Pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo

1. Kakayahang magpatigas

Mahina ang katangian ng pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo, pangunahin dahil ang oxide film sa ibabaw ay mahirap tanggalin. Ang aluminyo ay may mahusay na affinity para sa oxygen. Madaling bumuo ng isang siksik, matatag, at mataas na melting point oxide film na Al2O3 sa ibabaw. Kasabay nito, ang mga haluang metal na aluminyo na naglalaman ng magnesium ay bubuo rin ng isang napakatatag na oxide film na MgO. Seryoso nilang hahadlangan ang pagkabasa at pagkalat ng panghinang. At mahirap tanggalin. Sa panahon ng pagpapatigas, ang proseso ng pagpapatigas ay maisasagawa lamang sa pamamagitan ng wastong flux.

Pangalawa, mahirap ang operasyon ng pagpapatigas gamit ang aluminum at aluminum alloy. Ang melting point ng aluminum at aluminum alloy ay hindi gaanong naiiba sa ginagamit na filler metal para sa pagpapatigas. Ang opsyonal na saklaw ng temperatura para sa pagpapatigas ay napakakitid. Ang kaunting hindi wastong pagkontrol sa temperatura ay madaling magdulot ng sobrang pag-init o pagkatunaw ng base metal, na nagpapahirap sa proseso ng pagpapatigas. Ang ilang aluminum alloy na pinatibay ng heat treatment ay magdudulot din ng mga phenomena ng paglambot tulad ng labis na pagtanda o annealing dahil sa pagpapatigas, na magbabawas sa mga katangian ng mga brazed joint. Sa panahon ng flame brazing, mahirap husgahan ang temperatura dahil ang kulay ng aluminum alloy ay hindi nagbabago habang pinainit, na nagpapataas din sa mga kinakailangan para sa antas ng operasyon ng operator.

Bukod dito, ang resistensya sa kalawang ng mga brazed joint na gawa sa aluminum at aluminum alloy ay madaling maapektuhan ng mga filler metal at flux. Ang electrode potential ng aluminum at aluminum alloy ay ibang-iba sa solder, na nagpapababa sa resistensya sa kalawang ng joint, lalo na para sa malambot na soldering joint. Bukod pa rito, karamihan sa mga flux na ginagamit sa pagpapatigas ng aluminum at aluminum alloy ay may malakas na corrosivity. Kahit na linisin ang mga ito pagkatapos magpatigas, ang impluwensya ng mga flux sa resistensya sa kalawang ng mga joint ay hindi pa rin tuluyang maaalis.

2. Materyal na pang-brazing

(1) Ang pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo ay isang bihirang ginagamit na pamamaraan, dahil ang komposisyon at potensyal ng elektrod ng pagpapatigas ng filler metal at base metal ay ibang-iba, na madaling magdulot ng electrochemical corrosion ng joint. Ang soft soldering ay pangunahing gumagamit ng zinc based solder at tin lead solder, na maaaring hatiin sa low temperature solder (150 ~ 260 ℃), medium temperature solder (260 ~ 370 ℃) at high temperature solder (370 ~ 430 ℃) ayon sa saklaw ng temperatura. Kapag ginamit ang tin lead solder at ang tanso o nickel ay inilalagay sa ibabaw ng aluminyo para sa pagpapatigas, maiiwasan ang corrosion sa interface ng joint, upang mapabuti ang resistensya sa corrosion ng joint.

Malawakang ginagamit ang pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo, tulad ng gabay sa filter, evaporator, radiator at iba pang mga bahagi. Tanging mga filler metal na nakabase sa aluminyo ang maaaring gamitin para sa pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo, kung saan ang mga filler metal na aluminyo at silicon ang pinakamalawak na ginagamit. Ang partikular na saklaw ng aplikasyon at ang shear strength ng mga brazed joint ay ipinapakita sa Table 8 at Table 9 ayon sa pagkakabanggit. Gayunpaman, ang melting point ng solder na ito ay malapit sa base metal, kaya ang temperatura ng pag-init ay dapat na mahigpit at tumpak na kontrolin habang nagpapatigas upang maiwasan ang sobrang pag-init o kahit na pagkatunaw ng base metal.

Talahanayan 8 saklaw ng aplikasyon ng mga filler metal na pang-brazing para sa aluminyo at mga haluang metal na aluminyo

Talahanayan 9 lakas ng paggugupit ng mga dugtungan ng aluminyo at haluang metal na aluminyo na pinatigas gamit ang mga metal na tagapuno ng aluminyo at silicon

Ang aluminum silicon solder ay karaniwang ibinibigay sa anyo ng pulbos, paste, alambre o sheet. Sa ilang mga kaso, ginagamit ang mga solder composite plate na may aluminum bilang core at aluminum silicon solder bilang cladding. Ang ganitong uri ng solder composite plate ay ginagawa sa pamamagitan ng hydraulic method at kadalasang ginagamit bilang bahagi ng mga bahagi ng brazing. Sa panahon ng brazing, ang brazing filler metal sa composite plate ay natutunaw at dumadaloy sa ilalim ng aksyon ng capillary at gravity upang punan ang joint gap.

(2) Ang flux at shielding gas para sa pagpapatigas ng aluminyo at haluang metal na haluang metal, kadalasang ginagamit ang espesyal na flux upang tanggalin ang pelikula. Ang organic flux na nakabatay sa triethanolamine, tulad ng fs204, ay ginagamit kasama ng low-temperature soft solder. Ang bentahe ng flux na ito ay maliit ang epekto nito sa kalawang sa base metal, ngunit makakagawa ito ng malaking dami ng gas, na makakaapekto sa pagkabasa at pag-caulking ng solder. Ang reactive flux na nakabatay sa zinc chloride, tulad ng fs203 at fs220a, ay ginagamit kasama ng medium temperature at high temperature soft solder. Ang reactive flux ay lubos na kinakaing unti-unti, at ang mga nalalabi nito ay dapat alisin pagkatapos ng pagpapatigas.

Sa kasalukuyan, ang pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo ay nangingibabaw pa rin sa pag-alis ng flux film. Ang mga flux na ginagamit sa pagpapatigas ay kinabibilangan ng chloride based flux at fluoride based flux. Ang chloride based flux ay may malakas na kakayahang mag-alis ng oxide film at mahusay na fluidity, ngunit mayroon itong malaking epekto sa corrosion sa base metal. Ang mga residue nito ay dapat na ganap na alisin pagkatapos ng pagpapatigas. Ang fluoride based flux ay isang bagong uri ng flux, na may mahusay na epekto sa pag-alis ng film at walang kalawang sa base metal. Gayunpaman, mayroon itong mataas na melting point at mahinang thermal stability, at maaari lamang gamitin sa aluminum silicon solder.

Kapag nagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo, kadalasang ginagamit ang vacuum, neutral o inert na atmospera. Kapag ginagamit ang vacuum brazing, ang vacuum degree ay karaniwang dapat umabot sa 10-3pa. Kapag ginagamit ang nitrogen o argon gas para sa proteksyon, ang kadalisayan nito ay dapat na napakataas, at ang dew point ay dapat na mas mababa sa -40 ℃.

3. Teknolohiya ng pagpapatigas

Ang pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo ay may mataas na mga kinakailangan para sa paglilinis ng ibabaw ng workpiece. Upang makakuha ng magandang kalidad, ang mantsa ng langis at oxide film sa ibabaw ay dapat tanggalin bago ang pagpapatigas. Alisin ang mantsa ng langis sa ibabaw gamit ang Na2CO3 aqueous solution sa temperaturang 60 ~ 70 ℃ sa loob ng 5 ~ 10 minuto, at pagkatapos ay banlawan ng malinis na tubig; Ang surface oxide film ay maaaring tanggalin sa pamamagitan ng pag-ukit gamit ang NaOH aqueous solution sa temperaturang 20 ~ 40 ℃ sa loob ng 2 ~ 4 minuto, at pagkatapos ay hugasan ng mainit na tubig; Pagkatapos tanggalin ang mantsa ng langis at oxide film sa ibabaw, ang workpiece ay dapat tratuhin ng HNO3 aqueous solution para sa kintab sa loob ng 2 ~ 5 minuto, pagkatapos ay linisin sa umaagos na tubig at sa wakas ay patuyuin. Ang workpiece na ginamitan ng mga pamamaraang ito ay hindi dapat hawakan o kontaminado ng iba pang dumi, at dapat i-braze sa loob ng 6 ~ 8 oras. Mas mainam na i-braze kaagad kung maaari.

Ang mga pamamaraan ng pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo ay pangunahing kinabibilangan ng pagpapatigas ng apoy, pagpapatigas ng soldering iron, at pagpapatigas ng pugon. Ang mga pamamaraang ito ay karaniwang gumagamit ng flux sa pagpapatigas, at may mahigpit na mga kinakailangan sa temperatura ng pag-init at oras ng paghawak. Sa panahon ng pagpapatigas ng apoy at pagpapatigas ng soldering iron, iwasang painitin ang flux nang direkta sa pamamagitan ng pinagmumulan ng init upang maiwasan ang sobrang pag-init at pagkasira ng flux. Dahil ang aluminyo ay maaaring matunaw sa malambot na panghinang na may mataas na nilalaman ng zinc, dapat ihinto ang pag-init kapag nabuo na ang dugtungan upang maiwasan ang kalawang ng base metal. Sa ilang mga kaso, ang pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo ay minsan ay hindi gumagamit ng flux, ngunit gumagamit ng mga pamamaraan ng ultrasonic o pag-scrape upang matanggal ang film. Kapag gumagamit ng pag-scrape upang matanggal ang film para sa pagpapatigas, painitin muna ang workpiece sa temperatura ng pagpapatigas, at pagkatapos ay i-scrape ang bahagi ng workpiece gamit ang dulo ng solder rod (o scraping tool). Habang binabasag ang surface oxide film, ang dulo ng solder ay matutunaw at babasa ang base metal.

Ang mga pamamaraan ng pagpapatigas ng aluminyo at mga haluang metal na aluminyo ay pangunahing kinabibilangan ng pagpapatigas ng apoy, pagpapatigas ng pugon, pagpapatigas ng dip, pagpapatigas ng vacuum at pagpapatigas ng gas. Ang pagpapatigas ng apoy ay kadalasang ginagamit para sa maliliit na workpiece at produksyon ng iisang piraso. Upang maiwasan ang pagkabigo ng flux dahil sa pagdikit ng mga dumi sa acetylene at ng flux kapag gumagamit ng apoy ng oxyacetylene, angkop na gumamit ng apoy ng gasolina na may compressed air na may bahagyang reducibility upang maiwasan ang oksihenasyon ng base metal. Sa panahon ng partikular na pagpapatigas, ang flux ng pagpapatigas at filler metal ay maaaring ilagay sa lugar na pinagpatigas nang maaga at initin nang sabay-sabay sa workpiece; Ang workpiece ay maaari ding initin muna sa temperatura ng pagpapatigas, at pagkatapos ay ang panghinang na nilublob ng flux ay maaaring ipadala sa posisyon ng pagpapatigas; Pagkatapos matunaw ang flux at filler metal, ang apoy ng pag-init ay dapat alisin nang dahan-dahan pagkatapos na pantay na mapuno ang filler metal.

Kapag nagpapatigas ng aluminyo at haluang metal na aluminyo sa isang pugon na panghimpapawid, ang filler metal na pagpapatigas ay dapat na naka-set up, at ang flux ng pagpapatigas ay dapat tunawin sa distilled water upang maghanda ng isang makapal na solusyon na may konsentrasyon na 50% ~ 75%, at pagkatapos ay balutan o i-spray sa ibabaw ng pagpapatigas. Ang isang naaangkop na dami ng flux ng pagpapatigas ng pulbos ay maaari ding takpan sa filler metal na pagpapatigas at ibabaw ng pagpapatigas, at pagkatapos ay ilagay ang pinagsamang hinang sa pugon para sa pagpapainit ng pagpapatigas. Upang maiwasan ang sobrang pag-init o kahit na pagkatunaw ng base metal, ang temperatura ng pag-init ay dapat na mahigpit na kontrolin.

Ang paste o foil solder ay karaniwang ginagamit para sa dip brazing ng aluminum at aluminum alloys. Ang pinagsamang workpiece ay dapat na painitin bago ang pagpapatigas upang ang temperatura nito ay malapit sa temperatura ng pagpapatigas, at pagkatapos ay ilubog sa brazing flux para sa pagpapatigas. Sa panahon ng pagpapatigas, ang temperatura ng pagpapatigas at oras ng pagpapatigas ay dapat na mahigpit na kontrolin. Kung ang temperatura ay masyadong mataas, ang base metal ay madaling matunaw at ang solder ay madaling mawala; kung ang temperatura ay masyadong mababa, ang solder ay hindi sapat na natutunaw, at ang bilis ng pagpapatigas ay bumababa. Ang temperatura ng pagpapatigas ay dapat matukoy ayon sa uri at laki ng base metal, ang komposisyon at melting point ng filler metal, at karaniwang nasa pagitan ng liquidus temperature ng filler metal at solidus temperature ng base metal. Ang dipping time ng workpiece sa flux bath ay dapat tiyakin na ang solder ay maaaring ganap na matunaw at dumaloy, at ang supporting time ay hindi dapat masyadong mahaba. Kung hindi, ang silicon element sa solder ay maaaring kumalat sa base metal, na nagiging sanhi ng pagkabulok ng base metal malapit sa tahi.

Sa vacuum brazing ng aluminum at aluminum alloys, kadalasang ginagamit ang mga metal operating activator upang baguhin ang surface oxide film ng aluminum at matiyak ang pagkabasa at pagkalat ng solder. Ang magnesium ay maaaring direktang gamitin sa workpiece sa anyo ng mga particle, o ipasok sa brazing zone sa anyo ng steam, o maaaring idagdag ang magnesium sa aluminum silicon solder bilang isang alloy element. Para sa workpiece na may kumplikadong istraktura, upang matiyak ang buong epekto ng magnesium vapor sa base metal at mapabuti ang kalidad ng brazing, kadalasang ginagawa ang mga lokal na hakbang sa proseso ng shielding, ibig sabihin, ang workpiece ay unang inilalagay sa isang stainless steel box (karaniwang kilala bilang process box), at pagkatapos ay inilalagay sa isang vacuum furnace para sa pagpapainit ng brazing. Vacuum Brazed Ang mga aluminum at aluminum alloy joint ay may makinis na ibabaw at siksik na brazed joint, at hindi kailangang linisin pagkatapos ng brazing; Gayunpaman, ang vacuum brazing equipment ay mahal, at ang magnesium vapor ay lubhang nagpaparumi sa furnace, kaya kailangan itong linisin at panatilihing madalas.

Kapag nagpapatigas ng aluminum at aluminum alloys sa neutral o inert na atmospera, maaaring gamitin ang magnesium activator o flux upang tanggalin ang film. Kapag ginamit ang magnesium activator upang tanggalin ang film, ang dami ng magnesium na kailangan ay mas mababa kaysa sa vacuum brazing. Sa pangkalahatan, ang w (mg) ay humigit-kumulang 0.2% ~ 0.5%. Kapag mataas ang nilalaman ng magnesium, mababawasan ang kalidad ng joint. Ang paraan ng pagpapatigas ng NOCOLOK gamit ang fluoride flux at nitrogen protection ay isang bagong paraan na mabilis na naunlad nitong mga nakaraang taon. Dahil ang residue ng fluoride flux ay hindi sumisipsip ng moisture at hindi kinakaing unti-unti sa aluminum, maaaring alisin ang proseso ng pag-alis ng flux residue pagkatapos ng pagpapatigas. Sa ilalim ng proteksyon ng nitrogen, kaunting fluoride flux lamang ang kailangang pahiran, ang filler metal ay maaaring mabasa nang maayos ang base metal, at madaling makakuha ng de-kalidad na mga brazed joint. Sa kasalukuyan, ang paraan ng pagpapatigas ng NOCOLOK na ito ay ginagamit sa malawakang produksyon ng aluminum radiator at iba pang mga bahagi.

Para sa aluminyo at haluang metal na pinabra gamit ang flux maliban sa fluoride flux, ang natitirang flux ay dapat na ganap na alisin pagkatapos ng pagpapabra. Ang natitirang organic brazing flux para sa aluminyo ay maaaring hugasan gamit ang mga organic na solusyon tulad ng methanol at trichloroethylene, neutralisahin gamit ang sodium hydroxide aqueous solution, at sa huli ay linisin gamit ang mainit at malamig na tubig. Ang Chloride ay ang natitirang bahagi ng brazing flux para sa aluminyo, na maaaring alisin ayon sa mga sumusunod na pamamaraan; Una, ibabad sa mainit na tubig sa 60 ~ 80 ℃ sa loob ng 10 minuto, maingat na linisin ang natitirang bahagi sa pinagbra na joint gamit ang isang brush, at linisin ito ng malamig na tubig; Pagkatapos ay ibabad ito sa 15% nitric acid aqueous solution sa loob ng 30 minuto, at sa huli ay banlawan ito ng malamig na tubig.