Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

Transkrypt

1 KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ I SPAJANIA ZAKŁAD INŻYNIERII SPAJANIA 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 Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2 LITERATURA Babiński W.: Stopy srebra i ich zastosowanie. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Czech J., Winiowski A.: Spawanie metali nieżelaznych i lutowanie. Instytut Spawalnictwa, Gliwice Nowacki J. i in.: Lutowanie w budowie maszyn. Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa Radomski T., Ciszewski A.: Lutowanie. Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa Katalogi producentów materiałów dodatkowych do lutowania Normy 2

3 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

4 Wymagania stawiane lutom: WIADOMOŚCI OGÓLNE 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. 4

5 KLASYFIKACJA LUTOWANIA 5

6 KLASYFIKACJA LUTOWANIA 6

7 KLASYFIKACJA LUTOWANIA 7

8 FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA 8

9 FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA 9

10 FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA 10

11 FIZYKO-CHEMICZNE PODSTAWY LUTOWANIA 11

12 KLASYFIKACJA LUTÓW 12

13 LUTY I TOPNIKI 13

14 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

15 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

16 BUDOWA ZŁACZA LUTOWANEGO 16

17 TECHNOLOGIA LUTOWANIA 17

18 TECHNOLOGIA LUTOWANIA 18

19 TECHNOLOGIA LUTOWANIA 19

20 TECHNOLOGIA LUTOWANIA Porównanie kształtu złączy lutowanych i spawanych 20

21 PROJEKTOWANIE ZŁĄCZY LUTOWANYCH Złącza lutowane: a) połączenie doczołowe, b) połączenie zakładkowe 21

22 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

23 PROJEKTOWANIE ZŁĄCZY LUTOWANYCH Połączenia lutowane rur: a) z dnem, b) z blachą, c) z kołnierzem, d) ze sworzniem 23

24 BADANIA NISZCZĄCE ZŁĄCZY LUTOWANYCH Badania niszczące złączy lutowanych na twardo przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN Norma ta opisuje następujące metody badań: 24

25 BADANIA NISZCZĄCE ZŁĄCZY LUTOWANYCH Próbka do próby rozciągania Próbka do próby odrywania 25

26 BADANIA NISZCZĄCE ZŁĄCZY LUTOWANYCH Próbki do próby zginania 26

27 NIEZGODNOŚCI W ZŁĄCZACH LUTOWANYCH 27

28 NIEZGODNOŚCI W ZŁĄCZACH LUTOWANYCH 28

29 PRZYKŁADY LUTOWANIA Grzejniki (lutowanie płomieniowe z wykorzystaniem lutów na bazie srebra) 29

30 LUTOWANIE MIĘKKIE TOPNIKI 30

31 LUTOWANIE MIĘKKIE 31

32 LUTOWANIE MIĘKKIE Dobór materiału dodatkowego do lutowania miękkiego 32

33 LUTOWANIE MIĘKKIE Montaż powierzchniowy. 1 element SMD, 2 wyprowadzenia elektryczne elementu SMD, 3 lutowina, 4 klej, 5 ścieżki przewodzące, 6 podłoże Przykład zastosowania lutowania miękkiego 33