真空ろう付けの概要
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真空ろう付けは、非常にクリーンで優れたフラックスフリーのろう付け接合が高い完全性と強度を実現するという、大きな利点を提供する材料接合技術です。このプロセスは真空チャンバー容器内で実行する必要があるため、高価になる可能性があります。真空中での加熱時にワークピースの温度均一性が維持され、ゆっくりとした加熱と冷却のサイクルによる残留応力が大幅に軽減されます。これにより、材料の熱的および機械的特性が大幅に向上し、独自の熱処理能力が得られます。そのような機能の 1 つは、金属接合プロセスを実行しながらワークピースを熱処理または時効硬化し、すべてを 1 つの炉の熱サイクルで実行することです。


最も一般的に真空ろう付けされる製品には、アルミニウム コールド プレート、プレート フィン熱交換器、フラット チューブ熱交換器などがあります。


真空ろう付けは多くの場合炉内で行われます。これは、ワークピース全体がろう付け温度に達するため、一度に複数の接合を作成できることを意味します。真空中では他の多くの方法が使用できないため、熱は放射を使用して伝達されます。

真空ろう付けとは、真空雰囲気を利用した炉内でろう付けを行うことです。ろう付けは、840°F (400°C) 以上、母材の融点以下で行われる一連の接合プロセスとして広義に定義されます。



真空ろう付けの利点


酸化しないためフラックスが不要

ろう付け後の洗浄は不要です。完全にきれいで異物のない接合を保証

残留応力と歪みを最小限に抑える

トラブルを引き起こす可能性のある熱影響部がない

特定の熱処理操作を同じサイクルで実行できるため、時間とコストを節約できます。




真空ろう付けの仕組み

ろう付けは、溶加材またはろう付け合金を溶かすことによって 2 つ以上の金属を接合する方法です。


真空炉でのプロセスに純金属の代わりに合金を使用すると、合金にはフラックスが含まれないため、機械的方法でスラグを除去する必要がなく、溶接部がきれいに見えます。所望の接合特性が達成されず、炉が汚染される可能性があるため、合金には昇華または蒸発する可能性のある元素が含まれていてはなりません。



一般に、合金は純粋な金属のように明確に定義された温度では融合しませんが、ある範囲内では融合します。したがって、可能であれば共晶合金を探す必要があります。これらは、固体要素と液体要素が共晶温度でのみ共存する純粋な金属と同様の挙動を示します。



真空ろう付け用の金属フィラーが多数入手可能です。一部の合金では、一般的に高温で使用されますが、多くの場合、2 つ以上の形態の金属で構成される「固相線」相と「液相線」相が 1 つの温度で存在する状況が依然として存在します。それにも関わらず、真空炉で一般的に使用される他の合金は、広い中間「固相線-液相線」相を示し、2 つの重要な相の間で温度が上昇します。この場合、ろう付けプロセス温度であるより高い温度で行われるため、完全な融合にかかる時間は長くなります。



なぜ真空炉でろう付けをするのか

真空炉は、極めて正確に、オーバーシュートすることなく確実に溶解温度に到達することができます。また、合金自体の耐酸化性や耐腐食性の問題は、真空炉では無視できる程度になることにも注意してください。



ろう付けを成功させるには、フィラーが(ペーストの形であっても、金属ワイヤやテープの形であっても)それより高い温度ではなく、それ自体の特定の溶融温度で溶融する必要があります。これは主に、液体の表面張力が低下する温度にあるため、より広い表面積が濡れてしまい、結果的に接合部が適切な充填を欠いてしまうことを回避します。液体は金属間の接合空洞内に正確に広がり、中間層を形成する必要があります。



毛細管現象により、合金は液体状態で接合空間に確実に浸透します。これらは、ジョイントが必要な場所に正確に機械加工によって作成されます。接合部の要素に適切な公差を得るには機械加工が必要であり、接合の正確なベッド寸法を決定する必要があります。ギャップは、公差が厳しすぎるのを避けるために作成する必要があります。その場合、結合を埋めるのが困難になる可能性があり、反対に、公差が大きすぎると、潜在的にギャップや気孔が発生して弱い接合が発生する可能性があります。実際、合金は、重力に逆らって、濡れ性温度で接合される表面の内側に引き込まれます。



合金には、接合される金属の溶融温度から遠く離れた溶融温度が必要ですが、同時に接合部に適切な機械的特性が必要です。さらに、完璧なろう付け接合を実現するには、接合面がきれいで、加工油やグリースの痕跡がなく、良好な濡れ性が必要です。



ろう付けは真空炉で簡単に行えます。真空の性質により、熱が均一に分散され、部品の生産が安定します。しかし、ろう付け用の真空炉の具体的な機能をさらに詳しく見てみましょう。


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