KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ I SPAJANIA

ZAKŁAD INŻYNIERII SPAJANIA

Publikacja współfinansowana

ze środków Unii Europejskiej

w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

Wykład 12

Lutowanie miękkie (SOLDERING) i twarde (BRAZING)

dr inż. Dariusz Fydrych

Kierunek studiów: Inżynieria Materiałowa

Studia stacjonarne I stopnia

sem. VI

LITERATURA

• Babiński W.: Stopy srebra i ich zastosowanie. Wydawnictwo

Politechniki Śląskiej, Gliwice 1987.

• Czech J., Winiowski A.: Spawanie metali nieżelaznych i lutowanie. Instytut

Spawalnictwa, Gliwice 1997.

• Nowacki J. i in.: Lutowanie w budowie maszyn. Wydawnictwa Naukowo

Techniczne, Warszawa 2007.

• Radomski T., Ciszewski A.: Lutowanie. Wydawnictwa Naukowo

Techniczne, Warszawa 1971.

• Katalogi producentów materiałów dodatkowych do lutowania

• Normy

2

WIADOMOŚCI OGÓLNE

LUTOWANIE – proces polegający na łączeniu przedmiotów (metalowych)

za pomocą dodatkowego, roztopionego metalu, zwanego lutem, którego

temperatura topnienia jest niższa niż temperatura topnienia metali

łączonych.

Podczas lutowania nie zachodzi nadtapianie brzegów łączonych elementów.

Przebieg typowego procesu lutowania:

1. ukształtowanie i oczyszczenie powierzchni łączonych części,

2. nagrzanie powierzchni łączonych części do temperatury bliskiej

temperaturze topnienia lutu,

3. nałożenie topnika, roztopienie lutu i wprowadzenie go do między łączone

powierzchnie,

4. wzajemna dyfuzja łączonych metali i ciekłego lutu,

5. ochłodzenie i zakrzepnięcie lutowiny.

3

Wymagania stawiane lutom:

1. Temperatura topnienia lutu musi być niższa od temperatury topnienia

lutowanych materiałów,

2. Lut powinien dobrze zwilżać powierzchnie lutowanych części,

3. Powinowactwo chemiczne lutu do metali łączonych powinno zapewniać

tworzenie się na granicy styku roztworów stałych i związków

międzymetalicznych,

4. Lut w stanie roztopionym powinien wskazywać dobrą lejność,

5. Zakres krystalizacji nie powinien być zbyt duży,

6. Współczynnik rozszerzalności cieplnej lutu i łączonych materiałów

powinny być zbliżone do siebie,

7. Lut i łączone materiały powinny wykazywać zbliżoną odporność na

korozję.

WIADOMOŚCI OGÓLNE

4

KLASYFIKACJA LUTOWANIA

5

KLASYFIKACJA LUTOWANIA

6

KLASYFIKACJA LUTOWANIA

7

FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA

8

FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA

9

FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA

10

FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA

11

KLASYFIKACJA LUTÓW

12

LUTY I TOPNIKI

13

BUDOWA ZŁACZA LUTOWANEGO

Budowa złącza lutowanego zależy od:

1. Rodzaju wzajemnego oddziaływania lutowanego materiału oraz lutu (czyli

od składu chemicznego i własności materiału i lutu),

2. Temperatury procesu,

3. Wielkości szczeliny pomiędzy łączonymi powierzchniami,

4. Sposobu ochrony złącza przed utlenianiem (topniki, atmosfery ochronne),

5. Czystości łączonych powierzchni,

6. Metody lutowania.

14

BUDOWA ZŁACZA LUTOWANEGO

W zależności od wzajemnego oddziaływania lutowanego materiału oraz lutu

rozróżnia się następujące przypadki budowy złącza lutowanego:

1. Ciekły lut nie oddziaływuje na metal rodzimy i połączenie ma charakter

zwykłego przylegania spowodowanego adsorpcją,

2. Ciekły lut rozpuszcza w sobie metal rodzimy lub jego składniki,

3. Ciekły lut lub jego składniki dyfundują w metal rodzimy,

4. Ciekły lut i metal rodzimy tworzą na granicy styku związki

międzymetaliczne.

Przypadek 1: 1- materiał rodzimy, 2- lut Przypadek 2, 3 i 4: 1 – materiał rodzimy, 2 –

strefę dyfuzji bogatszą w metal lutowany, 3 –

strefę dyfuzji bogatszą w lut, 4 – lut

15

BUDOWA ZŁACZA LUTOWANEGO

16

TECHNOLOGIA LUTOWANIA

17

TECHNOLOGIA LUTOWANIA

18

TECHNOLOGIA LUTOWANIA

19

TECHNOLOGIA LUTOWANIA

Porównanie kształtu złączy lutowanych i spawanych

20

PROJEKTOWANIE ZŁĄCZY LUTOWANYCH

Złącza lutowane: a) połączenie doczołowe, b) połączenie zakładkowe

21

PROJEKTOWANIE ZŁĄCZY LUTOWANYCH

Przykłady prawidłowych i nieprawidłowych konstrukcji lutowanych poddanych

różnym rodzajom obciążenia: a) i b) połączenia pracujące na odrywanie, c)

obciążenia udarowe, d), e) i f) obciążenia zmienne 22

PROJEKTOWANIE ZŁĄCZY LUTOWANYCH

Połączenia lutowane rur: a) z dnem, b) z blachą, c) z kołnierzem, d) ze sworzniem

23

BADANIA NISZCZĄCE ZŁĄCZY LUTOWANYCH

Badania niszczące złączy lutowanych na twardo przeprowadza się

zgodnie z normą PN-EN 12797 2002.

Norma ta opisuje następujące metody badań:

24

BADANIA NISZCZĄCE ZŁĄCZY LUTOWANYCH

Próbka do próby rozciągania Próbka do próby odrywania

25

BADANIA NISZCZĄCE ZŁĄCZY LUTOWANYCH

Próbki do próby zginania

26

NIEZGODNOŚCI W ZŁĄCZACH LUTOWANYCH

27

NIEZGODNOŚCI W ZŁĄCZACH LUTOWANYCH

28

PRZYKŁADY LUTOWANIA

Grzejniki (lutowanie płomieniowe z

wykorzystaniem lutów na bazie

srebra)

29

LUTOWANIE MIĘKKIE

TOPNIKI

30

LUTOWANIE MIĘKKIE

31

LUTOWANIE MIĘKKIE

Dobór materiału dodatkowego do

lutowania miękkiego

32

LUTOWANIE MIĘKKIE

Przykład zastosowania lutowania

miękkiego

Montaż powierzchniowy. 1 – element

SMD, 2 – wyprowadzenia elektryczne

elementu SMD, 3 – lutowina, 4 – klej,

5 – ścieżki przewodzące, 6 – podłoże

33