Soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio

1. Soldabilidad

La propiedad de soldadura fuerte del aluminio y las aleaciones de aluminio es pobre, principalmente porque la película de óxido en la superficie es difícil de quitar.El aluminio tiene una gran afinidad por el oxígeno.Es fácil formar una película de óxido Al2O3 densa, estable y de alto punto de fusión en la superficie.Al mismo tiempo, las aleaciones de aluminio que contienen magnesio también formarán una película de óxido de MgO muy estable.Entorpecerán seriamente la humectación y la difusión de la soldadura.Y difícil de quitar.Durante la soldadura fuerte, el proceso de soldadura fuerte solo se puede llevar a cabo con el fundente adecuado.

En segundo lugar, la operación de soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio es difícil.El punto de fusión del aluminio y la aleación de aluminio no es muy diferente al del metal de aporte de soldadura fuerte utilizado.El rango de temperatura opcional para la soldadura fuerte es muy estrecho.Un poco de control de temperatura inadecuado es fácil de causar un sobrecalentamiento o incluso la fusión del metal base, lo que dificulta el proceso de soldadura fuerte.Algunas aleaciones de aluminio reforzadas por tratamiento térmico también causarán fenómenos de ablandamiento tales como sobreenvejecimiento o recocido debido al calentamiento de la soldadura fuerte, lo que reducirá las propiedades de las uniones soldadas.Durante la soldadura fuerte con llama, es difícil juzgar la temperatura porque el color de la aleación de aluminio no cambia durante el calentamiento, lo que también aumenta los requisitos para el nivel de operación del operador.

Además, la resistencia a la corrosión de las juntas soldadas de aluminio y aleaciones de aluminio se ve fácilmente afectada por los metales de aporte y los fundentes.El potencial de electrodo del aluminio y la aleación de aluminio es bastante diferente al de la soldadura, lo que reduce la resistencia a la corrosión de la junta, especialmente para la junta de soldadura blanda.Además, la mayoría de los fundentes utilizados en la soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio tienen una fuerte corrosividad.Incluso si se limpian después de la soldadura fuerte, la influencia de los fundentes en la resistencia a la corrosión de las juntas no se eliminará por completo.

2. Material de soldadura fuerte

(1) La soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio es un método que rara vez se usa, porque la composición y el potencial del electrodo del metal de aporte y el metal base son muy diferentes, lo que es fácil de causar corrosión electroquímica de la junta.La soldadura blanda adopta principalmente soldadura a base de zinc y soldadura de estaño y plomo, que se puede dividir en soldadura de baja temperatura (150 ~ 260 ℃), soldadura de temperatura media (260 ~ 370 ℃) y soldadura de alta temperatura (370 ~ 430 ℃) de acuerdo con la rango de temperatura.Cuando se usa soldadura de estaño y plomo y se recubre previamente cobre o níquel en la superficie de aluminio para soldadura fuerte, se puede prevenir la corrosión en la interfaz de la unión, a fin de mejorar la resistencia a la corrosión de la unión.

La soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio es ampliamente utilizada, como la guía del filtro, el evaporador, el radiador y otros componentes.Para la soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio, los metales de aporte de aluminio y silicio son los más utilizados.El ámbito de aplicación específico y la resistencia al corte de las uniones soldadas se muestran en la Tabla 8 y la Tabla 9 respectivamente.Sin embargo, el punto de fusión de esta soldadura es cercano al del metal base, por lo que la temperatura de calentamiento debe controlarse de manera estricta y precisa durante la soldadura fuerte para evitar el sobrecalentamiento o incluso la fusión del metal base.

Cuadro 8 Ámbito de aplicación de metales de aportación para soldadura fuerte para aluminio y aleaciones de aluminio

Tabla 9 resistencia al corte de uniones de aluminio y aleaciones de aluminio soldadas con metales de aporte de aluminio y silicio

La soldadura de aluminio y silicio generalmente se suministra en forma de polvo, pasta, alambre o lámina.En algunos casos, se utilizan placas compuestas de soldadura con aluminio como núcleo y soldadura de aluminio y silicio como revestimiento.Este tipo de placa compuesta de soldadura se fabrica mediante un método hidráulico y se usa a menudo como parte de los componentes de soldadura fuerte.Durante la soldadura fuerte, el metal de aporte de soldadura fuerte en la placa compuesta se funde y fluye bajo la acción de la capilaridad y la gravedad para llenar el espacio de la unión.

(2) Fundente y gas de protección para la soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio, a menudo se utiliza un fundente especial para eliminar la película.El fundente orgánico a base de trietanolamina, como fs204, se utiliza con soldadura blanda a baja temperatura.La ventaja de este fundente es que tiene poco efecto de corrosión en el metal base, pero producirá una gran cantidad de gas, lo que afectará la humectación y el calafateo de la soldadura.El fundente reactivo basado en cloruro de zinc, como fs203 y fs220a, se utiliza con soldadura blanda de temperatura media y alta.El fundente reactivo es altamente corrosivo y sus residuos deben eliminarse después de la soldadura fuerte.

En la actualidad, la soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio todavía está dominada por la eliminación de la película de fundente.El fundente para soldadura fuerte utilizado incluye fundente a base de cloruro y fundente a base de fluoruro.El fundente a base de cloruro tiene una gran capacidad para eliminar la película de óxido y una buena fluidez, pero tiene un gran efecto corrosivo sobre el metal base.Su residuo debe eliminarse por completo después de la soldadura fuerte.El fundente a base de fluoruro es un nuevo tipo de fundente, que tiene un buen efecto de eliminación de película y no corroe el metal base.Sin embargo, tiene un alto punto de fusión y poca estabilidad térmica, y solo se puede usar con soldadura de aluminio y silicio.

Cuando se suelda aluminio y aleaciones de aluminio, a menudo se usa vacío, atmósfera neutra o inerte.Cuando se utiliza soldadura fuerte al vacío, el grado de vacío generalmente alcanzará el orden de 10-3 pa.Cuando se utiliza gas nitrógeno o argón para la protección, su pureza debe ser muy alta y el punto de rocío debe ser inferior a -40 ℃

3. Tecnología de soldadura fuerte

La soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio tiene altos requisitos para la limpieza de la superficie de la pieza de trabajo.Para obtener una buena calidad, la mancha de aceite y la película de óxido de la superficie deben eliminarse antes de soldar.Retire la mancha de aceite en la superficie con una solución acuosa de Na2CO3 a una temperatura de 60 ~ 70 ℃ durante 5 ~ 10 minutos y luego enjuague con agua limpia;La película de óxido de la superficie se puede eliminar grabando con una solución acuosa de NaOH a una temperatura de 20 ~ 40 ℃ durante 2 ~ 4 minutos y luego se lava con agua caliente;Después de eliminar la mancha de aceite y la película de óxido de la superficie, la pieza de trabajo se tratará con una solución acuosa de HNO3 para obtener brillo durante 2 a 5 minutos, luego se limpiará con agua corriente y finalmente se secará.La pieza de trabajo tratada por estos métodos no debe tocarse ni contaminarse con otra suciedad, y debe soldarse dentro de las 6 a 8 horas.Es mejor soldar inmediatamente si es posible.

Los métodos de soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio incluyen principalmente soldadura fuerte con llama, soldadura fuerte con soldador y soldadura fuerte en horno.Estos métodos generalmente usan fundente en la soldadura fuerte y tienen requisitos estrictos sobre la temperatura de calentamiento y el tiempo de mantenimiento.Durante la soldadura fuerte con llama y la soldadura fuerte con soldador, evite calentar el fundente directamente junto a la fuente de calor para evitar que el fundente se sobrecaliente y falle.Dado que el aluminio se puede disolver en soldadura blanda con alto contenido de zinc, se debe detener el calentamiento una vez que se forma la unión para evitar la corrosión del metal base.En algunos casos, la soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio a veces no utiliza fundente, sino métodos ultrasónicos o de raspado para eliminar la película.Cuando use raspado para quitar la película para soldadura fuerte, primero caliente la pieza de trabajo a la temperatura de soldadura fuerte y luego raspe la parte de soldadura fuerte de la pieza de trabajo con el extremo de la varilla de soldadura (o la herramienta de raspado).Al romper la película de óxido de la superficie, el extremo de la soldadura se derretirá y humedecerá el metal base.

Los métodos de soldadura fuerte de aluminio y aleaciones de aluminio incluyen principalmente soldadura fuerte con llama, soldadura fuerte en horno, soldadura fuerte por inmersión, soldadura fuerte al vacío y soldadura fuerte protegida con gas.La soldadura fuerte con llama se utiliza principalmente para piezas de trabajo pequeñas y producción de una sola pieza.Para evitar la falla del fundente debido al contacto entre las impurezas del acetileno y el fundente cuando se utiliza llama de oxiacetileno, es conveniente utilizar llama de gasolina con aire comprimido con ligera reducibilidad para evitar la oxidación del metal base.Durante la soldadura fuerte específica, el fundente de soldadura fuerte y el metal de aporte pueden colocarse en el lugar de soldadura fuerte con anticipación y calentarse al mismo tiempo que la pieza de trabajo;La pieza de trabajo también se puede calentar primero a la temperatura de soldadura fuerte, y luego la soldadura sumergida con fundente se puede enviar a la posición de soldadura fuerte;Después de que el fundente y el metal de aporte se hayan fundido, la llama de calentamiento se retirará lentamente después de que el metal de aporte se llene uniformemente.

Al soldar aluminio y aleaciones de aluminio en un horno de aire, el metal de aporte de soldadura fuerte debe preajustarse y el fundente de soldadura fuerte debe fundirse en agua destilada para preparar una solución espesa con una concentración de 50 % ~ 75 %, y luego recubrirse o rociarse sobre la superficie de soldadura fuerte.También se puede cubrir una cantidad adecuada de fundente de soldadura fuerte en polvo sobre el metal de aporte de soldadura fuerte y la superficie de soldadura fuerte, y luego la soldadura ensamblada se colocará en el horno para calentar la soldadura fuerte.Para evitar que el metal base se sobrecaliente o incluso se derrita, la temperatura de calentamiento debe controlarse estrictamente.

La soldadura en pasta o lámina se utiliza generalmente para la soldadura fuerte por inmersión de aluminio y aleaciones de aluminio.La pieza de trabajo ensamblada se precalentará antes de la soldadura fuerte para que su temperatura se acerque a la temperatura de soldadura fuerte y luego se sumergirá en fundente de soldadura fuerte para la soldadura fuerte.Durante la soldadura fuerte, la temperatura de soldadura fuerte y el tiempo de soldadura fuerte deben controlarse estrictamente.Si la temperatura es demasiado alta, el metal base se disuelve fácilmente y la soldadura se pierde fácilmente;Si la temperatura es demasiado baja, la soldadura no se derrite lo suficiente y la velocidad de soldadura fuerte disminuye.La temperatura de soldadura fuerte se determinará de acuerdo con el tipo y tamaño del metal base, la composición y el punto de fusión del metal de aporte, y generalmente se encuentra entre la temperatura de liquidus del metal de aporte y la temperatura de solidus del metal base.El tiempo de inmersión de la pieza de trabajo en el baño de fundente debe garantizar que la soldadura pueda derretirse y fluir por completo, y el tiempo de soporte no debe ser demasiado largo.De lo contrario, el elemento de silicio en la soldadura puede difundirse en el metal base, haciendo que el metal base cerca de la costura se vuelva quebradizo.

En la soldadura fuerte al vacío de aluminio y aleaciones de aluminio, los activadores de operación de metal se utilizan a menudo para modificar la película superficial de óxido de aluminio y garantizar la humectación y la difusión de la soldadura.El magnesio se puede usar directamente en la pieza de trabajo en forma de partículas, o se puede introducir en la zona de soldadura fuerte en forma de vapor, o se puede agregar magnesio a la soldadura de aluminio y silicio como un elemento de aleación.Para la pieza de trabajo con estructura compleja, a fin de garantizar el efecto total del vapor de magnesio en el metal base y mejorar la calidad de la soldadura fuerte, a menudo se toman medidas de proceso de blindaje local, es decir, la pieza de trabajo se coloca primero en una caja de acero inoxidable (comúnmente conocida como caja de proceso), y luego se coloca en un horno de vacío para calentar la soldadura fuerte.Las juntas de aleación de aluminio y aluminio soldadas al vacío tienen una superficie lisa y juntas soldadas densas, y no es necesario limpiarlas después de la soldadura fuerte;Sin embargo, el equipo de soldadura fuerte al vacío es costoso y el vapor de magnesio contamina gravemente el horno, por lo que debe limpiarse y mantenerse con frecuencia.

Cuando se suelda aluminio y aleaciones de aluminio en una atmósfera neutra o inerte, se puede usar activador de magnesio o fundente para eliminar la película.Cuando se usa activador de magnesio para quitar la película, la cantidad de magnesio requerida es mucho menor que la de la soldadura fuerte al vacío.En general, w (mg) es de aproximadamente 0,2 % ~ 0,5 %.Cuando el contenido de magnesio es alto, la calidad de la junta se verá reducida.El método de soldadura fuerte NOCOLOK que usa fundente de fluoruro y protección con nitrógeno es un nuevo método desarrollado rápidamente en los últimos años.Dado que el residuo de fundente de fluoruro no absorbe humedad y no es corrosivo para el aluminio, se puede omitir el proceso de eliminación de residuos de fundente después de la soldadura fuerte.Bajo la protección del nitrógeno, solo se necesita recubrir una pequeña cantidad de fundente de fluoruro, el metal de aporte puede humedecer bien el metal base y es fácil obtener uniones soldadas de alta calidad.En la actualidad, este método de soldadura fuerte NOCOLOK se ha utilizado en la producción en masa de radiadores de aluminio y otros componentes.

Para aluminio y aleaciones de aluminio soldadas con fundente que no sea fundente de fluoruro, el residuo de fundente debe eliminarse por completo después de la soldadura fuerte.El residuo del fundente de soldadura fuerte orgánico para aluminio puede lavarse con soluciones orgánicas como metanol y tricloroetileno, neutralizarse con una solución acuosa de hidróxido de sodio y finalmente limpiarse con agua fría y caliente.El cloruro es el residuo del fundente de soldadura fuerte para aluminio, que se puede eliminar de acuerdo con los siguientes métodos;Primero, sumerja en agua caliente a 60 ~ 80 ℃ durante 10 minutos, limpie cuidadosamente los residuos en la junta soldada con un cepillo y límpielos con agua fría;Luego sumérjalo en una solución acuosa de ácido nítrico al 15% durante 30 minutos y finalmente enjuáguelo con agua fría.