Gépészeti k ö t é s e k

Forrasztás

Forrasztással a hegesztéshez hasonlóan oldhatatlan kötést lehet készíteni. A forrasztás a diffúziós kötés egyik fajtája, a kötést azonban a hegesztéssel ellentétben az alapanyagok megolvadása nélkül lehet létrehozni. A forrasztás mindig egy, az alapanyagtól különböző, kisebb olvadáspontú anyaggal történik. Igen jól forrasztható valamilyen fémmel egy alapanyag akkor, ha a forraszanyag és az alapfém a forrasztás hőmérsékletén oldják egymást. Például a réz az ezüstöt oldja, így a réz ezüsttel jól forrasztható. Ezzel szemben sem az ezüst a vasat, sem a vas az ezüstöt nem oldja, a vas az ezüsttel mégis jól forrasztható. Ez az utóbbi példa arra mutat, hogy a forrasztás adhéziós jellegű kötés, amely a határfelületeken lévő atomok kohéziós kapcsolatából jön létre. Forrasztáskor a diffúziós jelenségek ugyan szerepet játszanak, de nem képezik a forraszthatóság feltételét.

A forrasztás nagy előnye a hegesztéssel szemben, hogy az alapanyag megolvasztása nélkül végezhető el, így készremunkált alkatrészeket lényeges alakváltozás nélkül köthetünk össze. További előnye, hogy kisméretű tömegcikkek forrasztása könnyen gépesíthető. A forrasztandó felületeket a forrasszal bevonják, a darabokat összeillesztik, és meghatározott ideig a kívánt hőmérsékletre hevítik, pl. úgy, hogy a munkadarabokat kemencén húzzák át. Az áthúzás ideje alatt a forrasz megolvad, a lehűléskor a kötés létrejön.

A forrasztáshoz a már említett forraszanyagokon kívül hőforrás is szükséges. Szükséges továbbá a forrasztandó felületek tisztításához valamilyen forrasztópor vagy forrasztóvíz, amely a tisztítást kémiai úton végzi.


 
Forraszanyagok

Forrasztáskor a szilárd állapotban maradó fém felülete tiszta legyen, a forraszanyag pedig ne tartalmazzon olyan nem fémes jellegű szennyezéseket, amelyek a fémes kötést akadályozzák. Olyan fém, amely könnyen oxidálódik, és felületén stabil oxidhártya keletkezik, forraszanyagnak csak kivételes esetben alkalmas. A forrasztás másik fontos követelménye, hogy a forraszanyag jól nedvesítse a forrasztandó felületet. Ez alatt azt értjük, hogy a forraszanyag jelentősebb túlhevítés nélkül könnyen terüljön szét az alapfém felületén. A túlhevítés a forrasztáskor is káros hatású, mivel itt is tulajdonképpen folyékony fém dermedési folyamata játszódik le, amely vagy csak a határfelületen, vagy esetleg mélyebben ötvöződik az alapanyagba.
A forrasztás céljaira sokféle fém használható, alapvető követelmény azonban, hogy a forraszanyag az alapanyagnál kisebb olvadáspontú legyen. Mivel a vas a technikailag legjobban elterjedt fém, a forraszanyagokat a vas szempontjából szokás csoportosítani. A kis olvadáspontú fémeket és ezek ötvözeteit lágyforraszoknak, a nagy olvadáspontúakat és ezek ötvözeteit keményforraszoknak nevezzük. A lágyforraszok közé tartozik az ón (olvadáspontja 231,9 °C) a bizmut (271,3 °C), a kadmium (320,9 °C), az ólom (327,4 °C) és a cink (419,4 °C), valamint ezek ötvözetei. A keményforraszok az ezüst (960 °C), az arany (1063 °C) és a réz (1083 °C), valamint ötvözeteik. Az alumínium és a magnézium nagyon gyorsan oxidálódik, ezért forraszanyagként való alkalmazásuk csak kivételes esetben indokolt.


 
A forrasztás hőforrásai

A lágyforrasztáshoz hőforrásként legtöbbször az úgynevezett forrasztópákát használják. A forrasztópáka nyéllel ellátott réztömb, amely kétféle kivitelben készül: hegyes és kalapács alakú kivitekben (2.62. ábra). A páka feje mindig rézből készül, mert a réznek nagyon jó a hővezető képessége, és nagy a hőkapacitása, így a fejben tárolt hőmennyiséggel a forrasztóanyag megolvasztható. Az ilyen rendszerű forrasztópákákat kisméretű kályhákban szokás felmelegíteni. A kályha bármilyen fűtésű lehet. Az ilyen módon felmelegített pákának az a nagy hátránya, hogy munka közben lehűl, így bizonyos idő elteltével újra kell melegíteni. A folyamatos munkához ezért a villamos forrasztópákát szokás alkalmazni. Ennél a pákánál a fejben elhelyezett ellenállásfűtéssel történik a fej melegítése.
                    
                                      

                                                  1. ábra

A pákával való forrasztást csak a kis olvadáspontú lágyforraszokhoz lehet alkalmazni. Kisebb tárgyak tömeges forrasztására a kemencében való forrasztást alkalmazzák. Ez az eljárás egyaránt használható lágy- és kemény forrasztáshoz. A forrasztandó tárgyakat a kívánt felületen bevonják a forraszanyaggal (például folyékony forraszanyagba való bemártással), a felületeket összeillesztik és összeszorítják. Az így előkészített munkadarabokat áthúzó kemence szállítószalagjára helyezik. A kemence első részén a kívánt értékre beállított hőmérséklet hatására a forraszanyag megömlik, a kemence másik részében a munkadarabok lehűlnek, így a szállítószalag végéről a kész darabok levehetők.

Hőforrásként a nagyfrekvenciás indukciós melegítés is alkalmazható. Ennél a módszernél vagy szállítószalag viszi át a darabokat az induktortekercsek között, vagy egy megfelelően szigetelt fogóval az induktortekercset a forrasztandó hely fölé helyezik.
                                        


                                                   2. ábra

A sorozatgyártásban előnyösen használható a villamos ellenállásfűtés. Az eljárás elvi alapjait a 2. ábra szemlélteti. A rendszerint vörösrézből készült, vízzel hűtött elektródok (a) közé fogják a forrasztandó tárgyat (b). A forrasztandó felületek között helyezkedik el a forraszanyag (c). Az elektródokat összeszorítják, majd bekapcsolják az áramot. A legnagyobb ellenállás az összeillesztett felületeknél lép fel, így a forraszanyag a Joule-hő hatására megolvad. Ezt az eljárást használják rendszerint a forgácsoló szerszámok gyorsacél vagy keményfémlapkáinak a felforrasztásához.

A keményforrasztáshoz a hegesztőpisztolyhoz hasonló égőket szokás használni. A kétféle égő között csupán az a különbség, hogy a forrasztáshoz nem szükséges olyan nagy hőmérséklet, mint a hegesztéshez, ezért a forrasztópisztolyokhoz égőgázként megfelel a világítógáz is.

Folyasztószerek

Forrasztáskor a folyasztó szerek feladata kettős. Egyrészt megtisztítják a felületet a szennyezőktől, másrészt megvédik a forrasztás helyét a további oxidációtól. Ebből következik, hogy a folyasztószerek a forrasztás hőmérsékletén lehetőleg folyékonyak legyenek, továbbá jól nedvesítsék a forrasztandó felületet.

A folyasztószerek kiválasztásakor lényeges szempont, hogy lágy- vagy keményforrasztáshoz kell-e őket alkalmazni. A folyasztószerekkel szemben támasztott követelmények közül az a legfontosabb, hogy kisebb olvadáspontúak legyenek, mint a forraszanyagok. Az oldásra kerülő fémoxidok olvadáspontja rendszerint jóval nagyobb, mint a lágyforraszok olvadáspontja. A legtöbb fém kloridja viszont kis olvadáspontú, ezért a legtöbb folyasztószer kloridvegyület, amelyek a fémoxidokat fémkloridokká alakítják át. Ezek már elég kis olvadáspontúak ahhoz, hogy a lágyforrasztás hőmérsékletén hígfolyósak legyenek.

Lágyforrasztáshoz a gyakorlatban legjobban bevált folyasztószer a cinkklorid és az ammóniumklorid elegye, amelynek keverési arányát az szabja meg, hogy milyen hőmérsékleten kell a folyasztószernek megolvadnia.
 
Forrasztott kötések

A forrasztott kötések elkészítésekor is érvényes az a szabály, hogy minél egyszerűbb a kötés, annál megbízhatóbb. A különféle forrasztott kötések vázlatát a 3. ábra szemlélteti. A forrasztott kötéseket legcélszerűbb tompaillesztéssel készíteni (a) és b) ábra). A c) ábra átlapolt kötést, a d) ábra pedig peremezett kötést mutat. Főleg vékony lemezek forrasztásakor szokás olyan kötést alkalmazni, amely megnagyobbítja az érintkező területeket, és már önmagában, forrasztás nélkül is egy bizonyos fokú szilárdságot biztosit (e), f), g) ).

        

                                             3. ábra

A forrasztott kötések szilárdságát magából a forraszanyag szilárdságából nem lehet megítélni. A forraszanyagokat ugyanis általában húzott vagy hengerelt minőségben használják. Az ilyen anyagok szilárdsága és nyúlása nem hasonlítható össze a forrasztás helyén keletkezett öntött állapotú anyag szilárdságával és nyúlásával. Ezenkívül a forrasztás szilárdsága nagymértékben függ a forraszanyag mennyiségétől is. Mindezek figyelembevételével forrasztott kötéseket ritkán alkalmaznak szilárdsági igénybevételnek kitett helyeken. A szilárdságnál általában fontosabb a kötés villamos vezetőképessége vagy korrózióállósága. Ha valamilyen ok miatt mégis szilárdsági igénybevételnek kitett helyen kell forrasztani, feltétlenül keményforrasztást kell alkalmazni.

A Hupont.hu weboldal szerkesztő segítségével készült. Itt Önnek is lehetséges a weboldal készítés.

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat