LUTOWANIE

Lutowanie twarde to proces łączenia metali, w którym spoiwo jest podgrzewane powyżej temperatury topnienia i rozprowadzane pomiędzy dwoma lub więcej ściśle przylegającymi elementami poprzez działanie kapilarne. Spoiwo jest podgrzewane do temperatury nieznacznie wyższej niż temperatura topnienia (likwidus), chronione odpowiednią atmosferą, zazwyczaj topnikiem. Następnie przepływa przez metal bazowy (tzw. zwilżanie) i jest schładzane w celu połączenia ze sobą elementów obrabianych. Jest to proces podobny do lutowania miękkiego, z tą różnicą, że temperatury stosowane do topienia spoiwa są wyższe.

Aby uzyskać wysokiej jakości połączenia lutowane, elementy muszą być ściśle dopasowane, a metale bazowe muszą być wyjątkowo czyste i wolne od tlenków. W większości przypadków zaleca się odstępy między złączami od 0,03 do 0,08 mm (od 0,0012 do 0,0031 cala) dla uzyskania najlepszego działania kapilarnego i wytrzymałości połączenia. Jednak w niektórych operacjach lutowania twardego nierzadko występują luzy spoinowe rzędu 0,6 mm (0,024 cala). Czystość powierzchni lutowanych jest również istotna, ponieważ wszelkie zanieczyszczenia mogą powodować słabe zwilżanie (przepływ). Dwiema głównymi metodami czyszczenia części przed lutowaniem twardym są czyszczenie chemiczne oraz czyszczenie ścierne lub mechaniczne. W przypadku czyszczenia mechanicznego ważne jest utrzymanie odpowiedniej chropowatości powierzchni, ponieważ zwilżanie na powierzchni chropowatej zachodzi znacznie łatwiej niż na gładkiej o tej samej geometrii.

Kolejnym czynnikiem, którego nie można pominąć, jest wpływ temperatury i czasu na jakość połączeń lutowanych. Wraz ze wzrostem temperatury stopu lutowniczego wzrasta również zdolność spoiwa do tworzenia stopu i zwilżania. Zasadniczo wybrana temperatura lutowania musi być wyższa od temperatury topnienia spoiwa. Istnieje jednak kilka czynników, które wpływają na wybór temperatury przez projektanta połączenia. Najlepszą temperaturę zazwyczaj wybiera się tak, aby: zapewnić najniższą możliwą temperaturę lutowania, zminimalizować wpływ ciepła na zespół, zminimalizować interakcje spoiwa z materiałem bazowym oraz zmaksymalizować żywotność wszelkich użytych elementów mocujących lub przyrządów. W niektórych przypadkach można wybrać wyższą temperaturę, aby uwzględnić inne czynniki projektowe (np. aby umożliwić użycie innego spoiwa, kontrolować efekty metalurgiczne lub wystarczająco usuwać zanieczyszczenia powierzchni). Wpływ czasu na połączenie lutowane wpływa przede wszystkim na stopień występowania wyżej wymienionych efektów; jednak generalnie większość procesów produkcyjnych jest wybierana tak, aby zminimalizować czas lutowania i związane z nim koszty. Nie zawsze jednak tak jest, ponieważ w niektórych zastosowaniach niezwiązanych z produkcją czas i koszt są kwestią drugorzędną w stosunku do innych cech połączeń (np. wytrzymałości, wyglądu).

Popularne spoiwa używane do lutowania

• Metale szlachetne
• Nikiel
• Srebro
• Miedź
• Złoto
• Czyste metale