Proces lutowania

Lutowanie  jest procesem trwałego łączenia metali  poprzez dodanie stopu lutowniczego  który topi się powyżej 450° C (lutowanie twarde) lub poniżej tej temperatury (lutowanie miękkie), przy oddziaływaniu efektu kapilarnego. Efekt ten jest opisywany jako siła dzięki której szczelina lutownicza penetrowana jest przez płynny lut. Główną zaletą lutowania jest możliwość łączenia materiałów o różnej temperaturze topnienia i grubości, równocześnie zachowując geometryczne i fizyczne właściwości dzięki stosunkowo niskiej temperaturze procesu

Proces lutowania związany jest z pojęciem kapilarności, która jest zjawiskiem penetrowania szczeliny lutowniczej przez stopiony lut. W celu prawidłowego wypełnienia szczeliny powinny zostać rozważone zarówno właściwości metalu podstawowego jak i stopu lutowniczego. Odpowiednia wielkość szczeliny lutowniczej musi być zachowana przy temperaturze lutowania.

Do wielu zalet metody lutowania które przekładają się na jej powszechne stosowanie w wielu gałęziach przemysłu należą:

• szeroki zakres temperatur procesu,
• duży wybór spoiw lutowniczych umożliwiających uzyskanie połączeń o określonych właściwościach,
• duży wybór
• możliwość łączenia większości metali i stopów,
• możliwość uzyskiwania połączeń o wysokiej estetyce
• możliwość uzyskiwania połączeń o wytrzymałości zbliżonej w niektórych przypadkach do wytrzymałości łączonych materiałów
• możliwość wykonywania konstrukcji złożonych z wielu połączeń w ramach jednej operacji
• łatwość i prostota automatyzacji
• możliwość wytwarzania złożonych konstrukcji
• możliwość łączenia metali ze szkłem, porcelaną i ceramiką
• duża ekonomiczność procesu
• możliwość łączenia materiałów trudno zwilżalnych

Etapy procesu lutowania:

• ukształtowania i oczyszczenia powierzchni łączonych części,
• nagrzania ich do temperatury bliskiej temperaturze topnienia lutu,
• nałożenia topnika, roztopienia lutu i wprowadzenia go między łączone powierzchnie,
• wzajemnej dyfuzji łączonych metali i ciekłego lutu ,
• ochłodzenia i skrzepnięcia lutowiny.

W praktyce poszczególne etapy przeważnie się zazębiają, a niektóre z nich niekiedy przebiegają nawet równocześnie (np. nagrzewanie części i topienie lutu).

Trwałość lutowanego połączenia w dużym stopniu zależy od przylegania lutu do połączonych powierzchni, co z kolei jest uzależnione od zdolności zwilżania, tj. zdolności pokrywania powierzchni lutowanych części cienką, równomierną i nieprzerwaną powłoką ciekłego lutu. Warunkiem zwilżania jest, by siły przyciągania między cząsteczkami ciekłego lutu a cząsteczkami lutowanych metali (zw. siłami adhezji) były większe od sił spójności pomiędzy cząsteczkami ciekłego lutu (zw. siłami kohezji).