Definition av hårdlödning
Enligt AWS A3.0 definieras hårdlödning som:
”En grupp sammanfogningsprocesser som producerar bindning av material genom att värma dem till hårdlödning -temperaturen i närvaro av en hårdlödning fyllnadsmetall med en liquidus över 450 ° C [840 ° F] och under basmetallens solidus. Fyllnadsmetallen hårdlödning distribueras och kvarhålls mellan skarvarnas tätt monterade ytor genom kapillärverkan. ”
Ett annat sätt att förstå är att fyllmedelsmetaller måste smälta medan basmaterial inte bör.
Utöver detta distribueras spackelmetall genom kapillärverkan i gapet som bildas av fogytorna efter smältning.
För att klargöra definitionen är det värt att betona att hårdlödning är en icke-mekanisk sammanfogningsmetod som förtjänar att särskiljas från svetsning och lödning.
Skillnader från svetsning
I hårdlödning:
- Tilläggsmaterialet (förbrukningsbart) smälts vid en temperatur som är lägre än basmaterialets smälttemperatur.
- På grund av ovanstående punkt smälter inte basmaterialet.
- Förbrukningsvaran fyller gapet mellan basmaterialen genom kapilläreffekt.
Skillnader från lödning
I mjuk (eller svag) lödning:
- En icke-järnhaltig förbrukningsvara används (till exempel bly);
- Förbrukningsvaran har en smältpunkt på mindre än 450 ° C.
Historik
Rapporter om användningen av hårdlödning är mycket gamla.
Det spekuleras i att lödningen kan ha upptäcktes av misstag i en ugn runt 4000 f.Kr.
Det första beviset som hittades var en guld- och silverjuvel i graven till den egyptiska drottningen Pu-abi (daterad till cirka 2500 f.Kr.).
Användningen av hårdlödning
hårdlödning används flitigt i många applikationer på grund av:
- Möjlighet att sammanfoga material av mycket olika karaktär, t.ex. (metaller och keramik) eller (titan och rostfritt stål);
- Små tjocklekar. Svetsning kan deformera dem alltför mycket;
- Värmebehandlat material. För att förhindra förlust av värmebehandling (före svetsning).
Av dessa skäl används hårdlödning för skarvar i bildelar, kylskåp, värmeväxlare, flyg- och rymdkomponenter, elektroniska komponenter, etc.
Typiska tillämpningar av komponenter för kyl- och bildelarindustrin:
hårdlödning av aluminiumvärmeväxlare (De används i personbils kylsystem):
hårdlödning av koppar och grafit (De används i kärnkraftsindustrin):
Fördelar
- Tillåter förening av mycket olika och normalt icke-svetsbara material.
- Komponenter kan bearbetas i bulk.
- hårdlödning kan vara mer ekonomisk och produktiv;
- Deformation eller förvrängning minimeras eller till och med elimineras;
- Spädningen med basmetallen är minimal;
- Termiska cykler är förutsägbara;
- Tillåter förening av material med mycket olika tjocklekar
Nackdelar
- Nedre led styrka jämfört med en svetsad fog;
- Den lödda leden kommer sannolikt att ha en lägre hållfasthet än basmetallen;
- Höga temperaturer kan förstöra eller försvaga lödda leder.
- Vissa applikationer kräver hög kontroll av ledrenhet och exakt användning av flussmedel;
- Fogens slutliga färg skiljer sig ofta från basmetallen (oönskat visuellt utseende).
Värmekällor
Det finns i princip 5 värmekällor för hårdlödning. Varje typ är lämplig för en delstil, geometri, material eller volym som ska lödas.
- (a) Fackla eller fackla
Lämplig för små delar, producerade i små mängder.
- (b) Genom induktion
Lämplig för delar som kräver större temperaturkontroll
- (c) Kontinuerlig ugn
Lämplig för små delar, producerad i stora mängder.
- (d) Satsugn
Lämplig för stora och komplexa delar.
- (e) Vakuumugn
Lämplig för reaktiva material eller material som inte kan oxideras.
Typer av fogar
Det här är konfigurationerna där basmaterialen ska lödas. Det finns följande typer av lödda leder:
- (a) Överst
- (b) Överlappade
- (c) och (d) Övre och överlappande variationer
- (e) Vinklad
Egenskaper
En lödad skarv måste uppnå vissa egenskaper för att uppfylla sina mål:
- Mekaniskt motstånd;
- Skjuvhållfasthet;
- Trötthetsmotstånd;
- Hårdhet;
- Korrosionsbeständighet;
Designers anser att inte bara legeringens hållfasthet ska lödas, utan också hållfasthetsområdet eller minsta överlappningslängd som krävs för att bibehålla mekaniska egenskaper.
Begrepp
Vätbarhet
Vätbarhet är förmågan hos en flytande fas att sprida sig över ett fast underlag.
I hårdlödning representeras vätskefasen av den smälta fyllmedlet och det fasta substratet av basmaterialet.
En schematisk grafisk framställning av detta koncept kan ses på bilden nedan. Den har tre olika fall av vätbarhet:
I det första fallet ovan visar fyllmedlet ingen tendens att spridas över basmaterial.
Det förblir i form av en droppe som inte väter ytan.
I det här fallet finns det ingen fysisk kontakt mellan vätskefasen och substratet, så det kommer inte att finnas någon möjlighet till bindning.
I det andra fallet är fyllmedlet spridas över basmaterialet, dock på en begränsad nivå.
I det här fallet sägs det att vätbarheten är måttlig. Det finns fysisk kontakt mellan vätskefasen och substratet, vilket gör att de kan förenas.
I det tredje fallet sprider sig fyllmedlet helt över basmaterialet och bildar nästan en beläggning. Det sägs då att vätbarheten är utmärkt.
Den fysiska kontakten mellan vätskefasen är största möjliga, så föreningen mellan dem kan lätt uppnås.
En fyllnadsmetalls vätbarhet på ett basmaterial beror på flera faktorer :
- (a) Fyllnadsmetall som avsatts på den förberedda ytan av basmaterialet (före hårdlödning);
- (b) Nuvarande förhållanden tillåter att förbrukningsvaran sprids på basmaterialet;
- (c) Dåliga förhållanden hindrar flödet av fyllnadsmetall;
- (d) Förhållandena här var så dåliga att förbrukningsvaran sprang eller gick tillbaka från basmaterialet.
Kapillär eller kapillär effekt
Det är ett fysiskt fenomen som uppstår när en vätskefas väter ett substrat och kan förstås bättre av observera figuren nedan.
Om vätbarhet finns tenderar vätskefasen att stiga över den normala nivån genom kapilläreffekten.
Den uppnådda höjden är proportionell mot gapets storlek.
Å andra sidan, när det inte finns någon vätbarhet, fylls inte tomrummet ens och vätskefasens höjd förblir under dess normala nivå.
Obs! Spalten kommer att fylls endast när den smälta fyllmedlet väter basmaterialet. Fyllningen kommer att bli lättare med mindre luckor.
hårdlödning är därför inget annat än fyllningen av ett gap mellan basmaterialen med en smält fyllnadsmetall
Och detta fyllmedel har nödvändigtvis vätbarhet på basmaterialen.
En schematisk framställning av hårdlödning kan ses nedan, där fillermetallens utveckling kan följas.
hårdlödning gap
Det har visats att fyllningen av gapet mellan basmaterialen beror på förmågan hos den smälta fyllmedelsmetallen att väta basmaterialet.
Vidare sker fyllning lättare i mindre luckor.
Man kan då tänka sig att gapet som ska användas ska vara så litet som möjligt, eftersom det skulle underlätta dess fyllning.
Tyvärr är detta koncept fel. Överdriven minskning av gap gör det svårare för flödet.
Flödet fungerar inte bra i mycket små utrymmen.
Precis som gapet inte ska vara för litet bör det inte vara för stort.
Ett litet mellanrum ger en liten kapilläreffekt, vilket gör det svårt att fylla.
Det dras därför slutsatsen att gapet som ska användas måste vara inom ett visst intervall.
Ett intervall där det är känt att flödet och kapilläreffekten är tillfredsställande säkerställa en tillräcklig fyllning av gapet.
De luckor som ska användas ligger i allmänhet i intervallet 0,05 till 0,20 mm.
Det beror på påfyllnadsmetall, typ av flussmedel och typ av fog som används.
I vilket fall som helst bör konsumentförbrukaren rådfrågas för att rekommendera den nödvändiga luckan.
Flux (rengöringsmedel)
Rengöring är helt enkelt viktigt för hårdlödning.
Vi måste rengöra ytan på basmaterialet före hårdlödning. De måste vara fria från olja eller fett.
Detta beror på att oljan eller fettet vid uppvärmning producerar rester som finns kvar på materialets yta.
Dessa rester hindrar fyllmedlet från att väta basmaterialet, vilket gör hårdlödning omöjligt.
De elimineras vanligtvis genom en avfettningsoperation som utförs av industriella lösningsmedel.
Flux -funktioner
- Eliminera lagret av ytoxider från basmaterialen, vilket möjliggör förekomsten av vätbarhet;
- Förhindra att basmaterial oxiderar under uppvärmning i hårdlödning. Detta är nödvändigt eftersom värme tenderar att påskynda kemiska reaktioner, inklusive oxidationsreaktioner;
- Skydda fyllmedlet tills det smälter, så att vätbarhet kan inträffa;
- Attackera eller reagera inte med basmaterial (Flux);
- Avoxidera basmaterialets yta innan påfyllning av metallfusion (minst 50 ° C under arbetstemperaturen), håll den avoxiderad till slutet av hårdlödning (Flux);
- Ge god vätbarhet och flytande på basmaterialet och sprids ordentligt över ytorna som ska lödas (Flux);
- Ta enkelt bort efter hårdlödning (Flux).
Flux kan vara fast, flytande eller gasformig.
Spackelmetaller
Korrekt val av spackelmetall som ska användas är ofta nyckeln till framgång.
I allmänhet måste dessa material ha några viktiga egenskaper för att hårdlödning ska kunna uppträda korrekt, till exempel:
- Ge god vätbarhet på basmaterialen som ska lödas;
- Tillräcklig smälttemperatur (eller smälttemperaturintervall) i förhållande till basmaterialen och fluiditet som gör det möjligt för den smälta metallen att genomtränga skarvarna på ett adekvat sätt genom kapilläreffekt;
- Presentera de egenskaper som krävs för den lödda komponenten. Till exempel: tillräcklig mekanisk hållfasthet, erforderlig elektrisk konduktivitet, etc;
- Överreagera inte med basmaterialet, orsaka erosion eller bilda sköra faser;
- Visar inte en hög tendens till likvidation (partiell fusion).
Det är vanligt att klassificera fyllmedelsmetaller efter de kemiska element som utgör dem.
I allmänhet säger vi att det finns olika familjer av fyllnadsmetaller, där varje familj kännetecknas av att de innehåller samma (eller nästan samma) element.
Dessa familjer av fyllmaterial skiljer sig åt (från varandra) främst genom smälttemperaturer.
Denna egenskap är av grundläggande betydelse i hårdlödning. Lägre smälttemperatur innebär mindre uppvärmning, så hårdlödning blir billigare och snabbare.
Kommentarer