Trudność lutowania aluminium, nie tylko w domu, ale również w produkcji przemysłowej, wynika przede wszystkim ze specjalnych właściwości tego metalu, który zasadniczo różni się od innych rodzajów metali nieżelaznych, aktywnie wykorzystywanych zarówno w przemyśle, jak i życiu codziennym.

Metalowe aluminium ma cały szereg paradoksalnych właściwości, to znaczy właściwości, które wzajemnie się wykluczają, ale mimo to łatwo współistnieją w jednym metalu.

Z jednej strony jest to metal o niskiej temperaturze topnienia; temperatura topnienia czystego aluminium wynosi 660 stopni. Jest to bardzo aktywny chemicznie metal. Aluminium może natychmiast wchodzić w reakcje chemiczne z prawie wszystkimi substancjami czynnymi . Jest to bardzo miękki i niezbyt trwały metal.

Z drugiej strony niezwykle wysoka aktywność chemiczna aluminium prowadzi do tego, że natychmiast wchodzi on w reakcję chemiczną z tlenem zawartym w otaczającym powietrzu, tworząc na jego powierzchni warstewkę tlenku glinu: Al2O3. Tlenek glinu ma drugie imię - korund. Jest to bardzo silna, absolutnie chemicznie obojętna substancja. Temperatura topnienia: 2400 stopni. Jest stosowany w przemyśle jako materiał ogniotrwały.

Metalowe aluminium

Możemy zatem powiedzieć, że w codziennym życiu, pomimo otaczających nas przedmiotów ze wszystkich stron z aluminium, nie znamy jego prawdziwej natury, ponieważ prawdziwe aluminium jest zawsze przed nami ukryte pod nieprzeniknioną zasłoną z jego tlenku. To tlenek glinu decyduje o właściwościach tego metalu, takich jak jego wyjątkowo wysoka odporność na kwasy i zasady nieorganiczne, odporność na korozję w wodzie morskiej i powietrzu atmosferycznym, wysoki współczynnik odbicia i wysoka przyjazność dla środowiska.

I ten sam tlenek glinu zamienia zwykłe lutowanie w dość skomplikowany proces technologiczny, który wymaga zastosowania specjalnych topników, specjalnych lutów i niektórych konkretnych metod jego skutecznego wdrożenia.

Istotą procesu lutowania dowolnego metalu, w tym aluminium, jest wprowadzenie do przestrzeni między lutowanymi częściami specjalnego spoiwa w stanie stopionym. Substancja ta nazywa się lutem. Usztywniając, niezawodnie łączy się z dwiema powierzchniami metalu i tworzy pojedyncze połączenie.

Trudność lutowania

W przypadku aluminium wszystko jest nieco bardziej skomplikowane. Warstwa tlenku powierzchniowego nie pozwala zwykłemu lutowi wejść w reakcję chemiczną z metalem. W rezultacie przyczepność nie występuje między powierzchnią metalu a lutem. Krótko mówiąc, lut nie przywiera do powierzchni aluminium, a lutowanie staje się niemożliwe.

Dlatego główna trudność polega na usunięciu praktycznie nieusuwalnej warstewki tlenkowej z powierzchni metalu.

Drugą trudnością jest niska temperatura topnienia aluminium . Faktem jest, że najbardziej trwałe połączenie uzyskuje się przy użyciu tak zwanych lutów ogniotrwałych. Temperatura topnienia wynosi 550–650 stopni. Biorąc pod uwagę fakt, że aluminium topi się w temperaturze 660 stopni, lutowanie małych produktów aluminiowych jest niezwykle trudne, aby nie zniszczyć samej konstrukcji aluminiowej przez stopienie jej razem z lutem.

Usuwanie filmu tlenkowego

Problem usuwania folii powierzchniowej rozwiązuje się na dwa zasadniczo różne sposoby:

  • Poprzez zastosowanie specjalnych aktywnych topników ze wstępnym mechanicznym czyszczeniem powierzchni metalowej.
  • Korzystanie z procesu elektrolizy.

Aktywne strumienie

Jeśli naprawdę chcesz, możesz wykonać topnik do lutowania własnymi rękami, w kuchni lub warsztacie. Ale w tym celu konieczne jest radzenie sobie z bardzo niebezpiecznymi substancjami chemicznie czynnymi, takimi jak kwasy lub zasady. Ponadto w wyspecjalizowanych sklepach istnieje ogromny wybór różnych marek topników, zarówno konwencjonalnych, jak i wysoce specjalistycznych, a ich ceny są niskie. Dlatego zostawimy produkcję kwasu do lutowania własnymi rękami specjalnym fanom lutowania i spróbujemy dowiedzieć się, jaki asortyment oferuje nam przemysł.

  • F-34A. Specjalny topnik. Topi się w temperaturze 420–620 stopni. Stosuje się go do lutów ogniotrwałych. Skład: Chlorek potasu 50% Chlorek litu 32% Fluorek sodu 10% Chlorek cynku 8%
  • F-61A. Topnik do aluminium. Topienie zachodzi w temperaturze 150-320 stopni. Stosuje się go ze zwykłymi lutami cynowo-ołowiowymi. Skład: Fluoroboran cynku 10% Fluoroboran amonu 8% Trietanoloamina 82%
  • F-64. Wysoce aktywny topnik do stopów aluminium. Topi się w temperaturze 180–350 stopni. Skład: środki powierzchniowo czynne.
  • NITI-18 (F-380). Specjalny topnik do stopów aluminium. Temperatura lutowania wynosi 390-620 stopni.
  • A-214. Uniwersalny strumień nieprzemywający o średniej aktywności.

Przed zastosowaniem topnika metalową powierzchnię należy najpierw oczyścić z zanieczyszczeń i odtłuścić. Odbywa się to za pomocą benzyny lub acetonu. Następnie są one obrabiane przy użyciu różnych urządzeń ściernych: szmergla, metalowej szczotki, ściernic i innych podobnych urządzeń. Celem tych działań jest osłabienie filmu tlenkowego, ponieważ w zasadzie nie można go usunąć, ponieważ natychmiast powstaje nowy film zamiast starego. Ale nowa folia jest znacznie cieńsza i słabsza niż stara, dlatego ta technika ułatwia penetrację strumienia przez barierę tlenkową.

Metoda elektrochemiczna (proces elektrolizy)

Istotą tej metody jest to, że powierzchnia aluminium wraz z niezwyciężonym tlenkiem zostaje po prostu zastąpiona powierzchnią miedzi. A lutowanie miedzi jest znacznie prostsze, szybsze i bardziej niezawodne. Wykonaj to przy użyciu najprostszej instalacji galwanicznej .

  • Użyj dowolnego źródła prądu stałego. Może to być: prostownik domowy, akumulator samochodowy lub zwykła bateria z latarki. Biegun ujemny łączy się z powierzchnią aluminium. Biegun dodatni jest podłączony do drutu miedzianego o przekroju 1–1, 3 mm.
  • Drut miedziany, pozbawiony izolacji, jest przymocowany wewnątrz żelaznego włosia szczotki ściernej, dzięki czemu podczas tarcia szczotki o powierzchnię aluminium drut go nie dotyka.
  • Kilka kropli siarczanu miedzi kapie do miejsca lutowania, uprzednio potraktowanego papierem ściernym lub innym narzędziem ściernym.
  • W procesie tarcia warstwa czerwonego miedzi stopniowo tworzy się na powierzchni aluminium w wyniku procesu elektrolizy.
  • Miedziana powierzchnia jest znacznie łatwiejsza do cynowania i lutowania niż powierzchnia aluminiowa.

Lutowie do lutowania

Konwencjonalne lutowie używane do lutowania metali nieżelaznych zawierają cynę i ołów jako główne składniki, a także kadm, bizmut i cynk jako dodatkowe składniki. W przypadku aluminium taka kompozycja jest wyjątkowo niepożądana, ponieważ praktycznie nie rozpuszcza się w tych metalach (z wyjątkiem cynku), więc praca z lutem tej kompozycji będzie wyjątkowo słaba i zawodna. Ponadto wszystkie cyny ołowiowe mają bardzo niską odporność na korozję. Dlatego lutowanie aluminium z cyną jest niepożądane.

W przypadku aluminium stosuje się specjalne lutowie, w tym sam aluminium, a także krzem, miedź, srebro i cynk.

  • 34 A. Skład: aluminium 66% Miedź 28% Krzem 6%. Temperatura topnienia wynosi 530-550 stopni.
  • TsOP 40. Skład: Cynk 60% Cyna 40%. Topi się w temperaturze 300-320 stopni.
  • HTS 2000. Podstawą kompozycji jest cynk, aluminium i miedź, a także niektóre niewielkie dodatki. W lutu znajduje się dziewięć elementów, które razem zapewniają jego bardzo dobre właściwości. Topi się w temperaturze 300 stopni. Produkcja w USA.

Im więcej cynku znajduje się w lutu do aluminium, tym bardziej jest on bardzo trwały i odporny na korozję. Zawartość miedzi, krzemu i aluminium zwiększa temperaturę topnienia lutu, czyniąc go ogniotrwałym. Wybór lutu zależy od zadań stojących przed lutowanymi częściami.

Z reguły lutowie ogniotrwałe mają temperaturę topnienia porównywalną z temperaturą topnienia samego aluminium, dlatego są używane głównie do lutowania dużych, masywnych części aluminiowych. W takim przypadku możliwe jest zapewnienie dobrego rozpraszania ciepła dzięki dużej masie lutowanych powierzchni, a tym samym zapobieganie zniszczeniu konstrukcji w wyniku jej stopienia się z lutem.

Lut mosiężny do aluminium nie ma zastosowania .

Proces lutowania aluminium

Technologia lutowania aluminium nie różni się od lutowania jakiegokolwiek innego metalu i składa się z szeregu następujących po sobie działań:

  • Odtłuszczanie punktu lutowania.
  • Czyszczenie mechaniczne za pomocą produktów ściernych.
  • Zastosowanie topnika. Konieczne jest zastosowanie topnika niemal natychmiast po obróbce. Ponieważ im więcej czasu upłynie po działaniu ściernym na warstwę tlenkową, tym bardziej staje się ona silniejsza.
  • Cynowanie gorących powierzchni. Topienie lutu i jego rozkład na powierzchni metalu.
  • Dotykanie cynowanych powierzchni i mocowanie. Mocowanie odbywa się do momentu stwardnienia lutu. Zwykle dzieje się to w ciągu jednej do dwóch minut.
  • Opłucz obszar lutowania pod bieżącą wodą, aby wypłukać resztki topnika. Jeśli nie zostanie to zrobione, metal w punkcie adhezji może zacząć korodować, ponieważ topnik zawiera w swoim składzie mocne kwasy.

Podgrzane powierzchnie lutowane

Do lutowania małych części aluminiowych, na przykład drutów, z reguły stosuje się lutownicę elektryczną o mocy od 50 do 100 W, w zależności od przekroju drutu. W przypadku bardziej masywnych części, takich jak garnki, grzejniki samochodowe, zaleca się stosowanie mocniejszych źródeł ciepła. Z reguły jest to lampa lutownicza lub palnik gazowy. Podczas lutowania aluminium za pomocą palnika gazowego i podgrzewania lutowanych powierzchni należy przestrzegać następujących zasad:

  • Aby lutować część, nie wolno dopuścić do przegrzania metalu podstawowego, ponieważ może to doprowadzić do jego stopienia, aw rezultacie do zniszczenia całej konstrukcji metalowej jako całości. Aby tego uniknąć, konieczne jest ciągłe monitorowanie temperatury podczas procesu ogrzewania. Zrób to z lutem. Kawałek lutu co jakiś czas dotyka ogrzewanej powierzchni, gdy tylko lut zacznie się topić, jest to sygnał, że ogrzewanie można zatrzymać.
  • Nie należy używać tlenu do dalszego wzbogacania mieszaniny gazów. Ponieważ usprawni to procesy utleniania w miejscu lutowania, aw rezultacie przyspieszy tworzenie filmu tlenkowego na powierzchni metalu.

Używanie kalafonii

Do lutowania i lutowania drutów aluminiowych o małym przekroju można z powodzeniem stosować lutowane cyny ołowiowe, stosując topnik jako kalafonię. W tym przypadku ścierną obróbkę powierzchniową drutu wykonuje się pod warstwą stopionej kalafonii, a jako narzędzie ścierne stosuje się końcówkę lutownicy na gorąco, a także niewielką ilość opiłków metalu .

  • Kawałek kalafonii i opiłek metalowych umieszcza się w miejscu przyszłego lutowania.
  • Kalafonia jest topiona za pomocą podgrzewanej końcówki lutownicy.
  • Po całkowitym stopieniu kalafonii i równomiernym rozłożeniu na powierzchni, zaczynają pocierać końcówkę lutownicy na powierzchni aluminium przez warstwę stopionej kalafonii.
  • W rezultacie rozgrzana do czerwoności końcówka lutownicy wraz z metalowymi opiłkami zaczyna łatwo niszczyć powierzchniową warstwę tlenku, a warstwa kalafonii nie pozwala na przenikanie powietrza do miejsca lutowania, w wyniku czego nie tworzy się nowa warstwa tlenku.
  • Po zakończeniu cynowania lutowane powierzchnie są łączone ze sobą i podgrzewane ponownie, aż lut ponownie się stopi i wypełni całą przestrzeń między lutowanymi powierzchniami.

Należy zauważyć, że ta metoda jest odpowiednia tylko dla małych cienkościennych części lub drutów o małym przekroju. We wszystkich innych przypadkach konieczne jest stosowanie specjalnych topników aluminiowych i lutów ogniotrwałych przeznaczonych do lutowania aluminium.

Wady lutowania aluminium

Zawsze musisz pamiętać, że lutowanie nie jest spawaniem. Nie wpływa w żaden sposób na wewnętrzną strukturę metalu, a zatem miejsce lutowania pod względem właściwości wytrzymałościowych jest zawsze o kilka rzędów wielkości słabsze niż sam lutowany metal. Miejsce lutowania nie może być poddawane wysokim obciążeniom mechanicznym i termicznym. W przeciwnym razie lutowane części bardzo szybko się zawalą. Jedyną opcją, gdy lutowanie jest bardziej odpowiednie niż spawanie, jest lutowanie drutów aluminiowych w urządzeniach elektrycznych lub lutowanie nieszczelnego grzejnika samochodowego, gdy nie można go wymienić na nowy.

Wskazane jest wykluczenie z praktyki domowej lutowania i cynowania nieszczelnych aluminiowych garnków, kubków i innych patelni. Skład lutowia i topników aluminiowych zawiera wysoce toksyczne substancje. W takim przypadku dokładne umycie miejsca lutowania pod bieżącą wodą będzie wyglądać jak gra w rosyjską ruletkę.

Kategoria:

Budowa i naprawa