Lutowanie – technika, zastosowanie i najważniejsze sposoby lutowania

Lutowanie to sposób łączenia materiałów za pomocą materiału topliwego. Proces wykorzystywany jest przede wszystkim w przemyśle elektronicznym, ale nie tylko. Poznaj najważniejsze metody lutowania i zastosowanie tej techniki.
lutowanie

Właściwości łatwej zmiany stanu skupienia wyrobów z grupy metali są wykorzystywane w wielu procesach przemysłowych. Jednym z nich jest lutowanie, czyli zespajanie ze sobą elementów za pomocą roztopionego materiału. Wykorzystuje się tu metale o niskiej temperaturze topnienia, które wypełniają przygotowane szczeliny w materiałach. Do pracy można stosować rozmaite urządzenia i luty, a technika sprawdza się głównie przy łączeniu elementów o niewielkich rozmiarach. Czym jest lutowanie, jakie są jego rodzaje i jak przebiega sam proces?

Czym jest lutowanie?

Łączenie pojedynczych elementów w jedną stabilną konstrukcję można przeprowadzić na kilka sposobów. Jedną z popularnych metod stosowanych w wielu dziedzinach przemysłu jest lutowanie. To technika pozwalająca na bardzo precyzyjne zespajanie z sobą różnych materiałów. W tej technice wykorzystuje się wysoką temperaturę potrzebną do stopienia materiału wypełniającego, nazywanego lutem. Materiał z grupy metali w formie płynnej dostaje się pomiędzy łączone elementy i wypełnia szczelinę spawalniczą.

Charakterystyczną cechą lutowania jest stosunkowo niska temperatura nagrzewania spoiwa, w porównaniu z innymi technikami. Stosuje się tu ciepło tylko do stopienia lutu, podczas gdy krawędzie łączonego materiału nie ulegają stopieniu. Płynny metal dostaje się do szczeliny i wypełnia pory w materiałach, tworząc spoinę. Określa się to jako zjawiska adhezji i płytkiej dyfuzji. Połączenie jest jednorodne, a po obróbce mechanicznej i malowaniu będzie niewidoczne na gotowym produkcie.

Lutowanie i spawanie – podobieństwa i różnice

Lutowanie jest techniką przez niektórych wymienianą jako jedna z metod spawalniczych. Jest to błąd, choć lutowanie i spawanie mają wiele podobieństw i naleza do metod spawalniczych. Przede wszystkim w obu technikach wykorzystuje się wysoką temperaturę do wykonania połączenia. Każda z metod wykorzystuje topnienie spoiwa i płynny metal staje się spoiną. Obie techniki są bardzo skuteczne i można nimi wykonać stabilne połączenia. Wykorzystywane są powszechnie w przemyśle, a także pracach wokół domu.

Różnica pomiędzy spawaniem i lutowaniem wynika głównie z temperatury, jaką wytwarzają urządzenia. Lutownice pracują na temperaturze maksymalnie około 900 stopni, tymczasem w przypadku standardowego migomatu jest to około 6000 stopni. W przypadku spawania dochodzi zatem do przetopienia spoiwa z krawędziami ścianek spawanych elementów. Z kolei przy lutowaniu stopieniu ulega tylko materiał wypełniający, czyli lut.

Zobacz także:  Najpopularniejsze rodzaje spawania metali

Metody lutowania

Istnieje wiele metod lutowania, także kilka łączących je z procesem spawania. Jednak wiele z nich stosuje się głównie w przemyśle do specjalistycznych procesów wykonywanych przez maszyny. W warsztatach domowych i wielu zakładach mechanicznych można wskazać na dwie metody lutowania. Różnice pomiędzy lutowaniem twardym i miękkim wynikają z temperatury, jaka zostaje wytworzona w tym procesie.

Lutowanie miękkie – na czym polega?

Lutowanie miękkie to proces, w który stosuje się temperaturę nie wyższą, niż 450 stopni Celsjusza. Technika wykorzystywana jest głównie przy pracy z elementami o niewielkich wymiarach i z materiałów wrażliwych na wysokie temperatury. Ta metoda sprawdza się przy pracach na wyrobach miedzianych, wykonanych z mosiądzu, cynku, a także różnych stopów stali. Lutownice do spawania miękkiego to większość urządzeń dedykowanych majsterkowiczom i pracownikom serwisu elektronicznego.

Lutowanie twarde – na czym polega?

Alternatywną metodą dla poprzedniej jest lutowanie twarde. Charakterystyczna cecha to temperatura powyżej 450 stopni, czasem dochodząca nawet do 900 stopni Celsjusza. Topienie lutu w takich temperaturach to demena produkcji przemysłowej. W warunkach budowlanych wykorzystuje się palniki acetylenowe, a w zakładach przemysłowych specjalne lampy z mocno skupionym ogniskiem lub lutowanie indukcyjne. Twarde lutowanie stosuje się do łączenia elementów o dużych wymiarach wykonanych z dowolnych materiałów, z wyjątkiem aluminium.

Lutowanie twarde pozwala osiągnąć znacznie lepsze parametry lutu niż w przypadku pracy w niższej temperaturze. Połączenie jest trwalsze, bardziej odporne na czynniki mechaniczne, a także na rozciąganie. W czasie pracy może powstawać jednak wiele gazów o charakterze uciążliwym lub szkodliwym. W związku z tym prace muszą być koniecznie prowadzone w pomieszczeniach o odpowiedniej wentylacji i przy zabezpieczeniu dróg oddechowych przez pracowników.

Z czego składa się lut?

Materiał topliwy do lutowania to jeden z elementów niezastąpionych przy pracy. Materiał najczęściej dostarczany jest w postaci drutu zwiniętego na rolce, ale stosuje się także inne płaskowniki dostarczane głównie dla przemysłu. Skład lutu zależy w głównej mierze od tego, w jakiej technice będzie topiny. Inną zawartość mają materiały do lutowania miękkiego, a inne do twardego.

Luty miękkie to głównie stopy, których temperatura topnienia mieści się w granicach miedzy 100 a 350 stopni. Dawniej materiał bazował na cynie z dodatkiem ołowiu. Jednak szkodliwe właściwości ołowiu doprowadziły do wycofania tego rodzaju lutów i zastąpienia ich materiałami bezołowiowymi. Takie mieszanki materiałów opierają się na dodatkach miedzi, srebra i bizmutu dobieranych w zależności od rodzaju łączonego materiału. Nie zmieniają się ich właściwości, ale unika się powstawania szkodliwych oparów.

Zobacz także:  Spawanie elektryczne – na czym polega

Przy lutowaniu twardym wykorzystywane są podobne materiały, jednak lut ma osnowę ze srebra lub miedzi. Zastosowanie takich materiałów wpływa na poprawę płynności i jakości wykonanego łączenia. Z kolei rdzeń takiego lutu wykonany jest z materiałów zbliżonych chemicznie do obrabianego elementu. Przy pracy z miedzią i brązem stosowane są luty miedziano-fosforowe, a przy łączeniu elementów z nierdzewki wykorzystuje się pręty z dużą zawartością niklu.

Gdzie jest stosowne łaćzenia za pomocą lutowania?

Proces lutowania powszechnie kojarzony jest z branżą elektroniczną i elektryczną. W tych dziedzinach najczęściej stosuje się proces lutowania, jako mniej inwazyjny i pozwalający na pracę z elementami o niewielkich wymiarach. Technika przydaje się do łączenia kabli, lutowania elementów oporników i innych. Niska temperatura topnienia zapobiega uszkodzeniu osłon przewodów, a także płytek izolacyjnych. W elektronice wykorzystywana jest metoda lutowania miękkiego, a zatem praca przebiega w stosunkowo niskiej temperaturze.

Lutowanie miękkie wykorzystuje się także w innych pracach budowlanych i naprawach. Ta metoda wykorzystywana jest przy naprawach elementów połaci dachowej blaszanej. Bez konieczności zdejmowania połaci można łatać blachodachówki, blachę trapezową i inne. Niska temperatura lutowania wykorzystywana jest również przy łączeniu rurociągów. Powszechnie technika miękkiego lutowania znajduje zastosowanie przy tworzeniu instalacji z rur grzewczych w budynkach mieszkalnych.

W procesach przemysłowych korzysta się głównie z technik lutowania twardego. Ten rodzaj łączenia elementów metalowych jest stosowany w branży chłodniczej. Niektóre procesy produkcyjne w branży motoryzacyjnej także korzystają z zalet tej techniki. Dodatkowo przy różnego rodzaju naprawach i modernizacjach lutowanie okazuje się korzystniejsze od spawania. Szczególnie zalecane jest w obszarach, gdzie wysoka temperatura wytwarzana przez łuk spawalniczy mogłaby uszkodzić inne elementy.

Jak przebiega proces lutowania?

Proces lutowania nie jest trudny i mając odpowiedni sprzęt, możesz wykonać połączenie w domowym warsztacie. Jeśli jednak połączenie ma być trwałe i skuteczne, musisz przeprowadzić prace, pamiętając o kilku zasadach lutowania. Charakterystyka procesu i zjawiska fizyczne towarzyszące zespajaniu elementów wymagają odpowiedniego przygotowania materiału. Musisz dokładnie oczyścić krawędzie spawanych konstrukcji z zabrudzeń mechanicznych, tłuszczu i usunąć warstwę tlenków. Dopiero w takim środowisku może dojść do zjawiska adhezji.

Bardzo powszechne jest stosowanie topnika przy czyszczeniu materiału. Jest to rodzaj odtleniacza w postaci pasty o temperaturze topnienia niższej niż materiał lutu. Materiał ma właściwości usuwania tlenków z powierzchni materiału. Topnik w czasie procesu lutowania zapobiega wytwarzaniu się tlenków, a także zwiększa płynność samego lutowania. Pastę nakłada się przed ułożeniem lutu, a w pracach amatorskich pobiera się ją bezpośrednio na grot lutownicy przed stopieniem drutu.

Zobacz także:  Cięcie lancą tlenową – na czym polega?

Kolejnym krokiem będzie dobór spoiwa i ustawień na lutownicy. Temperatura wytworzona przez lutownicę powinna być wyższa od granicznej temperatury topnienia materiału o 30 – 50 stopni Celsjusza. W przemyśle ściśle przestrzega się tych ustawień, dobierając je precyzyjnie do składu chemicznego drutu lutowniczego. Przy pracach amatorskich z zastosowaniem drutu z cyny i lutownicy transformatorowej ustawienia temperatury nie mają tak dużego znaczenia.

Dalszy przebieg pracy zależy od tego, jaką formę ma łączony element. W przypadku lutowania przewodów każdorazowo musisz nabrać na grot lutownicy niewielką ilość materiału topliwego i nałożyć go na przewód. Przy lutowaniu blach i płaskowników drut z lutem warto ułożyć w szczelinie, co ułatwi pracę. Przy dobrze ustawionych parametrach pracy do stopienia materiału wystarczy krótkie zetknięcie głowicy z lutem. Stężenie materiału następuje bardzo szybko i już po kilku sekundach materiał oddaje nadmiar temperatury do otoczenia.

Lutowanie – podsumowanie

Lutowanie to metoda łączenia przeznaczona głównie do montażu układów elektronicznych i materiałów trudno spawalnych. Sprawdza się także w pracach warsztatowych i przy drobnych naprawach prowadzonych w domu. Nie można powiedzieć, że jest to proces mniej skuteczny od spawania tylko dlatego, że temperatura pracy okazuje się niższa. Ta metoda jest świetnym uzupełnieniem spawania i znajduje dla siebie miejsce w obszarach, gdzie spawanie okazuje się nieskuteczne.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Poprzedni artykuł
spawanie prętów zbrojeniowych

Spawanie prętów zbrojeniowych – najważniejsze zagadnienia

Następny artykuł
Zgrzewanie

Zgrzewanie – skuteczna technika spawalnicza 

Zobacz też