Вакуумная пайка алюминия нашла широкое применение в промышленном производстве. Как осуществляется пайка алюминия и алюминиевых сплавов? Следующая Шанхайская сеть цветных металлов познакомит вас с методами пайки алюминия и алюминиевых сплавов.
Вакуумная пайка алюминиевых сплавов осуществляется в высоком вакууме. После тщательной очистки на поверхности алюминиевого сплава нелегко образовать толстую оксидную пленку в условиях вакуума и высоких температур. Припой может смачивать поверхность основного металла без припоя для достижения цели пайки. Температура вакуумной пайки алюминиевого сплава выше линии ликвидуса припоя и ниже линии солидуса основного материала. Во время пайки припой плавится до жидкого состояния, в то время как исходный материал остается в твердом состоянии.
Вакуумная пайка алюминия имеет определенные особенности по сравнению с вакуумной пайкой других металлов. Металлический магний часто используется в качестве активатора при вакуумной пайке алюминия и алюминиевых сплавов. Среди металлических активаторов, способных ускорить пайку алюминия, Mg имеет высокое давление паров и легко испаряется под вакуумом, что способствует удалению Al2O3. Он также относительно дешев, поэтому стал широко используемым активатором при вакуумной пайке алюминиевых сплавов. Металлическими активаторами являются некоторые элементы с более высоким давлением пара и большим сродством к кислороду, чем алюминий, например сурьма, висмут, магний и др.
Магний можно использовать в качестве активатора непосредственно на заготовке в виде частиц, или вводить в зону пайки в виде паров, или добавлять в алюминиево-кремниевый припой в качестве легирующего элемента.
Количество магния, добавленного к припою, оказывает существенное влияние на смачиваемость припоя. По мере увеличения количества магния коэффициент текучести припоя увеличивается. Однако с увеличением содержания магния припой также интенсифицирует растворение алюминия, что связано с образованием тройной эвтектики Al-Mg-Si; а если содержание магния слишком велико, припой легко потерять и повредить поверхность сварного соединения. Учитывая производителя алюминиевого профиля, ωMg припоя предпочтительно составляет 1,0–1,5%. Исследования показали, что при добавлении висмута с массовой долей около 0,1 % при добавлении магния в алюминиево-кремниевый припой можно уменьшить количество добавляемого в припой магния, снизить поверхностное натяжение припоя, улучшить смачиваемость и снизить требования к вакууму.
Вакуумная пайка алюминия подходит для стыковых, Т-образных и подобных соединений, поскольку эти соединения более открыты и оксидная пленка в зазоре легко удаляется. Оксидную пленку в нахлесточном соединении удалить сложнее, поэтому делать это не рекомендуется.
Растекаемость припоя при пайке в вакууме хуже, чем при пайке погружением, поэтому следует использовать больший паяный зазор.
Процесс вакуумной пайки алюминия в основном такой же, как и процесс вакуумной пайки других металлов. Однако, поскольку удаление его пленки зависит от действия магниевого активатора, для сварных швов сложной структуры, чтобы обеспечить полное воздействие паров магния на исходный материал, часто принимают дополнительные технологические меры по локальной защите, то есть сварной шов сначала помещают в коробку из нержавеющей стали (вместе называемую технологической коробкой), а затем помещают в вакуумную печь для нагрева и пайки, что может значительно улучшить качество пайки. При необходимости в коробку можно добавить небольшое количество частиц чистого магния для усиления эффекта. Поверхность алюминиевых деталей, паяных вакуумом, гладкая, паяный шов плотный, очистка после пайки не требуется.
Вакуумная пайка открыла новый путь бесфлюсовой пайки алюминия и улучшила качество паяных изделий, но имеет и определенные недостатки, главным образом: сложное оборудование, высокая себестоимость производства, сложная технология обслуживания вакуумной системы; пары магния оседают на стенках печи, теплоизоляционном экране и вакуумной системе, влияя на рабочие характеристики оборудования, требующего частой чистки и обслуживания; он основан на радиационном нагреве с низкой скоростью и плохой однородностью, особенно для больших и сложных сварных изделий. Это явление более значимо, поэтому оно подходит для сварных изделий меньшего размера и более простой структуры.
