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...