Klejenie i lutowanie

Klejeniem nazywamy łączenie metali substancją zwaną klejem. Cienką warstwę kleju rozprowadza się po wcześniej przygotowanych powierzchniach. Klejenie to technika której poddaje się elementy maszyn. Produkcja nowych klejów powoduje że technika klejenia się rozwija, dając kleje z lepszymi właściwościami, to z kolei powoduje także rozwój badań nad własnościami klejów i ich połączeń.

Etapy składające się na proces klejenia:

- oczyszczanie powierzchni metodą mechaniczną i chemiczną;

Przed klejeniem z powierzchni do łączenia, muszą być usunięte zanieczyszczenia i porozwijane, tak żeby do siebie pasowały. Zanieczyszczenia powodują obniżenie wytrzymałości połączeń klejonych. Powierzchnie, które maja być połączone czyści się dwukrotnie. Za pierwszy razem mechanicznie za drugim chemicznie. Pierwsze powinno usunąć zanieczyszczenia znajdujące się na powierzchniach do łączenia np. usuwamy rdzę. Drugie czyli chemiczne ma za zadanie wytrawić powierzchnie łączone, podnosząc tym samym zwilżalność tych powierzchni.

- dokładne przygotowanie masy klejącej;

Klej może być dwu lub wieloskładnikowy. Masa klejąca powstaje dzięki wymieszaniu składników w odpowiedniej ilości. Natomiast kleje termoutwardzalne wymagają połączenia substancji ciekłej z utwardzaczem. Inne kleje przygotowuje się rozpuszczając suchy klej w rozpuszczalniku albo ogrzanie go do odpowiedniej temperatury, powodującej zmienienie stanu na ciekły.

- staranne nałożenie odpowiedniej ilości (grubość ok. 0.1mm) kleju na powierzchnie do klejenia;

Klej winien być nałożony pędzlem lub można go też natryskiwać. Należy także zachować umiar, nadmierna warstwa kleju, nie podnosi wytrzymałości, wręcz odwrotnie powoduje obniżenie.

- utwardzenie skleiny przy zachowaniu odpowiedniej temperatury i odpowiedniego nacisku;

Gdy skończymy nakładać klej, trzeba go trochę podsuszyć i mocno dociskać łączone elementy. Połączenie następuje, po wyschnięciu kleju co potrwać może kilkadziesiąt sekund, a nawet kilka godzin - czas jest zależny id rodzaju kleju.

- oczyszczenie skleiny. Ma na celu usunięcie nadmiernej ilości kleju, który dociśnięty wyciekł w obszarach skleiny. Możemy tego dokonać metodami mechanicznymi (piłowanie, skrawanie), natomiast w czasie wysychania kleju wypływający nadmiar uda się usunąć się tkaniną nawilżoną rozpuszczalnikiem.

Zaletami połączenia klejonego są:

- dokładne wykorzystywanie wytrzymałości łączonych materiałów, dlatego że warstwy kleju nie powodują naprężenia w materiałach, i tym samym nie słabną części łączone;

- otrzymujemy zestawy elementów z nienaruszoną powierzchnią ( nie ma w nich otworów);

- cała powierzchnia złącza ma równo rozłożone naprężenia;

- połączenia są odporne na korozję;

- posiadają zdolności do tłumienia drgań;

- ponadto klej potrafi uszczelnić złącza, pełniąc role uszczelek;

- klejem można złączyć dowolne elementy.

Wadami połączenia klejonego są:

- wpływ obciążenia może rozwarstwić połączenie;

- kleje są słabo odporne na zmianę temperatury;

- niektóre kleje mają bardzo długo czas utwardzenia;

- w wyniku starzenia się kleju wytrzymałość spada ze względu na upływający czas;

- porównując inne rodzaje połączeń do połączeń klejonych ich wytrzymałość jest stosunkowo niska.

Lutowanie jest zabiegiem mającym na celu połączenie metali, będących w stanie stałym, przy użyciu płynnego metalu - spoiwo - zwane lutem. Lutem jest zazwyczaj materiał który ma niższą temperaturę topnienia od materiałów których części mającą być łączone.

Luty można podzielić ze względu na temperaturę topnienia:

- luty miękkie które topią się w temperaturze poniżej 300^oC,

- luty twarde które topią się w temperaturze 550^oC.

Podczas lutowania nie nadtapiamy łączonych części. Topliwy lut połączy się z częściami materiałów łączonych w skutek zjawiska zwanego kohezją (spójnością międzycząsteczkową) i lekkiemu dyfundowaniu (przenikanie) do środka materiału łączonego.

Lutowanie dzielimy na różne sposoby:

1. miękkie które możemy podzielić na:

- lutowanie za pomocą lutownicy;

- lutowanie piecowe;

- lutowanie kąpielowe;

- lutowanie indukcyjne;

- lutowanie płomieniowe.

2) twarde które możemy podzielić na:

- lutowanie gazowe;

- lutowanie elektryczne oporowe i indukcyjne;

- lutowanie piecowe;

- lutowanie kąpielowe.

Aby złącze wykonać prawidłowo trzeba wziąć pod uwagę dużo czynników:

- odpowiednio dobrać lut;

Lutem winien być metal który temperatura topnienia jest niższa niż lutowanych metali a także winien zwilżyć części obu metali. Temperatura krzepnięcia lutowiny powinna mieć mały przedział. Ponadto istotną rzeczą jest żeby obszar złącza metale i lut tworzyły roztwór stały.

- odpowiednio dobrać metodę lutowania;

Sposób lutowania wybieramy biorąc pod uwagę co będziemy lutować np. :

Miękkie lutownie ma zastosowanie wtedy, gdy połączenie będzie o9bciążone nie dużymi siłami, tak aby otrzymać połączenie szczelne z szerokim zakresem (w elektrotechnice).

Twarde lutownie stosujemy, gdy chcemy połączyć blachy, kształtowniki, części mechanizmów, elementy narzędzi skrawających.

- odpowiednio przygotować materiał;

Do lutowania tak samo jak i do klejenia materiał trzeba odpowiednio przygotować, należy go oczyścić mechanicznie i chemicznie. Przy czym tutaj chemicznie oczyszczanie ma za zadanie odtłuszczenie albo wytrawienie. Odtłuścić można używając rozpuszczalnika organicznego, roztworu alkaicznego, elektrolitycznego albo ultradźwiękiem biorąc pod uwagę rodzaj zanieczyszczeń a także kształt. Trawienie wykonuje się używając wodnego roztworu kwasu (siarkowego, solnego, azotowego). Po skończeniu trawienia należy powierzchnię zwilżoną zobojętnić, używając przy myciu jej wody.

- odpowiednio dobrać parametry lutowania -temperaturę itp.

Odmianą lutowania twardego jest lutospawanie, które wykonuje się podobnie jak spawanie, przy czym nie nadtapiamy tutaj materiałów części łączonych. W to miejsce lutospawanie ukosujemy, to znaczy zastosujemy elektrody albo drut spawalniczy mosiądzowy albo brązowy, który będzie lutem. Lutospawaniem łączymy materiały trudno spawalne (żeliwa szare, brązy, stal wysokowęglową) a także alby uniknąć naprężeń i odkształceń jakie powstają przy spawaniu itp.

Odmiany lutów.

Luty dzielimy na miękkie, twarde oraz szlachetne (srebrne). Lutami miękkimi są stopy cyny, antymonu oraz ołowiu które topią się w temperaturze 183÷300^oC. Zastosowanie mają także luty niskotopliwe (t = 70÷150°C), które stosuje się przy łączeniu materiałów z niską temperaturą topnienia albo też elementy, których nie należy poddać nagrzaniu w czasie lutowania. Lutami twardymi są stopy takie jak: miedź z cynkiem lub innym składnikiem.

Wyróżniamy luty twarde które mogą być łatwo topliwymi (t =550÷875°C) i trudno topliwymi (t = 875÷1100°C). Lutami srebrnymi są stopy srebra, miedzi i cynku mające zastosowanie przy połączeniach do pracy w podwyższonych temperaturach, odporne na korozję i przy wyrobie wyrobów precyzyjnych. Połączenia lutowane znajdują zastosowanie przy nieomal każdym metalu, przy wszelkiego rodzaju kombinacjach np. element metalowy z ceramicznym itp.

---