Lemljenje ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika

1. Materijal za lemljenje

 (1)Lemljenje ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika uključuje meko i tvrdo lemljenje.Lem koji se široko koristi u mekom lemljenju je kositreno-olovni lem.Močljivost ovog lema na čelik raste s povećanjem udjela kositra, pa se za brtvljenje spojeva treba koristiti lem s visokim udjelom kositra.Sloj intermetalnog spoja Fesn2 može se formirati na granici između kositra i čelika u kositreno-olovnom lemu.Kako bi se izbjeglo stvaranje spoja u ovom sloju, temperaturu lemljenja i vrijeme držanja treba pravilno kontrolirati.Smična čvrstoća spojeva ugljičnog čelika lemljenih s nekoliko tipičnih kositreno-olovnih lemova prikazana je u tablici 1. Među njima, čvrstoća spojeva lemljenih s 50% w (SN) najveća je, a čvrstoća spojeva zavarenih lemom bez antimona veća je od to s antimonom.

Tablica 1. Smična čvrstoća spojeva ugljičnog čelika lemljenih kositreno-olovnim lemom

Kod tvrdog lemljenja ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika uglavnom se koriste čisti bakar, bakar cink i srebro bakar cink dodatni metali za lemljenje.Čisti bakar ima visoko talište i lako oksidira osnovni metal tijekom lemljenja.Uglavnom se koristi za lemljenje u oklopu plina i lemljenje u vakuumu.Međutim, treba napomenuti da razmak između lemljenih spojeva treba biti manji od 0,05 mm kako bi se izbjegao problem da se razmak spoja ne može ispuniti zbog dobre fluidnosti bakra.Spojevi ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika lemljeni čistim bakrom imaju veliku čvrstoću.Općenito, čvrstoća na smicanje je 150 ~ 215 mpa, dok je vlačna čvrstoća raspoređena između 170 ~ 340 mpa.

U usporedbi s čistim bakrom, talište bakreno-cinkovog lema smanjuje se zbog dodatka Zn.Kako bi se spriječilo isparavanje Zn tijekom tvrdog lemljenja, s jedne strane, može se dodati mala količina Si u bakar-cink lem;S druge strane, moraju se koristiti metode brzog zagrijavanja, kao što su plameno lemljenje, indukcijsko lemljenje i lemljenje potapanjem.Spojevi ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika lemljeni bakrenim i cinkovim dodatnim metalom imaju dobru čvrstoću i plastičnost.Na primjer, vlačna čvrstoća i posmična čvrstoća spojeva ugljičnog čelika lemljenih b-cu62zn lemom dostižu 420MPa i 290mpa.Točka taljenja srebrnog bakrenog lema niža je od one bakreno-cinkovog lema, što je pogodno za zavarivanje iglom.Ovaj dodatni metal prikladan je za plameno lemljenje, indukcijsko lemljenje i lemljenje u peći ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika, ali sadržaj Zn treba smanjiti što je više moguće tijekom lemljenja u peći, a brzinu zagrijavanja treba povećati.Lemljenjem ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika sa srebrnim bakrenim i cinkovim dodatnim metalom mogu se dobiti spojevi dobre čvrstoće i plastičnosti.Konkretni podaci navedeni su u tablici 2.

Tablica 2 čvrstoća spojeva čelika s niskim udjelom ugljika zalemljenih srebrno bakreno-cinkovim lemom

(2) Topilo: za tvrdo lemljenje ugljičnog i niskolegiranog čelika koristi se topilo ili zaštitni plin.Topilo se obično određuje odabranim dodatnim materijalom i metodom lemljenja.Kada se koristi kositreno-olovni lem, miješana tekućina cinkovog klorida i amonijevog klorida može se koristiti kao topilac ili drugi poseban topilac.Ostatak ovog topitelja općenito je vrlo korozivan, a spoj treba strogo očistiti nakon lemljenja.

Kod tvrdog lemljenja s bakreno-cinkovim dodatnim materijalom treba odabrati fluks fb301 ili fb302, odnosno boraks ili mješavinu boraksa i borne kiseline;Kod lemljenja plamenom, mješavina metil borata i mravlje kiseline također se može koristiti kao topilo za lemljenje, u kojem pare B2O3 igraju ulogu uklanjanja filma.

Kada se koristi srebro bakar cink za tvrdo lemljenje, mogu se odabrati topila za lemljenje fb102, fb103 i fb104, odnosno mješavina boraksa, borne kiseline i nekih fluorida.Ostatak ovog topitelja je do određene mjere korozivan i treba ga ukloniti nakon lemljenja.

2. Tehnologija lemljenja

Površinu koju treba zavariti treba očistiti mehaničkim ili kemijskim metodama kako bi se osiguralo potpuno uklanjanje oksidnog filma i organske tvari.Očišćena površina ne smije biti prehrapava i ne smije se lijepiti za metalne strugotine ili drugu prljavštinu.

Ugljični čelik i niskolegirani čelik mogu se lemiti različitim uobičajenim metodama lemljenja.Tijekom lemljenja plamenom treba koristiti neutralni ili blago smanjeni plamen.Tijekom rada treba izbjegavati izravno zagrijavanje dodatnog metala i topitelja plamenom što je više moguće.Metode brzog zagrijavanja kao što su indukcijsko lemljenje i lemljenje potapanjem vrlo su prikladne za lemljenje kaljenog i poboljšanog čelika.U isto vrijeme, kaljenje ili lemljenje na temperaturi nižoj od kaljenja treba odabrati kako bi se spriječilo omekšavanje osnovnog metala.Prilikom lemljenja niskolegiranog čelika visoke čvrstoće u zaštitnoj atmosferi, ne samo da je potrebna visoka čistoća plina, već se mora koristiti i plinski tok kako bi se osiguralo vlaženje i širenje dodatnog metala na površini osnovnog metala.

Zaostali fluks se može ukloniti kemijskim ili mehaničkim metodama.Ostaci organskog topitelja za lemljenje mogu se obrisati ili očistiti benzinom, alkoholom, acetonom i drugim organskim otapalima;Ostaci jakog korozivnog fluksa kao što su cinkov klorid i amonijev klorid moraju se prvo neutralizirati u vodenoj otopini NaOH, a zatim očistiti toplom i hladnom vodom;Bornu kiselinu i ostatke fluksa borne kiseline teško je ukloniti, a može se riješiti samo mehaničkim metodama ili dugotrajnim uranjanjem u nadolazeću vodu.