Lutowanie i Filtracja Topnika: Kluczowe Aspekty

Szczegóły: Opublikowano: 06. March 2026

Poszczególne elementy układów muszą być odpowiednio połączone - zgodnie ze sztuką, odpowiednią dla mediów jakie są używane w danym układzie. Inaczej łączy się elementy typu rurki w systemach woda-woda, a inaczej w układach z innymi mediami (choćby na poziomie doboru materiałów - złączek użytych do łączenia rur, gwintów itp). Jest to oczywiste, że jeszcze innego sposobu łączenia rur np. z elementami pompy ciepła (typu skraplacz itp). - wymagają media gazowe - tj. czynniki chłodnicze. Specyfika czynników chłodniczych czy podobnych mediów nie zostawia wyboru, łączenie elementów za pomocą lutu jest tu niezbędne.

Istota Lutowania

Tak naprawdę samo lutowanie to zjawisko - proces fizyczny. Lutowanie polega na dyfuzji, czyli samorzutnym rozprzestrzenianiu się cząstek lutu, wnikaniu ich w strukturę lutowanych materiałów.

Z perspektywy laika spawanie i lutowanie jest podobne, przynajmniej efekt - łączymy w sposób trwały 2 elementy. Z punktu widzenia fizyki są spore różnice - w spawaniu mianowicie dochodzi do częściowego stopienia materiału pierwotnego, do którego przyłączamy jakiś element. Dzięki temu dochodzi do trwałego połączenia, spoiwem jest więc sam materiał pierwotny. W przypadku lutu - spoiwem jest lut, tylko on jest tu topiony, a struktura materiału pierwotnego nie ulega zmianie.

Rodzaje Lutowania

Oczywiście są różne rodzaje lutowania - najczęściej spotykamy się z lutowaniem twardym oraz miękkim.

Lutowanie Twarde

Lutowanie twarde to to, które nas interesuje w kontekście naszego artykułu - ponieważ zwykle to ten rodzaj lutowania stosuje się w układach klimatyzacji, agregatów chłodniczych i w pompach ciepła. Jest to proces, który wymaga temperatury wyższej niż 450 °C.

Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej

Lutowanie Miękkie

Natomiast lutowanie miękkie (lub ,,na miękko) - to proces, który odbywa się w niższych temperaturach niż wspomniane 450 stopni C. W wielu językach obcych lutowanie twarde i miękkie - jest określane wręcz terminem. Np. w języku angielskim lutowanie miękkie do 450°C to soldering - gdy lutowanie twarde to brazing. To wskazuje na to, że jest to proces jednak technicznie zupełnie inny - a rodzaje połączeń powstałych w ten sposób są zdecydowanie różne. W praktyce lut twardy jest dużo bardziej trwały i często stosowany po prostu w innych dziedzinach czy branżach.

W kontekście połączeń czynników chłodniczych lutuje się na twardo, ale np. Oprócz tego możemy się spotkać także z pojęciem lutowania wysokotemperaturowego - niektóre osoby mylą je z lutowaniem twardym.

Kapilarność w Lutowaniu

Kapilarność do słowo charakterystyczne dla procesu lutowania. Kapilarność to po po prostu zdolność ciekłego lutu do wnikania w szczelinę lutowniczą. Odbywa się to wbrew grawitacji. Jako szczelinę lutowniczą mamy na myśli szczelinę między elementami w temperaturze lutowania.

W kontekście szczeliny lutowniczej - konkretnie jej wielkości oraz towarzyszącej temu kapilarności - bardzo ważne jest zadbanie o to aby szczelina lutownicza, czyli faktycznie przestrzeń pomiędzy różnymi lutowanymi elementami - była odpowiednio mała. Wówczas kapilarność zrobi swoje i pomoże nam w skutecznym związaniu ze sobą elementów. Najważniejsza jest tu raczej zdolność praktycznego nałożenia lutu, być może epatowanie terminami wyda się dla laika odstraszające.

Lut posiada pewną zdolność do w miarę równomiernego rozkładania się na powierzchni lutowanego materiału, tworząc w sposób cienką, regularną warstwę, bez zgrubień i swojego rodzaju ,,zakrzepów". Zdolność do takiego równomiernego rozkładania się znacząco ułatwia pracę - nazywa się ona zwilżalnością lutu. Aby ją osiągnąć na odpowiednim poziomie - należy dobrze dobrać materiały używane do lutu, ewentualnie poprawić je dodając tzw. topnik.

Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów

Dobór Materiałów do Lutowania

W układach klimatyzacji lub pomp ciepła może wystąpić konieczność łączenia ze sobą różnych materiałów - lub takich samych materiałów np. miedzi z miedzią. Lut należy dobierać pod kątem materiałów ze sobą łączonych, tak aby postępować według sprawdzonych wzorców i mieć możliwie ułatwione zadanie.

Lut Miedziano-Fosforowy

Do łączenia miedzi z miedzią wystarczy jeden z łatwiej dostępnych lutów - lut miedziano-fosforowy. Wystarczy on do łączenia np. rur miedzianych w klimatyzacjach itp. Zwykle jest on stosunkowo łatwy do nałożenia, dzięki dość dobrej zwilżalności i nie wymaga specjalnego przygotowania, np. dodawania topnika (substancji zwiększającej zwilżalność lutu). Lut miedziano-fosforowy ma oczywiście pewne wady np. nie nadają się do lutowania żelaza z niklem - ale nie są to wady w naszym kontekście tematu. Warto pamiętać - że istnieje możliwość poprawy jakości lutu fosforowo-miedzianego - poprzez dodanie lutu srebrnego (w minimalnym zakresie).

Lut Srebrny

Aby wykonać połączenie elementu miedzianego i mosiężnego musimy użyć już lutu z pewną zawartością srebra, która powinna wynosić około 40% (im wyższa tym łatwiej będzie nam go nałożyć, a lutowina będzie trwalsza).

Kwestia lutowania stali nierdzewnej (z jakiej wykonane są wymienniki ciepła płytowe do klimatyzacji i pomp ciepła) oraz miedzi - wzbudza pewne nieścisłości, albowiem w internecie można znaleźć różne komentarze praktyków - którzy sami to już robili i stosowali różne metody. W zastosowaniu sporadycznym o ile nie jesteśmy profesjonalnymi instalatorami, którzy kupują sprzęt, który ma być w założeniu solidnie eksploatowany - raczej stosuje się proste i kompaktowe - elektryczne zgrzewarki. Stosują je także instalatorzy - którzy po prostu kupują sprzęt nieco droższy, bardziej wytrzymały.

Historia Lutowania

W zasadzie lutowanie należy do najstarszych znanych metod łączenia cieplnego. Już w starożytności lutowano w złotnictwie - używając właśnie złota, srebra. Znane są przykłady procesu podobnego do lutowania ze starożytnego Egiptu, choć z przyczyn technologicznych nie mógł przypominać dzisiejszego lutowania. Rozpowszechnienie lutowania nastąpiło jednak dopiero w XX wieku, najbardziej podczas drugiej wojny światowe. Najszybciej rozwijało się w Wielkiej Brytanii, w Niemczech i w Stanach Zjednoczonych.

Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru

Technika i jej waga w wyścigu technologicznym została jednak zauważona przez Związek Radziecki - gdzie odgórnie w uniwersytetach państwowych od lat 60-tych położono duży nacisk na szkolenie technologii lutowania, zresztą spawania także. Ten sam proces oczywiście miał miejsce w krajach komunistycznych satelickich - np. w Polsce czy w Czechosłowacji.

Filtracja Topnika

Mycie zespołów elektronicznych zaczyna odgrywać coraz bardziej istotną rolę i nie jest już etapem, na którym szuka się oszczędności. Znalezienie właściwego sposobu mycia nie jest proste. Mnogość środków myjących i urządzeń wraz z różnorodnością past lutowniczych i topników niejednokrotnie już sprawiały kłopot. Pomimo dostępności na rynku różnego rodzaju środków myjących, wielu użytkowników nie widzi pomiędzy nimi żadnej różnicy, kierując się przy wyborze kryterium ekonomicznym.

Wielu użytkownikom wystarcza jedynie ładny wygląd płytek po lutowaniu i nie wykonują oni żadnych dodatkowych testów pozostałości jonowych czy SIR (Surface Insulation Resistance). W porównaniu z innymi metodami, mycie bazujące na środkach wodnych ma wiele zalet. Środki te są stosunkowo tanie, efektywne w usuwaniu topników i łatwe do przechowywania.

Część producentów, chcąc uniknąć wszelkich problemów związanych z technologią No-Clean, stosuje topniki wodnorozpuszczalne. Topniki te są usuwane za pomocą wody z domieszką małej ilości detergentów. Środki te służą do usuwania większości dostępnych na rynku topników i nieźle sprawdzają się w przypadku technologii No-Clean. Wysoko alkaliczne detergenty zwane popularnie zmydlaczami wchodzą w reakcję z kwasami pozostałych na płytce topników, a następnie rozpuszczają je w wodzie. wiele elementów jest wrażliwych na działanie środków alkalicznych.

Na rynku dostępnych jest wiele środków alkoholowych służących do usuwania pozostałości topników. Są one bardzo wydajne, szybko usuwają topniki z płytek, dobrze je rozpuszczają i dobrze absorbują zanieczyszczenia. Niestety, podobnie jak każdy alkohol są podatne na zapłon, ograniczając dopuszczalną temperaturę pracy do 40-70°C. Urządzenia muszą być więc wyposażone w systemy antywybuchowe, chłodzenia i kontroli temperatury, których koszt jest bardzo wysoki.

Środki myjące niemieckiej firmy Zestron bazują na opatentowanej technologii MPC (Micro Phase Cleaner). Łączą w sobie zalety rozpuszczalników i środków powierzchniowo czynnych. Po aktywowaniu elementy powierzchniowo czynne usuwają zanieczyszczenia, ale nie łączą się z nimi na stałe i zaraz po ustaniu oddziaływania czynników zewnętrznych separują usunięte substancje.

Najlepsze obecnie środki to te, które bazują na wodzie i umożliwiają pełną filtrację. Tak naprawdę tylko ich używanie ma sens, choć na pierwszy rzut oka kuszące wydaje się wykorzystywanie środków najbardziej agresywnych. Środki agresywne z jednej strony zapewniają dużą szybkość mycia i dobre efekty, ale z drugiej strony niosą za sobą wiele negatywnych skutków: przyśpieszone zużycie urządzeń, brak kompatybilności z klejami używanymi do mocowania szablonów do ram oraz agresywne oddziaływanie wobec płytek PCB i elementów.

Nowoczesne środki bazujące na wodzie są pozbawione wszystkich tych wad, ponieważ zawierają elementy powierzchniowo czynne, reagujące tylko z niektórymi substancjami. Umożliwiają praktycznie całkowitą filtrację zanieczyszczeń.

Metody Mycia i Filtracji

Ultradźwięki powodują zmianę stanu skupienia środka myjącego z cieczy w gaz. Wytworzone w ten sposób pęcherzyki gazu uderzają w myty element, wyzwalając dużą energię i usuwając zanieczyszczenia. Jeżeli jednak energia ta będzie zbyt duża, istnieje ryzyko uszkodzenia elementów. Z tego powodu wielu producentów obawia się stosowania tej metody.

Proces ten polega na natrysku środka myjącego za pomocą wirujących dysz. Środek myjący musi być natryskiwany pod ciśnieniem nie mniejszym niż 2 bary. Metoda ta jest uważana za drugą w kolejności, biorąc pod względem jakości mycia (tuż za ultradźwiękami). W przypadku, gdy na płytce znajdują się duże elementy (np. złącza), w ich sąsiedztwie może pojawić się tzw. efekt cienia polegający na przysłonięciu przed działaniem środka myjącego małych elementów. Niekiedy wymaga to zmiany orientacji płytki i jej powtórnego mycia.

Mycie za pomocą pęcherzy powietrznych jest uważane za efektywną metodę wyrównywania koncentracji zanieczyszczeń po ich usunięciu z płytek. Przed następnym cyklem konieczne jest wówczas odgazowanie środka myjącego za pomocą specjalnej funkcji, w którą wyposażona jest większość nowoczesnych myjek.

Metoda ta jest wykorzystywana do mycia ram lutowniczych w przypadku lutowania na fali. W większości przypadków zwiększenie temperatury do pewnej granicy przyspiesza mycie. Część środków wymaga utrzymywania przez cały czas pracy określonego przedziału temperatur. Jest to najbardziej krytyczny etap mycia w przypadku środków wodnych, zwłaszcza gdy wykorzystywane są elementy silnie wrażliwe na wilgoć. Najlepsze rezultaty osiąga się za pomocą właściwego przepływu powietrza, pół zamkniętego obiegu dla zaoszczędzenia energii i kontroli wilgotności.

Technologia No-Clean

Obecnie najbardziej popularnym sposobem lutowania jest proces No-Clean, w przypadku którego na finalnym produkcie pozostaje część topnika w postaci nie dparowanych żywic. Pozostałości te powinny idealnie pokrywać połączenie i zapobiegać wszelkim możliwym reakcjom powstałym w wyniku podgrzewania topnika. W celu utrzymania jak największej rezystancji powinny być też odporne na rozpuszczanie wodą i innymi substancjami mogącymi się pojawić podczas użytkowania urządzenia.

Powyższy proces doskonale sprawdza się w elektronice użytkowej i w niektórych zastosowaniach przemysłowych. W ciągu ostatnich lat stał się tak popularny, że wielu użytkowników i projektantów zapomniało o jego ograniczeniach. Podczas pracy w trudnych warunkach środowiskowych (wilgoć, ekstremalne temperatury) powłoka ochronna jest stopniowo usuwana. Pozostała część traci swoją integralność i uwalnia jonowo czynne substancje, powodując elektromigrację jonów - z reguły na małych powierzchniach pomiędzy nóżkami komponentów.

Wielu producentów zapobiega temu, lakierując płytki po procesie lutowania. Jednak badania wykazały, że organiczna powłoka ochronna jest lekko przepuszczalna dla parującej wody.

Słownik Pojęć

Agregat chłodniczy - to urządzenie używane do wytworzenia chłodu i utrzymania niskiej temperatury w obiegu chłodziwa / czynnika chłodniczego (posiada zwykle zamknięty obieg).
Kapilarność lutu - zdolność lutu do wtłaczania się samoistnie w szczelinę lutowniczą, powiedzielibyśmy do ,,wklejania się" do nią w sposób równomierny i bezproblemowy.
Lut cynkowo-aluminiowy - stosowany do łączenia aluminium z aluminium lub miedzi z aluminium.
Lut miedziano-fosforowy - używany do łączenia miedzianych elementów, używany także w elektryce.
Lutowanie miękkie (lutowanie na miękko) - proces nakładania lutu, który odbywa się w stosunkowo niskich temperaturach topienia lutu (tj.
Lutowanie twarde (lutowanie na twardo) - proces nakładania lutu, w którym używa się temperatur topienia powyżej 450 °C).
Spawanie - proces fizyczny, prowadzący do łączenia materiałów poprzez topienie spoiwa łączącego.
Szczelina lutownicza - szczelina, pusta przestrzeń pomiędzy materiałami - które planujemy zlutować.
Topnik - substancja chemiczna, której celem jest jest poprawienie zwilżalności lutu oraz ochrona powierzchni metalowych przed utlenianiem podczas procesu lutowania.
Wymiennik ciepła - urządzenie do przekazywania ciepła z jednego medium na drugie, w chłodnictwie, w klimatyzacjach, w pompach ciepła - ma przenosić ciepło (lub chłód) na wodę lub powietrze.
Wymiennik ciepła płytowy freonowy - typ wymiennika, używanego często jako skraplacz lub parownik w pompach ciepła, klimatyzacjach itp. Często używany w wykonywaniu przeróbek klimatyzatorów na pompy ciepła.
Zwilżalność lutu - to jego zdolność do rozprzestrzeniania się i przylegania do powierzchni materiału lutowane. Jeśli jest ona niewysoka - będziemy mieli problem ze sprawnym zlutowaniem. Możemy na nią wpływać, oczyszczając powierzchnię lub dodając tzw. topnik.

tags: #filtracja #topnika #obiegowa #systemy