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適切にろう付けされた部品のための5つの迅速なヒント

真空アルミニウムろう付けに関しては、他の金属接合プロセスよりも多くの利点(強度、より厳密な制御、接続継手の純度など)がありますが、部品を適切にろう付けする方法についても詳しく知っておく必要があります。

Ipsen Vacuum Aluminum Brazing Furnace

1.パーツが汚れていないか確認する

まず、部品を清潔にし、スタンピングオイルや切削油がないことを確認する必要があります。通常、これは化学的または機械的洗浄によって達成される。ただし、機械的洗浄の場合は、適切な表面粗さが維持されていることを確認してください。その後は、時間と温度がすべてです。

2.プロセス・サイクルを知る

典型的な真空アルミニウムろう付けサイクルは、真空炉の高速ポンピングと加熱特性、およびろう付けされるアルミニウム部品の高い熱伝導率のため、比較的短い。

典型的なろう付けプロセスサイクル:

Vacuum Aluminum Brazing Cycle

3.高速パンプダウン時間の確保

真空ポンプの容量は、新しいロードを深い真空レベルまでポンピングダウンする時間を最短にするために、適切なサイズでなければなりません。これにより、加熱サイクルを開始し、適切なスループットを生み出すことができ、加熱サイクル中にマグネシウムの気化により発生する著しいアウトガスに確実に対応することができます。深い真空レベルは、ろう付けのための純粋な環境を確保するため、重要なプロセスパラメーターです。

様々な真空度に伴う純度レベルの変化:

P圧力(mbar合計
Vol.-%
O2
Vol.-%
N2
Vol.-%
O2
ppm
N2
ppm
10131002079200*103790*103
10.10.0260.12641040
10-10.010.00260.0126.4104
10-20.0010.000260.0012.6410.4
10-30.00010.0000260.00010.2641.04
10-40.000010.00000260.000010.0260.1

4.マグネシウムを使う

マグネシウムをろう材および/または部品の母材に添加剤として使用する必要があるのは、以下の理由による:

  • マグネシウムは約1,058 °F (570 °C)で気化し始め、酸素と水蒸気の「ゲッター」として働き、ろう付け真空の純度を向上させる。
  • マグネシウムはアルミニウムの表面に存在するアルミナ酸化物を還元し、接合面の濡れを均一に促進する。

真空ろう付け工程では、以下のような反応が起こる:

Mg + H2O → MgO +H2

Mg + O2 → 2 MgO

3Mg + Al2O3 → 3MgO + 2Al

Mg + N2 → Mg3N2

真空環境下でのマグネシウムの気化は「マグバースト」とも呼ばれ、短時間に大量のアウトガスを発生させる。しかし、加熱速度が遅くなるほど、マグネシウムの気化速度は小さくなる。このようなガス負荷のため、真空ポンプは、良好な使用真空を維持するために適切な大きさでなければならない(10-4 から10-5 Torrの範囲)。

5.温度均一性の維持

ろう付けを成功させるには、深真空度に次いで、正確な温度制御と均一性も必要である。ろう付けサイクル中の許容可能な温度均一性は、設定点の±5 °F (3 °C)である。アルミニウムろう付けでは、母材が固相温度に達する前にろう材が液化する必要があるため、許容可能なろう付け温度は非常に狭い。この温度差は±10~18 °F (6~10 °C)と小さい。

したがって、ろう付けされるすべての部品と接合部がほぼ同時に適切な温度に達するように、金属フィラーの凝固点直下のソーク温度で加熱ステップを使用する必要がある。この時点で、ろう付け温度への昇温を開始し、金属フィラーが溶け始め、ろう付け接合部の毛細管濡れが発生するようにする。

溶融した金属フィラーが深い真空中で気化し、ろう接合部を濡らそうとするため、ろう付け温度での時間は最小限に保たなければならない。気化による金属ろうの損失が多すぎると、接合部の濡れが悪くなり、接合部の強度とシール性が損なわれる。

ろう付けの温度ソークが完了した後、直ちに真空冷却サイクルが行われ、ろう接合部の金属フィラーが凝固し、材料の気化が停止する。