Tehnika kola Ruera Bokovia Vinkovci

LEMLJENJE I LEMLJENI

SPOJEVI

ZAVRNI RAD

Predmet: Finomehanika

Mentor: Ivica ivkovi dipl.ing.stroj. Uenik: Kristijan Brki Smjer: Tehniar za mehatroniku

Vinkovci, 6.5.2015.

1

SADRAJ

1.Saetak...............................................................................................2 2.Uvod...................................................................................................3

3.Razrada..............................................................................................4

1.Definicija i opis postupka lemljenja...............................4

2.Izvoenje postupka lemljenja.........................................5 3.Podjela............................................................................6

3.1 Lemovi........................................................6

3.2 S obzirom na dovoenje topline.................9 3.3Po obliku spoja..........................................13

4.Oblikovanje spojeva.....................................................14

5.vrstoa lemljenog spoja.............................................17 6.Osnove oblikovanja lemljenih spojeva........................19

7.Proraun nosivosti........................................................23 8.Izvedba mjesta lemljenja..............................................26

9.Primjena........................................................................27

4.Zakljuak..........................................................................................28 5.Literatura..........................................................................................29

2

1.SAETAK

Obraujemo temu lemljenje i lemljeni spojevi i cilj nam je o istoj to vie nauiti.

Upoznati emo se sa definicijom lemljenja, fizikalnim pojavama koje se pojavljuju pri postupku, izvoenju postupka lemljenja itd. Obraditi emo meko,tvrdo i visokotemperaturno lemljenje te navesti njihove prednosti i

nedostatke.

S obzirom na nain dovoenja topline prema DIN 8505 obraditi emo plameno lemljenje,

lemljenje pomou lemila, lemljenje uronjavanjem, lemljenje u pei, otporno lemljenje,

indukcijsko lemljenje, lemljenje pomou laserske zrake i svjetslnim snopom.

Po obliku spoja lemljenje dijelimo na avno,kapilarno i polemljivanje povrina, te emo

saznati kakve su iste i neto o njima.

Vidjeti emo kako ispravno i kako neispravno oblikovati spojeve, kako izgledaju preklopni spoj, kosi preklopni spoj, zakoeni preklopni spoj, spoj s vezicom, spoj sa zakoenom vezicom i spoj s dvije vezice, stoasti elni spoj, spoj s naglavkom, preklopni spoj, lemljenjem spojena dna posuda..

Saznati emo kako se rauna proraun vrstoe lemljenog spoja te da se lemljeni spojevi sami oblikuju tako da su optereeni smino pa formula odgovara proraunu.

Obraditi emo osnove oblikovanja lemljenih spojeva, gdje emo saznati da spojevi trebaju biti optereeni na smik, da treba paziti na diskontinuitete presjeka i da je dobro rubove u spoju skositi, dijelovi koji se leme moraju zadrati isti poloaj itd.

Obraditi emo i proraun nosivosti koji se temelji na povrini spajanja lemljenog spoja i optereenju gdje emo imati par tablica, grafova, parametre za proraun lemljenog spoja itd.

Te na kraju ali ne najmanje vano emo obraditi izvedbu mjesta lemljenja i primjenu lemljenja.

Vidjeti emo kapilarno djelovanje u spoju pri lemljenju, lemljenje sa avom te emo saznati gdje se sve koristi lemljenje od rina za kiu sve do NASAe.

3

2.UVOD

U danjanje vrijeme, u vrijeme tehnoloke revolucije, gdje otkrivamo nove materijale svaki

dan, potrebne su i razne tehnologije spajanja kako bi se uspjeno napravio neki mehaniki ili

elektrini sklop.

Zato sam kao temu ovog rada odabrao tehnologiju lemljenja bez koje moderni svijet

jednostavno ne ide.

U ovom seminarskom radu obradio sam dio koji se odnosi na: tehonlogije lemljenja, kao i

vrste i postupe, te podjelju lemljnja prema razliitim faktorima.

Svaki od postupaka spajanja metala ima svoje prednosti i mane, pa tako i ovaj.

Ali kao tehnoloki postupak spajanja metala ima svijetlu budunot, i neprestano napredujemo

u otkrivanju novih vrsta i postupaka samog lemljenja.

Prema tome u elektronici je lemljenje nezamjenjivo, a uskoro s razvojem novih mehanikih

ureaja lemljenje e postati jo korisnije.

4

3.RAZRADA

1. Definicija i opis postupka lemljenja

Lemljenje je postupak spajanja preteno metalnih dijelova (materijala) sa dodatkom rastaljene

slitine kao veziva, ije je talite nie od talita osnovnog materijala lema u nerazdvojnu

cjelinu. Za razliku od zavarivanja koje je isto kao termiki postupak, ovdje se radi o

temperaturama koje su znatno nie od talita materijala koji se spajaju. U odnosu na

zavarivanje prednost postupka lemljenja je u tome da se mogu spajati i metali razliite vrte, a

nakon spajanja nema zaostalih naprezanja kao kod zavarivanja, ili ne u tolikoj mjeri.Izuzetak

su lemljeni spojevi dva materijala s velikom razlikom koeficijenta toplinskog rastezanja. U

mane postupka ubrajamo relativno nisku nosivost koja se kod veine lemova i vremenski

smanjuje, zatim niske doputene pogonske temperature (kod mekih lemova), te skuplju

tehnologiju (priprema dijelova prije lemljenja, relativno skupi materijal lema).Iako su u

principu svi metalni pa i neki nemetalni materijali zalemljivi kod nekih metalnih materijala

postoje tekoe u lemljenju (aluminij, visokolegirani elici). Lemljenje je kao postupak

spajanja dijelova zastupljeno u obrtu, automobilskoj, elektronskoj industriji te opem

strojarstvu. Pri lemljenju se osnovni materijal ne tali, jer ima vie talite od dodatnog

materijala. Bolji rezultati pri lemljenju mogu se postii primjenom topitelja (praak, pasta

otopine) i/ili zatitne atmosfere (plin ili vakum) u kojoj se vri lemljenje.Uz kovako i

ljevako zavarivanje, lemljenje je jedan od najstarijih postupaka spajanja metala (staro koliko

i dobivanje i prerada materijala, oko 5000-6000 godina). U poetku je lemljenje koriteno za

spajanje dijelova nakita iz zlata i platine, a kasnije i srebra. Danas se lemljenje koristi u

masovnoj proizvodnji za spajanje elika, aluminija i raznih drugih materijala (automobilska i

avionska industrija iroko primjenjuju lemljenje).

Pri lemljenju se javljaju razne fizikalne pojave:

- Difuzija materijala lema u osnovni materijal

- Adhezione sile izmeu lema i povrine osnovnog materijala

- Kohezione sile izmeu atoma krutine

- Kvaenje povrina lemom

- Povrinska napetost

- Kapilarno djelovanje

Pri lemljenju se osnovni materijal zagrijava, ali ne tali.

Dodatni materijal se tali jer ima nie talite od osnovnog materijala, ulazi u zazor, vlai

lemljenje povrine kapilarnim djelovanjem se iri u zazor, talina se kristalizira i ostvaruje

lemljeni spoj.

5

U nekim sluajevima zazor je vei, pa se lemljeni spoj ostvaruje i bez kapilarnog djelovanja,

kada se koristi velika koliina, obino skupog, dodatnog materijala. To je sluaj zavarivakog

lemljenja.

Spoj izmeu lema i osnovnog materijala nastaje zbog veza na atomskoj razini nakon hlaenja

lema u kruto stanje. Na radnoj temperaturi dolazi do ubrzane izmjene atoma, tj. do difuzije na

graninim povrinama lema i osnovnog materijala.

Povrine lemljenja moraju biti glatke i dobro oiene od oksida, prevlaka i neistoa.

Lemljenje se poboljava posebnim pastama, pracima i tekuinama, a zatitnim plinovima se

smanjuje oksidacija spajanih povrina.

2. Izvoenje postupka lemljenja

Spajanje lemljenjem se temelji na adhezionim vezama lema i osnovnog materijala.

Adhezione sile nastaju na nivou atoma. Pritom rastaljeni lem i osnovni materijal izmjenjuju

meusobno atome ime dolazi do difuzije odnosno legiranja.

Veliina difuzijskog sloja je od nekoliko mikrometara do oko jednog milimetra pa je zato

vano da povrina osnovnog materijala bude to glaa (ne previe) i to ia pogotovo od

oksida.

Mehaniko ienje povrina je nedostatno jer se prilikom zagrijavanja tako oiene povrine

odmah stvaraju nove oksidne prevlake koje spreavaju teenje i difuziju lema u osnovni

materijal. Zbog toga se u tehnologiji lemljenja redovito koriste sredstva za pripremu povrina

prije lemljenja koja iste i dezoksidiraju povrine, a zovu se jo i otapala.

Osnovni je zahtjev na ova sredstva da djeluju za vrijeme cijelog postupka lemljenja.

Ta su sredstva preteno na bazi klora, bora i flora, a kod jaih oneienja prethodno se

povrine ipak moraju mehaniki oistiti.

Difuzijski sloj direktno utjee na nosivost lemljenog spoja.

6

3.Podjela

3.1 Lemovi

Meko lemljenje

Postupak spajanja metala pri relativno niskom talitu lema. Slui najee za spajanje elika, bakra i bakrenih slitina.

Kao materijali lema koriste se slitine olova,kositra, antimona, cinka i kadmija.

Za aluminijske matarijale upotrebljava se lem od slitinacinka, kositra i kadmija-lem se tali pri

< 450 C - najee u elektronici ili za slabije optereene spojeve (npr. konzerve).

Prednosti:

- utjecaj temperature na osnovni materijal je manji nego kod zavarivanja;

- kontrola procesa je vrlo dobra;

- upotrebom vie lemova mogu se dobiti sloene strukture;

- potrebno je manje energije nego kod zavarivanja;

- i za spajanje dijelova razliite debljine i tankih dijelova;

- dobra toplinska i elektrina vodljivost;

- mogue spajanje velikih povrina;

- pogodno za serijsku proizvodnju komponenti malih izmjera

7

Nedostaci:

- vrstoa spojeva dobivenih mekim lemljenjem je ograniena

- mala otpornost na visoke temperature;

- lemovi djelomino sadre skupe plemenite metale;

- postoji opasnost od pojave elektrolitske korozije;

- u odnosu na zavarivanje priprema povrina spoja moe biti skuplja.

Tvrdo lemljenje

Upotrebljava se za odgovornije spojeve od mekog jer je nosivost spoja puno vea. Metale koji se leme treba prethodno zagrijati, plamenom ili elektrinom strujom(veinom elektrootporno). Radi eliminacije metalnih oksida potrebno je povrine koje e se lemiti prethodno tretirati sredstvima za dezoksidaciju. Najee se korista sredstva na bazi bora (boraks-Na2B4O710H2O) sa dodatkom florida, fosfata i silikata (DIN 8511).

Ova vrsta lemljenja se provodi i u zatienoj atmosferi. Llem se tali pri > 450 C - najee za jae optereene spojeve u strojarstvu.

Prednosti:

- visoka vlana vrstoa;

- utjecaj temperature na osnovni materijal je manji nego kod zavarivanja;

- kontrola procesa je vrlo dobra;

- upotrebom vie lemova mogu se dobiti sloene strukture;

- potrebno je manje energije nego kod zavarivanja;

- i za spajanje dijelova razliite debljine i tankih dijelova;

- dobra toplinska i elektrina vodljivost;

- mogue spajanje velikih povrina;

- pogodno za serijsku proizvodnju komponenti malih izmjera.

Nedostaci:

- mala otpornost na visoke temperature;

- lemovi djelomino sadre skupe plemenite metale;

- postoji opasnost od pojave elektrolitske korozije;

- u odnosu na zavarivanje priprema povrina spoja moe biti skuplja.

8

Visokotemperaturno lemljenje

Obavlja se u vakuumu ili u zatitnoj atmosferi, a slui za lemljenje obino skupljih ili plemenitijih materijala ili kombinacija materijala koji su nezavarivi ili bi se zavarivanjem

bitno promjenila neka njihova svojstva.

Kao lemovi sekoriste legure na bazi nikla, kobalta, zlata ili drugih plemenitih metala kao i

posebnih legura ije su osnove berilij, cirkonij, titan, vanadij, niobij, tantal itd. Lem se tali pri > 900 C za komponente za aeronautiku, nuklerne reaktore; cijeli element

se zagrijava u pei u vakuumu ili u posebnim plinovitim atmosferama..Za meko lemljenje: -

teke kovine: PbSn ili SnPb lemovi, - lake kovine: Sn, Zn ili Cd lemovi (Cd ne smije doi u

kontakt sa ivenim namirnicama).

Za tvrdo lemljenje: - teke kovine: Ag, Cu i mjedeni lemovi, - laki metali: AlSi i AlSiAn

lemovi. Kod visokotemperaturnog lemljenja: lemovi temeljeni na Ni, AuNi i drugim

plemenitim metalima te na Cu. Posebne izvedbe: lemovi temeljeni na Ti, Zr, Co ili Nb.

Standardni lemovi i podruja njihovih taljenja (S= temperatura solidusa, L = temperatura

likvidusa)

Lemovi sa Sb sadre antimon, lemovi sa (Sb) samo malo antimona.

9

3.2 S obzirom na nain dovoenja topline prema DIN 8505

Odreuju se u ovisnosti od optereenja, radne temperature, oblika mjesta spajanja.

- Plameno lemljenje:

mjesto lemljenja se ugrije plamenikom; prije ili poslije zagrijavanja se lem prisloni na mjesto

spoja ili uloi u spoj; postupak je prikladan za meko i tvrdo lemljenje.Gdje se toplina dovodi

na mjesto lemljenja sagorjevanjem nekog plina.

-Lemljenje pomou lemila:

vrue, rukom ili strojem voeno lemilo (grijano elektriki ili plinom) ugrije mjesto lemljenja;

prisloni se lem koji se otapa i spaja dijelove; koristi se za meko lemljenje (elektronika).

Lemljenje sa lemilicama se primjenjuje samo za meko lemljenje. Zagrijavanje lemilice

moebiti elektrinom strujom kao i sa plinom.

10

Lemljenje uronjavanjem:

pastama ili rastopinama se obrade mjesta koja moraju ostati nezalemljena; dijelovi se u

poloaju u kojemu moraju biti spojeni uranjaju u rastaljeni lem; lem prodire u mjesta spoja; postupak je prikladan i za meko i za tvrdo lemljenje. koje se vri tako da se dijelovi koji se spajaju urone u rastaljeni materijal lema koji onda popunjava spojna mjesta. Obino se prethodno raznim premezima zatite mjesta koja se ne leme.

- Lemljenje u pei:

lem se dodaje mjestu spajanja; dijelovi se ugriju u plinskoj ili elektrinoj pei; postupak je

prikladan za meko i, ee, tvrdo i visokotemperaturno lemljenje. Lemljenje u peima se vri

tako da se u pripremljena spojna mjesta stavlja materijal lema a onda se spoj zagrijava na

temperaturu taljenja lema u nekoj pei. Sve ovo se moe odvijati u kontroliranoj atmosferi,

to se redovito provodi kod visokotemperaturnog lemljenja.

11

- Otporno lemljenje:

slino kao kod elektrootpornog zavarivanja; mjesto spajanja s prethodno uloenim lemom se

ugrije elektrinim otporom (Jouleov efekt) stiskanjem u klijetima ili na strojevima za

elektrootporno lemljenje; postupak je prikladan za meko i tvrdo lemljenje. Eelektrootporno

lemljenje se provodi tako da se izmeu dijelova koji se leme stavi materijal lema i otapalo.

Zatim se dijelovi meusobno pritisnu nekom silom vanjskim elektrodama uzistovremeno

dovoenje elektrine struje. Zbog Jouleove topline dolazi do taljenja materijalalema. Naravno

obadva dijela koji se leme moraju biti elektriki vodljiva.

- Indukcijsko lemljenje:

zagrijavanje osnovnog materijala dobiva se induciranjem izmjenine struje visoke frekvencije

(i do 5 MHz) u povrinskom sloju; prikladno za meko, tvrdo i visokotemperaturno lemljenje.

Induktivno lemljenje se vri obino u zatienoj atmosferi, za sve vrste lemljenja. Zagrijavanja se vri u indukcionim peima pomou ega se inducira struja u materijalu lema a time i toplina taljenja lema.

12

- Lemljenje pomou laserske zrake:

toplina se generira koncentriranom absorpcijom visokoenergetskog monokromatskog

zraenja u vakuumu ili atmosferi s inertnim plinom; koristi se za tvrdo i visokotemperaturno lemljenje preciznih elemenata s lemom visoke temperature taljenja (npr. slitine temeljene na

Ni). Lasersko lemljenje se provodi laserskim snopom a slui za tvrdo lemljenje ili za visokotemperaturno lemljenje. Provodi se u vakuumu ili u zatitnoj atmosferi.

13

Lemljenje svjetlosnim snopom se provodi tako da se svjetlosni snop fokusira a absorpcijom

energije se tali materijal lema. Spada u specijalne postupke lemljenja a vri se u vakuumu ili u zatienoj atmosferi i to za tvrdo lemljenje.

3.3 Po obliku spoja

Po obliku spoja dijelimo lemljenje na:

- avno - kapilarno

- i polemljivanje povrina

avno lemljenje se po obliku ne razlikuje od zavarivanja taljenjem. Redovito se izvodi kao tvrdo lemljenje, a oblik ava je takozvani V-oblik, koji se popunjava rastopljenim lemom.Ova se vrsta lemljenja primjenjuje relativno rijetko. Mogue su i druge podjele (naprimjer prema izvoru topline-plameno, elektrootporno, potapanjem i sl.)

Kapilarno lemljenje se provodi tako da se koristi kapilarni efekt taline lema. U tom su

sluaju adhezione sile izmeu lema i osnovnog materijala vee nego kohezione sile u samom rastaljenom lemu pa lem biva kapilarno uvuen u uske raspore izmeu dijelova koji se leme (vidi slike 3.1 i 3.2).

Polemljivanje je postupak presvlaenja preteno metalnih povrina materijalom lema u svrhu poboljavanja svojstava povrine openito, pa ne predstavlja postupak spajanja.

14

4. Oblikovanje spojeva

Proirenja zranosti smanjuju kapilarno djelovanje, a suenja tete protoku taline. Naroito su kritina suenja koja se nadovezuju na proirenja zranosti:

-neispravno

- ispravno

Oblikovanje raspora za lemljenje (a je ica za lemljenje)

Brazde od obrade okomite na tok lemljenja sprijeavaju teenje ako su dublje od (0,050,1)h; brazde u smjeru teenja djeluju kao kanali i potpomau teenju pa se esto i posebno izrauju:

15

Lemljenje limova: elni spojevi nisu prikladni zbog malene zalemljene povrine. Najbolji su preklopni spojevi i spojevi s vezicom (podmetaem). Zakoenjem preklopljenih sastavnih dijelova ili vezice blae se skree tok sila, smanjuje koncentracija naprezanja i poveava vrstoa.

a) Preklopni spoj, b) kosi preklopni spoj, c) zakoeni preklopni spoj, d) spoj s vezicom,

e) spoj sa zakoenom vezicom , f) spoj s dvije vezice Svrsishodna duljina preklopa l = (3...4)s

- Cijevi: elne spojeve najbolje je tvrdo lemiti; stoasta izvedba poveava povrinu lemljenja. Tanke cijevi (< 2 mm) i cijevi koje treba meko lemiti spajaju se s naglavkom ili se jedna cijev

proiri da se dobije preklopni spoj:

a) Stoasti elni spoj, b) spoj s naglavkom, c) preklopni spoj

Okrugle ipke: elno lemljenje se ne preporua jer naprezanje po mogunosti treba biti posmino. Bolje je krajeve ipke uloiti u provrt koji ostavlja zranost za ulaz lema. Oblik glavine moe blago skretati tok sila

16

ipke lemljene s dijelovima od lima trebaju imati dva uporita:

Spremnici: vrijedi isto to i za limove.

Lemljenjem spojena dna posuda

17

5. vrstoa lemljenog spoja

Openito se mjestu lemljenja daje jednaka raunska vrijednost vrstoe kakvu imaju i dijelovi koji se spajaju.

Lemljeni spojevi se svrsihodno oblikuju tako da su optereni smino pa mora biti:

Gdje je:

S (mm2) presjek sastavnih dijelova u spoju izloen vlanom naprezanju

oM (N/mm2) vlana vrstoa materijala dijelova u spoju

A (mm2) povrine spojene lemom izloene sminom naprezanju

TML (N/mm2) smina vrstoa samog lema

vrstoa samog lemljenog spoja(ML vlana vrstoa,ML smina vrstoa) iznosi

(manje vrijednosti vrijede kod zranosti h 0,25 mm, a vee kod h = 0,1 mm):

-za mekane lemove: ML = 20 ... 30 MPa,ML= 15 ... 20 MPa;

-za tvrde srebrne lemove:ML= 300 ... 400 MPa,ML=150 ... 280 MPa;

-za tvrde bakrene i mjedene lemove:ML= 250 ... 350 MPa,ML= 150 ... 250 MPa;

-za tvrde aluminijske lemove: vrstoa spoja postie vrstou dijelova u spoju.

Potrebni koeficijenti sigurnosti se kreu u rasponima 1,5 ... 4.Dinamika vrstoa lemljenih spojeva

dostie 80% one dijelova u spoju, a kod h

18

.

19

6. Osnove oblikovanja lemljenih spojeva

Prije svega treba nastojati da zalemljena mjesta budu optereena na smik, a ne na vlak ili savijanje. Takoer treba paziti na diskontinuitete presjeka, tako da je bolje kad je to mogue, rubove u spoju skositi.

Treba nastojati da prilikom procesa lemljenja dijelovi koji se leme zadre isti poloaj do skruivanja lema. Ako postoji mogunost otkazivanja lemljenog spoja prije svega zbog dinamikog optereenja, treba zalemljena mjesta osigurati razliitim naslonima, zaticima i slino. Radi lake tvorbe difuzionog spoja povrine je dobro lagano nahrapaviti (Ra = 1,63,2 m), odnosno izbjegavati jako uglaane ili polirane povrine.

Oblik prijelaza spoja i nain djelovanja optereenja Radi kapilarnog djelovanja rastaljenog materijala lema treba u zavisnosti od osnovnog

materijala te vrste lema pravilno odabrati veliinu raspora odnosno zranosti lemljenog spoja.

Raspor kod lemljenja (h). Sa a je oznaen prsten od legure lema prije zagrijavanja spojnog mjesta a sa b nakon taljenja i kapilarnog djelovanja.

Smjernice za izbor veliine raspora (zranosti) lemljenih spojeva

Osim to pravilan izbor zranosti utjee na nosivost spoja treba napomenuti da su zranosti

20

kao i povrina tehnoloki bitni. Pritom u nekim sluajevima treba voditi rauna i o razliitom koeficijentu rastezanja metala. Zranost mora u cijelom spoju biti jednaka jer e se samo tako ostvariti ispravno kapilarno djelovanje. Brazde od strojne obrade koje su okomite na kapilarni

tok rastaljenog materijala lema oteavaju njegov protok. Obrnuto, ako su u smjeru teenja materijala lema, oni ga pospjeuju. Ponekad se namjerno usmjeravaju tragovi obrade da bi se postupak lemljenja poboljao. U tom sluaju neke vrste bakrenih lemova mogu kapilarno ui i u stezne spojeve (spojeve sa preklopom). Ravni eoni spojevi nisu u naelu pogodni za kapilarno lemljenje, ve vie za avno. Kosi spojevi poboljavaju uvjete lemljenja ali ne bitno, a nekakvog uinka ima samo za limove debljine vee od 2 mm. Obzirom da redovito osnovni materijal i lem imaju razliite module elastinosti eoni su spojevi veoma osjetljivi na savijanje, zato jer na uskom spoju dolazi do nagle promjene krutosti to izaziva veliku koncentraciju naprezanja. Izuzetak su spojevi gdje osnovni materijal i lem imaju sline karakteristike kao na primjer lemljenje bakra sa mjedenim lemom ili aluminijskih legura sa aluminijskim lemom. Prednost uvijek treba

davati preklopnim spojevima pogotovu sa stinicama koji su optereeni smino. Oblik zavretka spoja je takoer bitan. Na krajevima spoja dolazi uslijed poveanja krutosti i zareznog djelovanja (nagli skok presjeka) do koncentracije naprezanja to moe dovesti do inicijalne pukotine.

Prikaz oblika lemljenog spoja: a) i c) isto stini, nepovoljan, treba ga izbjegavati; b) kosi stini (vea povrina) bolji ali ga isto treba izbjegavati; d) preklopni, povoljan; e) i f) stini sa stinicom, povoljan.

21

Tvorba kapilarnih raspora kod lemljenih spojeva

Kada se radi o slijepim rupama kao mjestima lemljenja potrebno je osigurati istek zraka iz

raspora (oduak) radi nesmetanog kapilarnog djelovanja.

22

Podaci o lemovima i lemljenju

23

7. Proraun nosivosti Lemljenjem se ostvaruju nosivi spojevi ili se radi samo o postupku spajanja (privrenja) materijala.

Kada se radi o nosivim spojevima, vrstoa lemljenog spoja ovisna je o vie faktora. Prije svega to je pravilan izbor materijala lema u odnosu na materijale koji se spajaju odnosno

ostvarivanje dobre difuzije lema sa osnovnim materijalom. Pogonska temperatura kao i nain optereenja su od velikog utjecaja. Isto tako su bitni i debljina lema nakon spajanja ( ne bi trebala biti vea od 0,02 mm, izuzetno do 0,5mm), kao i hrapavost povrina te smjer rasprostiranja tragova povrinske obrade. Nosivost lemljenih spojeva je ovisna i vremenski. Na slici 3.5. su dati ovi utjecaji za jednu vrstu lema, a u tablici 3.1. neke mehanike osobine vanijih materijala lemova.

Proraun se temelji na povrini spajanja AL (povrini lemljenog spoja) i optereenju F. Za sueone lemljene spojeve i debljine limova vee od 2 mm rauna se:

- Normalno naprezanje

Date su vrijednosti mehanikih znaajki materijala lema i osnovnog materijala (materijala koji se spaja) za kapilarno lemljenje.

Faktor sigurnosti S se zbog velikih rasipanja vrijednosti mehanikih svojstava materijala odabire dosta visok i kree se u granicama od S = 2 do 4 (Smin=2). U tablici su sadrane i vrijednosti dinamikih izdrljivosti materijala nekih tipinih lemova.

Kod veine lemljenih spojeva se radi o preklopnim spojevima. U tom sluaju raunamo sa srednjim tangencijalnim naprezanjima: Srednje tangencionalno naprezanje je:

U gornjim su jednadbama:

-L normalno naprezanje u materijalu lema, N/mm2 - KA faktor primjene (udara)

- AL povrina zalemljenog spoja, mm2

- LB vlana vrstoa materijala lema, N/mm2 (tab.3.1) - L srednje tangencijalno naprezanje u spoju, N/mm2 - LB odrezna vrstoa lema, N/mm2 - S faktor sigurnosti

24

Parametri za proraun lemljenog spoja

Kod preklopnih spojeva limova, jednakih debljina materijala koji se spajaju (s), i koji

se kako je reeno esto koriste, duina preklopa (l) se odreuje na temelju jednadbe

Ovdje je:

- l (lp) potrebna duina preklopa, mm - s debljina osnovnog materijala, mm

- Rm vlana vrstoa osnovnog materijala, N/mm2

- dopM doputeno naprezanje osnovnog materijala, N/mm2 - dopL doputeno naprezanje materijala lema, N/mm2

Pretpostavka je da se zadrava nosivost osnovnog materijala (lb LB =sbRm). Obino se izvodi

duina preklopa sa l/s = 4 do 6. Kod veih preklopa je teko postii jednolik raspored lema po cijeloj povrini spoja. U sluaju veih debljina limova koji se spajaju dolazi do izraaja i optereenje lema na savijanje pa bi trebalo raunati sa kombiniranim optereenjem (savijanje i smik). U sluaju kad je spoj optereen torzionim momentom raunamo sa naprezanjem:

Ovdje su:

- L smino naprezanje u spoju, N/mm2 - T okretni moment koji treba prenijeti lemljeni spoj, Nmm

- b, d irina odnosno promjer spoja, mm - Rm Vlana vrstoa osnovnog materijala

25

Za sluaj epa u provrtu, optereenog aksijalnom silom vrijedi:

dlpLB=d 2Rm/4 Iz gornje jednadbe slijedi potrebna duina preklopa lP:

Sve duinske mjere su u milimetrima.

Pad vremenske vrstoe lemljenog spoja sa temperaturom i trajanjem optereenja za meko lemljeni elik za materijalom lema Pb50Sn50.

vrstoe nekih materijala za tvrde lemove prema DIN 8525

Vrijednosti su za srednju veliinu raspora h=0,1 mm Za odnos vlane vrstoe i vrstoe na odrez moe se uzeti grubi odnos: L=(1.5...2,5)L

26

8. Izvedba mjesta lemljenja

Le m l j en j e sa zra n o u ( ra s po rom ) : povrine spajanja odvojene ( pri temp. lemljenja voditi rauna otoplinskim dilatacijama) malom jednolikom zranou; lem se kapilarnim djelovanjem usisavau tu zranost:

Lemljenje sa avom:razmak povrina koje se spajaju je tu vei od 0,5 mm, ili se izvodi V ili X av (ponekad se zato govori o zavarivakom lemljenju); rijetko se izvodi u strojarstvu (manja vrstoa, potrebna velika koliina lema).

27

9. Primjena Lemljenje se koristi u vodoinstalaterstvu, elektronici, metalurgiji od rina do nakita.

Lemljenje prua razumne trajne ali reverzibilne veze izmeu bakrenih cijevi u vodoinstalaterskim sustavima kao i u limenim predmetima kao npr. Konzervama za hranu,

kinim odljevima i automobilskim radijatorima.

Komponente za nakit, strojne alate i neke komponente za hladnjake te vodoinstalaterstvo su

esto sastavljane i popravljene na viim temperaturama.

Manji mehaniki dijelovi se esto leme takoer.

Lemljenje se takoer koristi i za spajanje olova i bakrene folije u stakleni rad.

Moe se koristiti i kao polu-trajnu zakrpu za curenje u kontenjer ili neto slino.

Elektrino lemljenje povezuje elektrine ice i elektrine komponente u PCB (Printed circuit boards).

U vojsci, medicini, ak i NASAi, primjena lemljenja u dananjem svijetu je gotovo neograniena.

28

4.ZAKLJUAK

Lemljenjem moemo spajati razliite vrste metala, dodue postoji relativno niska nosivost koja se djelomino smanjuje sa prolaskom vremena, postoje neki materijali s kojima postoje potekoe u lemljenju itd.

Budunost e traiti primjenu sastavljanja elektrinih komponenti sa najveom moguom uinkovitou, elektromobili, obnovljiva energija, zrani prostor, vojna primjena, svi zahtjevaju vrhunsku uinkovitost.

U napredujuem modernom svijetu potreba za elektronikom moe samo rasti, a tako i za njenim sastavljanjem.

Aparati za lemljenje e biti potrebniji i potrebniji.

Lemljenje daje odgovor za mnoge stvari i jedan je od nunosti bez kojih se ne moe u modernom svijetu.

Jedan metal e uvijek biti potrebno spojiti sa drugim, barem u doglednoj budunosti. A to e uvijek biti mogue sa mekim, tvrdim, visokotemperaturnim lemljenjem.

Ovu temu sam izabrao jer sam smatrao da je dovoljno opirna da lake shvatim cjelokupni koncept.

Nije bilo toliko informacija koliko sam oekivao, no bilo je sasvim dovoljno da shvatim to je lemljenje, zato se koristi, gdje se koristi, kakve spojeve ima, kakve vrste lemljenja, kada se iste koriste, kako funkcioniraju itd.

Povrine spajanja budu odvojene, ostvaruju se nosivi spojevi ili se radi o postupku privrenja materijala, treba nastojati da prilikom procesa lemljenja dijelovi koji se leme zadre isti poloaj do skruivanja lema. Lemovi se svrsihodno oblikuju tako da budu optereeni smino. Lemove dijelimo prema nainu dovoenja topline, lemovima i obliku spoja.

Lemljenje ima ogromnu irinu primjene, mislim da moemo sa sigurnou rei da ima lijepu budunost.

29

5.LITERATURA

[1] Elementi strojeva, Karl-Heinz Decker, Tehnika knjiga Zagreb, 2.popravljeno izdanje

[2] www.fsb.unizg.hr

[3] http://www.riteh.uniri.hr/

[4] https://www.sfsb.hr/

[5] http://www.sfsb.unios.hr/