Hardsolderen van metalen: processen, technieken en voordelen

Na het lezen van dit artikel zult u meer te weten komen over: - 1. Definitie van solderen 2. Soldeerproces 3. Flux 4. Vulstofmetalen 5. Technieken 6. Ontwerp van gesoldeerde verbindingen 7. Voordelen 8. Beperkingen.

Definitie van Brazing:

Hardsolderen is een proces waarbij twee gelijksoortige of ongelijksoortige stukken metaal worden verbonden door middel van warmte en een speciaal non-ferro metaal, bekend als Spelter. Het smeltpunt van spelter ligt gewoonlijk boven 420 ° C maar lager dan het smeltpunt van onedel metaal. De gesmolten speler stroomt in de kleine haarvaten van het gewricht en stolt om gewrichten te produceren.

Proces van solderen:

De verschillende stadia betrokken bij het solderen zijn:

(i) Reiniging van werkstukken.

(ii) Klemmen van werkstukken.

(iii) Fluxing van werkstukken.

(iv) Spelting van gewricht.

Maak eerst de twee metalen delen schoon die moeten worden samengevoegd en verwijder eventueel aanwezige vet en oxiden. Vervolgens worden de twee stukken samengevoegd door een geschikte klem langs de verbindingslijn en in die positie gehouden.

De flux wordt aangebracht op het gewricht om de aangeboden oxiden te verwijderen of om de vorming van oxiden te voorkomen. Verwarm daarna de stukken in de hierboven geklemde positie, tot de temperatuur boven het smeltpunt van de spelter. Op het laatst wordt het spelter toegepast op het gewricht, dat door het gewricht stroomt door capillaire werking. De spelter bij stollen geeft het gewricht de nodige kracht.

Flux in solderen:

De fluxen die worden gebruikt bij het solderen omvatten een combinatie van borax, boorzuur, boraten, fluoriden, chloriden samen met een bevochtigingsmiddel. De flux kan de vorm hebben van een vloeistof, suspensie, poeder of pasta, afhankelijk van de toegepaste soldeerwerkwijze (verwarmingswerkwijze).

Een populaire samenstelling is 75% borax en 25% boorzuur. Voor het solderen van roestvrij staal, aluminium of koperlegeringen, worden alkalische bi-fluoriden gebruikt als een flux. Een speciale flux met natriumcyanide wordt gebruikt voor het solderen van wolfraam tot koper. De methode voor het aanbrengen van de flux kan sproeien, borstelen of een onder druk staande injector zijn.

Filler Metals in solderen:

Vulstofmetalen (spelter) gebruikt voor het solderen wordt ook aangeduid als soldeermetalen. Afhankelijk van de te solderen soorten basismetaal zijn een aantal vulmetalen beschikbaar.

Soldeervulmetalen zijn legeringen die voornamelijk koper, zilver, aluminium, magnesium of nikkel bevatten. Ze hebben de vorm van ringen, draden, dunne staven en legeringspasta.

Het wordt toegepast tijdens het verwarmen van de werkstukken. Legeringpasta kan echter worden aangebracht voor verwarming, ter plaatse van solderen samen met de flux.

Soldeermetalen worden grofweg ingedeeld in drie categorieën:

(A) Koper en zijn legeringen:

Koper en zijn legeringen zijn de meest gebruikte spiltmachines voor soldeer doeleinden. Koper alleen of zijn legeringen met nikkel, zilver, zink of tin worden gebruikt voor hardsolderen. De soldeertemperatuur varieert van 700 tot 1100 ° C.

(b) Zilver en zijn legeringen:

Zilver en zijn legeringen worden ook in de volksmond gebruikt als spilters voor hardsolderen. Het proces staat bekend als zilverhardsolderen. Het is geschikt waar het verbindende metaal een relatief laag smeltpunt heeft. Het solderen gebeurt tussen 630 ° C en 850 ° C. Over het algemeen is de normale bedrijfstemperatuur 270 ° C. Zilver en zijn legeringen met zink, cadmium, mangaan, nikkel, koper en tin worden ook gebruikt voor solderen.

(c) Aluminium en zijn legeringen:

Aluminium wordt gebruikt als een spelter in solderen van aluminium en zijn legeringen. Het solderen van aluminium is niet zo eenvoudig en vereist speciale methoden. De soldeertemperatuur varieert van 540 tot 620 ° C.

Metalen die kunnen worden gesoldeerd:

Metalen en legeringen zoals ijzer, staal, koper, aluminium en zijn legeringen, messing, brons, zilver enz. Worden geschikt gesoldeerd door een geschikte spelter (soldeermetaal). Aluminiumsolderen vereist een speciale en dure techniek. Behalve laagsmeltende metalen zoals tin, lood en zink, wordt hardsolderen uitgevoerd op alle andere metalen.

Soldeertechnieken (Methoden van verwarming):

Het verhitten van onedel metaal is noodzakelijk voor juist hardsolderen. De warmte voor hardsolderen kan op verschillende wijzen worden toegepast. De keuze van de geschikte hardsoldeerwerkwijze hangt af van de afmeting en vorm van de samengevoegde componenten, het type basismetaal, soldeervulmetaal (spelter) dat moet worden gebruikt en de snelheid van de vereiste productie.

De volgende soldeermethoden worden vaak gebruikt in de industrie:

(i) Toorts solderen.

(ii) hardsolderen van ovens.

(iii) Weerstandsolderen.

(iv) Dompel solderen in.

(v) Solderen van zoutbad.

(vi) Inductiesolderen.

(i) Solderen van toorts:

Bij het solderen van de toorts wordt een reducerende vlam gebruikt om het verbindingsgebied op te warmen tot de juiste soldeertemperatuur. Vervolgens wordt een flux aangebracht en zodra deze smelt, wordt het vulmetaal (hardsoldeerlegering) met de hand toegevoerd naar het verbindingsgebied. Wanneer het vulmetaal smelt, stroomt het in de holte tussen de basismetaalcomponenten door capicallary actie.

Het opvulmetaal moet altijd worden gesmolten door de warmte die wordt gewonnen door het gewricht en niet door de vlam direct aan te brengen. Het proces wordt in de volksmond gebruikt voor reparatiewerkzaamheden aan gietijzer en wordt meestal handmatig toegepast, hoewel het semi-automatisch kan worden gebruikt. Toorts solderen is nog steeds de meest gebruikte methode.

(ii) hardsolderen van ovens:

Bij het hardsolderen van de oven wordt ofwel een oven van het ladingsgewijze of continue transportbandtype gebruikt om de metalen stukken te verwarmen tot de smelttemperatuur van het vulmetaal, maar veel lager dan de smelttemperatuur van het basismetaal.

De verwarming van de oven gebeurt met behulp van gas of elektriciteit met een gecontroleerde temperatuur. De atmosfeer van de oven wordt geregeld om oxidatie te voorkomen en om geschikt te zijn voor de metalen die bij het proces zijn betrokken.

Die atmosfeer kan worden verschaft door zuurstof, droge waterstof, ammoniak of door een ander inert gas. Jigs en armaturen worden gebruikt voor het vasthouden van het gewricht. Een geschikte flux wordt vaak gebruikt. Het vulmetaal moet in de voeg worden geplaatst voordat de onderdelen in de oven gaan.

Het vulmetaal kan de vorm aannemen van een ring, wasmachine, draad, poeder of pasta. Hardsolderen van ovens is het best geschikt voor massaproductie van kleine onderdelen.

(iii) Resistance Brazing:

Bij weerstandslassen wordt een laagspanningsstroom met een hoge stroomsterkte gebruikt als verwarmingsbron, zoals in het geval van puntlassen. Het werkstuk wordt tussen de twee elektroden gehouden, waarbij het vulmetaal vooraf is geladen in het verbindingsgebied.

De stroom die door het gewricht gaat, warmt op en smelt het soldeervulmetaal dat zich rond het gewricht verspreidt en door de capillaire werking in de holte stroomt. Weerstandsolderen wordt normaal gesproken gebruikt voor het solderen van elektrische contacten en bij de vervaardiging van koperen transformatorleidingen. Het is het best geschikt voor productie van grote hoeveelheden.

(iv) Dompel Brazing:

Bij donsolderen wordt de te solderen verbinding gedompeld in een gesmolten metaal. Het gesmolten metaal wordt in een speciale uitwendig verwarmde kroes gehouden en is bedekt met een laagflux om het te beschermen tegen oxidatie. De te solderen metalen blijven gedurende een gespecificeerde tijdsperiode in het bad onderdompelen.

De dompelmethode wordt veel gebruikt voor zijn snelheid en nauwkeurigheid bij temperatuurregeling. Het dompelhardsoldeerproces wordt alleen gebruikt voor kleine onderdelen, omdat het vulmateriaal het volledige werkstuk bedekt.

(v) Solderen van zoutbad:

Bij solderen in een zoutbad werkt een gesmolten bad van fluoride en chloridezout als een warmtebron. Het vulmetaal wordt vóór het solderen in het verbindingsgebied geplaatst. Vervolgens wordt het gehele samenstel voorverwarmd tot een geschikte temperatuur en vervolgens gedompeld in het zoutbad gedurende 1 tot 5 minuten.

Ten slotte wordt de verkregen hete gesoldeerde verbinding grondig gespoeld (gewassen) in warm en koud water om eventuele overgebleven flux of zout te verwijderen. Solderen met een zoutbad wordt in het algemeen gebruikt voor het solderen van aluminium en zijn legeringen.

(vi) Inductiehardsolderen:

Bij inductiesolderen werkt een geïnduceerde wisselstroom in de component als een verwarmingsbron. De te solderen componenten worden verwarmd door ze in een wisselend magnetisch veld te plaatsen dat wordt geproduceerd door speciale inductorspoelen van koper.

Het vulmetaal wordt vaak geplaatst in het verbindingsgebied vóór het solderen maar kan ook met de hand worden toegevoerd door de bediener. Inductiesolderen, net als het hardsolderen met styreen, heeft een duidelijk voordeel bij het verkrijgen van een zeer nauwe temperatuurregeling.

Ontwerp van gesoldeerde verbindingen:

Er zijn drie soorten soldeerverbindingen volgens de geometrieën van het gemeenschappelijke oppervlak; kont, schoot en sjaal. De heupgewrichten zijn het sterkst terwijl de stootvoeg de zwakste is.

Niettemin, bij het ontwerp schoot gewrichten; zorg ervoor dat de gezamenlijke overlapping meer dan 3t is, waarbij het de dikte van het dunnere basismetaal is. Vergeet ook niet dat soldeerverbindingen zijn ontworpen om schuifspanning te dragen en geen spanningsspanningen. Fig. 7.41 illustreert een aantal goede en slechte manieren om soldeerverbindingen te ontwerpen.

Voor het juiste ontwerp van soldeerverbindingen worden trek-, druk-, afschuif-, pel- en breekspanningen berekend voordat het gewricht wordt gesoldeerd.

Er zijn twee belangrijke factoren, waarmee rekening moet worden gehouden:

a) de mechanica van het soldeervulmetaal stroomt door de verbinding door capillaire werking, en

(b) Er moet aan worden herinnerd dat de sterkte van het vulmetaal slechter is dan die van de basismetalen.

De productontwerper moet rekening houden met de volgende ontwerpoverwegingen:

1. Ervoor zorgen dat het vulmetaal op één zijde van de verbinding wordt geplaatst en een ruimte biedt voor het plaatsen van het vulmetaal vóór of tijdens het proces.

2. Zorgen voor de juiste gezamenlijke vrijgave voor optimale hardsoldeeromstandigheden. De speling is afhankelijk van het gebruikte vulmetaal en heeft in het algemeen een waarde van minder dan 0, 18 mm.

3. Ervoor zorgen dat de af te leggen afstand door het vulmetaal korter is dan de limietafstand.

4. Zorgen voor voldoende vulmateriaal.

5. Zorgen voor een groter gewrichtsgebied omdat het vulmetaal (spelter) zwakker is dan het basismetaal.