Otrzymujemy wiele pytań dotyczących różnicy między lutowaniem a lutowaniem twardym. Są to bardzo podobne techniki łączenia, obie polegające na topieniu metalu wypełniającego w celu połączenia dwóch lub więcej komponentów bez topienia materiału bazowego tych komponentów. Amerykańskie Towarzystwo Spawalnicze (AWS) definiuje lutowanie twarde jako proces, w którym wykorzystywany jest metal wypełniający o temperaturze ciekłej powyżej 450°C (842°F). Lutowanie, z drugiej strony, obejmuje metale wypełniające o ciekłości 450°C lub niższej.
Kwestia ta jest dodatkowo zagmatwana przez użycie takich terminów jak „lut srebrny”. Jest to błędne określenie, ponieważ wszystkie stopy na bazie srebra topią się znacznie powyżej 450°C i dlatego są wyraźnie lutowniczymi metalami wypełniającymi. Właściwym terminem dla wszystkich stopów używanych do lutowania twardego, w tym stopów na bazie srebra, jest „metale wypełniające do lutowania twardego”. AWS opracował system oznaczeń dla lutowniczych metali wypełniaczy, który wykorzystuje pierwiastek(i) podstawowy(e) i numer dla unikalnych kompozycji lutowniczych metali wypełniaczy. Wszystkie oznaczenia zaczynają się od litery „B” oznaczającej „lutowanie”. Stopy na bazie srebra są zatem oznaczone BAg-x, gdzie x jest liczbą odpowiadającą określonej kompozycji stopu. BAg-1 ma nominalny skład 45%Ag, 15%Cu, 16%Zn, 24%Cd. BAg-34 zawiera nominalnie 38%Ag, 32%Cu, 28%Zn, 2%Sn. Inne rodziny metali lutowniczych obejmują aluminiowo-krzemowe metale wypełniacze (BAlSi-x), magnezowe metale wypełniacze (BMg-x), miedziane, miedziano-cynkowe i miedziano-fosforowe metale wypełniacze (BCu-x, RBCuZn-x, i BCuP-x, odpowiednio), niklowe i kobaltowe metale wypełniacze (BNi-x i BCo-x, odpowiednio) i metale wypełniacze na bazie złota (BAu-x). Jako spoiwa lutownicze mogą być również stosowane tytan, pallad, platyna i inne metale. Lutowanie twarde jest stosowane w wielu aplikacjach samochodowych, silnikach odrzutowych, naczyniach kuchennych i naczyniach oraz systemach HVAC, aby wymienić tylko kilka.
Lutowanie, oprócz tego, że ma niższą temperaturę przetwarzania, zwykle skutkuje połączeniem o niższej wytrzymałości niż połączenie lutowane. Dla wielu zastosowań jest to odpowiednie, a nawet pożądane. Wytrzymałość na ścinanie połączeń lutowanych zazwyczaj pięciokrotnie przewyższa wytrzymałość połączeń lutowanych. Wysoki dopływ ciepła może uszkodzić wrażliwą elektronikę lub małe elementy.
Rysunek: Lutowanie laserowe węglika krzemu (SiC)
Ciepło do lutowania lub lutowania twardego może być stosowane na wiele sposobów; przez płomienie, przez ogrzewanie oporowe, przez ogrzewanie indukcyjne, przez użycie lasera, przez spalanie i późniejsze ogrzewanie promiennikowe, itp. Zarówno lutowanie, jak i lutowanie twarde może być wykonywane na wolnym powietrzu (zazwyczaj z topnikiem w celu redukcji tlenków powierzchniowych i umożliwienia zwilżenia i przepływu lutu lub lutu twardego) lub w atmosferze ochronnej (np. atmosferze obojętnej, próżni lub atmosferze aktywnej). Obie techniki mogą być stosowane do łączenia wielu metali i stopów metali, ceramiki i materiałów kompozytowych, do materiałów podobnych i niepodobnych.
Więc należy lutować czy lutować twardo?
Odpowiedź na to pytanie zależy od wielu czynników, w tym obciążenia i temperatury, aby wymienić tylko dwa. Wiele substratów jest uszkodzonych przez wysokie temperatury wymagane przez lutowanie. Zwilżalność podłoża przez lut lub metal lutowniczy jest kolejnym kluczowym czynnikiem przy wyborze odpowiedniego procesu. Zdolność do usuwania pozostałości topnika może być ważnym czynnikiem, np. w niektórych systemach HVAC i innych systemach transportu płynów; systemy o obiegu zamkniętym, które nie mogą być łatwo oczyszczone po połączeniu, muszą być często lutowane twardo lub lutowane w próżni lub w atmosferze ochronnej, lub musi być użyty samorozpływowy materiał wypełniający, taki jak stopy miedzi z fosforem (BCuP-x) w zespołach opartych na miedzi. Niektóre topniki typu „no-clean” pozostawiają minimalne pozostałości po łączeniu, ale stwardniałe pozostałości mogą powodować sytuacje zużycia ściernego w ciasnych luzach elementów ruchomych lub mogą hydrolizować i powodować warunki korozyjne.
.