La brasatura sottovuoto dell'alluminio offre numerosi vantaggi rispetto ad altri processi di giunzione dei metalli (resistenza, controllo più stretto, purezza delle giunzioni, ecc.), ma è anche necessario conoscere i dettagli su come brasare correttamente i pezzi.
1. Assicuratevi che le parti siano pulite
In primo luogo, è necessario assicurarsi che i pezzi siano puliti e privi di oli di stampaggio e di taglio. In genere, ciò si ottiene con una pulizia chimica o meccanica. Tuttavia, nel caso della pulizia meccanica, occorre assicurarsi che venga mantenuta la corretta rugosità superficiale, che contribuisce a garantire una brasatura solida. Dopodiché, è tutta una questione di tempo e di temperatura.
2. Conoscere il ciclo del processo
Un tipico ciclo di brasatura sottovuoto dell'alluminio è relativamente breve grazie alle caratteristiche di pompaggio e riscaldamento rapido del forno sottovuoto e all'elevata conduttività termica delle parti in alluminio da brasare.
Ciclo tipico del processo di brasatura:
3. Garantire un tempo di pompaggio rapido
La capacità di pompaggio del vuoto deve essere adeguatamente dimensionata per ridurre al minimo il tempo di pompaggio di un nuovo carico a un livello di vuoto profondo. Questo aiuta ad avviare il ciclo di riscaldamento e a creare un flusso adeguato, che consente di tenere il passo con il significativo degassamento che si verifica durante il ciclo di riscaldamento a causa della vaporizzazione del magnesio. Il livello di vuoto spinto è un parametro di processo critico perché garantisce un ambiente puro per la brasatura.
Variazioni dei livelli di purezza in relazione a vari livelli di vuoto:
| Ppressione in mbar | Totale Vol.-% | O2 Vol.-% | N2 Vol.-% | O2 ppm | N2 ppm |
| 1013 | 100 | 20 | 79 | 200*103 | 790*103 |
| 1 | 0.1 | 0.026 | 0.1 | 264 | 1040 |
| 10-1 | 0.01 | 0.0026 | 0.01 | 26.4 | 104 |
| 10-2 | 0.001 | 0.00026 | 0.001 | 2.64 | 10.4 |
| 10-3 | 0.0001 | 0.000026 | 0.0001 | 0.264 | 1.04 |
| 10-4 | 0.00001 | 0.0000026 | 0.00001 | 0.026 | 0.1 |
4. Utilizzare il magnesio
È necessario utilizzare il magnesio come additivo al metallo d'apporto e/o al metallo di base dei componenti per i seguenti motivi:
- Il magnesio inizia a vaporizzare a circa 1.058 °F (570 °C) e agisce quindi come "getter" per l'ossigeno e il vapore acqueo, migliorando così la purezza del vuoto di brasatura.
- Il magnesio riduce l'ossido di allumina presente sulla superficie dell'alluminio per favorire una bagnatura uniformemente accelerata delle superfici dei giunti.
Durante il processo di brasatura sotto vuoto si verificano le seguenti reazioni:
Mg + H2O → MgO +H2
Mg + O2 → 2 MgO
3Mg + Al2O3 → 3MgO + 2Al
Mg + N2 → Mg3N2
La vaporizzazione del magnesio in un ambiente sotto vuoto, nota anche come "mag burst", produce un forte degassamento per un breve periodo di tempo. Tuttavia, più lenta è la velocità di riscaldamento, minore è la velocità di vaporizzazione del magnesio. A causa di questo carico di gas, le pompe del vuoto devono essere adeguatamente dimensionate per mantenere un buon vuoto di lavoro (10-4 a 10-5 Torr).
5. Mantenere l'uniformità della temperatura
Per ottenere una brasatura di successo, oltre al livello di vuoto profondo, sono necessari anche un controllo preciso della temperatura e l'uniformità. Un'uniformità di temperatura accettabile durante un ciclo di brasatura è di ±5 °F (3 °C) rispetto al set point. La brasatura dell'alluminio ha una finestra molto ristretta di temperature di brasatura accettabili, perché il metallo d'apporto deve liquefarsi prima che il metallo di base raggiunga la sua temperatura di solidificazione. Questa differenza di temperatura può essere di ±10-18 °F (6-10 °C).
Pertanto, è necessario utilizzare una fase di riscaldamento a una temperatura di immersione appena inferiore al punto di solidità del metallo d'apporto per garantire che tutte le parti e i giunti da brasare raggiungano la temperatura corretta più o meno nello stesso momento. A questo punto, deve iniziare la rampa verso la temperatura di brasatura, in modo che il metallo d'apporto inizi a fondere e si verifichi la bagnatura capillare dei giunti di brasatura.
Il tempo di permanenza alla temperatura di brasatura deve essere ridotto al minimo, poiché il metallo d'apporto fuso vaporizza nel vuoto profondo e cerca di bagnare i giunti di brasatura. Un'eccessiva perdita di metallo d'apporto a causa della vaporizzazione provoca una scarsa bagnatura del giunto e la conseguente perdita di resistenza e capacità di tenuta del giunto.
Al termine del periodo di immersione nella temperatura di brasatura, segue un immediato ciclo di raffreddamento sotto vuoto, che solidifica il metallo d'apporto nei giunti di brasatura e arresta la vaporizzazione del materiale.