simplă

de Chris Woodford. Ultima actualizare: 24 septembrie 2020.

Dacă construiți aproape orice folosește metal, de la un submarin nuclear la un computer laptop, un lucru pe care va trebui să îl puteți face este să uniți metalele. Sudarea este o modalitate de a lega strâns două metale prin topirea lor acolo unde se întâlnesc, în timp ce lipirea implică realizarea unei îmbinări între componente într-un circuit electric sau electronic. Ambele sunt extrem de eficiente, deși sunt foarte diferite și funcționează în moduri complet diferite - nu le amestecați!

Foto: sudarea cu arc utilizează electricitatea pentru a genera căldură intensă care fuzionează metalele împreună. Generează lumină foarte puternică, precum și căldură intensă; de aceea sudorii trebuie să poarte măști de protecție. Fotografie de Joshua C. Kinter, prin amabilitatea US Navy.

Cuprins

Ce este sudarea?

Foto: Deși sudarea și lipirea pot arăta asemănătoare, fac lucruri complet diferite. Sus: Această îmbinare sudată fixează mecanic două bucăți de metal împreună într-o formă în T cu capul în jos. Fotografie de Brian Hibben, prin amabilitatea US Navy.

Partea de jos: Aceste îmbinări lipite de pe partea din spate a unei plăci de circuite imprimate realizează o conexiune electrică fiabilă între componente și șinele de pe placa care le unesc. Fotografie de explainthatstuff.com.

Nu puteți uni metalele cu adeziv - oricum nu cu lipici obișnuit. Dar le puteți alătura topindu-le împreună într-un proces cunoscut sub numele de sudare. Ideea de bază este simplă: aplicați o sursă de căldură pentru a topi cele două metale, astfel încât acestea să se contopească și să formeze o îmbinare sigură. De obicei (deși nu întotdeauna) adăugați alte materiale pe măsură ce aplicați căldura: un material de umplutură (o bucată de metal suplimentară, furnizată din ceva numit o tijă de sudură, care etanșează orice goluri în care se întâlnesc metalele principale) și un flux (un nemetalic substanță chimică care ajută la oprirea metalelor topite formând oxizi și nitruri cu gaze în aer, care slăbește articulația). Ca alternativă la utilizarea unui flux, puteți sudura într-o atmosferă din care a fost îndepărtat aerul (umplut cu alte gaze nereactive, cum ar fi argonul, de exemplu).

Cele mai multe forme de sudură implică îmbinarea metalelor cu căldura singură. Dar diferă de unde provine căldura. O formă obișnuită de sudare implică utilizarea unei lanterne cu gaz oxiacetilenic, care produce o flacără intensă prin arderea acetilenei (un combustibil bogat în energie fabricat dintr-o simplă moleculă de hidrocarbură) într-un aport bogat de oxigen. Deși convenabile și portabile, lanternele oxiacetilenice sunt relativ scumpe de utilizat (deoarece combustibilul este furnizat în buteliile de gaz). În fabrici, este de obicei mai convenabil să sudăm cu energie electrică folosind o tehnică cunoscută sub numele de sudare cu arc. În loc de o torță cu gaz, utilizați o bucată de metal numită electrod conectat la o sursă de curent mare (de sute de ori mai mare decât cele care curg prin aparatele din casa dvs.). Pe măsură ce aduceți electrodul la îmbinarea pe care o sudați, acesta creează o scânteie sau un arc care topește metalele împreună. Sudarea cu arc produce atât scântei vizibile strălucitoare, cât și descărcări de lumină ultravioletă, ambele putând duce la orbire; de aceea veți vedea întotdeauna oameni sudând cu arc în spatele unor viziere de protecție. Alte surse de căldură pentru sudarea de precizie includ ultrasunete, lasere și fascicule de electroni.

De asemenea, puteți sudura materialele forțându-le împreună prin presiune, cu sau fără căldură suplimentară. Aceasta este cunoscută sub numele de sudare sub presiune; folosit de multe sute de ani de fierari și alți meșteri, este una dintre cele mai vechi tehnici de prelucrare a metalelor. Procesul de bază implică încălzirea metalelor într-o forjă și apoi ciocanirea lor împreună, astfel încât acestea să se topească.

O modalitate de a face sudarea cu arc mai sigură este de a obține un robot industrial care să o facă pentru dvs. Caroseriile mașinilor au fost sudate de roboți de zeci de ani. Primul robot de sudură, Unimate, a debutat într-o fabrică General Motors în 1961.

Foto: Un sudor lucrează la o țeavă în timpul construcției barajului Douglas din Tennessee, care a fost construit într-un timp record în 1942. Credit: Alfred T. Palmer, Biroul administrației de război, Biblioteca Congresului, Divizia de tipărituri și fotografii.

Ce este lipirea?

Lipirea arată similar cu sudarea - dar este destul de diferită! În sudare, încercați să realizați o îmbinare super-puternică între două bucăți de metal. Adesea, o îmbinare sudată trebuie să reziste la solicitări și solicitări incredibile - de exemplu, dacă sudați părți ale caroseriei unei mașini sau ale unui fuselaj de avion. Deci, obiectivul este de a realiza o conexiune mecanică bună. Când lipiți, ideea este de obicei să faceți o conexiune electrică bună.

Solder arată un pic ca o agrafă despachetată, deși este mult mai moale și, în general, vine în tuburi și role. Este un aliaj de metale diferite care are un punct de topire relativ scăzut. Lipirea pe care o folosesc, care este tipică, este realizată din 99,25% staniu și 0,75% cupru, deși sunt utilizate și alte metale precum zincul, argintul și bismutul. (Plumbul a fost odată utilizat pe scară largă în lipiturile cu staniu, dar acum a fost în mare măsură eliminat din motive de siguranță). Uneori, lipitorii conțin fluxuri pentru a preveni formarea de oxizi.

De ce trebuie să lipiți? Circuitele electronice sunt realizate din componente discrete: dispozitive minuscule, cum ar fi rezistențe, condensatori, tranzistoare și LED-uri care îndeplinesc sarcini specifice. Când le puneți împreună în diferite moduri, puteți construi tot felul de gadgeturi electronice uimitoare, de la radiouri și televizoare la calculatoare și computere. Toate componentele au picioare metalice mici - terminale pe care le utilizați pentru a le conecta la circuite. Puteți doar să conectați aceste picioare împreună cu cabluri electrice, dar firele ar putea să cadă sau să se zvârcolească, iar conexiunile nu ar fi fiabile, deci orice ați construit în acest fel nu ar funcționa foarte bine. Și aici intervine lipirea: face o conexiune electrică mult mai eficientă.

Foto: Solder arată și se simte ca o lungime de agrafă care a fost desfăcută și apoi înfășurată într-un tub distribuitor de plastic ca acesta. Scoateți o lungime scurtă după cum aveți nevoie. Aceasta este o lipire fără plumb realizată în principal din staniu și cupru.

Dacă doriți să realizați o îmbinare sudată bună, nu lipiți imediat. Mai întâi, curățați componentele pe care doriți să le îmbinați (de exemplu, răzuind-le cu un cuțit pentru a elimina oxizii de suprafață). Apoi, faceți o conexiune mecanică bună între ele (prin înfășurarea cablului strâns în jurul componentei sau orice altceva). Abia atunci faceți o conexiune electrică bună prin topirea unei lipiri deasupra.

Foto: Un fier de lipit tipic - cel pe care îl dețin de când aveam aproximativ 14 ani. Un fier de lipit este în esență doar un element de încălzire alimentat de electricitate, care are o carcasă exterioară robustă (bitul) concepută pentru a rezista la încălzire și răcire fără sfârșit. Biții sunt proiectați pentru a fi interschimbabili și vin cu capete mai largi sau mai înguste pentru lucrări de precizie diferită. Cealaltă componentă esențială (dreapta sus) este un suport în care vă puteți odihni în siguranță fierul de călcat, deși, dacă vă uitați atent, veți observa că acest fier de călcat are o clemă curbată (chiar deasupra mânerului negru din cauciuc) pentru odihnă sau sprijinindu-l. Deoarece folosesc o sursă electrică din Marea Britanie, am montat un indicator luminos roșu la fișă (stânga sus) pentru a mă ajuta să-mi amintesc când este pornit fierul de călcat, pentru o siguranță sporită.

Cum funcționează în practică? Topiți lipirea peste o îmbinare prin aplicarea unui instrument fierbinte numit un fier de lipit (în esență, o bucată fierbinte de metal cu un vârf ascuțit, cu căldura generată în interiorul său de un element de încălzire alimentat electric). Este foarte important să rețineți că lipirea nu este lipici: nu este concepută pentru a realiza o conexiune mecanică. Dacă vă bazați numai pe lipire pentru a fixa două fire împreună, probabil că se vor despărți mai devreme sau mai târziu. Este important să faceți o conexiune mecanică bună și apoi să lipiți deasupra. Există modalități bune și rele de lipit, dintre care unele produc îmbinări slabe care nu conduc electricitatea în mod corespunzător. (De exemplu, dacă mutați o conexiune lipită în timp ce lipirea este încă topită, veți obține, în general, o îmbinare rău formată sau rece, care va fi de culoare plictisitoare, neregulată și fără sâmburi.) Dacă intenționați să vă realizați propriile proiecte electronice, primul lucru de făcut este să învățați cum să lipiți corect. Veți găsi câteva videoclipuri demonstrative la îndemână în secțiunea „Aflați mai multe” la sfârșitul acestui articol.

Foto: Iată fierul meu de lipit în acțiune. Lipiți ținând fierul de lipit fierbinte la articulația din circuitul dvs. unde doriți să realizați o conexiune electrică. Apoi, cu cealaltă mână, aplicați lipirea până se topește într-o pată deasupra articulației, de obicei cu o pufă de "fum" (de fapt, metalele din lipit se transformă în gaz).

Alte utilizări ale lipirii

Ceea ce am spus mai sus se aplică în principal lucrărilor electrice și electronice, dar există și alte tipuri de lipire. Instalatorii folosesc lipirea pentru a uni țevile de cupru într-un mod permanent (dar totuși reversibil) care creează o îmbinare robustă și impermeabilă din punct de vedere mecanic. Procesul este în general similar cu lipirea electrică, deși tipul de lipire este diferit din punct de vedere chimic și, în general, veți lucra cu o lanternă portabilă cu gaz. Încă în instalații sanitare și strâns legat de lipire este un proces numit transpirație, în care permiteți lipirea să se topească pe o îmbinare a țevii încălzite și să o aspire.

Lipirea este, de asemenea, utilizată în industria bijuteriilor pentru a uni bucăți fine de metal (pentru a crea piese decorative noi sau pentru a repara cele vechi rupte). Din nou, conceptul este în mare măsură similar cu lipirea electrică - utilizați un aliaj topit pentru a uni două bucăți de metal în siguranță - dar procesul este diferit: utilizați o lanternă cu gaz și temperaturi mult mai ridicate decât cele pe care le-ați folosi pentru lipirea electrică sau instalații sanitare. Sudarea la temperaturi ridicate ca aceasta se numește uneori lipire dură sau lipire cu argint pentru a o diferenția de lipirea moale la temperatură mai mică (pentru lucrări electrice și de instalații sanitare); în mod confuz, în cadrul lipirii cu argint, veți găsi diferite lipiri descrise ca fiind dure, medii, ușoare și extrem de ușoare (reflectând cât de ușor este să le topiți, mai degrabă decât cât de simplu sunt să lucrați - așa că „extra-ușor” se topește la cea mai scăzută temperatură).