiem antymonu. Najcz

ęś

ciej

stosowane luty zestawione w tabl. 1. Lutem mi

ę

kkim mo

ż

na ł

ą

czy

ć

wszelkie metale i stopy, nawet

tak niskotopliwe jak cynk i ołów.

Strona 1 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Podstawowym mankamentem lutów mi

ę

kkich jest niska wytrzymało

ść

spoin (Rt = 20 - 80 MPa).

Dlatego te

ż

luty mi

ę

kkie stosuje si

ę

tylko w słabo obci

ąż

onych lub nieobci

ąż

onych elementach:

małowymiarowe zbiorniki, rynny, przewody elektryczne, itp., a poł

ą

czenia powinny by

ć

tak

skonstruowane , aby spoina przenosiła wył

ą

cznie napr

ęż

enia

ś

cinaj

ą

ce. W poł

ą

czeniach

obci

ąż

onych lutowanie mi

ę

kkie stosuje si

ę

w celu uszczelnienia zł

ą

czy zwijanych (Rysunek 1).

Przy ł

ą

czeniu Cz

ęś

ci nie znosz

ą

cych wysokich temperatur (np.: zamykanie puszek z produktami

spo

ż

ywczymi), stosuje si

ę

luty niskotopliwe o temperaturze topnienia 330-420K. Lutami

niskotopliwymi s

ą

stopy zawieraj

ą

ce bizmut, ołów, cyn

ę

i kadm (tabl. 2). Stopy te stosuje si

ę

do

ł

ą

czenia uprzednio ocynkowanych Cz

ęś

ci.

Strona 2 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Rysunek 1 Przykłady poł

ą

cze

ń

lutem mi

ę

kkim

Spoiwa niskotopliwe

Lutowanie twarde

Luty twarde mo

ż

emy podzieli

ć

na trzy grupy:

mied

ź

i stopy miedzi;

srebro i stopy srebra;

luty specjalne.

Temperatura topnienia lutów pierwszej grupy wynosi 950 1360 K, zale

ż

nie od składu stopu.

Mied

ź

i jej stopy nadaj

ą

si

ę

do lutowania prawie wszystkich metali. Przykłady zastosowa

ń

niektórych lutów tej grupy podano w tabl. 3.

Strona 3 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Luty specjalne słu

żą

do lutowania materiałów, które nie daj

ą

si

ę

lutowa

ć

innymi spoiwami, lub do

poł

ą

cze

ń

o szczególnych wymaganiach (luty jubilerskie). Do grupy tej nale

żą

luty do spajania

metali lekkich jak: aluminium, magnez i ich stopy.

Optymalna grubo

ść

spoiny w przypadku bardziej rzadkopłynnych lutów twardych 0,003 - 0,05

mm.

Poł

ą

czenia lutowane lutami twardymi podobnie jak poł

ą

czenia spawane mog

ą

by

ć

zakładkowe,

nakładkowe, k

ą

towe, itp. (Rysunek 2). Najkorzystniejsze pod wzgl

ę

dem wytrzymało

ś

ci s

ą

poł

ą

czenia, w których spoina jest

ś

cinana, a w

ś

ród nich poł

ą

czenia z zakładk

ą

gubion

ą

.

Strona 4 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Wszystkie metody lutowania i okre

ś

lenia s

ą

zwarte w PN – 81/M–69604.

Lutospawanie

Rysunek 2 Przykłady poł

ą

cze

ń

lutem twardym

Lutospawanie jest w istocie rzeczy lutowaniem twardym, poniewa

ż

ł

ą

czenie Cz

ęś

ci metalowych

powstaje przy stopionym spoiwie i nie stopionych brzegach ł

ą

czonych metali.

Nazwa lutospawanie pochodzi od tego,

ż

e Cz

ęś

ci ł

ą

czone przygotowuje si

ę

tak, jak do spawania,

tj. na I, V, Y lub X, oraz,

ż

e przebieg technologiczny lutospawania jest zbli

ż

ony do spawania. Na

przykład

ż

eliwo lub br

ą

z lany ze wzgl

ę

du na temperatur

ę

topnienia lutów (np.: mosi

ą

dz i br

ą

z 900

950 C, mied

ź

1085

o

C) wymagaj

ą

nagrzania Cz

ęś

ci ł

ą

czonych do temperatury topnienia lutu, a

Strona 5 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

nawet nieco wy

ż

ej, co bardziej zbli

ż

a metoda lutospawane temperatury topnienia, ale stanu tego

nie osi

ą

gaj

ą

.

Lutospawanie jest stosowane zamiast spawania do ł

ą

czenia stali w

ę

glowych, a głównie odlewów

ż

eliwnych, staliwnych, br

ą

zowych i mosi

ęż

nych. Lutospawanie zwłaszcza odlewów

ż

eliwnych,

daje dobre wyniki, gdy

ż

ni

ż

sza temperatura nagrzania zapewnia mniejsze odkształcenia, a dzi

ę

ki

lepszym własno

ś

ciom plastycznym lutu (np.: miedzi) nie powstaj

ą

p

ę

kni

ę

cia spoin.

Lutospoina ma wi

ę

ksz

ą

wytrzymało

ść

i ci

ą

gliwo

ść

ni

ż

ż

eliwo i dlatego swobodnie przenosi

odkształcenia powstaj

ą

ce podczas skurczu i nie nara

ż

a odlewu na p

ę

kni

ę

cia. Przebieg

lutospawania płyt

ż

eliwnych palnikiem acetylenowo – tlenowym za pomoc

ą

lutu miedzianego

przedstawiono na rysunku 3.

Wydajno

ść

palnika powinna wynosi

ć

około 100 litrów acetylenu na godzin

ę

na 1 mm grubo

ś

ci

ł

ą

czonych Cz

ęś

ci, niezale

ż

nie od tego czy lutospawanie wykonuje si

ę

z podgrzewaniem

wst

ę

pnym, czy te

ż

bez podgrzewania wst

ę

pnego

Rysunek 3. Płyty

ż

eliwne lutospawane płomieniem gazowym przy u

ż

yciu spoiwa miedzianego

Brzegi nale

ż

y dokładnie oczy

ś

ci

ć

i przygotowa

ć

(zukosowa

ć

V, Y lub X zale

ż

nie od grubo

ś

ci), a

nast

ę

pnie nagrzewa

ć

do koloru ciemnowi

ś

niowego i posypa

ć

topnikiem uni – lut lub boraksem.

Koniec spoiwa nagrzewa si

ę

palnikiem i zanurza w topniku (Rysunek 3).

W czasie lutospawania stapiaj

ą

cy si

ę

lut przenika w nagrzany materiał lutospawany i daje

poł

ą

czenie trwałe, zbli

ż

one do spawania.

Poł

ą

czenia lutowane

Lutowanie – ł

ą

czenie metali pozostaj

ą

cych w stanie stałym za pomoc

ą

roztopionego metalu

(spoiwa) zwanego lutem.

kalafonia – przy lutowaniu mi

ę

kkim.

boraks – przy lutowaniu twardym.

Ź

ródła ciepła :

lutownica;

lampa lutownicza;

palnik.

Strona 6 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Lut – ł

ą

czy si

ę

z materiałem ł

ą

czonym dzi

ę

ki zjawisku kohezji i nieznacznemu dyfundowaniu.

Lut charakteryzuje si

ę

:

nisk

ą

temperatur

ą

topnienia;

dobr

ą

zwil

ż

alno

ś

ci

ą

powierzchni;

Temp. luty mi

ę

kkie – do 300°C

Temp. luty twarde – powy

ż

ej 550°C

Przy lutowaniu twardym podgrza

ć

materiał do ok. 500°C .

Zastosowanie poł

ą

cze

ń

lutowanych: - do ł

ą

czenia elementów ze stali, miedzi, cynku, br

ą

zu i

metali szlachetnych.

Musimy zapewni

ć

– dobre dopasowanie powierzchni ł

ą

czonych Cz

ęś

ci oraz ich czysto

ść

. W tym

celu stosujemy topniki – ich zadanie – zabezpieczanie przed utlenianiem i zmniejszenie napi

ę

cia

powierzchniowego lutu (wi

ę

ksza zwil

ż

alno

ść

).

Lutowanie twarde – ł

ą

czenie blach, kształtowników, elementów, mechanizmów lub elementów

narz

ę

dzi skrawaj

ą

cych.

Materiały mi

ę

kkie:

salamiak;

woda lutownicza;

kalafonia lub pasty lutownicze.

Luty mi

ę

kkie – stop cynku i ołowiu z dodatkiem antymonu, wybór lutu wg PN.

Podstawowy mankament lutów mi

ę

kkich – niska wytrzymało

ść

spoin.

Zastosowanie – słabo obci

ąż

one lub nieobci

ąż

one elementy – spoina powinna przenosi

ć

napr

ęż

enia

ś

cinaj

ą

ce.

Poł

ą

czenia obci

ąż

one – lutowanie mi

ę

kkie w celu usztywnienia.

Strona 7 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Wytrzymało

ść

poł

ą

cze

ń

lutowanych

Wytrzymało

ść

lutowiny jest wi

ę

ksza ni

ż

wytrzymało

ść

samego lutu (dyfuzja).

Zalecenia:

grubo

ść

lutu - 0,1÷0,2 [mm] – luty mi

ę

kkie; - 0,01÷0,1 [mm] – luty twarde;

konstruujemy poł

ą

czenia tak, aby lutowina była nara

ż

ona na

ś

cinanie.

Wytrzymało

ść

poł

ą

cze

ń

lutowanych ustal

ę

na podstawie Rt przy zało

ż

eniu X

m

=3 (obci

ąż

enia

stałe) i X

m

=5 (obci

ąż

enia zmienne). Mo

ż

emy skonstruowa

ć

poł

ą

czenia lutowane gdzie

wytrzymało

ść

lutowiny przyrównam do wytrzymało

ś

ci ł

ą

czonych materiałów.

S' * Kt' >= S * kt

gdzie:

S’- pole powierzchni lutowiny;

Rodzaje lutów:

luty mi

ę

kkie – tt=183÷300°C;

luty niskotopliwe - tt=70÷145°C;

luty twarde – łatwo topliwe tt=550÷875°C; - trudno topliwe tt=875÷1100°C;

luty szlachetne - tt=620÷840°C;

Lutowanie twarde – optymalna grubo

ść

spoiny – 0,003÷0,05[mm]. Poł

ą

czenia mog

ą

by

ć

zakładowe, nakładkowe, k

ą

towe.

Strona 8 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Lutospawanie – jest w zasadzie lutowaniem twardym – ł

ą

czenie Cz

ęś

ci metalowych powstaj

ą

ce

przy stopniowym spoiwie i nie stopionych brzegów ł

ą

czonych Cz

ęś

ci. Nazwa wywodzi si

ę

z tego,

ż

e przygotowujemy tak jak do spawania, tj. na V, U, I, Y.

Elektrod

ą

b

ę

dzie drut spawalniczy z mosi

ą

dzu lub br

ą

zu. Podobnie jak spawanie, ale bez

nadtapiania brzegów.

Zastosowanie – materiały trudno spawalne –

ż

eliwo szare, br

ą

zy, stale wysoko w

ę

glowe,

unikni

ę

cie napr

ęż

e

ń

i odkształce

ń

spawalniczych.

Wszelkie prawa dotycz

ą

ce formy i funkcjonalno

ś

ci zastrze

ż

one. Przetwarzanie, doł

ą

czanie do innego oprogramowania oraz dekompilacja w

cało

ś

ci lub w cz

ęś

ci jest zabroniona

Pełny tekst warunków u

ż

ywania

PM

zamieszczono w tek

ś

cie

O

P

oradniku

M

echanika

P

oradnik

M

echanika 1.03.11 ©

sof

T

dis

2001-2003™

Strona 9 z 9

Kształtowanie połączeń lutowanych i lutospawanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...