2.3 Lodding og limning

Å forene uten å smelte

Noen ganger vil du ikke smelte grunnmaterialet. Kanskje delene er tynne og ømfintlige, kanskje du vil unngå vridning, eller kanskje du skal forbinde to helt ulike materialer. Da er lodding et smart valg. Ved lodding smelter du et tilsatsmateriale -- et lodd -- som har lavere smeltepunkt enn grunnmaterialet, og lar det flyte inn i spalten mellom delene. Grunnmaterialet selv forblir fast.

Dette skiller lodding fundamentalt fra sveising. Ved sveising smelter grunnmaterialet; ved lodding gjør det ikke det. Bindingen skjer i stedet gjennom diffusjon og adhesjon, ved lavere temperaturer som gir mindre vridning, og du kan forbinde ulike materialer som ellers ville vært vanskelige.

Vi deler lodding i to etter temperatur. Myklodding under 450 °C bruker loddetinn med smeltepunkt rundt 180-300 °C, gir lav mekanisk styrke, og brukes til elektronikk og rørinstallasjoner. Hardlodding over 450 °C bruker sølvlodd, kobberlodd eller messinglodd med smeltepunkt 600-900 °C, gir god styrke, og brukes til rør, verktøy og VVS. Magien som trekker loddet inn i en trang spalte, heter kapillarvirkning. For at den skal fungere, trenger du riktig spaltebredde på 0,05-0,2 mm, rene overflater og riktig flussmiddel -- et stoff som fjerner oksider og forbedrer flyten. Etter lodding må du alltid fjerne flussmiddelrestene, ellers kan de skade forbindelsen.

Tinn og sølv

La oss se nærmere på de to loddetypene i praksis.

Myklodding møter du oftest i elektronikk og rør. Moderne loddetinn er blyfritt og RoHS-kompatibelt, som Sn99,3Cu0,7 eller SAC305 (Sn96,5Ag3Cu0,5) med smeltepunkt rundt 217-227 °C. Eldre, blyholdig loddetinn som Sn60Pb40 smelter ved bare 183 °C og var lenge mest brukt, men fases ut av hensyn til helse og miljø. Teknikken følger en fast oppskrift: rengjør og avfett flatene, påfør flussmiddel om nødvendig, forvarm selve delene -- ikke loddetinnen -- og tilsett loddet når flatene er varme nok til at det flyter inn ved kapillarvirkning. Så kjøler du uten å bevege delene og rengjør til slutt. Når du lodder en komponent til et kretskort, varmer du loddespissen til 300-350 °C for blyfritt, legger spissen mot både komponentben og loddepute, tilsetter loddetinn etter et par sekunder, og trekker først loddet og deretter spissen vekk. En god lodd kjenner du på en blank, konisk form.

Hardlodding gir sterkere forbindelser som tåler mer varme. Sølvlodd av Ag-Cu-Zn smelter ved 620-720 °C, gir høy styrke og god kapillarvirkning, og brukes på stål, kobber og messing -- dyrt, men allsidig. Kobberlodd av Cu-P trenger ikke fluss på rent kobber og er rimelig for VVS, mens messinglodd av Cu-Zn smelter ved 850-900 °C og brukes på stål og støpejern. Du varmer gjerne med gassflamme. Ved hardlodding av et kobberrør til en VVS-forbindelse rengjør du rør og muffe grundig, påfører flussmiddel, monterer med lett press, varmer jevnt med propanflamme, og tilsetter sølvlodd når flussmiddelet er aktivt -- loddet flyter da mot varmen og inn i spalten. Til slutt spyler du bort flussmiddelet.

Når lim er løsningen

Den siste skånsomme metoden er liming, som har blitt stadig viktigere i moderne industri -- spesielt for kompositter og materialer som er vanskelige å sveise. Liming har mange fordeler: du kan forbinde helt ulike materialer, du får en jevn spenningsfordeling uten varmepåvirkning, forbindelsen blir tett og glatt, den demper vibrasjoner og veier lite. Bakdelen er at limet ofte er svakere enn en sveis, det krever herdetid, styrken er temperaturavhengig, overflateprepareringen er kritisk, og det er vanskelig å inspisere en limt skjøt.

Det finnes mange limtyper, hver med sin nisje. Epoksylim er tokomponent (harpiks og herder), gir høy styrke opptil rundt 30 MPa og god kjemikaliebestandighet, men trenger timer til døgn på å herde. Akryllim herder raskt og er bra på metaller. Polyuretanlim er fleksibelt og bra på plast og tre. Cyanoakrylat -- sekundlim -- herder lynraskt på små flater, men blir sprøtt. Og anaerobe lim herder uten luft, nede i spalter, og brukes til gjengesikring og tetning på gjenger og lagre.

Uansett limtype er overflateprepareringen avgjørende for god adhesjon: rengjøring og avfetting, ofuhing for mekanisk binding, eventuelt primer, og kontroll av fuktighet. Et eksempel på strukturell liming av aluminiumsprofiler i en bil viser hvor nøye det er: du sandblåser eller sliper limflatene, avfetter med isopropanol, påfører en primer for aluminium, blander tokomponent-epoksy, påfører jevnt uten luftbobler, monterer og fikserer, og herder ved 60 °C i to timer -- eller lar det stå et helt døgn i romtemperatur.

Oppsummering

Lodding forener metaller uten å smelte grunnmaterialet: et lodd med lavere smeltepunkt trekkes inn i spalten ved kapillarvirkning, hjulpet av riktig spaltebredde, rene flater og flussmiddel. Myklodding under 450 °C med loddetinn brukes til elektronikk og rør, mens hardlodding over 450 °C med sølv-, kobber- eller messinglodd gir sterkere VVS- og verktøyforbindelser.

Liming er den nyeste skånsomme metoden, ideell for kompositter og ulike materialer. Den gir jevn spenningsfordeling uten varme, men krever herdetid og nøyaktig overflatepreparering. Limtypene spenner fra sterkt tokomponent-epoksy via raskt sekundlim til anaerobe lim for gjengesikring. Felles for både lodding og liming er at rene, godt forberedte flater er nøkkelen til en holdbar forbindelse.