Lutowanie twarde i lutowanie miękkie – Poradnik expondo

Prace w gospodarstwie domowym niejednokrotnie wymagają od nas przyswojenia sobie wiedzy dedykowanej fachowcom. O ile więc nie chcemy korzystać z usług specjalistów, lub też z jakichś przyczyn są oni w danej chwili nie osiągalni, a nam potrzebna jest szybkość działania, o tyle warto taką wiedzę zgłębić. Jedną z takich prac może być np. łączenie ze sobą metalowych elementów podczas tworzenia bądź konserwacji rynien, systemów grzewczych, instalacji elektrycznych, czy też wodnokanalizacyjnych. 

Udostępnij

Autor Rafał Predko
16 stycznia, 2021

Prace w gospodarstwie domowym niejednokrotnie wymagają od nas przyswojenia sobie wiedzy dedykowanej fachowcom. O ile więc nie chcemy korzystać z usług specjalistów, lub też z jakichś przyczyn są oni w danej chwili nie osiągalni, a nam potrzebna jest szybkość działania, o tyle warto taką wiedzę zgłębić. Jedną z takich prac może być np. łączenie ze sobą metalowych elementów podczas tworzenia bądź konserwacji rynien, systemów grzewczych, instalacji elektrycznych, czy też wodnokanalizacyjnych. 

W przypadkach takich koniecznym może okazać się lutowanie, niezbędne również przy naprawie elektroniki oraz niektórych prac konstrukcyjnych. W naszym poradniku omówimy poszczególne rodzaje lutowania, a także podpowiemy jak efektywnie lutować konkretne materiały (lutowanie aluminium, lutowanie miedzi itd.). 

Spawanie a lutowanie 

Zanim jednak przejdziemy do meritum naszego tematu, warto podkreślić, że istnieją dwa główne sposoby łączenia ze sobą metali. Pierwszym z nich jest spawanie, które polega na tym, że łączone elementy zostają stapiane tak, by zespoliły się ze sobą. Linia takiego połączenia nazywana jest spoiną. Istnieją różne metody spawania, które dobiera się względem łączonych materiałów, a także miejsca, gdzie odbywa się obróbka. 

Zupełni inaczej wygląda proces lutowania. Ten sposób łączenia metali polega natomiast na użyciu spoiwa. Podczas lutowania nie ingerujemy w stan łączonych elementów, a jedynie topimy spoiwo, które wypełnia przestrzeń pomiędzy dpoasowanymi powierzchniami tychże elementów. Niezaprzeczalną zaletą lutowania jest to, że odbywa się ono z wykorzystaniem o wiele niższych temperatur niż ma to miejsce podczas spawania.  

Podobnie jak w przypadku spawania, również lutowanie może odbywać się na zróżnicowane sposoby. Oprócz podziału na lutowanie topnikowe, lutowanie beztopnikowe, lutowanie z mechanicznym usuwaniem tlenków, lutowanie reakcyjne i lutowanie dyfuzyjne. Jedną z klasyfikacji podziału jest także lutowanie twarde i lutowanie miękkie, i to właśnie im przyjrzymy się bliżej. Na czym dokładnie polegają i czym się od siebie różnią? Sprawdźmy.

Odkryj wyjątkowe, sezonowe skarby dla swojej niepowtarzalnej oazy

ODMIEŃ SWÓJ DOM I OGRÓD!

Odkryj/Poznaj

Lutowanie twarde 

O tej metodzie lutowania mówimy wtedy, gdy temperatura topienia spoiwa wynosi więcej niż 450 stopni Celsjusza. Jako luty twarde stosowane są luty srebrne, luty fosforowe lub luty miedziane. Lutowanie twarde wykonuje się za pomocą lutownic indukcyjnych, palników acetylenowo-tlenowych, lamp lutowniczych lub też palników na propan butan. W ten właśnie sposób wykonuje się lutowanie stali węglowych, miedzi, złota, srebra, mosiądzu, brązu, stali chromowych i niklowych czy też węglików spiekanych. 

Lutowanie twarde jest metodą stosowaną często podczas tworzenia lub konserwacji instalacji grzewczych chłodniczych i klimatyzacyjnych. Luty twarde zapewniają bowiem dużą trwałość. Nie są bowiem podatne na działanie temperatur sięgających 100 stopni Celsjusza. Są też odporne na rozciąganie i uszkodzenia mechaniczne. Należy jednak pamiętać, że lutowanie twarde powinno być stosowane wyłącznie w pomieszczeniach o dobrej wentylacji, gdyż w trakcie obróbki dochodzi do wydzielania się szkodliwych gazów.

Lutowanie miękkie

Zupełnie inaczej sprawa wygląda w przypadku lutowania miękkiego. Tutaj bowiem temperatura towarzysząca spajaniu materiałów wynosi mniej niż 450 stopni Celsjusza. Spoiwo zaś stanowią luty cynowo-miedziane, bądź też cynowo-ołowiowe w postaci drutu, lub też specjalnych pałeczek.  

Z racji tego, że świetnie przewodzą one prąd elektryczny, a także ze względu na stosunkowo niskie temperatury w jakich odbywa się spawanie miękkie, jest ono stosowane w elektronice. Lutowanie miękkie bywa też brane pod uwagę podczas prac przy instalacjach wodnych i innych, których temperatura pracy nie przekracza 110 stopni Celsjusza.

Lutowanie aluminium 

Aluminium, tak naprawdę jest nazwą pierwiastka chemicznego. Wszelkiego zaś rodzaju przedmioty, urządzenia domowe, czy nawet rowerowe ramy, choć potocznie nazywane aluminiowymi, w gruncie rzeczy wykonywane są ze stopów aluminium z innymi pierwiastkami. Przez wile lat obróbka cieplna tego materiały była niewykonalna z racji tego, że nie istniało odpowiednie lutowie.  

Na szczęście, od jakiegoś czasu można je kupić w każdym specjalistycznym sklepie. Lutowie takie to aluminium z dodatkiem krzemu. Lutowanie aluminium stało się więc jak najbardziej powszechnym. Do tego celu potrzebny będzie jednak odpowiedni palnik na propan butan, przy pomocy którego spajać będziemy aluminiowe elementy. Warto też zaopatrzyć się w narzędzia, takie jak cęgi spawalnicze. To ich używać będziemy do ewentualnego przytrzymywania łączonych fragmentów aluminium. 

Teraz należy odpowiednio rozgrzać spajane fragmenty do temperatury, która przekroczy temperaturę topnienia lutowia. Czas podgrzewania zależy tu od rozmiaru łączonych elementów. Im będą one większe, tym dłużej trwało będzie podgrzewanie. Co za tym idzie konieczne będzie użycie większego płomienia w palniku. Osoby dysponujące doświadczeniem w tym temacie używają zestawów palników, np. dużego palnika z dużym płomieniem – do podgrzewania wstępnego oraz mniejszego, do podgrzania miejsca spojenia.

Lutowanie miedzi 

Miedź to metal, który znakomicie sprawdza się jako materiał do wytwarzania rur dla instalacji wodno-kanalizacyjnych, gazowych, klimatyzacyjnych itp. Miedziane rury są  odporne na korozję, łatwo je łączyć, a ponadto wykazują działanie bakterio- i grzybobójcze. Są więc trwałe i co więcej, chronią przed chorobami mogącymi wyniknąć z zanieczyszczenia wody. Łączenie ze sobą rur aluminiowych, a także ewentualna konserwacja przez zalutowanie dziury w przypadku awarii może być przeprowadzona na dwa sposoby.      

Jednym z nich jest lutowanie miękkie. W tym przypadku do spajania elementów miedzianych użyć można mocnej lutownicy, opalarki lub małego palnika pozwalających użyć temperatury nie większej niż 450 stopni Celsjusza. W drugim przypadku, czyli podczas lutowania twardego konieczny będzie sprzęt o wiele wydajniejszy. Nie obejdzie się zatem bez palnika na propan butan, palnika acetylenowego, bądź też palnika na gaz map.  

Zależnie jednak od rodzaju instalacji, należy mieć na uwadze fakt, że w przypadku używania palnika na propan butan, podczas obróbki cieplnej wytwarzane są zanieczyszczenia. Jeśli rozważamy więc prace przy tworzeniu instalacji doprowadzającej wodę pitną, lepiej nie korzystać z tego palnika. Dodajmy jeszcze, że spoiwem stosowanym do lutowania miedzi jest lutowie miedziane lub lutowie z cyny.

Lutowanie mosiądzu

Mosiądz dzięki swym właściwościom fizycznym i chemicznym ma bardzo szerokie zastosowanie. Niestety wykonywane z niego elementy bardzo często ulegają pęknięciom, lub innego rodzaju uszkodzeniom. Oczywiście mosiądz można lutować, ale aby łączenia były efektywne, należy znać fizyczne oraz chemiczne właściwości zarówno łączonych elementów, jak i lutowia. 

Zacznijmy od tego, że skład mosiądzu może być podwójny – miedź i cynk, lub wieloskładnikowy – cynk i  cyna, ołów, mangan. Przed przystąpieniem do lutowania koniecznie powinno się poznać dokładny skład mosiężnych elementów. Z pomocą przychodzą tu specjalne oznaczenia. I tak, jeśli mowa składzie chemicznym:  

• W przypadku stopów dwuskładnikowych, czyli zawierających cynk i miedź, oznaczeniem jest litera „L” oraz liczba. Jako że procent każdego z tych składników może się różnić, to liczba wskazuje nam jaki procent miedzi zawarty jest w mosiądzu. Dla przykładu – L85 oznacza, że mamy do czynienia ze stopem 85% miedzi i 15% cynku. 
• W przypadku stopów wieloskładnikowych natomiast mamy do czynienia z oznaczeniami dwuliterowymi i dwucyfrowymi. Przykładowo więc symbol LA77-2 oznacza, że w stopie zawarte jest  77% miedzi, 21% cynku i 2% aluminium.   

Niezależnie od rodzaju, mosiądz wykazuje wysokie właściwości antykorozyjne i mają odpowiednią wytrzymałość. Aby jednak uzyskać dobre wyniki lutowania, koniecznie należy dobrać lutowie odpowiednie do rodzaju mosiądzu. Na przykład, jeśli w grę wchodzi spajanie elementów z mosiądzu, w których przeważającym procentem jest zawartość miedzi, będzie lutowanie srebrem, czyli użycie lutu, który w swoim składzie zawiera duży procent srebra (PSr12 lub PSr72). 

W przypadku dużej zawartości cynku w mosiądzu, świetnym rozwiązaniem będzie lutowie PSr40. Kluczem do sukcesu, którym jest trwałe i solidne połączenie, będzie więc ustalenie temperatury topnienia lutowanych części, obranie współczynnik rozszerzalności cieplnej. Należy też pamiętać, że cześć mosiężna powinna tworzyć z lutem tzw. parę galwaniczną. Jeśli tak się nie stanie, to z całą pewnością w miejscu łączenia dojdzie do korozji.  

Do lutowania mosiądzu powinno się używać lutownicy o mocy nie mniejszej niż 1000 W. Takie urządzenie zapewni odpowiednią temperaturę, by właściwie rozgrzać lutowane elementy, jak i sam lut. Zwykle powinna być to temperatura 500 stopni Celsjusza, umożliwiająca lutowanie twarde. Oczywiście lutowanie miękkie również jest możliwe, jednakże wchodzi w grę wyłącznie wtedy, gdy mosiądzu znajduje się duża zawartość miedzi.     

Zdaniem wielu specjalistów, lutowanie mosiądzu jest najwygodniejsze przy użyciu urządzeń, którymi są stacje lutownicze. Zwykle dysponują one funkcją regulacji temperatury, co pozwala precyzyjnie określić optymalny tryb ogrzewania.  

Lutowanie srebra

W tym przypadku zanim zaczniemy jakiekolwiek prace, również powinniśmy wiedzieć jak najwięcej na temat, składu lutowanych elementów. Choć temperatura topnienia srebra wynosi 960 stopni Celsjusza, to mało kiedy mamy do czynienia z przedmiotami wykonanymi z jego czystej postaci. Dlatego też temperatura topnienia stopu zależy od jego składników. Chcąc samemu lutować srebro, można  zakupić lutowie ogniotrwałe o temperaturze bezpiecznej temperaturze topnienia 240 stopni, typowej dla PS-2 i PS-2.5. Jednakże z racji, na dużą wartość srebra, w celu jakichkolwiek napraw, zdecydowanie polecamy udać się do zakładu jubilerskiego. 

Lutowanie twarde i lutowanie miękkie – podsumowanie 

Jak zatem widzicie metody dobór metody lutowania, w dużej mierze zależy od tego, jaki rodzaj metalu chcemy ze sobą połączyć. Decydując się na lutowanie twarde lub lutowanie miękkie, należy dobrać też odpowiedni sprzęt, umożliwiający podgrzanie spajanych elementów oraz lutu do odpowiedniej temperatury. W wielu przypadkach, jak np. lutowanie srebra, czy też lutowanie mosiądzu, istotną kwestie stanowi dokładne zapoznanie się z procentowym składem metali stanowiących ich stopy.