Lemljenje kontakata i žica

Lemljenje - proces spajanja metala u čvrstom stanju s lemovima, koji, kada se rastale, teku u raspor, vlaže površine koje se leme, a kada se ohlade, skrućuju se, tvore lemljeni šav.

Lemljenje se izvodi na temperaturi nižoj od temperature taljenja materijala dijelova koji se spajaju. Istodobno, temperatura lema koji se koristi za lemljenje trebala bi biti nešto viša od tališta, a temperatura dijelova koji se spajaju trebala bi biti blizu temperature taljenja lema. Usklađenost s ovim uvjetom je neophodna za postizanje takve pokretljivosti lemljenja, koja osigurava popunjavanje praznina u šavovima između kontaktnih elemenata i protok oko njihovih površina.

Kvalitetan lemni spoj može se postići samo ako lem kvasi kontaktne površine elemenata koji se spajaju, a ima i visoka kapilarna svojstva te osigurava popunjavanje međuprostora između elemenata koji se spajaju.

Metalurška metoda spajanja dijelova pomoću lema s talištem ispod 450 ° C naziva se meko lemljenje. Prianjanje lema na metal nastaje zbog prianjanja lema na metal. Treba napomenuti da se talište lema za meko lemljenje na 450 ° C pretpostavlja uvjetno.

Izrada kontaktnih spojeva pomoću lema s talištem iznad 450 ° C naziva se lemljenje. Vezanje lema za metal u ovom slučaju je zbog adhezije i difuzije lema u metal.

Kod lemljenja gotovo da i nema taljenja spojenih elemenata pa se zalemljeni spojevi lakše popravljaju.

Lemljenjem se spajaju gotovo svi isti metali ili kombinacija različitih metala.

Bakar je jedan od metala koji se lako lemi. Međutim, dodavanje legirajućih elemenata bakru komplicira proces lemljenja, budući da prisutnost nečistoća u bakru mijenja svojstva oksidnih filmova, što je prepreka stvaranju pouzdanog spoja. Osim toga, nečistoće u bakrenim legurama reagiraju tijekom lemljenja i stvaraju krte spojeve. U tom smislu, prilikom izrade kontaktnih spojeva, topitelji i lemovi moraju biti pažljivo odabrani.

Lemljenje aluminija predstavlja dva velika izazova. Prvo, na aluminiju postoji vatrostalni oksidni film, a drugo, aluminij ima visoku toplinsku vodljivost s relativno niskim toplinskim kapacitetom i velikim koeficijentom linearnog širenja. Stoga, u procesu lemljenja aluminijskih kontaktnih elemenata, zagrijavanje mora biti lokalizirano, izbor fluksa mora se napraviti ovisno o dodacima za legiranje unesenim u metal.

Svojstva različitih metala koji se spajaju ili njihove kombinacije određuju kako tehnološki proces lemljenja tako i lemove, talila i opremu koja se koristi za lemljenje.

Zavarena kontaktna konstrukcija

Lemljenje ima mnogo toga zajedničkog sa zavarivanjem topljenjem, ali postoje temeljne razlike između njih dvoje. Ako su tijekom zavarivanja glavni i dodatni metali u bazenu za zavarivanje u rastaljenom stanju, tada se glavni metal ne topi tijekom lemljenja.

Općenito, lemljenje je kompleks metalurških i fizikalno-kemijskih procesa koji se odvijaju na granici između osnovnog čvrstog metala i tekućeg metala — lema. Ovisno o fizikalno-kemijskim svojstvima osnovnog materijala i lema, kao i uvjetima i metodom lemljenja, spoj koji se formira između njih ima drugačiju strukturu. Poznato je da je uvjet za spajanje osnovnog metala lemom adhezija. Prilikom vlaženja čiste metalne površine lemljenjem i njegovog naknadnog skrućivanja, događaju se sljedeći procesi.

Ako komponente koje čine lem ne stupaju u interakciju s osnovnim metalom prije otapanja u njemu, tada se između lema i ovog metala pojavljuju intergranularne veze. Čvrstoća veze očvrslog lema s osnovnim metalom je blizu čvrstoće samog lema. To je određeno činjenicom da lem popunjava sve neravnine i mikrokanale, koji tvore razvijenu adhezijsku površinu, koja znatno premašuje vidljivu kontaktnu površinu.

U slučaju da je otapanje jednog metala u drugom moguće na temperaturi lemljenja ili na nižim temperaturama, osim međukristalnih veza dolazi i do difuzije atoma lema u lemljeni metal i obrnuto. Međusobna difuzija lema i metala za lem izuzetno je osjetljiva na temperaturu. Stoga razvoj ovog procesa ovisi o temperaturi lemljenja i trajanju zagrijavanja. Pri određenim temperaturama, metal zavara i komponente lema tvore intermetalne slojeve na granici spoja.

Struktura kontaktnog spoja izrađenog lemljenjem je područje koje se sastoji od sloja lijevanog lema jednakog razmaku između elemenata koji se spajaju i okruženog s obje strane produktima interakcije lema s osnovnim metalima — intermetalni međuprodukt slojevi različitog sastava — i područja međusobnog rasporeda.

Struktura lemljenog spoja: 1 — spojene žice; 2 — zone korozije; 3 — intermetalni slojevi; 4 — lem; 5 — zona difuzije

Lemljenje aluminijskih žica

Spajanje i grananje punih žica presjeka 2,5 — 10 mm2 lemljenjem izvodi se nakon što se krajevi jezgre prethodno spoje dvostrukim uvijanjem tako da se na mjestu dodira žila formira utor. Spoj se zagrijava plamenom propan-butan plamenika ili benzinske lampe do temperature početka taljenja lema. Zatim s naporom trljajte spojne površine lemilom umetnutim u plamen. Kao rezultat trenja, žlijeb se čisti od nečistoća i pokositri kada se spoj zagrijava. Na taj način je cijeli spoj zabrtvljen.

Lemljenje spojeva i grananja punih žica

Spajanje, završavanje i grananje izoliranih aluminijskih žica lemljenjem proizvedeno nakon postupnog rezanja kontaktnih područja aluminijskih žica i njihovog prethodnog kalajisanja. Krajevi žila se umetnu u posebne oblike, postavljajući ih u sredinu i središte dijela cijevi tako da se međusobno dodiruju. Na žice se postavljaju zaštitni zasloni koji štite izolaciju spojenih žica od djelovanja plamena. Hladnjaci se dodatno koriste za velike presjeke žica. Unutarnje površine obrazaca prethodno su obojene hladnom bojom ili utrljane kredom. Mjesta gdje žice ulaze u matricu zapečaćena su limom ili azbestom za užad kako bi se spriječilo curenje lema.

Prije direktnog plamenog lemljenja središnji dio matrice se zagrijava, zatim se u plamen unosi lem koji taljenjem ispunjava matricu do vrha otvora.

Slika prikazuje spoj pripremljen za lemljenje. Razvijena je i korištena metoda lijevanja lemom. Ovom metodom pripremljene vene polažu se s skošenjima pod kutom od 55 °. oblika, ostavljajući razmak između njih od oko 2 mm, preostale radnje pripreme žice za spajanje slične su onima koje se izvode kod spajanja topljenjem.

U lončiću se otopi 7-8 kg lema i zagrije na oko 600 ° C (kako bi se izbjeglo brzo hlađenje). Između lončića i mjesta nalijevanja lema postavlja se posuda za odvod lema koja se pričvršćuje na izložene dijelove žica.Lem se ulijeva u kalup kroz otvor za lijev sve dok se rubovi jezgri ne otope i kalup se napuni. Preporuča se promiješati lem i strugačem ostrugati oksidni film s krajeva jezgri. Vrijeme lemljenja ne prelazi 1 — 1,5 minuta.

Upredene žice s oblicima montiranim na njih, pripremljene za lemljenje: 1 — izolacija žice, 2 — zaštitni ekran, 3 — oblik, 4 — položena žica, 5 — azbestna brtva.

Spajanje aluminijskih vodiča kabela lemljenjem izlijevanjem rastaljenog lema: a — opći prikaz procesa lemljenja, b — predložak za ukrašavanje krajeva žica; c — spreman spoj, 1 — lem, 2 — mjesta lemljenja

Lemljenje bakrenih žica

Tehnologija spajanja i završetka bakrenih žica lemljenjem je ista. Lemljenje žica presjeka 1,5 — 10 mm2 izvodi se lemilom, a presjeka 16 — 240 mm2 — propan-butan plamenikom ili puhaljkom; postupak lemljenja sastoji se od uranjanja u rastaljeni lem ili izlijevanja rastaljenog lema na mjesto lemljenja.

Spajanje i grananje bakrenih žica do 10 mm2 lemljenjem provodi se nakon pripreme njihovih kontakata. Žile se uvijaju, premazuju kolofonijom, mjesto lemljenja se zagrijava lemilom topljenjem lema na mjestu lemljenja ili uranjanjem veze u kupku za lemljenje. Nakon što se spoj navlaži lemom i njime popune razmaci između zalemljenih krajeva, prestaje zagrijavanje spoja.

Spajanje i grananje bakrenih žica s presjekom od 4 — 240 mm2 lemljenjem uz korištenje kontaktnih spojnica, provodi se navodnjavanjem.U tu svrhu se lem u grafitnim ili čeličnim loncima zagrijava u električnoj ili plinskoj peći na temperaturu od 550-600°C.

Žice pripremljene za spajanje ili završetak prethodno su pokositrene i zatim stavljene u čahuru ili čahuru. Spojnica vodiča nalazi se u sredini rukavca. Kada je gotovo, jezgra se umetne u svrdlo tako da je njegov kraj u ravnini s krajem dijela cijevi vrha. Kako bi se izbjeglo curenje lema na jezgru, azbest se namotava između kraja rukavca (vrha) i ruba izolacije. Spoj je horizontalan. Navodnjavanje lema se nastavlja dok se ne ispuni volumen između jezgre i vrha, ali ne više od 1,5 minute. Po završetku lemljenja odmah (dok se lem ne ohladi) obrišite čahuru krpom navlaženom mašću za lemljenje, uklanjajući i zaglađujući mrlje od lema.

Lemljenje različitih metalnih žica vrši se istom tehnologijom kao i spajanje dviju aluminijskih žica. Kod pripreme krajeva aluminijskih žica za lemljenje, njihovi se krajevi skose pod kutom od 55° ili se stepenasto režu, nakon čega se krajevi pokositre. Lemljenje se izvodi izravnim taljenjem u kalupu ili lijevanjem s prethodno otopljenim lemom. Spajanje i grananje aluminijskih višežilnih i punih žica također se može izvesti u pokositrenim bakrenim čahurama.