Lutowanie

Lutowania nie powinno się mylić ze zgrzewaniem sprowadzającym się do nagrzania krawędzi spajanych metali do temperatury bliskiej punktowi topnienia i zespoleniu ich za pomocą kucia bez dodatku lutu. Czy też ze spawaniem, które łączy ze sobą metale po doprowadzeniu krawędzi do stanu ciekłego i podaniu metalu dodatkowego.

Lutowanie prowadzi się w temperaturze wyższej od temperatury topnienia lutu, ale nie wyższej od temperatury topnienia łączonych części. Wówczas lut topi się, a spajane części utrzymują cały czas stan stały. Ważne jest by lut i lutowane elementy osiągały temperaturę lutowania wyższą od temperatury topnienia lutu. W przeciwnej sytuacji mogą pojawić się wady połączenia. Powierzchnia spajanych metali w czasie lutowania nie stapia się. Trwałe połączenie zachodzi na wskutek występowania zjawiska adhezji^6-1 oraz płytkiej dyfuzji^6-2. Lut wnika między szczeliny części oraz mikropory lutowanego metalu, dzięki zwilżaniu powierzchni lutem. Zjawisko to w efekcie prowadzi do powstania metalicznych wiązań między lutowanymi elementami i lutem.

Warunkami niezbędnymi do uzyskania trwałego nierozłącznego scalenia ze sobą metalowych elementów jest spełnienie niżej opisanych warunków.

• Zwilżenie przez stopiony lut powierzchni łączonych metali pozostających w stanie stałym.
• Dokładne przyleganie do siebie lutu i lutowanych metali. Pomiędzy metalami nie mogą się znajdować żadne tlenki tworzące powłokę oddzielającą je ani żadne inne zanieczyszczenia.
  Dlatego ważne jest staranne oczyszczenie powierzchni przed lutowaniem za pomocą skrobaka, pilnika i papieru ściernego ze wszelkich zabrudzeń i zatłuszczeń. Stosuje się także topniki, czyli związki chemiczne nazywane także lutówkami. Zapobiegają one powstawaniu powłoki tlenków, pomimo uprzedniego usunięcia ich metodami mechanicznymi. W czasie lutowania pojawia się ona ponownie, tym szybciej im wyższa jest temperatura lutowania. Lutówki mają za zadanie eliminowanie tlenków z powierzchni łączonych metali, a także przeciwdziałanie ich powstawaniu w trakcie lutowania.
• Lut i lutowane metale muszą powodować powstanie stopu dyfuzyjnego, czyli cechować się skłonnością do przenikania. Powstanie takiego stopu rozpoczyna się w procesie lutowania, gdy to ciekły lut wnika w szczeliny lutowanego metalu i dyfunduje w jego głąb, rozpuszczając się w nim i równocześnie sam rozpuszcza spajany metal^6-3. Wykorzystuje się tu zjawisko dyfuzji – rozpuszczania się metali o wysokiej temperaturze topnienia w ciekłym metalu o znacznie niższej temperaturze topnienia. I tak np. miedź topi się w temperaturze 1084^oC i rozpuszcza się w roztopionej cynie o temperaturze topnienia tylko 232^oC, ale za to rozpuszcza nikiel o temperaturze topnienia 1455^oC. Żelazo o temperaturze topnienia 1538^oC rozpuszcza się w cynku o temperaturze topnienia 419^oC za to, samo rozpuszcza węgiel o temperaturze topnienia 3550^oC.

Zależnie od temperatury topnienia lutu rozróżnia się;

• lutowanie miękkie, wykonywane lutami o niskiej temperaturze topnienia nie wyższej niż 450^oC ,
• lutowanie twarde, wykonywane lutami o temperaturze topnienia powyżej tej granicy.

Wytrzymałość połączeń lutowanych z metalem łączonym, dzięki zjawisku wnikania roztopionego lutu w głąb materiału, jest większa niż wytrzymałość samego lutu. Zaleca się by grubość warstwy lutu mieściła się w przedziale;

• od 0,1 do 0,2 mm dla lutów miękkich,
• od 0,01 do 0,1 mm dla lutów twardych.

Wówczas to uzyskuje się największą wytrzymałość połączenia. Lutowina dobrze przenosi tylko obciążenia ścinające, a jej odporność na rozciąganie i zginanie jest nieduża.