prezentacija lemljenje

LEMLJENJE

Doc.dr.sc. I. Garašić

ZiM

“Lemljenje je postupak spajanja metalnih

materijala s pomoću rastaljenog dodatnog

metala (lema), čija je temperatura taljenja

ispod temperature taljenja osnovnog

materijala. Osnovni metal je kvašen

lemom bez da se sam tali.”

Prednosti lemljenja

• Lemljenje se može lako mehanizirati i automatizirati, te je zbog toga pogodno za serijsku i masovnu proizvodnju

• Ne tali se osnovni materijal, pa ne dolazi do većih strukturnih promjena

• Vrlo lako se spajaju raznorodni materijali

• Postupak je dosta brz

• Deformacije radnog komada su minimalne

• Nije potrebna naknadna mehanička obrada zalemljenog spoja

Shematski prikaz tvrdo zalemljenog

četverotaktnog, četverocilindričnog motora

Tvrdo zalemljeni automobilski motor

Procesi pri lemljenju

- Kvašenje površine radnog komada

- Adhezione pojave

- Difuzione pojave na graničnim površinama

- Kapilarno djelovanje lema

- Razlijevanje lema

- Otapanje lako taljivih faza pojedinog

metala i sličnih metalurških reakcija

a) Nema kvašenja – rastaljeni lem se formira u

obliku kuglice

b) Dobro kvašenje – lem se širi po površini

osnovnog materijala

Pri dolasku rastaljene kapljice lema na radnu

površinu radnog komada, koja je dovoljno

zagrijana ali ne i rastaljena, mogu se dogoditi

sljedeći slučajevi:

a) Lem se širi kao tekućina, koja se “upija” u osnovni metal s vrlo malim kutom kvašenja (potpuno kvašenje)

b) Lem ostaje u obliku spljoštene kapljice na radnoj površini (nepotpuno kvašenje)

c) Lem pri većem pregrijavanju se razlijeva, ali pri hlađenju se skuplja opet u kapljicu s kutom kvašenja oko 90° ili više.

Kvašenje osnovnog metala rastaljenim lemom je proces koji se događa samo na površini radnog komada.

• γ1,2 - sila površinske napetosti između lema i osnovnog materijala

• γ 1,3 – sila površinske napetosti između atmosfere i osnovnog metala

• γ 2,3 – sila površinske napetosti između atmosfere i lema

cos

cos

3,22,13,1

3,22,13,1

3,22,13,1

H

pk – kapilarni tlak punjenja

γH – prionjivost lema

b – širina zazora

bp H

k

2

hgpH

pH – hidrostatski tlak

g – gravitacija

ρ – gustoća tekućine

hgb

bhg

hgb

H

H

H

2

2

2

Kapilarno djelovanje u širokom i uskom zazoru

a) Preširoki zazor

b) Pravilni zazor, na gornjoj slici početak, a na donjoj kraj kvašenja;

1 – radni komad

2 – lem

• Difuziona zona na osnovnom metalu Do.m. i lemu

Dl

a) Bezdifuzni spoj

b) Rastvorno – difuzni spoj

c) Kontaktno – reakcioni spoj

d) Dispergirani spoj

TL – temperatura lemljenja

TK – temperatura kvašenja

τL – vrijeme lemljenja

τR – vrijeme od početka difuzionog procesa

OM – osnovni materijal

Bezdifuzioni spoj RL

KL TT

Rastvorno – difuzioni spoj

Kontaktno – reakcioni spoj

Dispergirani spoj

Podjela postupaka lemljenja

• Radna temperatura (meko i tvrdo lemljenje)

• Oblik spoja (lemljenje u zazoru, lemljenje u

žlijebu, lemljenje nanošenjem)

• Način zagrijavanja (plinski, indukcijom, peć, itd.)

• Vrsta zaštitne atmosfere (zrak, zaštitni plin,

vakuum)

• Način uklanjanja oksida za vrijeme lemljenja

(talilo, reducirajući plin, vakuum itd.)

PL

INS

KIM

PL

AM

EN

OM

LEMLJENJE

U P

EĆ

IMA

IND

UK

CIJ

SK

O

EL

EK

TR

OO

TP

OR

NO

UR

AN

JA

NJE

M

EG

ZO

TE

RM

NO

ZR

AČ

EN

JE

M

EL

EK

TR

OL

UČ

NO

LE

MIL

IMA

TR

EN

JE

M

EL

EK

TR

ON

SK

IM

ML

AZ

OM

LA

SE

RO

M

Z Z P V Z P V Z P Z Z P V Z P V Z Z Z V Z

JEDAN - PEĆI - U KUPKU - SVJETLOSNO

PLAMENIK NA PLIN LEMA - INFRACRVENO

NIZ - PEĆI - U KUPKU

PLAMENIKA NA TEK. TALILA

GORIVA

- ELEKTROOTP.

PEĆI OZNAKE:

Z – LEMLJENJE NA ZRAKU UZ TALILO

P – LEMLJENJE POD ZAŠTITOM INERTNOG ILI REDUCIRAJUĆEG PLINA

V – LEMLJENJE U VAKUUMU

Uređaj i pribor

za izvođenje

-Plamenik

-Plamenik za gradski

plin

-Plamenik za propan

Dodatni metal

-Kositreni lemovi

-Mesingani lemovi

-Fosforni lemovi +

odgovarajuće talilo

-Srebrni lemovi

Tehnika rada

-Meki plamen s

pretičkom gorivog plina,

osim kod mesinganih

lemova, gdje treba malo

oksidirajući plamen

-Nanijeti talilo i

eventualno dodati za

vrijeme lemljenja

-Jednako zagrijati

spojne dijelove

-Lemljenje izvršiti unutar

3 minute

Područje

primjene

-Standardni postupak

lemljenja naročito za

reparaturne radove

(debljina stjenke s = 1

do 10mm)

-Za male serije

-Instalacije i cjevovodi

-U limarstvu

Materijali: niskougljični

čelici , ugljični čelici, sivi

lijev, Cu, Ms, Ni i Ni

legure

Karakteristike

postupka

-Mala mogućnost

mehanizacije

-Temperatura plamena, °C sa zrakom s kisikom

Propan 1925 2850

Acetilen 2325 3100

Gradski plin 1918 2730

-Tlak plina:

propan 1,5 – 4 bar

acetilen 0,5 – 0,8 bar

gradski plin 0,3 bar

-Vrijeme lemljenja 0,5 – 3

minute

-Lemljenje u žlijebu i zazoru

-Dozvoljena veličina zazora

0,2 – 0,5 mm

Uređaj i pribor

za izvođenje

-Sustav plamenika

-Transportni uređaj

-Plinska stanica ili

baterije plinskih boca

Dodatni

materijal

-Lemovi s uskim

intervalom taljenja,

odnosno radnom

temperaturom ispod

850°C:

- Fosforni lemovi

- Srebrni lemovi

Tehnika rada

-Sastaviti dijelove

radnog komada, nanijeti

talilo, postaviti lem

-Sastavljeni dio postaviti

na transportnu traku

-Brzinu trake podesiti

ovisno o veličini radnog

komada i primjenjenom

lemu

Područje

primjene

Male serije do masovne

proizvodnje

-Radni komadi manjih

dimenzija (s = 1 do 5

mm)

-Armature, dijelovi za

vozila, cijevne

konstrukcije itd.

Materijali: nelegirani i

niskolegirani čelici Cu,

Ms, Al

Karakteristike

postupka

-Srednji do visoki

stupanj mehanizacije

-Parametri kao kod

plinskog ručnog

lemljenja

-Vrijeme lemljenja od 20

s do 3 min

-Lemljenje u zazoru

-Dozvoljena veličina

zazora b ≤ 0,2 mm

Uređaj i pribor

za izvođenje

Peć s odgovarajućim

načinom zagrijavanja

-Uređaj za proizvodnju

zaštitnog plina

-Uređaj za transport

radnih komada

Dodatni

materijal

-Bakreni lemovi

-Srebrni lemovi

(lemovi ne smiju

sadržavati Zn i Cd)

Tehnika rada

-Potrebno je bolje

čišćenje radnih komada

radi ograničenog

djelovanja zaštitnog

plina

-U peć se stavljaju

sastavljeni dijelovi s

umetnutim lemom

-Ovisno o primjenjenom

lemu i dimenzijama

radnog komada odrediti

brzinu trake

Područje

primjene

-Za masovnu proizvodnju

-Za dijelove s

istovremenim lemljenjem

više spojeva (potpuno

progrijavanje)

-Dijelovi za vozila,

kućanski aparati itd.

(debljina stijenki

s=1-10mm, težina do 3kg)

Materijali: nelegirani i

niskolegirani čelici,

visokolegirani čelici, Cu,

tvrdi metali

Karakteristike

postupka

-Visoki stupanj mehanizacije

-Učinak peći 10 – 500 kW

-Temperatura peći 1150°C

(za bakrene lemove)

odnosno 50°C iznad radne

temperature za ostale

lemove

-Izlazna temperatura radnih

komada 100 do 200°C

-Vrijeme lemljenja 5 – 30min

-Lemljenje u zazoru

-Širina zazora 0,01 do 0,2

mm

Indukcijski postupak lemljenja

Uređaj i pribor

za izvođenje

-Uređaj za srednju ili visoku

frekvenciju

-Trafo

-Induktor

-Sistem za hlađenje induktora i

uređaja

-Radni stol ili posebno

postrojenje za mehanizirano

lemljenje

Dodatni metal

-Srebrni lemovi

- Fosforni lemovi + talilo ili

- Mesingani lemovi zaštitni

plin

- Aluminijski lemovi

- Bakreni lemovi

Tehnika rada

Podešavanje snage

stroja

-Oko sastavljenog

dijela s umetnutim

lemom i talilom

postaviti induktor

-Podešavanje vremena

zagrijavanja

Područje

primjene

-Srednje do visoke serije

-Jednostavni oblici,

naročito rotacioni (debljina

stjenke za srednju

frekvenciju 4 do 12 mm, a

za visoku 0,1 – 3 mm)

-Šivaći strojevi, alati s

pločicama od tvrdog

metala, elektroindustrija,

dijelovi za vozila, itd.

Materijali: svi metalni

materijali, posebno

nelegirani čelici, Cu, Ms,

Al

Karakteristike

postupka

-Visoki stupanj

mehanizacije

-Učinak: Srednja frekvencija(1- 10 kHz):

20 – 300 kW

Visoka frekvencija (0,1 – 5MHz)

2 – 30 kW

-Vrijeme lemljenja: Srednja frekvencija 0,5 – 4 min

Visoka frekvencija 5 – 60 s

-Lemljenje u zazoru

-Širina zazora

b ≤ 0,2 mm

Uređaj i

pribor za

izvođenje

-Uređaj za EO

zavarivanje

-Kliješta za EO

zavarivanje ili

posebna kliješta

za lemljenje

Dodatni

materijal

- Mesingani

lemovi + talilo

Tehnika rada

-Podešavanje snage

uređaja

-Između kliješta

postavlja se radni

komad s umetnutim

lemom i talilom

-Podešavanje

vremena zagrijavanja

Područje

primjene

-Za male do srednje

serije

-Za preklopne

spojeve (debljine

stjenke ispod 2 mm)

-Alati s pločicama od

tvrdog metala, tračne

pile

Materijali: nelegirani

čelici,

bronca

Karakteristike

postupka

-Mali do srednji stupanj

mehanizacije

-Gustoća struje 1,5–

7,5A/mm2

-Jakost struje 500–10 000A

-Sekundarni napon 4V

-Vrijeme lemljenja 5 – 20 s

-Lemljenje u zazoru

-Širina zazora b = 0,1–

0,3mm

VRSTE LEMOVA

MEKI TVRDI

TEMPERA-

TURA

SOLIDUSA

183 °C

TEMP.

SOLIDUSA

<183°C

TEMP.

SOLIDUSA

>183°C

MEKI

LEMOVI

ZA

ALUMINIJ

LEMOVI

ZA

OPĆU

UPORABU

VISOKO-

TEMP.

LEMOVI

LEMOVI

ZA LEMLJ.

U

VAKUUMU

LEMOVI

ZA

POSEBNU

NAMJENU

TVRDI

LEMOVI

ZA

ALUMINIJ

Sn-Pb Sn-Pb-Cd Sn-Ag Sn-Zn-Cd Cu Ni-Cr-Si-Fe Ag-Cu-Sn Ag-Cu-Cd-Zn Al-Si

Ag-Cu-In Ag-Cu

Sn-Pb-Sb Sn-In Sn-Sb Sn-Zn Cu-Sn Ni-Cr-Si Ag-In Ag-Cu-Mn-Ni-Zn

Au-In Ag-Cu-Sn Al-Si-Cu

Sn-Pb-Cu In Cd-Zn Zn-Cd Cu-Zn Ni-Cr-Si-B-Fe Ag-Cu Ag-Cu-Zn-Sn

Ag-Cu-Pd Ag-Zn-Cd

Sn-Pb-Ag Bi-Sn-Cd Pb-Ag Cd-Zn Cu-Ni-Zn Ni-Cr-Si-B Ag-Cu-Pd Ag-Cu-Cd-Zn-Ni Al-Si-Sn

Au-Ag-Pd Cu-Ni-Mn

Sn-In-Cd Zn-Sn Pb-Sn-Zn Cu-P Mn-Ni-Co Au-Cu Cu-Ni-Si

Mn-Ni Au-Ni Cu-Mn-Co-Ni AL-Si-Cu

Bi-In-Pb-Sn Cd-Zn-Ag Zn-Al Ag-Cu-P Mn-Ni-Cr Ag-Pd-Cu Cu-Mn

Ag Cu-Mn-Co

Bi-Pb-In-Sn-Cd Zn Zn Ag-Cu-Zn Ag-Mn Pd-Au Cu-Sn-Ag

Ag Cu Cu-Au Pd-Ni-Cr

Sn-Cd-Zn-Al Ag-Cd-Cu-Zn Pd-Ni Ag-Pd Cu-Ti-Be

Au Ti-Zn-Be

Sn-Pb-Zn Pd-Ag-Mn Cu Ni-Au-Mo

Pd-Cu-Ag Ni-Cr-Si

Pd-Ni Ni-Mo

Au-P Cr-V

Au-Pt-Pd

Pd

Pt-Pd-Au

Pt

TALILA

ZA MEKO LEMLJENJE ZA TVRDO LEMLJENJE

ANORGANSKA

TALILA

ORGANSKA

TALILA

TALILA ZA

MEKO

LEMLJENJE

ALUMINIJA

TALILA S

RADNOM

TEMPERATUROM

550°-800°C

TALILA S

RADNOM

TEMPERAT

UROM

750°-1100°C

TALILA S

RADNOM

TEMPERATUROM

PREKO

1000°C

TALILA S

RADNOM

TEMP.

600°-1000°C

(BEZ BORA)

TALILA ZA

TVRDO

LEMLJENJE

ALUMINIJA

-KLORIDI - HALOGENI - NA BAZI - SPOJEVI - SPOJEVI - SPOJEVI - SPOJEVI - KLORIDI - HIGROSK.

(NAJČEŠĆE SPOJEVI ORGANSKIH BORA BORA BORA KLORIDI

CINKOVI) (S KLOROM SPOJEVA I FLUORIDI

I BROMOM) (AMINO - FLUORIDI -FOSFATI - FLUORIDI (LITIJEVI

SPOJEVI) SPOJEVI)

S DODATKOM - SILIKATI

FLORIDA I

KLORIDA - NEHIGRO-

SKOPI

SPOJEVI

- NA BAZI

ORGANSKIH

HALOGENIH

SPOJEVA

Oblikovanje spoja

- Spoj treba oblikovati tako da zazor bude po cijeloj spojnoj površini ravnomjeran i neprekinut

- Treba predvidjeti da dolazi do povećanja zazora pri zagrijavanju

- Po mogućnosti izbjegavati velike spojne površine

- Pri mogućnosti nastajanja velikih naprezanja primijeniti preklopni spoj

- Omogućiti slobodno otjecanje talila sa spojnog mjesta pri nailasku lema

- Pri lemljenju metala s različitim koeficijentima istezanja treba predvidjeti odgovarajuću veličinu zazora

- Oblikovati spojeve po mogućnosti tako da se sami centriraju

- Zagrijavanje lema treba biti indirektno, tj. preko radnog komada

Zahtjevi na talilo

- Niže talište od tališta lema

- Dosta velika brzina otapanja oksida

- Dobra zaštita radnog komada u vremenu zagrijavanja

- Lako istjecanje talila u trenu nailaska lema

- Lako odstranjivanje ostataka talila nakon lemljenja radi sprječavanja korozije, pošto tvari od kojih je sačinjeno talilo imaju u principu dosta agresivno djelovanje

VRSTE SPOJEVA KOD

LEMLJENJA

a) Sučeljeni spoj

b) “T” spoj

c) Kosi rubovi

d) Preklopni spoj

e) Postupni spoj

Pravilno Nepravilno

Pravilno Nepravilno SPOJ LIM – LIM

Pravilno Nepravilno SPOJ CIJEV – LIM

Pravilno Nepravilno SPOJ CIJEV – CIJEV

Pravilno Nepravilno SPOJ CIJEV - PRIRUBNICA

Pravilno Nepravilno SPOJ SVORNJAK - PRSTEN

Vrsta spoja Skica spoja Primjedba


PREKLOPNI

Greške pri lemljenju

- Greške u osnovnom materijalu

- Greške u lemu

- Greške zalemljenog spoja kao

cjeline

- Vezivanje

- Popunjavanje žlijeba ili zazora

- Uključine

- Porozitet i šupljine

- Korozija

- Pukotine u lemu

- Pukotine u osnovnom materijalu

- Zaostale deformacije

Vrste grešaka koje mogu

nastupiti pri lemljenju:

Vrsta greške Uzrok greške

Lem ne kvasi

površine radnog

komada

1. Nedovoljno zagrijavanje

radnog komada

2. Nedovoljno ulaženje

talila u zazor te nema

uklanjanja oksida

3. Nedovoljno čiste ili loše

obrađene površine

radnog komada

4. Nepravilan oblik spoja

a) preveliki zazor

b) premali zazor


Iscurenje lema

(kapljice ispod

radnog komada)

1. Loše očišćene ili

obrađene površine

2. Premalo talila

3. Pregrijavanje radnog

komada

4. Pregrijavanja lema, a

radni komad je još

hladan


Porozitet

1. Isparavanje lako

taljivih faza lema ili

talila

2. Pri plinskom

lemljenju uslijed

nedovoljnog i

neravnomjernog

zagrijavanja

3. Prekratko grijanje

nakon rastaljivanja

lema


Šupljine

• Puno vlage u talilu

• Adsorbirana vlaga na

površini lema


Uključci troske

1. Nedovoljno čišćenje

površine

2. Neodgovarajuće talilo

– stvara spojeve s

osnovnim metalom

3. Pri plinskom lemljenju

u slučaju viška kisika

4. Neodgovarajuća

temperatura taljenja u

odnosu na

temperaturu taljenja

lema


Pukotine u lemu

(tople i hladne

nastaju rijetko)

1. Slaba istezljivost

lema

2. Lemljenje materijala

s jako različitim

fizičko-kemijskim

svojstvima

3. Zaostale napetosti u

osnovnom materijalu

4. Ako lem ima široki

interval kristalizacije


Pukotine u zoni

spoja i osnovnom

materijalu (nastaju

rijetko)

1. Zaostale vlastite

napetosti

2. Uslijed djelovanja

lema i talila

3. Uslijed zagrijavanja

na temperaturu

lemljenja

4. Stvaranje

intermetalnih spojeva


Deformacija radnog

komada

Loše oblikovan spoj

• Neravnomjerno

zagrijavanje i

hlađenje

• Nedovoljno

učvršćivanje radnih

komada tijekom

lemljenja

Ispitivanje čvrstoće

zalemljenih spojeva

• Klasifikacija lemova

• Čvrstoća zalemljenog spoja kao

cjeline

• Podloga za proračun i

dimenzioniranje spojeva

Shematski prikaz zalemljenog spoja

a) nepromijenjeni osnovni materijal

b) difuziona zona u čvrstom osnovnom materijalu

c) difuziona zona u prije rastaljenom lemu

d) skrutnuti lem

Utjecajni čimbenici na čvrstoću i

kvalitetu zalemljenih spojeva

- Čvrstoća osnovnog materijala

- Veličina i kvaliteta pripremljene površine za lemljenje

- Veličina zazora

- Oblik spoja

- Kemijski sastav osnovnog metala, lema i talila

- Vrijeme zagrijavanja do rastaljenja lema

- Vrijeme grijanja nakon rastaljenja lema

- Čvrstoća zalemljenog spoja ovisi i o kasnijim ekspoloatacijskim uvjetima

• σm ≈ 1,5 σ R

• σR ≥ 400 N/mm2 (MPa)

• σm ≈ 1,35 σ R

• σR ≤ 400 N/mm2 (MPa)

• Vlačna σm i smična τm čvrstoća zalemljenog spoja u ovisnosti o vlačnoj čvrstoći osnovnog materijala σOM.

Utjecaj veličine lemljene površine na vlačnu

čvrstoću zalemljenog spoja

Utjecaj hrapavosti na vlačnu čvrstoću zalemljenog

spoja

br.100

br.5/0 418

343

364

336

Utjecaj veličine zazora na čvrstoću zalemljenog spoja

Utjecaj oblika spoja na čvrstoću zalemljenog spoja

Oblik probe Izvedba Čvrstoća σm,N/mm2

390

393

425

488

402

352

343

395

465

Statička karakteristika lema LAg40Cd20 u

ovisnosti o temperaturi

Dimenzije epruvete za ispitivanje vlačne čvrstoće

prema IIW-metodi

POGLED”A”

ZAZOR

Naprava za plinsko lemljenje

Izgled epruvete za ispitivanje vlačne čvrstoće

prema DIN 8525

Izvještaj o ispitivanju mora

sadržati sljedeće podatke: - Broj epruveta

- Osnovni metal, s podacima o vlačnoj čvrstoći i granici tečenja

- Materijal lema

- Primjenjeno talilo

- Vrijeme čekanja od početka do završetka grijanja

- Promjer probe poslije kidanja

- Vlačnu čvrstoću spoja N/mm2, pojedinačne vrijednosti i srednju vrijednost

- Mjesto prijeloma (lem ili osnovni metal)

- Pri lomu u lemnom mjestu, vrstu i veličinu vidljivih grešaka

Epruveta za ispitivanje smične čvrstoće tvrdo

zalemljenih spojeva, tip I

Epruveta za ispitivanje smične čvrstoće meko ili

tvrdo zalemljenih spojeva, tip II

Ispitivanje smične čvrstoće za epruvetu, tip I

Ispitivanje smične čvrstoće za epruvetu, tip II

Greške zalemljenog spoja uslijed zaostalog talila

nastaju uglavnom u sredini spoja

Način pridržavanja epruveta pri indukcijskom

lemljenju

rf

503 , mm

ρ – električni otpor grijanog materijala, Ωmm2/m

f – frekvencija, s-1

μr – relativni permabilitet (magnetska vodljivost)

Raspodjela gustoće struje u ovisnosti o udaljenosti

od površine radnog komada

Mikro snimak zalemljenog spoja St 38b-2, LCu60Zn40,

okolica distantne CrNi žice, povećanje 200x

prezentacija lemljenje

Documents