Nocolok brazing seminar (rus)

Пайка алюминия снекорродирующими

флюсами

Современное положение и тенденции в технологии

флюса NOCOLOK®

NOCOLOK® - зарегистрированная торгоая марка SOLVAY FLUOR GMBH

SBU FluorSBU FluorСОЛЬВЕЙХИМИЧЕСКИЙ СЕКТОР - SBU FLUOR

NOCOLOK® - зарегистрированная торговая марка SOLVAY FLUOR GMBH

Пайка алюминия с некорродирующими флюсами

Современное состояние и тенденции в технологии флюса NOCOLOK®

Д-р. Ганс-Вальтер Свидерски

Solvay Fluor GmbHТехнический маркетинг

Ассортимент изделий NOCOLOK® (некорродирующие флюсы для пайки) Ганс-Беклер-Аллее 20D - 30173 ГанноверГермания

Тел.: ++49 511 857 3329 ++49 511 857 3389 Факс: ++49 511 857 2146 ++49 511 857 2146

Электронная почта: [email protected] Электронная почта: [email protected]

SBU FluorSBU Fluor

Содержание

Основные определения, введение

Последовательность процесса

# Очистка# Нанесение флюса

# Характеристики некорродирующих флюсов # Сушка # Пайка и охлаждение

Сплавы припоя и припаиваемый лист

Металлические сплавы заполнителя

Практические рекомендации для хорошей пайки

Резюме


SBU FluorSBU Fluor

Этот процесс включает соединение компонентов с:

сплавом припоя (который является сплавом Al/Si)

точка плавления которого ниже, чем у компонентов

с использованием некорродирующего флюса.

Сплав припоя размещается рядом с компонентами или между ними, происходит нагрев до температуры выше точки плавления сплава припоя, но ниже, чем у компонентов.

При охлаждении, сплав образует металлuческое соединение между поверхностями компонентов.

Определения


SBU FluorSBU Fluor


Алюминий, как химически очень активный элемент, всегда покрыт очень тонким, но прочным и непроницаемым оксидным слоем.

Для того, чтобы образовать металлическое соединение между двумя сплавами, оксидный слой следует удалить или разрушить.

Именно флюс Nocolok® удаляет оксид, делая таким образом возможным весь процесс

Определения

SBU FluorSBU Fluor

Введение

С начала 1980-х гг., пайка в контролируемой атмосфере (CAB)превратилась в ведущую технологию для изготовленияалюминиевых теплообменников для автомобильной отрасли

Преимущества# Успешное удаление оксида алюминия флюсом Nocolok®

# Работа при атмосферном давлении# Использование некорродирующего флюса - Нет реакции флюса с алюминием в расплавленном или

твердом состоянии - Очень малая растворимость остатков флюса в воде# Нет необходимости в обработке после пайки# Нет относящихся к флюсу проблем с коррозией

Методы пайки# Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) – пайка в печи# Пайка в открытом пламени или индукционная пайка


SBU FluorSBU Fluor


Эксперимент с печью со стеклянной трубой

Видеосерия

SBU FluorSBU Fluor

Для чего она может использоваться? – области применения

Пайка алюминиевых теплообменников- Автомобильная промышленность

- Кондиционирование воздуха в жилых домах

- Промышленные и домашние холодильники

- Электронная промышленность

Соединение трубок холодильника

- Алюминий с алюминием

- Алюминий с медью

Соединение алюминия и нержавеющей стали

для кастрюль и сковородок

Изготовление радиаторoв и нагревательных элементов


SBU FluorSBU Fluor

Некоторые типичные изделия, спаянные флюсом NOCOLOK®

Введение

SBU FluorSBU Fluor

Пайка в контролируемой атмосфере – последовательность процесса

Пайка

Сухое флюсование

(электростатическое)

Водное обезжиривание

Термическоеобезжиривание

(Сушка)ФлюсованиеУдаление

смазкиОчистка

Сборка деталей

Охлаждение

Предпочтительная последовательность *

* Крупногабаритные изделия, - например, радиаторы, конденсоры

Влажное флюсование (суспензия флюса)

SBU FluorSBU Fluor

Этапы процесса - Сборка


Коллекторы или головки

Трубы Ребра Боковые пластины Колпачки

Собранные части должны удерживаться вместе набором крепежа или рамой

SBU FluorSBU Fluor


Пайка

Водноеобезжиривание

Термическое обезжиривание

(Сушка)ФлюсованиеУдаление


Сборкадеталей



SBU FluorSBU Fluor

Грязь и пыль, конденсат и остатки

рабочего масла должны быть удалены Внешний вид изделия (после пайки)

Остатки углерода оставляют черные пятна

и могут быть причиной коррозии

Удаление оксида не обязательно

Флюс может справиться с небольшими остатками смазки Замечание: покрытие флюсом может меняться

Влияние на результаты флюсования

Смачивание поверхности суспензией флюса

зависит от метода очистки

Очистка = Удаление смазки = Обезжиривание


SBU FluorSBU Fluor

Водная очистка Обрызгиванием или погружением - используя горячие моющие растворы

Обычны используются мягкие щелочные ингредиенты и детергенты За этим следует промывка горячей и холодной водой

Избыточная вода сдувается воздухом Изделия транспортируются на движущейся ленте (в случае обрызгивания) Эффективность очистки зависит от

- концентрации моющего раствора- времени и температуры воздействия

- действующего давления Образуется смачиваемая поверхность вследствие эффекта

слабого травления

Термическое обезжиривание Требует использования методов, испаряющих / удаляющих масла

или смазку Обезжиривание нагревом (масла и смазочные материалы испаряются)

Необходима вытяжная вентиляция Поверхности изделий не смачиваются

Методы очистки для алюминиевых деталей


SBU FluorSBU Fluor

Чистящее средство: коммерчески доступный щелочный детергент Подготавливается раствор:

Типичный аппарат для водной очистки

Водная очистка – Водное обезжиривание

Вода до промывки +Коагулятор масла

Щелочной чистящий раствор от 0.5% до 2.5%

Спрей 40°C – 60°C на теплообменники

Флюсо-вание

Холоднаяпромывка

Горячаяпромывка

Продувкавоздухом

Продувка Продувка

(Сушилка)

SBU FluorSBU Fluor

• Газовая горелка

• Принудительная конвекция - с 1, 2, или более, зонами

• Контролируемый воздухозабор

• Каталитический или термический способ удаления выхлопных газов

• У некоторых установок имеются конденсоры выхлопного газа для извлечения некоторого количества масел

• У некоторых нет ничего

Термическое удаление смазки - обезжиривание

Типовая термическая печь для удаления жира и масел

SBU FluorSBU Fluor

Термическое обезжиривание

Имеются масла и эмульсии на водной основе, которые испаряются при комнатной температуре.

Поэтому достаточно установить вытяжки над станками формовки и сборки деталей!!!

SBU FluorSBU Fluor


Пайка

Сухое флюсование

(электростатическое)

(Сущка)Флюсов.Удаление


Сборкадеталей



• Крупногабаритные изделия - например, радиаторы, конденсаторы

Влажное флюсование (суспензия флюса)

SBU FluorSBU Fluor

Нанесение флюса


Задача нанесения флюса Однородный слой минимальной толщины На всех активных поверхностях пайки

Расход флюса По плану: 5 г/м2 (стандартные условия в печи) Обычно используются 3 г/м2

Широкий выбор различных методов Спрей низкого давления Нанесение щеткой Обливание Спрей высокого давления Погружение Электростатический

Наиболее обычным методом нанесения флюса в процессе пайки в контролируемой атмосфере (CAB) является опрыскивание водной суспензиейВторым методом по объему является сухое или электростатическое нанесение

SBU FluorSBU Fluor

На всех алюминиевых поверхностях имеется оксидная пленка.

Для того, чтобы произошла пайка, эту пленку надо удалить.

Флюс используется для того, чтобы:

Удалить препятствие в виде оксидной пленки с алюминия

Позволить металлу-заполнителю свободно течь

Защитить поверхности от повторного окисления во время пайки

Зачем нужен флюс?


SBU FluorSBU Fluor

Флюс действует путем расплавления и распространения

Пленка оксида алюминия растворяется

- Al2O3 [AlO2]- + [AlO]+

- Процесс растворения Al2O3 в расплавленном флюсе

не приводит ни к каким продуктам реакции

- нет изменений точки плавления флюса

- нет реакции флюса с алюминием

в его жидком или твердом состоянии

Механизм действия флюса

D. Sichen et. al.: Реакции флюса при пайке алюминия с фторидными флюсами (1996)S. Bertling: Щелочное удаление смазки - пайка


SBU FluorSBU Fluor

Состоит из фторидов калия и алюминия KAlF4 (70 – 80%) K2AlF5·H2O и K2AlF5 (20 – 30%)

Область плавления 564°C – 572°C ниже Тпл металла-заполнителя (577°C)

Распределение размеров частиц для влажного нанесения x50: 2 – 6мкм

- хорошие характеристики суспензии для сухого нанесения x50: 3.5 – 25мкм

- хорошие свойства разжижения и липкости

Классифицируется как ОПАСНЫЙ Следует избегать образования пыли

- раздражает глаза и систему дыханияT

emp

erat

ure

°C

Молярные % AIF3

20 40 60KF

1200

1000

800

600

400

200 KF+-K3AIF6 -K3AIF6+KAIF4

KF+-K3AIF6 -K3AIF6+KAIF4

KAIF4+-AIF3

-K3AIF6+KAIF4

KAIF4+-AIF3

KF+-K3AIF6

-AIF3+melt

-K3AIF6+melt

KF+melt KAIF4+melt

PAIF3= 1atm.

Некорродирующий флюс для пайки (флюс NOCOLOK®)

Химические и физические характеристики

опасен

SBU FluorSBU Fluor

* Контроль процесса

Удаление пыли Контроль процесса смониторингомтемпературыи давления

Транспортировка

Контрольпотока

Выброс

Флюс NOCOLOK®

Хранение, упаковкас контролем качества

Сущилка

Контроль процесса с

мониторингомтемпературыи давления

Фильтрация

Поток частиц

Реакция *Смешивание *

Мерныедозы

Влажный газо-

сборник

KOHH2O H2OHF Al(OH)3

Выброс

Поток жидкости

Обработкасточных вод

Флюс NOCOLOK® Производственный

процесс

Производственный процесс – схема последовательности операций

Флюс NOCOLOK®

SBU FluorSBU Fluor

Стандартный флюс NOCOLOK®

(как изготовлен)

Партия 5579 1:4020Партия 5579 (PEN 427A) 1:1010

Партия 5612 1:4020Партия 5612 (PEN 427B) 1:1010

Распределение частиц флюса по размерам

Флюс NOCOLOK®

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Инт

егр

ал

ьно

е р

асп

ре

де

ле

ние

Q3

(x)

/ %

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

Ди

фф

ере

нциа

льн

ое

ра

спр

едел

ени

е q

3*(

x)

0.05 0.1 0.5 1 5 10 50 100

Размер частиц / мкм

Sympatec

WINDOX

Samples PEN424APEN424BPEN424CPEN427APEN427B

SBU FluorSBU Fluor


Химические и физические характеристики

Негигроскопичен Флюс не притягивает и не поглощает влагу Неограниченный срок хранения

Некорродирующий Флюс не реагирует с алюминием в расплавленном или твердом состоянии

Малая растворимость в воде 1.5 - 4.5 г/л Не вступает в химические реакции с водой в растворе Неограниченный срок хранения в резервуаре (суспензия)

Остатки флюса после пайки Некорродирующие Нет взаимодействия с хладагентами, турбинными маслами и смазкой Не требуется очистки или удаления При большом расходе флюса некоторое взаимодействие со

смазочнo-охлаждающей эмульсией

SBU FluorSBU Fluor

Остатки флюса после пайки (при 5г/м2) – картинки с электронного микроскопа

Увеличение 1 : 1010 Увеличение 1 : 4020

Образец пайки схорошим образованиемсоединения

Увеличение 1 : 1010 Увеличение 1 : 4020

Плохо спаянныйобразец безобразования соединения

Остатки флюса после пайки – Морфология


SBU FluorSBU Fluor

Влажное флюсование


Схематическое сечение станции флюсования с безвоздушными распылителами низкого давления

SBU FluorSBU Fluor




SBU FluorSBU Fluor

Испарение: зафиксированный вес, испарить до сухости и снова взвесить

Удельный вес: вес фиксированного объема суспензии, использовать калибровочную кривую

Непрерывный мониторинг

• Оптические измерения (поглощение света)

• Метод Кориолиса (электромагнитное возбуждение)

Мониторинг флюсования суспензией – методы контроля

Кориолисовский датчик потока массы


M. Tomsett, Surface Engineering Co., UK, 1st International Congress Aluminum Brazing, Düsseldorf (2000)

SBU FluorSBU Fluor

Соотношение плотности и концентрации суспензии


SBU FluorSBU Fluor

Метод нанесения (спрей, погружение, кисть, и т.п.)

Параметры оборудования (давление распыления,

растояние до сопла, и т.п.)

Количество флюса в спрее (концентрация суспензии)

Смачиваемость поверхности

Скорость ленты конвейераКонфигурация обдува воздухом

Измените любой и загрузка флюса изменится

Задача - достичь ~ 3 – 5 г/м2

Флюсование может быть на горячих или холодных поверхностях- Например, без охлаждения после термического обезжиривания- Замечание: следует избегать излишнего парообразования

С меньшими уровнями флюса, вся система более чувствительна

Факторы, влияющие на расход флюса


SBU FluorSBU Fluor

Merrit, ITW Gema, T.A. Seminar (1999)

High

Принципы

Сухое / электростатическое флюсование

SBU FluorSBU Fluor

Используются принципы технологии порошковой окраски Следует модифицировать оборудование под флюс

Потенциальные преимущества сухого нанесения Не нужно смешивать суспензии Не нужно следить за концентрацией суспензии Не нужно смачивать поверхности (т.е., обработки поверхности или смачив. агента) Не требуется отдельного этапа сушки Нет выброса жидких отходов

Пользователи технологии: Альтернативный метод флюсования Примерно 15-20% производств. линий применяют сухой флюс


Сухой статический флюс NOCOLOK®

SBU FluorSBU Fluor

Благодаря любезности Дельфи, Польша

Производственная установка



SBU FluorSBU Fluor

Предварительное флюсование составами на базе связки

Предварительное флюсование отдельных поверхностей- Во время формования (например, гнутые трубы)

- После формования (например, пластины, трубы, головки, ребра, и т.п.)

До сборки

Альтернативные методы нанесения флюса

Предварительное флюсование алюминиевого листа - Голые листы / пластины / змеевики - Лист с покрытием (припаиваемый лист) До обрезки и формования

SBU FluorSBU Fluor

Технологии покрытия флюсовой связкой

Распыление (высокое давление и/или низкое давление)

Печать

Нанесение кистью

Погружение

Нанесение роликом

Для каждой ситуации доступны специальные составы связки.Оборудование может быть отлажено для различных условий.

Предостережение:

• Покрытие флюсом, однородность, и загрузка требуют особого внимания• Следует избегать смешивания с другими флюсами


SBU FluorSBU Fluor

Предварительное флюсование выбранных деталей

- Обычно делается до сборки

- Нанесение особых загрузок флюса

- Часто на внутренних поверхностях, “критических” местах

Улучшенная липкость флюса

- Уменьшает отслаивание флюса, меньше пыли

Смесь флюса NOCOLOK® со связкой и носителем (водой!)

Нанесение распылением (лучше всего), кистью, или погружением

Нет взаимодействия флюса и поверхностью алюминия


Нанесение флюса со связкой NOCOLOK®

SBU FluorSBU Fluor

Имеющиеся концепции связки:

- Связка (+ вода + флюс)

- Связка, предварительно смешанная с флюсом NOCOLOK®

Ручные и автоматические системы нанесения

Задача:

- Однородное, тонкое покрытие (10 – 30 мкм)

Воздушная сушка, и печь или сушка с с принудительной конвекцией

Активация связки кислородом из воздуха

Фото: благодаря компании Surface Engineering Process Equipment Ltd (Великобритания)

Нанесение флюса со связкой NOCOLOK®


SBU FluorSBU Fluor

Другие примеры нанесения флюса со связкой: - Головки - Коллекторы - Экраны - Пластины - Баки

Примечание:Однородность и неоднородностьпокрытия(в зависимости от оборудования для распыления и чистоты поверхности)


Нанесение распылением со связкой NOCOLOK®

SBU FluorSBU Fluor

Нанесение распылением со связкой NOCOLOK®



SBU FluorSBU Fluor

Камера термического

удаления смазки

Камера распыления

Сушильная камера


Пример промышленной станции предварительного покрытия флюсом

SBU FluorSBU Fluor

Практика:

Типичный расход флюса применяемый при пайке: 3 – 5 г/м2

Повышенный расход флюса используется для:

- Трудных участков (например, соединений трубы с головкой)- Сплавов с высоким содержанием магния- Фитингов и соединительных блоков на головках

Иногда наносят больше флюса для компенсации:

- Проблем с атмосферой в печи (высокие уровни концентрации кислорода и влажности)- Недостаточной очистки- Конструктивных дефектов или плохой подгонки деталей

“Бандаж-панацея” – известен также как “эффект лейкопластыря”

Приемлем только на время – надо решать реальные проблемы

Расход флюса


SBU FluorSBU Fluor

Повышенный расход флюса

Последствия:

Больше выбросов (испарение и конденсация KAlF4)- Иногда используется для “кондиционирования” (очистки) атмосферы в печи - Быстро заполняется скруббер сухой очистки (выхлопной)

Более быстрое накопление флюса внутри печи- Флюс накапливается - Сетчатый ленточный конвейер может прогнуться

Более быстрое накопление флюса на крепежных элементах- Более короткие интервалы между обслуживанием

Избыточные остатки флюса после пайки - Видимые кристаллические остатки- Отделение остатков флюса - Тусклый, сероватый внешний вид поверхности- Проблемы установки прокладок и уплотнений - Проблемы обработки поверхности после пайки (например, окраска, обработка с преобразованием)

Флюсование

SBU FluorSBU Fluor

Загрязнение флюса

Грязь с пола, органические волокна,,тугоплавкая пыль, песок, металлические частицы, ржавчина

Может ослабить действие флюса, изменить цвет остатков флюса, выше точки плавления,вызвать коррозию, окрасить суспензию

Не используйте загрязненный флюс

Принимайте меры для минимизации разбрызгивания флюса

Сдувайте избыточную суспензию внутри защитной оболочки

Собирайте капли внутри защитной оболочки

Поддерживайте соответствующую настройку оборудования

Минимизируйте контакт с офлюсованными деталями

Загрязнение, извлечение, и повторное использование флюса


SBU FluorSBU Fluor

Контроль уровней запыленности и вредного воздействия

Уровни содержания пыли фторидов в воздухе должны

поддерживаться ниже 2.5 мг/м3 (5.0 мг/м³ NOCOLOK®)

Вредное воздействие можно отслеживать анализом образцов мочи

Избегайте воздействия на сотрудников,предрасположенных к астме

Соблюдайте правила производственной гигиены

Основы безопасной работы

Обращение с флюсом – указания по безопасности

harmful

SBU FluorSBU Fluor


Пайка(Сушка)ФлюсованиеОбезжирив.

Очистка

Сборкадетали

Охлаждени

е


* Крупногабаритные изделия например, радиаторы, конденсоры

SBU FluorSBU Fluor

Нагревательные системы на природном газе

электрические

Критические факторы: температура

печи с атмосферной конвекцией

удаление водяного пара

Проблемы охраны окружающей среды для некоторых конструкций требуется газопромыватель

Сушка (только влажное флюсование)


SBU FluorSBU Fluor

1. Удаление жидкой воды: 110°C*

Относится к практике флюсования

Разбавленные суспензии несут больше воды

Для сушки внутренних поверхностей

требуется больше времени, и т.п.

2. Удаление кристаллизационной воды: 90 - 150°C*

K2AlF5 · H2O

Дегидратация при ~ 130 - 150°C

Цель для 200°C* (максимально 250°- 280°C*)

Возможность окисления алюминия при > 300°C во влажной атмосфере

Избегать избыточно высокой температуры сушки

Задачи

Секция сушки (влажное нанесение флюса)

*: В отношении температур – не точки установки

SBU FluorSBU Fluor

Центральный узелНакопление пыли флюса приводит к блокировкециркуляции атмосферы

Пайка с флюсом NOCOLOK®

Сушка – поперечное сечение типичной газовой печи

SBU FluorSBU Fluor


Пайка(Сушка)ФлюсованиеОбезжирив.

Очистка

Сборкадетали

Охлаждени

е


SBU FluorSBU Fluor

Как она работает?

Во время пайки формируется сплав между базовыми металлами и металлом- заполнителем

При плавлении металл заполнителя втягивается в соединение при помощи капиллярного эффекта

Металл заполнителя

Сплав

Базовый металл

Базовый металл


SBU FluorSBU Fluor

Алюминиевые сплавы припоя и припаиваемый лист

Как металл заполнителя одновременно попадает в сотни соединений?

Ответ: припаиваемый лист

Как это работает?

• Сплав сердцевины Точка плавления 630 – 660°C

• Al-Si Оболочка Область плавления: 577 – 610°C

SBU FluorSBU Fluor

Al-Si оболочкаОбласть плавления

577–610°C

СплавОбласть плавления

630°- 660°C

Микроструктура – после прокатки

Припаиваемый алюминиевый лист

SBU FluorSBU Fluor

Последовательность пайки

Анимированная последовательность


SBU FluorSBU Fluor

Соединение ребра с трубой – микросечение

FIN

TUBE Al dendrites

Si needles

Припаиваемый алюминиевый лист

SBU FluorSBU Fluor



Анимация

SBU FluorSBU Fluor

Нагрев

Плавление флюса

Плавление заполнителя


200°C - 564°C

Выше 564°C

Выше 577°C и до 600°C± 10°C

Быстро это хорошо, но для некоторых конструк-ций надо учитывать температурные скачки

Вкратце:Ввод в печь Нагрев Пайка Быстрый вывод

Сушка и пайка в печи

Пайка

Сушка Рекомендуемая максимальная температура сушки 250°C

SBU FluorSBU Fluor

Вкратце:

Ввод – Пайка – Быстрый вывод


Максим. температура сушки 250°C

Сушка

Плавл. флюса

Выше 564°C

Плавл. заполн.

Выше 577°C и до 600°C ± 10°C

Нагрев

200°C - 564°C

Тем

пер

атур

а [°

C]

Время

600°C588°C577°C

CAB* - График зависимости температуры от времени *: Пайка в контролируем. атмосфере

Цикл пайки

SBU FluorSBU Fluor

Условия в печи

Спецификации для подходящих печей с контролируемой атмосферойс использованием равномерного расхода флюса в 5 г/м2 таковы:

Атмосфера печи – азот (N2)

- Содержание кислорода ниже 100 частей на миллион- Точка росы ниже -40°C

Температура и длительность пайки - Идеальна постоянная температура поверхности теплообменника 600°± 5°C - Идеальны 3 ± 0.5 минуты от нагрева от 580°C до охлаждения с 605°C

Расход флюса- 5 г/м2 рекомендуется- 3 г/м2 обычно используется при малом расходе флюса условия в печи являются более критическими

Последовательность процесса в печи

SBU FluorSBU Fluor

Печи для пайки в контролируемой атмосфере

Атмосферный поток

Главная точка подачи азота

ПОТОК ЗАГРУЗКИ

Оптимальный баланс потока назад/вперед 3 : 1

SBU FluorSBU Fluor




SBU FluorSBU Fluor

Основные требования процесса

Успех или неудача в контролируемой атмосфере зависит от:

# Хорошей подгонки изделия

- Допуск к ширине промежутка от 0.1 до 0.15 мм

# Адекватного количества металла-заполнителя

# Однородности покрытия флюсом

# Взаимодействия флюса и сплавляемых элементов

# Условий в печи

- Графика зависимости температуры от времени

- Однородности температуры

- Атмосферы в печи


SBU FluorSBU Fluor

Сплавы для припаиваемых листов


SBU FluorSBU Fluor

Влияние легирующих элементов

Алюминиевый припаиваемый лист

Не влияет на пайку

Припаивается

При высоких уровнях излишне понижает точку плавления основного материала

Si: от7.5 до 12%

Mg: до 0.3 - 0.5%

Mg: от 0.5 до 1.5%

Fe: до 1.5%Mn: до 1.5%Zr: до 0.2%Cr: до 0.2%Ti: до 0.2%Cu: до 0.5%Si: до 1.0%

Zn: до 6.5%

Cu:Zn:Si:

Применяется для сплаваметалла-заполнителя

Взаимодействует с флюсом, припаивается с некоторой осторожностью

Припаивается при некоторых обстоятельствах(пайка в открытом пламени, индукционная пайка)

SBU FluorSBU Fluor

Сплавы сердцевины, содержащие магний

Для повышения прочности некоторые сплавы содержат магний:

- сплавы серии 6000 (до 1% Mg)- используются для фитингов и обрабатываемых деталей - долговечные сплавы (до 0.3% Mg)

Влияние магния

- диффундирует к поверхности во время пайки (T > 400°C)- реагирует с оксидами на поверхности (образуя MgO и Al2MgO4)

- реагирует с флюсом (образуя MgF2, KMgF3, K2MgF4)

- высокие скорости окисления (втрое быстрее для сплавов с 0.5% Mg)- отравление флюса приводит к пониженной эффективности- в областях соединения может повышаться пористость и пустоты


SBU FluorSBU Fluor

Экспериментальная

Роль магния

Влияние содержания Mg на размер и геометрию места пайки

0.1 % Mg по весу 0.4 % Mg по весу

SBU FluorSBU Fluor

Экспериментальная

Роль магния

Влияние Mg приводит к повышенной пористости

Дж Гарсия: Припаиваемость сплавов, содержащих магний, в методе CAB ..., VTMS5 (2001)

Соединение головки с трубой

SBU FluorSBU Fluor

Сплавы сердцевины, содержащие магний

Максимальные величины содержания магния при использованиистандартных некорродирующих флюсов (оно рассчитывается как сумма

содержания магния в обеих соединяемых деталях)

- между 0.3 - 0.5% в контролируемой атмосфере (печь)- 1.5% в индукционной пайке и пайке в открытом пламени

Стандартные методы обращения со сплавами, содержащими Mg- большая загрузка флюса- более быстрый нагрев – более короткий цикл пайки

Лучшие результаты были получены при использовании флюсов, содержащих цезий для алюминипевых сплавов с до 0.6 / 0.8% Mg

- меньшие утечки по сравнению со стандартным флюсом - меньшая пористость в областях соединения - улучшенное состояние поверхности изделия после пайки - стандартная загрузка флюса - стандартный цикл пайки

Пайка алюминия с флюсами, содержащими цезий

SBU FluorSBU Fluor

Обычные сплавы покрытия (сплавы металла-заполнителя)

Сплавы припаиваемого покрытия (металла-заполнителя)

*: Температура поверхности


Область Область

% Si плавления [°C] пайки [°C]*

AA 4343 6.8 - 8.2 577 – 613 593 – 610

AA 4045 9.0 -11.0 577 – 591 588 – 604

AA 4047 11.0 -13.0 577 – 582 582 – 600

SBU FluorSBU Fluor

Кремний (весовые%)

Тем

пер

ату

ра

°C

Тем

пер

ату

ра

°F

Жидкость

Жидкость+твердый

Твердый

1.65

660

700

600

500

1300

1200

1100

1000

577°C (1071°F)

12.6

0 5 10 15 20

AA

434

3

AA

404

5

AA

404

7


Фазовая диаграмма плавления алюминия и кремния

SBU FluorSBU Fluor

Растворение сплава припоя / Эрозия

Обращение с металлом-заполнителем

Возникает, когда сплав припоя растворяется или

проникает в сплав сердцевины (диффузия кремния)

Масштабы эрозии увеличиваются при

Более высоком содержании Si в сплаве припоя

Избыточных пиковых температурах пайки

Более длинных циклах пайки

Избыточной толщине припаиваемого покрытия

Конструкции, которая позволяет скапливаться припою

SBU FluorSBU Fluor

595°C за 5 минут 610°C за 2 минуты 625°C за 2 минуты

M85065

M85074 M85078 M85073

M85069 M85064


Растворение сплава сердцевины / Эрозия

SBU FluorSBU Fluor

Объяснение эрозии участка трубы в соединении головки и трубы

При достижении температуры пайки от примерно 580°C до 590°C, часть металла заполнителя протекает к трубе и к соединению с головкой.

Когда температура увеличится выше рекомендуемой максимальной пиковой температуры (605°C), у соединения образуется большое скопление металла заполнителя, что приводит к эрозии стенки.

Внезапное уменьшение поверхностного натяжения заполнителя или неравномерное движение сеточного конвейера печи приводит к тому, что часть металла- заполнителя потечет от трубы к соединению с головкой.

Этот отток металла приведет к пиковому сокращению толщины стенки трубы на 33%..

Головка

Труба

Головка

Труба



SBU FluorSBU Fluor

Соединения ребер с трубой

Толщина стенки трубы не уменьшается 610°C (1130°F) за 2 минуты

Эрозия стенки трубы 625°C (1157°F) за 2 минуты

M86708 M86709



SBU FluorSBU Fluor

Дефект в пайке с флюсом

трубы радиатора



SBU FluorSBU Fluor

Резюме

Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) являетсяосновным процессом для изготовления автомобильныхалюминиевых теплообменников

Факторы, определяющие успех пайки алюминия# Подгонка и сборка изделия

# Чистота детали

# Нанесение флюса

# Атмосфера в печи

# Взаимодействие флюса и сплавляемых элементов

# Постоянная температура пайки

# Длительность пайки при заданной температуре


SBU FluorSBU Fluor

Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) в печи для пайки

Worldwide accepted method*

Страны 3Компании ~69

Печи ~118


Печи ~ 22


Печи ~18


Печи ~187 Страны 15Компании ~183

Печи ~234


Печи ~13

Европа

Азия

Африка

Австралия

Южная Америка

Северная Америка /

Мексика

*Состояние: III квартал 2006


Печи ~672(по плану** ~ 101)

** на следующие 3 года

Всего

* Всемирно признанный метод


SBU FluorSBU Fluor

• Используется более, чем 400 компаниями

• В более, чем 50 странах

• Приблизительно 670 промышленных печей для пайки

• Плюс линии для пайки в открытом пламени

• Плюс линии для индукционной пайки

• Процесс пайки в контролируемой атмосфере (CAB) – использующий некорродирующие флюсы - стал основным методом для изготовления алюминиевых теплообменников в автомобильной промышленности

• Растет применение CAB в отоплении и вентиляции

Современное состояние процесса


SBU FluorSBU Fluor

Резюме (продолжение)

Последние технологические разработки направлены на дальнейшее улучшение состава алюминиевых сплавов

# Более высокая прочность# Хорошая пригодность к формованию # Более высокая коррозионная стойкость

Текущие исследования и разработки в отраслипромышленности привели к концепциям для

# Качества флюса, более подходящие для - сухого или электростатического/ нанесения - пайки в печи содержащих Mg сплавов (до 0.6 / 0.8%)# Технологии пайки без покрытия # Предварительно офлюсованный припаиваемый лист или детали# Сокращение расхода материалов; например, - флюса - воды


SBU FluorSBU Fluor

Семинар по пайке с флюсом NOCOLOK®

Пайка в контролируемой атмосфере (CAB) является основным процессом изготовления алюминиевых автомобильных теплообменников

Допуск на зазор и подгонка деталей (0.1 - 0.15 мм) Чистые, смачиваемые поверхности обеспечивают лучшее,

более однородное влажное флюсование и лучший внешний вид изделия

Больше флюса – не обязательно лучше Атмосфера в печи – свести к минимуму влагу и кислород Одно уравнение: 3 KAlF4 + 3 H2O K3AlF6 + 6 HF + Al2O3

Свести к минимуму время при температуре пайки Металл-заполнитель может бежать, но не прыгать Стандартные некорродирующие флюсы чувствительны к

более, чем 0.3% Mg – улучшение с цезиевыми флюсами Места соединения борются за металл-заполнитель

Что нужно помнить

Business

Nocolok brazing seminar (rus)