Soldadura d'alumini i aliatges d'alumini

1. Brazeabilitat

La propietat de soldadura de l'alumini i els aliatges d'alumini és deficient, principalment perquè la pel·lícula d'òxid a la superfície és difícil d'eliminar. L'alumini té una gran afinitat per l'oxigen. És fàcil formar una pel·lícula d'òxid densa, estable i amb un punt de fusió elevat d'Al2O3 a la superfície. Al mateix temps, els aliatges d'alumini que contenen magnesi també formen una pel·lícula d'òxid de MgO molt estable. Dificulten seriosament la mullada i l'extensió de la soldadura. I són difícils d'eliminar. Durant la soldadura, el procés de soldadura només es pot dur a terme amb el flux adequat.

En segon lloc, l'operació de soldadura d'alumini i aliatges d'alumini és difícil. El punt de fusió de l'alumini i els aliatges d'alumini no és gaire diferent del del metall d'aportació de soldadura utilitzat. El rang de temperatura opcional per a la soldadura és molt estret. Un control de temperatura poc inadequat pot causar fàcilment un sobreescalfament o fins i tot la fusió del metall base, cosa que dificulta el procés de soldadura. Alguns aliatges d'alumini reforçats per tractament tèrmic també causaran fenòmens de reblaniment com ara un sobreenvelliment o un recuit a causa de l'escalfament de la soldadura, cosa que reduirà les propietats de les unions soldades. Durant la soldadura a la flama, és difícil jutjar la temperatura perquè el color de l'aliatge d'alumini no canvia durant l'escalfament, cosa que també augmenta els requisits per al nivell d'operació de l'operador.

A més, la resistència a la corrosió de les unions soldades d'alumini i aliatges d'alumini es veu fàcilment afectada pels metalls de farciment i els fluxos. El potencial de l'elèctrode de l'alumini i els aliatges d'alumini és força diferent del de la soldadura, cosa que redueix la resistència a la corrosió de la unió, especialment per a la unió de soldadura tova. A més, la majoria dels fluxos utilitzats en la soldadura d'alumini i aliatges d'alumini tenen una forta corrosivitat. Fins i tot si es netegen després de la soldadura, la influència dels fluxos sobre la resistència a la corrosió de les unions no s'eliminarà completament.

2. Material de soldadura

(1) La soldadura d'alumini i aliatges d'alumini és un mètode que s'utilitza rarament, ja que la composició i el potencial de l'elèctrode del metall d'aportació i del metall base de soldadura són molt diferents, cosa que facilita la corrosió electroquímica de la unió. La soldadura tova utilitza principalment soldadura a base de zinc i soldadura de plom i estany, que es poden dividir en soldadura de baixa temperatura (150 ~ 260 ℃), soldadura de temperatura mitjana (260 ~ 370 ℃) i soldadura d'alta temperatura (370 ~ 430 ℃) segons el rang de temperatura. Quan s'utilitza soldadura de plom i estany i es pre-xapa coure o níquel a la superfície d'alumini per a la soldadura, es pot prevenir la corrosió a la interfície de la unió, per tal de millorar la resistència a la corrosió de la unió.

La soldadura d'alumini i aliatges d'alumini s'utilitza àmpliament, com ara en guies de filtre, evaporadors, radiadors i altres components. Només es poden utilitzar metalls d'aportació basats en alumini per a la soldadura d'alumini i aliatges d'alumini, entre els quals els metalls d'aportació d'alumini i silici són els més utilitzats. L'àmbit d'aplicació específic i la resistència al cisallament de les unions soldades es mostren a la Taula 8 i la Taula 9 respectivament. Tanmateix, el punt de fusió d'aquesta soldadura és proper al del metall base, per la qual cosa la temperatura d'escalfament s'ha de controlar de manera estricta i precisa durant la soldadura per evitar el sobreescalfament o fins i tot la fusió del metall base.

Taula 8 Àmbit d'aplicació dels metalls de farciment de soldadura per a alumini i aliatges d'alumini

Taula 9 Resistència al tall d'unions d'alumini i aliatges d'alumini soldades amb metalls d'aportació d'alumini i silici

La soldadura d'alumini i silici se sol subministrar en forma de pols, pasta, filferro o làmina. En alguns casos, s'utilitzen plaques compostes de soldadura amb alumini com a nucli i soldadura d'alumini i silici com a revestiment. Aquest tipus de placa composta de soldadura es fabrica mitjançant el mètode hidràulic i sovint s'utilitza com a part dels components de soldadura. Durant la soldadura, el metall d'aportació de soldadura de la placa composta es fon i flueix sota l'acció de la capil·laritat i la gravetat per omplir l'espai de la unió.

(2) Flux i gas protector per a la soldadura d'alumini i aliatges d'alumini, sovint s'utilitza un flux especial per eliminar la pel·lícula. El flux orgànic basat en trietanolamina, com ara fs204, s'utilitza amb soldadura tova de baixa temperatura. L'avantatge d'aquest flux és que té poc efecte de corrosió sobre el metall base, però produirà una gran quantitat de gas, que afectarà la humectació i el sellat de la soldadura. El flux reactiu basat en clorur de zinc, com ara fs203 i fs220a, s'utilitza amb soldadura tova de temperatura mitjana i alta. El flux reactiu és altament corrosiu i els seus residus s'han d'eliminar després de la soldadura.

Actualment, la soldadura d'alumini i aliatges d'alumini encara està dominada per l'eliminació de pel·lícules de flux. El flux de soldadura utilitzat inclou flux a base de clorur i flux a base de fluorur. El flux a base de clorur té una gran capacitat per eliminar pel·lícules d'òxid i una bona fluïdesa, però té un gran efecte corrosiu sobre el metall base. Els seus residus s'han d'eliminar completament després de la soldadura. El flux a base de fluorur és un nou tipus de flux, que té un bon efecte d'eliminació de pel·lícules i no corrosió el metall base. Tanmateix, té un punt de fusió elevat i una mala estabilitat tèrmica, i només es pot utilitzar amb soldadura de silici d'alumini.

Quan es solda alumini i aliatges d'alumini, sovint s'utilitza buit, atmosfera neutra o inert. Quan s'utilitza la soldadura al buit, el grau de buit generalment ha d'arribar a l'ordre de 10-3 Pa. Quan s'utilitza nitrogen o gas argó per a la protecció, la seva puresa ha de ser molt alta i el punt de rosada ha de ser inferior a -40 ℃.

3. Tecnologia de soldadura

La soldadura d'alumini i aliatges d'alumini té uns requisits elevats per a la neteja de la superfície de la peça. Per obtenir una bona qualitat, cal eliminar les taques d'oli i la pel·lícula d'òxid de la superfície abans de la soldadura. Elimineu les taques d'oli de la superfície amb una solució aquosa de Na2CO3 a una temperatura de 60 ~ 70 ℃ durant 5 ~ 10 minuts i després esbandiu amb aigua neta; La pel·lícula d'òxid de la superfície es pot eliminar mitjançant un gravat amb una solució aquosa de NaOH a una temperatura de 20 ~ 40 ℃ durant 2 ~ 4 minuts i després esbandiu amb aigua calenta; Després d'eliminar les taques d'oli i la pel·lícula d'òxid de la superfície, la peça s'ha de tractar amb una solució aquosa de HNO3 per obtenir brillantor durant 2 ~ 5 minuts, després es neteja amb aigua corrent i finalment s'asseca. La peça tractada amb aquests mètodes no s'ha de tocar ni contaminar amb altres brutícies i s'ha de soldar en un termini de 6 ~ 8 hores. És millor soldar immediatament si és possible.

Els mètodes de soldadura d'alumini i aliatges d'alumini inclouen principalment la soldadura a la flama, la soldadura amb soldador i la soldadura al forn. Aquests mètodes generalment utilitzen flux en la soldadura i tenen requisits estrictes sobre la temperatura d'escalfament i el temps de manteniment. Durant la soldadura a la flama i la soldadura amb soldador, eviteu escalfar el flux directament amb la font de calor per evitar que el flux s'escalfi i es faci malbé. Com que l'alumini es pot dissoldre en soldadura tova amb un alt contingut de zinc, l'escalfament s'ha d'aturar un cop formada la unió per evitar la corrosió del metall base. En alguns casos, la soldadura d'alumini i aliatges d'alumini de vegades no utilitza flux, sinó que utilitza mètodes ultrasònics o de raspat per eliminar la pel·lícula. Quan utilitzeu el raspat per eliminar la pel·lícula per a la soldadura, primer escalfeu la peça a la temperatura de soldadura i després raspeu la part de soldadura de la peça amb l'extrem de la vareta de soldadura (o eina de raspat). Mentre es trenca la pel·lícula d'òxid superficial, l'extrem de la soldadura es fondrà i mullarà el metall base.

Els mètodes de soldadura d'alumini i aliatges d'alumini inclouen principalment la soldadura a la flama, la soldadura al forn, la soldadura per immersió, la soldadura al buit i la soldadura amb gas protector. La soldadura a la flama s'utilitza principalment per a peces petites i la producció de peces úniques. Per evitar la fallada del flux a causa del contacte entre les impureses de l'acetilè i el flux quan s'utilitza flama oxiacetilènica, és convenient utilitzar una flama d'aire comprimit de gasolina amb una lleugera reductibilitat per evitar l'oxidació del metall base. Durant la soldadura específica, el flux de soldadura i el metall d'aportació es poden col·locar prèviament al lloc de soldadura i escalfar-se al mateix temps que la peça; La peça també es pot escalfar primer a la temperatura de soldadura i, a continuació, la soldadura submergida amb flux es pot enviar a la posició de soldadura; Després que el flux i el metall d'aportació s'hagin fos, la flama d'escalfament s'ha de retirar lentament després que el metall d'aportació s'hagi omplert uniformement.

Quan es solda alumini i aliatges d'alumini en un forn d'aire, s'ha de preestabler el metall d'aportació de soldadura i el flux de soldadura s'ha de fondre en aigua destil·lada per preparar una solució espessa amb una concentració del 50% al 75%, i després es pot recobrir o ruixar sobre la superfície de soldadura. També es pot cobrir una quantitat adequada de flux de soldadura en pols sobre el metall d'aportació de soldadura i la superfície de soldadura, i després s'ha de col·locar la soldadura muntada al forn per escalfar la soldadura. Per evitar que el metall base s'escalfi o fins i tot es fongui, la temperatura d'escalfament s'ha de controlar estrictament.

La soldadura per immersió d'alumini i aliatges d'alumini s'utilitza generalment en pasta o làmina. La peça muntada s'ha de preescalfar abans de la soldadura per fer que la seva temperatura s'acosti a la temperatura de soldadura i després s'ha d'immergir en flux de soldadura per a la soldadura. Durant la soldadura, la temperatura i el temps de soldadura s'han de controlar estrictament. Si la temperatura és massa alta, el metall base es dissol fàcilment i la soldadura es perd fàcilment; si la temperatura és massa baixa, la soldadura no es fon prou i la velocitat de soldadura disminueix. La temperatura de soldadura s'ha de determinar segons el tipus i la mida del metall base, la composició i el punt de fusió del metall d'aportació, i generalment es troba entre la temperatura de líquidus del metall d'aportació i la temperatura de sòlidus del metall base. El temps d'immersió de la peça al bany de flux ha de garantir que la soldadura es pugui fondre i fluir completament, i el temps de suport no ha de ser massa llarg. En cas contrari, l'element de silici de la soldadura es pot difondre al metall base, fent que el metall base prop de la costura sigui fràgil.

En la soldadura al buit d'alumini i aliatges d'alumini, els activadors operatius metàl·lics s'utilitzen sovint per modificar la pel·lícula d'òxid superficial de l'alumini i assegurar la mullada i l'escampament de la soldadura. El magnesi es pot utilitzar directament a la peça en forma de partícules, o introduir-se a la zona de soldadura en forma de vapor, o es pot afegir magnesi a la soldadura de silici d'alumini com a element d'aliatge. Per a la peça amb una estructura complexa, per tal de garantir l'efecte complet del vapor de magnesi sobre el metall base i millorar la qualitat de la soldadura, sovint es prenen mesures de procés de blindatge local, és a dir, la peça es col·loca primer en una caixa d'acer inoxidable (comunament coneguda com a caixa de procés) i després es col·loca en un forn de buit per escalfar la soldadura. Soldadura al buit Les unions d'alumini i aliatges d'alumini tenen una superfície llisa i unions soldades denses, i no cal netejar-les després de la soldadura; Tanmateix, l'equip de soldadura al buit és car i el vapor de magnesi contamina greument el forn, per la qual cosa cal netejar-lo i mantenir-lo amb freqüència.

Quan es solda alumini i aliatges d'alumini en atmosfera neutra o inert, es pot utilitzar un activador o flux de magnesi per eliminar la pel·lícula. Quan s'utilitza un activador de magnesi per eliminar la pel·lícula, la quantitat de magnesi necessària és molt menor que la de la soldadura al buit. Generalment, w (mg) és aproximadament del 0,2% al 0,5%. Quan el contingut de magnesi és alt, la qualitat de la unió es reduirà. El mètode de soldadura NOCOLOK amb flux de fluorur i protecció de nitrogen és un nou mètode desenvolupat ràpidament en els darrers anys. Com que el residu del flux de fluorur no absorbeix la humitat i no és corrosiu per a l'alumini, es pot ometre el procés d'eliminació dels residus de flux després de la soldadura. Sota la protecció del nitrogen, només cal recobrir una petita quantitat de flux de fluorur, el metall d'aportació pot humitejar bé el metall base i és fàcil obtenir unions soldades d'alta qualitat. Actualment, aquest mètode de soldadura NOCOLOK s'ha utilitzat en la producció en massa de radiadors d'alumini i altres components.

Per a l'alumini i els aliatges d'alumini soldats amb flux que no sigui flux de fluorur, els residus de flux s'han d'eliminar completament després de la soldadura. Els residus de flux de soldadura orgànic per a l'alumini es poden rentar amb solucions orgàniques com metanol i tricloroetilè, neutralitzar-los amb una solució aquosa d'hidròxid de sodi i, finalment, netejar-los amb aigua calenta i freda. El clorur és el residu de flux de soldadura per a l'alumini, que es pot eliminar segons els mètodes següents; Primer, submergiu-lo en aigua calenta a 60 ~ 80 ℃ durant 10 minuts, netegeu acuradament els residus a la unió soldada amb un raspall i netegeu-los amb aigua freda; Després, submergiu-lo en una solució aquosa d'àcid nítric al 15% durant 30 minuts i, finalment, esbandiu-lo amb aigua freda.