LUT-SPAW-logo-Biale

ul. Zakrzowska 21 A
51-318 Wrocław

+48 71 326 93 95

Category: Baza wiedzy

Lutowanie chłodnic i klimatyzacji

Do łączenia instalacji w chłodnictwie i klimatyzacji wykorzystuje się głównie lutowanie twarde. Lutowanie klimatyzacji odbywa się najczęściej poprzez lutowanie twarde, które umożliwia przenoszenie znacznych obciążeń. Dodatkowo prawidłowo wykonane lutowanie twarde w chłodnictwie gwarantuje szczelność instalacji. Chłodnictwo i klimatyzacja – lutowanie Miedź, posiadająca wysoką odporność na działanie wysokich i niskich temperatur oraz na korozje, ma szerokie zastosowanie przy produkcji instalacji w przemyśle chłodniczym i klimatyzacyjnym. Miedziane rury i złączki są łatwo podatne na cięcie, wyginanie czy lutowanie. Proces lutowania twardego poprzedza odpowiednie dopasowanie i przygotowanie elementów, które należy dobrze oczyścić. Luty do chłodnictwa i klimatyzacji najczęściej są miedziano-fosforowe, bo w ich przypadku nie trzeba już dodatkowo korzystać z topników. Ważne, aby przy lutowaniu nie doszło do utlenienia się wewnętrznych części instalacji, czemu można zapobiec, stosując do ochrony obojętny gaz, np. azot. Przemysł chłodniczy i klimatyzacyjny ze względu na szczególne warunki pracy połączeń lutowanych wymaga stosowania spoiw charakteryzujących się dobrymi parametrami wytrzymałościowymi oraz wysoką odpornością na działanie kwasów i zasad. Te wymagania spełniają luty srebrne. W związku z tym firma LUT-SPAW zaleca następujące materiały do lutowania: trójskładnikowe stopy miedź-fosfor-srebro oraz srebro-miedź-cynk.

Słownik

Lutowanie – procesem polegający na łączeniu przedmiotów metalowych i niemetalowych za pomocą dodatkowego, roztopionego metalu, zwanego lutem, którego temperatura topnienia jest znacznie niższa od temperatury topnienia metali łączonych. Tak więc przy lutowaniu nie zachodzi ich nadtapianie (przeciwnie niż przy spawaniu), a połączenie uzyskuje się przede wszystkim dzięki dyfuzji ciekłego lutu w metale łączone i odwrotnie, oraz w mniejszym stopniu – dzięki przyczepności.

Lutowanie twarde – lutowanie z wykorzystaniem spoiwa o temperaturze likwidus wyższej niż 450° C.

Lutowanie miękkie – lutowanie z wykorzystaniem spoiwa o temperaturze likwidus 450° C lub niższej.

Lutowanie wysokotemperaturowe – lutowanie z użyciem spoiw o temperaturach topnienia powyżej 1000 ° C.

Stop lutowniczy – połączenie dwóch lub więcej metali.

Luty miękkie – luty łatwo topliwe o temperaturze topnienia do 450 ° C.

Luty twarde – luty trudno topliwe o temperaturze topnienia powyżej 450 ° C.

Luty wysokotemperaturowe – luty o temperaturze topnienia powyżej 1000 ° C

Lutowina – powierzchnia w składająca się ze strefy stopionego spoiwa lutowniczego i fazy przejściowej.

Kapilarność – zdolność ciekłego lutu do wypełniania szczeliny lutowniczej, nawet wbrew sile grawitacji.

Zwilżalność – rozpływanie się ciekłego spoiwa na powierzchni elementu.

Lejność/rzadkopłynność – zdolność ciekłego lutu do wypełniania szczeliny pod wpływem siły ciężkości.

Szczelina kapilarna – szczelina wielkości max 0,2 mm w temperaturze lutowania.

Szczelina lutownicza – wąska szczelina w temperaturze lutowania pomiędzy lutowanymi elementami.

Szczelina montażowa – wąska szczelina w temperaturze pokojowej pomiędzy elementami przeznaczonymi do lutowania.

Stop eutektyczny – stop posiadający zamiast zakresu temperatur jedną określoną temperaturę topnienia.

Obróbka cieplna – polega na dostatecznym nagrzewaniu i chłodzeniu do konkretnych temperatur przy określonej szybkości. Powoduje to zmiany właściwości stopu będącego w stanie stałym. Obróbka cieplna stosowana jest np. do zmiany właściwości plastycznych i mechanicznych przez zmianę struktury. Obróbka cieplna jest przeprowadzana z zastosowaniem dodatkowych czynników takich jak obróbka mechaniczna czy chemiczna.

Topnik – substancja, której zadaniem jest usunięcie tlenków z powierzchni łączonych materiałów na skutek nagrzewania w celu ułatwienia zwilżania.

Antytopnik – substancja zabezpieczająca przed niepożądanym rozpływanie się roztopionego lutu.

Zakres temperatur topnienia – zakres temperatur od momentu rozpoczęcia procesu topnienia (temperatury solidus) do momentu całkowitego stopienia się (temperatura likwidus).

Temperatura robocza – temperatura złącza w której zachodzi zwilżanie jego powierzchni przez ciekły lut. Temperatura ta może być wyższa lub niższa od temperatury likwidusu dla niektórych spoiw może być równa .

Zakres temperatur aktywności – zakres temperatur w którym topnik do lutowania spełnia swoje zadanie.

Dozownik lotnego topnika – urządzenie zaprojektowane w celu automatycznego dostarczania topnika lotnego w trakcie procesu lutowania. Dozownik napełnia się płynnym topnikiem i instaluje w obwodzie gazu palnego.

Lutowanie płomieniowe – Proces termicznego łączenia metali. Źródłem ciepła jest płomień gazowy nagrzewający lutowane złącze do określonej temperatury, uzyskiwany za pomocą palników propanowo-tlenowych, acetylenowo-tlenowych, powietrzno-propanowych oraz acetylenowo-powietrznych.

Lutowanie indukcyjne – Proces łączenia metali w którym ciepło powstaje na skutek indukowania w szybkozmiennym polu elektromagnetycznym prądów wirowych.

Lutowanie piecowe – Proces łączenia metali który odbywa się w specjalnie skonstruowanych piecach komorowych lub przepustowych w atmosferach ochronnych aktywnych lub neutralnych oraz w próżni.

Temperatura solidus – Temperatura dolnej granicy zakresu temperatury topnienia spoiwa będąca zarazem najniższą temperaturą topnienia lutu.

Temperatura liquidus – Temperatura górnej granicy zakresu temperatury topnienia spoiwa.

 

Gazy lutowanie płomieniowe

Temperatura płomienia
Lutowanie płomieniowe (gazowe) to proces, w którym źródłem ciepła jest płomień gazowy nagrzewający do wymaganej temperatury bezpośrednio lutowane złącze. Płomień uzyskiwany jest w wyniku spalania mieszanin różnych gazów palnych i par paliw ciekłych z tlenem lub powietrzem. Urządzeniami zaprojektowanymi na potrzeby opisanego procesu są palniki.

Użyteczność poszczególnych paliw, na których bazuje lutowanie płomieniowe, zależy od wielu czynników. Zalicza się do nich:

  • wartość opałowa paliwa (tzn. ilość ciepła w dżulach lub kaloriach otrzymywanego ze spalenia 1m3 gazu),
  • temperatura płomienia,
  • zawartość części niepalnych,
  • wpływ na jakość lutowanego złącza,
  • koszt paliwa,
  • bezpieczeństwo obsługi,
  • łatwość transportu i przechowywania itd.

Do najlepszych z tego punktu widzenia paliw należą: węglowodory (np. acetylen, metan, etan i propan), wodór, gaz świetlny, gaz ziemny, gaz koksowniczy oraz pary benzyny i nafty. Właściwości ważniejszych paliw, na których opiera się lutowanie płomieniowe przedstawia poniższa tabela:

 

Lutowanie płomieniowe

Lutowanie płomieniowe jest procesem wykorzystującym płomień gazowy jako źródło ciepła nagrzewające bezpośrednio do wymaganej temperatury lutowane złącze. Płomień uzyskuje się w wyniku spalania gazów palnych z tlenem lub powietrzem. Najczęściej obecnie wykorzystuje się płomień propanowo-tlenowy lub gaz ziemny – tlen.

Lutowanie aluminium i wymienników ciepła

 

Automatyzacja w lutowaniu

Lutowanie płomieniowe charakteryzuje się stosunkowo niskim kosztem oprzyrządowania oraz prostotą wykonania procesu. Akcesoria do lutowania tą metodą są dość tanie, a więc powszechnie wykorzystywane w procesie automatyzacji lutowania, np. w lutowaniu płomieniowym wymienników ciepła czy klimatyzacji. Poniżej przykładowe zastosowania automatyzacji w procesie lutowania.

Stopień zautomatyzowania, jaki osiąga lutowanie płomieniowe zależy od takich czynników jak:

  • rozmiar i kształt lutowanych elementów,
  • dostęp do złącza,
  • wielkość produkcji,
  • praca wymagana do wykonania
  • lutowanego złącza,
  • rodzaju i postaci stosowanego spoiwa lutowniczego.

W celu uzyskania szczegółowych informacji prosimy o kontakt z działem sprzedaży. W zapytaniu należy określić:

  • rodzaj i wymiary łączonych elementów,
  • rodzaj materiału, z którego wykonane są łączone elementy,
  • parametry techniczne połączenia,
  • wymagania jakościowe,
  • aktualną wielkość produkcji,
  • docelową wielkość produkcji.

Technologia topnika lotnego

Głównym zadaniem topników jest zapewnienie wymaganej czystości łączonych metali. Topnik lotny do lutowania w wielu przypadkach stanowi doskonałą alternatywę dla topników tradycyjnych w postaci pasty do lutowania czy proszki metali. Stosowanie technologii lutowania z użyciem lotnego topnika nie wymaga korzystania z niestandardowych lutów ani palników specjalnego typu. Zastosowanie znajdują tu tradycyjne mieszaniny gazowe takie jak propan-tlen, acetylen-tlen, metan-tlen. W naszej ofercie znajdziesz materiały do lutowania tą technologią i wiele innych. Zastosowanie topników lotnych, dzięki łatwości aplikacji niesie ze sobą wiele korzyści:

  • skrócenie czasu lutowania poprzez wyeliminowanie czynności, jakich wymaga ręcznie dozowany topnik do lutowania,
  • zmniejszenie pracochłonności oraz skrócenie czasu trwania czynności związanych z czyszczeniem zlutowanych złączy,
  • obniżenie kosztów związanych z utylizacją żużlu potopnikowego,
  • możliwości zastosowania prostszych, mniej kosztownych metod czyszczenia,
  • relatywnie niski koszt topnika lotnego w stosunku do pozostałych materiałów (spoiwa lutownicze, gazy techniczne) wykorzystywanych w procesie lutowania,
  • duża wydajność procesu.

Zastosowanie topników lotnych

Ze względu na swój zakres aktywności (750° C – 1000° C) topniki lotne znajdują głównie zastosowanie w procesie lutowania, w którym są wykorzystywane luty miedziano-fosforowe, luty mosiężne oraz luty srebrne. Stosuje się je do następujących połączeń:

  • stal-stal,
  • stal-miedź,
    W wymienionych wyżej układach możemy całkowicie wyeliminować stosowanie tradycyjnych topników, do których zaliczają się proszki metali i pasta lutownicza.

Poza opisanymi wcześniej przypadkami właściwości topnika lotnego możemy również wykorzystać w procesie lutowania spoiwem miedziano-fosforowym oraz srebrnym zestawu metali typu:

  • miedź-miedź,
  • miedź-mosiądz,
  • mosiądz-mosiądz,
  • stal-miedź,
  • stal-mosiądz,
  • stal-stal.

    W tego typu połączeniach topnik lotny jest gwarantem uzyskania połączeń o wysokiej estetyce i jakości.

Urządzeniem służącym do aplikacji topnika jest dozownik do topnika lotnego

Firma LUT-SPAW z powodzeniem wdraża technologię topnika lotnego.

Dobór spoiwa

Jak odpowiednio dobrać spoiwo lutownicze?

Odpowiednio dobrane spoiwa lutownicze (luty) mają w procesie lutowania zasadniczy wpływ na jakość złączy. Właściwie dobrane spoiwo lutownicze gwarantuje trwałe i solidne połączenie metali. W innym przypadku mogą powstać wadliwe złącza o niezadowalających właściwościach użytkowych lub niewłaściwych parametrach wytrzymałościowych. Zbyt wysoka temperatura topnienia lutu może doprowadzić do nadtopienia materiałów łączonych, co w przypadku lutowania dyskwalifikuje złącze. Naszym klientom oferujemy wiele rodzajów spoiw lutowniczych zarówno do lutowania miękkiego, jak i lutowania twardego między innymi: luty cynowe, luty srebrne, miedziano-fosforowe jako spoiwo lutownicze do miedzi, mosiężne, spoiwa do lutowania aluminium, Posiadamy także alternatywne materiały do lutowania jak pierścienie czy pasty do lutowania.

Dobór spoiwa lutowniczego powinien uwzględniać następujące czynniki:

  • temperatura topnienia lutu musi być niższa od temperatury topnienia lutowanych metali,
  • spoiwo lutownicze powinno dobrze zwilżać powierzchnie lutowanych części,
    lut w stanie roztopionym powinien wykazywać dobrą lejność,
  • zakres krystalizacji (tj. różnica między temperaturą początku i końca krzepnięcia) lutu nie powinien być zbyt duży,
  • lut powinien mieć dostateczną wytrzymałość i plastyczność,
  • współczynniki rozszerzalności cieplnej lutu i metali łączonych powinny być zbliżone do siebie,
  • spoiwa lutownicze i łączone metale powinny wykazywać podobną odporność na korozję,
  • w stanie roztopionym lut nie powinien się utleniać (dopuszcza się tworzenie łatwo rozpuszczających się tlenków),
  • w zależności od przeznaczenia lutowanych elementów, stopy do lutowania powinny odznaczać się dobrą przewodnością elektryczną, dobrą skrawalnością,
  • odpornością na korodujące działanie różnych ośrodków itd.

Proces lutowania

Lutowanie twarde i miękkie

Lutowanie jest procesem trwałego łączenia metali poprzez dodanie stopu lutowniczego, który topi się poniżej 450° C (lutowanie miękkie) lub powyżej tej temperatury (lutowanie twarde), przy oddziaływaniu efektu kapilarnego. Efekt ten jest opisywany jako siła, dzięki której szczelina lutownicza jest wypełniana przez płynny lut. Lutowanie kapilarne cechuje większa wytrzymałość złącza. Główną zaletą podziału na lutowanie miękkie i twarde jest możliwość łączenia materiałów o różnej temperaturze topnienia i grubości. Równocześnie – dzięki stosunkowo niskiej temperaturze procesu – zostają zachowane geometryczne i fizyczne właściwości materiału.

Proces lutowania związany jest z pojęciem ciśnienia kapilarnego (kapilarności), która zapewnia wypełnienie szczeliny lutowniczej przez stopiony lut na wymaganej głębokości. W celu prawidłowego wypełnienia szczeliny powinny zostać rozważone zarówno właściwości materiału podstawowego, jak i stopu lutowniczego. Odpowiednia wielkość szczeliny lutowniczej musi być zachowana przy danej temperaturze lutowania, a nie tylko na montażu.

 

Niezgodności lutownicze

Połączenia lutowane, jak każde, mają swoje wady i zalety. Brak wiedzy jak lutować lub niewłaściwe materiały do lutowania mogą skutkować powstaniem niezgodności. Najczęściej występujące niezgodności (wady lutowania) to:

  • zimne luty (zbyt niskie podgrzanie lutowanych elementów),
  • nieprawidłowy kształt złącza, błędny montaż,
  • porowatość lutowiny w wyniku jej przegrzania,
  • zanieczyszczenie złącza topnikiem,
  • brak wypełnienia szczeliny lutem lub nadmiar lutu,
  • błędny dobór spoiwa, topnika i metody lutowania.

Lutowanie piecowe

Lutowanie piecowe

Lutowanie piecowe jest wykorzystywane głównie w przypadku produkcji wielkoseryjnej, konstrukcji złożonych z wielu połączeń oraz lutowania wysokotemperaturowego trudno redukujących się metali. Lutowanie twarde piecowe to proces, w którym lutowane elementy z naniesionym lutem w postaci kształtek lub pasty lutowniczej umieszczane są na taśmie przelotowego pieca i są łączone przez niżej topliwe.

Lutowanie piecowe odbywa się głównie w piecach z atmosferami redukującymi obojętnymi lub w próżni. Gazy redukujące zastępują tradycyjne topniki. Najtańsze do wytworzenia są gazy ochronne egzotermiczne. Uzyskuje się je bezpośrednio w piecu z częściowego spalania gazów palnych jak gaz ziemny, propan, butan. Nadają się one głównie do lutowania piecowego stali niestopowych, niskostopowych i miedzi. Do zalet efektywnego i precyzyjnego lutowania piecowego metali należą:

  • równomierne nagrzewanie,
  • bardzo wysoka powtarzalność procesu,
  • precyzyjna kontrola parametrów lutowania,
  • wysoka estetyka i jakość wykonywanych złączy,
  • duża wydajność,
    znaczne skrócenie lub całkowite wyeliminowanie procesu czyszczenia po lutowaniu,
  • wyeliminowanie konieczności stosowania tradycyjnych topników do lutowania (wspomaganie topnikami tradycyjnymi występuję tylko w niektórych przypadkach).
    Zapraszamy do kontaktu z działem sprzedaży. W zapytaniu prosimy o określić:
  • rodzaj i wymiary łączonych elementów,
    rodzaj materiału, z którego wykonane są łączone elementy,
  • parametry techniczne połączenia,
  • wymagania jakościowe,
    aktualną wielkość produkcji,
  • docelową wielkość produkcji.

Lutowanie indukcyjne

Lutowanie indukcyjne należy do najszybszych i najwydajniejszych sposobów nagrzewania. Nagrzewanie indukcyjne to metoda nagrzewania złącza umieszczonego w zmiennym polu magnetycznym. Wytworzone ciepło jest wynikiem przepływu prądów wirowych indukowanych w lutowanych elementach. To wyindukowane ciepło  nagrzewa lutowane detale, topi lut (najczęściej podawany w postaci pierścieni), który pod wpływem zjawisk kapilarnych wypełnia szczelinę lutowniczą tworząc złącze o wymaganej wytrzymałości.

Efektywne i precyzyjne lutowanie indukcyjne miedzi, stali i innych metali znajduje zastosowanie w produkcji elementów o powtarzalnych wymiarach i parametrach. Pozwala wyeliminować problemy związane z jakością wykonywanych złączy, które występują w lutowaniu płomieniowym. W celu zapewnienia optymalnej czystości złącza lutowanie indukcyjne można przeprowadzać również w atmosferze obojętnej lub w próżni. Do podstawowych korzyści tej metody należą:

  • szybkie, punktowe nagrzewanie,
  • precyzyjna kontrola temperatury lutowania,
  • wysoka powtarzalność,
  • efektywne wykorzystanie ciepła,
  • zmniejszenie zjawiska utleniania do minimum,
  • łatwość automatyzacji procesu,
  • możliwość stosowania gazów ochronnych do osłony powierzchni lutowanych elementów co w niektórych przypadkach pozwala wyeliminować stosowanie topników tradycyjnych.

W celu uzyskania szczegółowych informacji prosimy o kontakt z działem sprzedaży. W zapytaniu należy określić:

  • rodzaj i wymiary łączonych elementów,
  • rodzaj materiału, z którego wykonane są łączone elementy,
  • parametry techniczne połączenia,
  • wymagania jakościowe,
  • aktualną wielkość produkcji,
  • docelową wielkość produkcji.