Lutownica to jedno z najważniejszych urządzeń warsztatowych. Przydaje się do wielu prac – zarówno tych drobnych, jak i znacznie bardziej zaawansowanych. Jej doskonałej wydajności nie da się zastąpić żadnym innym sprzętem. Dowiedz się, na czym dokładnie polega lutowanie, jakie są sposoby lutowania oraz w jakim celu najczęściej jest stosowane. Zapraszamy do lektury!
Lutowanie co to jest? Jak przebiega proces lutowania?
Jeśli chcesz połączyć ze sobą dwa elementy wykonane z metalu, najlepszym sposobem będzie wykorzystanie do tego celu właśnie lutownicy, którą opisaliśmy w kolejnym artykule: https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/narzedzia-porady/lutownica/. Dobrze wykonane lutowanie zapewni trwałe i stabilne łączenie. Cały proces jest naprawdę prosty do wykonania. Samo urządzenie jest niewielkie i łatwe w obsłudze. Nie potrzeba specjalistycznej wiedzy, by z niego skorzystać. Wystarczy znać kilka najważniejszych zasad dotyczących obróbki metali.
Proces lutowania polega na połączeniu za pomocą specjalnego spoiwa (lut/lutowie) dwóch metalowych części. Tworzywo, za pomocą którego spaja się dwa elementy metalowe, posiada fizykochemiczne właściwości pierwiastków z grupy metali. Dzięki temu wykonane połączenie wygląda naprawdę dobrze i jest trwałe. Mimo wszystko spoina będzie zauważalna na pierwszy rzut oka, ale nie ma to żadnego wpływu na jakość wykonanej pracy.
Zaraz obok lutowania, dość popularnym sposobem obróbki metali, jest spawanie. Warto jednak pamiętać, że w odróżnieniu od niego, lutowanie nie zakłóca w żaden sposób struktury materiałów przeznaczonych do łączenia przy pomocy lutu. Co więcej, cała praca odbywa się w odpowiedniej temperaturze, która nie dopuszcza do uszkodzenia czy nadtopienia poszczególnych części. Jednakowoż jest na tyle wysoka, że bez problemu uplastycznia spoiwo. W pewnym momencie pracy z lutownicą wszystkie elementy – zarówno części metalowe przeznaczone do łączenia, jak i samo spoiwo – osiągają jednakową temperaturę, czyli temperaturę lutowania. Jest ona nieco wyższa od tej, która jest niezbędna do stopienia lutu, ale również wystarczająco niska, żeby nie popsuć elementów do połączenia.
Przechodząc do bardziej specjalistycznych kwestii, proces lutowania wykorzystuje dwa podstawowe zjawiska fizykochemiczne, czyli dyfuzję oraz adhezję. Gdy lut zostanie stopiony, zaczyna wnikać w szczelinę między dwoma częściami, z kolei małe cząsteczki przedostają się do porów znajdujących się na ich powierzchni. Najistotniejsze jest, by pomiędzy spoiwem a łączonymi częściami powstało trwałe wiązanie metaliczne. Właśnie dlatego tak duże znaczenie ma uprzednie wyczyszczenie części z warstwy tlenków. By zapewnić solidne połączenie, warto użyć dodatkowo specjalnego topnika lutowniczego.
Najczęściej do procesu lutowania wykorzystywana jest oczywiście lutownica. Jednak doświadczeni majsterkowicze niekiedy zamiast po lutownicę, sięgają po palnik. Mimo wszystko lutownica jest znacznie dokładniejsza, a także bezpieczniejsza. Jednak bez względu na to, na jakie rozwiązanie się zdecydujesz, pamiętaj o tym, by je odpowiednio zoptymalizować, czyli przede wszystkim ustawić odpowiednią temperaturę. To właśnie ten aspekt najbardziej wpływa na efekt końcowy lutowania.
Proces lutowania
Reasumując, proces lutowania wygląda następująco:
Wyczyszczenie elementów, które będą lutowane.
Nagrzanie części do temperatury o 30-50°C wyższej niż temperatura topnienia lutu.
Aplikacja topnika i lutu na krawędzie, które będą ze sobą łączone.
Oczekiwanie na zajście procesu dyfuzji i wzajemnej adhezji.
Schłodzenie spoiwa aż do skrzepnięcia.
Rodzaje lutowania
Kiedy przytoczone zostały już wszelkie najważniejsze informacje dotyczące tego, czym jest lutowanie, a także przebiegu całego procesu, warto również dowiedzieć się, jakie są rodzaje lutowania. Warto wiedzieć, dlaczego powstał właśnie taki podział, z czego wynika i czym charakteryzuje się każdy z typów.
Proces lutowania może przebiegać na kilka różnych sposobów. Wariantów jest naprawdę wiele i nie sposób opisać je wszystkie, dlatego pomijamy zwłaszcza metody lutowania przemysłowego, które są dosyć złożone. Skupimy się za to na tych najpopularniejsze, a co najważniejsze – najbardziej praktycznych metodach, które można wykorzystać nawet w swoim przydomowym warsztacie.
Wśród dwóch najpowszechniejszych i najistotniejszych metod lutowania wyróżniamy: lutowanie miękkie, które wykonuje się przy temperaturze poniżej 450 °C oraz lutowanie twarde, o którym mówimy w momencie, gdy temperatura przekracza 450 °C. Jeśli chodzi o główne różnice pomiędzy nimi, polegają one przede wszystkim na innym przebiegu całego procesu lutowania. Inna jest również oczywiście temperatura, w jakiej przeprowadza się pracę. Dopasowuje się ją bowiem do temperatury topienia spoiwa. Warunkiem jest oczywiście to, czy łączone części nie są zagrożone zniszczeniem. Najlepsza temperatura, umożliwiająca sprawne wykonanie pracy, powinna być o 30-50 °C wyższa od temperatury topnienia lutu.
Dzięki temu, o czym pisaliśmy powyżej, bardzo łatwo można dostrzec związek zachodzący między topliwością lutowia oraz metodą lutowania. Lutowanie miękkie bowiem może być wykonane przy użyciu spoiwa o maksymalnej temperaturze topnienia, czyli 400°C, z kolei w przypadku lutowania twardego korzysta się z metali średniotopliwych. Warto również mieć na uwadze wrażliwość termiczną materiałów, które zostaną ze sobą połączone. Jeśli chodzi o delikatniejsze metale, lepiej zastosować lutowanie miękkie. Do wytrzymałych elementów z powodzeniem można zastosować lutowanie twarde.
Lutowanie miękkie
Najczęściej wykorzystywaną metodą lutowania jest właśnie lutowanie miękkie. Wykorzystywane jest zarówno przez amatorów majsterkowania, jak również przez profesjonalistów. Sam proces jest naprawdę bardzo prosty w przebiegu, dlatego poradzi sobie z nim absolutnie każdy. Wystarczy do tego podstawowy model lutownicy.
Jeśli chodzi o skład lutu miękkiego, jest to stop wykonany ze składników dokładnie określonych przez normę DIN EN 29453. Jest to przede wszystkim cyna, a także inne metale o przybliżonej temperaturze topnienia, czyli np. bizmut, kadm lub antymon. Topliwość tego stopu wynosi od 183°C do 280°C. Warto mieć na uwadze, że w składzie lutu mogą znaleźć niewielkie ilości pierwiastków trujących (np. rtęci i ołowiu). Na szczęście coraz częściej producenci rezygnują z użycia tych składników i jako alternatywę stosują produkty przyjazne dla środowiska i zdrowia. Lut miękki może przybierać różne formy, np. pałeczki, drucika, płytki czy proszku. Świetnie sprawdzi się do łączenia elementów ze stali, cynku, mosiądzu oraz miedzi. Stosowany jest też do zespajania stopów metali. W każdym przypadku zagwarantuje jednolite spojenie. Lutowanie miękkie można wykorzystać do łączenia przewodów elektrycznych, układów elektronicznych, naprawy rurociągów, uszczelniania dachów i rynien, a także obróbki blacharskiej.
Lutowanie twarde
Lutowanie twarde wiąże się z koniecznością zastosowania fachowych narzędzi. Dodatkowo warto mieć choć trochę doświadczenia w lutowaniu, ponieważ praca przy dość wysokich temperaturach jest momentami niebezpieczna. Temperatura 450°C jest przy lutowaniu twardym standardem, jednak warto pamiętać, że niektóre metale należy lutować w nawet pięciokrotnie wyższej temperaturze.
Najwyższe temperatury dotyczą lutowania przemysłowego, a do takich zastosowań zwykła, tradycyjna lutownica nie będzie wystarczająca. Do takich zastosowań niezbędny będzie palnik acetylenowo-tlenowy, ognisko kowalskie lub lampa lutownicza. Ewentualnie można zastosować również lutowanie indukcyjne przy pomocy prądu elektrycznego.
Jeden z najczęściej stosowanych lutów twardych to mieszanki srebra. Pozwalają one bowiem zespolić ze sobą znaczną większość metali, poza aluminium oraz magnezem. Za to luty miedziano-fosforowe przydają się na przykład do lutowania elementów wykonanych z brązu, miedzi i mosiądzu. Jeśli zaś zechcesz połączyć stal nierdzewną, idealnym wyborem będzie spoiwo niklowe. W końcu do łączenia stali, niklu oraz stopów mosiądzu z cyną najlepiej sprawdzi się spoiwo miedziane. Zastosowanie lutowania twardego jest bardzo szerokie. Obejmuje zwłaszcza branżę chłodniczą, motoryzacyjną i inne gałęzie przemysłu.
Lutowanie – najważniejsze informacje
Lutowanie uznaje się za jeden z najpopularniejszych sposobów obróbki metali. Niewątpliwie wynika to z faktu, że cały proces można przeprowadzić w bardzo krótkim czasie, nawet w domowym warsztacie. Ogromną zaletą wyboru tej metody jest estetycznie wykonana praca i jednorodne połączenia, powstałe po lutowaniu. Poza tym istnieją dwa jasno rozróżnione sposoby lutowania, czyli lutowanie miękkie i twarde. Wybór konkretnego rodzaju jest naprawdę bardzo prosty, dzięki czemu można w szybki, a co najważniejsze skuteczny sposób przeprowadzić cały proces lutowania. Dzięki rozwojowi technologii lutowania, można dzisiaj zespajać ze sobą znaczącą większość metali czystych oraz stopów, a powstałe połączenia są trwałe i odporne na zniszczenia.
Zastosowanie lutownicy jest bardzo szerokie: od podstawowych zadań, które możesz wykonać nią w domu, aż po profesjonalne prace warsztatowe. Lutowanie umożliwia przede wszystkim zespajanie rur, dzięki czemu w szybki sposób można zapobiec awarii wodociągu czy zalaniu budynku. Sprawdza się także do obróbki rynien oraz dachów. Pozwoli efektywnie załatać wszelkie nieszczelności i wzmocnić połączenia na wypadek niekorzystnych warunków atmosferycznych. Ponadto lutowanie umożliwi samodzielną wymianę uszkodzonych części dachu czy rynien.
Jak można zauważyć, lutowanie nie jest procesem zbyt skomplikowanym. Mimo wszystko warto odpowiednio przygotować się do pracy z lutownicą, by w jej trakcie nie pojawiło się żadne niebezpieczeństwo. Z całą pewnością dobrze jest zdobyć odpowiednią wiedzę w zakresie lutowania, żeby móc samodzielnie w domowym zaciszu wykonywać drobne naprawy. Do tego celu warto też zakupić odpowiednią lutownicę, która nie zepsuje się po pierwszych próbach lutowania, a posłuży na długie lata, będąc przydatnym narzędziem w trakcie reperowania jakichkolwiek domowych usterek.
W innych artykułach opisaliśmy:
Płytka PCB – co to jest, parametry, jaka najlepsza?
