Lemljenje ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika

1. Materijal za lemljenje

 (1)Lemljenje ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika uključuje meko i tvrdo lemljenje. Široko korišteni lem kod mekog lemljenja je lem s kalajem i olovom. Kvašivost ovog lema na čeliku raste s povećanjem sadržaja kalaja, tako da se za brtvljenje spojeva treba koristiti lem s visokim sadržajem kalaja. Sloj intermetalnog spoja Fesn2 može se formirati na granici između kalaja i čelika u lemu s kalajem i olovom. Kako bi se izbjeglo stvaranje spoja u ovom sloju, temperatura lemljenja i vrijeme zadržavanja trebaju se pravilno kontrolirati. Čvrstoća na smicanje spojeva ugljičnog čelika lemljenih s nekoliko tipičnih lemova s ​​kalajem i olovom prikazana je u Tablici 1. Među njima, čvrstoća spoja lemljenog s 50% w (SN) je najveća, a čvrstoća spoja zavarenog lemom bez antimona veća je od one s antimonom.

Tabela 1 smična čvrstoća spojeva ugljičnog čelika lemljenih kalajno-olovo lemom

Prilikom lemljenja ugljičnog i niskolegiranog čelika, uglavnom se koriste dodatni metali za lemljenje od čistog bakra, bakra i cinka te srebra i bakra i cinka. Čisti bakar ima visoku tačku topljenja i lako oksidira osnovni metal tokom lemljenja. Uglavnom se koristi za lemljenje u atmosferi plina i vakuumsko lemljenje. 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 popuniti zbog dobre fluidnosti bakra. Spojevi ugljičnog i niskolegiranog čelika lemljeni čistim bakrom imaju visoku čvrstoću. Općenito, čvrstoća na smicanje je 150 ~ 215 MPa, dok je zatezna čvrstoća raspoređena između 170 ~ 340 MPa.

U poređenju sa čistim bakrom, tačka topljenja bakar-cinkovog lema se smanjuje zbog dodavanja Zn. Da bi se spriječilo isparavanje Zn tokom lemljenja, s jedne strane, u bakar-cinkov lem se može dodati mala količina Si; s druge strane, moraju se koristiti metode brzog zagrijavanja, kao što su lemljenje plamenom, indukcijsko lemljenje i lemljenje uranjanjem. Spojevi ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika lemljeni metalom za punjenje bakra i cinka imaju dobru čvrstoću i plastičnost. Na primjer, zatezna čvrstoća i čvrstoća na smicanje spojeva ugljičnog čelika lemljenih b-cu62zn lemom dostižu 420 MPa i 290 MPa. Tačka topljenja srebro-bakar-cinkovog lema za stanicu je niža od tačke topljenja bakar-cinkovog lema za stanicu, što je pogodno za zavarivanje iglom. Ovaj dodatni metal je pogodan za lemljenje plamenom, indukcijsko lemljenje i lemljenje u peći ugljičnog i niskolegiranog čelika, ali sadržaj Zn treba smanjiti što je više moguće tokom lemljenja u peći, a brzinu zagrijavanja treba povećati. Lemljenje ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika metalom za punjenje srebro-bakar-cinka može dobiti spojeve dobre čvrstoće i plastičnosti. Specifični podaci su navedeni u Tabeli 2.

Tabela 2 čvrstoća spojeva niskougljičnog čelika lemljenih srebrno-bakreno-cinkovim lemom

(2) Fluks: za lemljenje ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika koristi se fluks ili zaštitni plin. Fluks se obično određuje odabranim dodatnim metalom i metodom lemljenja. Kada se koristi lem od kalaja i olova, kao fluks ili drugi specijalni fluks može se koristiti mješavina cink hlorida i amonijum hlorida. Ostatak ovog fluksa je uglavnom vrlo korozivan, a spoj treba strogo očistiti nakon lemljenja.

Prilikom lemljenja s metalom za lemljenje bakrom i cinkom, 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 fluks za lemljenje, u kojem para B2O3 igra ulogu uklanjanja filma.

Kada se koristi dodatni metal za lemljenje na bazi srebra, bakra i cinka, mogu se odabrati fluksovi za lemljenje fb102, fb103 i fb104, odnosno mješavina boraksa, borne kiseline i nekih fluorida. Ostatak ovog fluksa je do određene mjere korozivan i treba ga ukloniti nakon lemljenja.

2. Tehnologija lemljenja

Površina koja se zavaruje mora se očistiti mehaničkim ili hemijskim metodama kako bi se osiguralo potpuno uklanjanje oksidnog filma i organskih materija. Očišćena površina ne smije biti previše hrapava i ne smije se lijepiti za metalne strugotine ili drugu prljavštinu.

Ugljični čelik i niskolegirani čelik mogu se lemiti raznim uobičajenim metodama lemljenja. Tokom lemljenja plamenom treba koristiti neutralni ili blago redukujući plamen. Tokom rada, treba izbjegavati direktno zagrijavanje dodatnog metala i fluksa plamenom koliko god je to moguće. Brze metode zagrijavanja, kao što su indukcijsko lemljenje i lemljenje uranjanjem, vrlo su pogodne za lemljenje kaljenog i popuštenog čelika. Istovremeno, kaljenje ili lemljenje na temperaturi nižoj od popuštanja 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 fluks plina kako bi se osiguralo vlaženje i nanošenje dodatnog metala na površinu osnovnog metala.

Preostali fluks se može ukloniti hemijskim ili mehaničkim metodama. Ostaci organskog fluksa za lemljenje mogu se obrisati ili očistiti benzinom, alkoholom, acetonom i drugim organskim rastvaračima; Ostaci jakog korozivnog fluksa poput cink hlorida i amonijum hlorida prvo se neutraliziraju u vodenom rastvoru NaOH, a zatim očiste toplom i hladnom vodom; Ostaci borne kiseline i fluksa borne kiseline teško se uklanjaju i mogu se riješiti samo mehaničkim metodama ili dugotrajnim potapanjem u vodu koja se diže.