Choix matériel et développement de processus : Considération principale dans la jointure de soudure

Il a été plus de 20 ans depuis le passage de l'acte propre fédéral d'eau potable, qui a limité la quantité de fil (Pb) en soudure moins de 0.2% quand la soudure est employée pour des circuits de refroidissement potable. Peu de temps après que la législation a été passée, un nouvel alliage de soudure a été présenté à l'industrie de tuyauterie pour la jointure (Cu) des lignes de flottaison potable de cuivre. L'alliage, qui est des riches de bidon (Sn), a le Cu dans 3.0 - 5.0% la gamme et l'argent (AG) dans la 0.3 - 0.7% gamme.

L'alliage de Sn-AG-Cu a joint les grades des alliages d'accroc, du Sn94 et du Sn96 comme énuméré dans ASTM B-32, et comme alliage de rechange pour le 50Sn - utilisation de la soudure 50Pb précédemment dans de telles applications. L'utilisation des alliages de non-Pb-roulement s'est développée sensiblement au cours des années au delà des conduits simplement de jointure de l'eau, pour inclure la construction des machines à glace, des distributeurs de glace de réfrigérateur, des postes d'eau potable et des machines de distribution de jus. Beaucoup de fabricants ont discontinué l'utilisation des soudures de Pb-roulement, ou ces soudures contenant l'antimoine (Sb) et le bismuth (Bi), même des montages soudés qui n'entrent pas en contact direct avec le produit de l'eau ou de jus, tel que l'échangeur de chaleur dans des unités de réfrigération.

Indépendamment de la composition particulière en alliage, l'intégrité du joint est directement liée aux processus de soudure appropriés. Le développement de processus doit adresser la gestion thermique, application de flux, aussi bien que les assemblées pre-- et post- nettoyant des processus. Cependant, les meilleures pratiques en matière d'assemblée sont seulement efficaces sur les joints correctement conçus. Dans la conception de joint de soudure, si le joint doit répondre à l'étanchéité de fuite, à la conductivité thermique, ou aux exigences de force, un objectif du processus de soudure est d'optimiser le mouillage de soudure et la propagation afin de favoriser une quantité minimum de porosité (secteurs unbonded) dans le dégagement commun entre les deux surfaces d'affleurement.

Le présent commun optimum de dégagement alors que la nécessité liquide de tours de soudure compensent les coefficients de dilatation thermique des deux matériaux de accouplement, la profondeur exigée de l'écoulement de soudure (voyage), et l'uniformité de l'application de la chaleur afin de réaliser l'objectif ci-dessus. Un principe de base simple est si le chauffage est uniforme, alors la soudure est dessinée sur les surfaces convenables les plus étroites. Si le dégagement commun est uniforme, alors la soudure est les surfaces les plus chaudes. Dans la soudure automatique, la conception de montage pour une pièce est très importante vers la commande du dégagement commun en raison du laisser-faire par l'opérateur pendant le processus de soudure réel. La conception de fixturing est particulièrement significative vers le succès des processus automatiques puisque leur but est de produire un grand nombre de joints de soudure avec un minimum de chute et de reprise.

Le nettoyage de préassemblage et les méthodes jaillissantes sont importants quand il vient à la fabrication d'une qualité, montage soudé. Le nettoyage seulement sera brièvement évoqué en cet article ; néanmoins, son importance ne peut pas être exagérée. Les surfaces de contact à joindre doivent être nettoyées des résidus, des peintures et des balances organiques d'oxyde pour que la soudure les mouille et pour répartit. Le besoin de nettoyage de préassemblage peut mieux être compris en identifiant que les flux de soudure ne sont pas des détergents, dissolvant ou des agents de dégraissage. En l'absence d'un procédé approprié de prénettoyage, le risque est extrêmement haut pour un joint de soudure de qualité marginal-à-pauvre, parce que le flux ne peut pas pénétrer lourd souillent des couches afin de réagir avec les surfaces d'affleurement fondamentales.

Types de flux

Des pâtes à braser commerciales sont normalement indiquées par un des types suivants : flux d'acide colophane-basé et organique, et flux d'acide inorganique. L'ingrédient de principe dans des flux colophane-basés est la colophane de la blanc-eau (un dérivé de sève d'arbre de pin). Des flux d'acide organique se composent de tels composés comme l'acide lactique ou un des acides citriques. Les flux d'acide inorganique contiennent le chlorure de zinc, le chlorure d'ammonium, l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique ou l'acide nitrique. Les formes standard de flux sont les solutions liquides, les pâtes et les sels secs. Pour la plupart des guides filaires des soudures d'accroc et de Sn-AG-Cu, le fil a un noyau du flux approprié. un tel soi-disant « fil jailli de noyau » permet la facilité de l'application avec un conducteur de fil et élimine le besoin d'opération jaillissante séparée.

Sélection d'un flux

Le choix d'un flux est principalement conduit par la matière première et, spécifiquement, par le type et l'épaisseur d'oxyde extérieur qui doit être enlevé. Dans le cas de la tuyauterie de jointure de Cu, on élimine effectivement des ternissures relativement minces en employant un flux colophane-basé. D'une part, les oxydes sur les surfaces de l'acier inoxydable et de l'aluminium, bien que tendant à être minces, sont très tenaces (c.-à-d., résistant à l'attaque chimique), ainsi ils exigent un flux très agressif tel qu'un acide inorganique. Il doit également comprendre que le potentiel existe pour la corrosion latente du métal non précieux avec des flux d'une plus grande agressivité au cas où les résidus de flux ne seraient pas complètement enlevés de la pièce construite.

Le rôle du flux vers l'appui de la mouillure par la soudure refoule non seulement de la réduction d'oxydes extérieurs sur les surfaces d'affleurement de métal non précieux et la surface fondue de soudure, mais également de deux autres fonctions. Ces fonctions sont - 1) sa capacité d'empêcher davantage d'oxydation des surfaces de métal non précieux pendant l'opération de soudure et - 2) sa capacité de réduire la tension superficielle de la soudure liquide. une tension superficielle de soudure inférieure améliorera les propriétés d'écoulement capillaire de la soudure. Le mouillage extérieur de linéarisation et/ou l'écoulement capillaire par la soudure, par le choix approprié d'un flux, est une étape importante qui, avec les étapes de transformation correctes de soudure, réduira au maximum la formation vide et la perte de force due aux surfaces communes illimitées.

Le chauffage inexact est un contribuant important aux joints de soudure ayant la qualité marginale ou inférieure. Ce point est vrai, indépendamment de si les joints sont faits à la main ou des processus automatisés. Le problème primaire semble être l'incapacité de réaliser une température uniforme sur toutes les surfaces qui sont suffisamment hautes pour que la soudure coule librement pour l'accomplissement du joint. Il y a beaucoup de facteurs qui affectent la distribution de la chaleur dans la région commune. Généralement, le facteur le plus négligé est celui de la descente de la chaleur. La descente de la chaleur résulte des différences dans la masse physique des deux structures qui doivent être jointes ensemble. La masse plus grande tirera la chaleur du ralentissement plus rapide de secteur commun que la partie plus petite, ainsi dans l'échauffement.

Une deuxième source de descente de la chaleur est la conductivité thermique des métaux non précieux comportant le joint ; cette situation se produit quand deux parts de dimensions physiques nominales semblables, mais de avoir des conductivités thermiques énormément différentes, doivent être jointes ensemble. Le matériel avec la conductivité thermique plus grande dessinera la chaleur à partir du secteur commun beaucoup plus rapide que le matériel de la conductivité thermique inférieure.

L'importance du refroidissement uniforme

Le refroidissement du joint après la soudure est très important. Ce point est particulièrement ayant trait aux processus automatiques dans lesquels l'ensemble est heated et refroidi rapidement pour satisfaire les demandes des cadences de fabrication de volume plus élevé. Les efforts thermiques de disparité dus au refroidissement non-uniforme (qui peut être composé par les charges mécaniques élevées) peuvent faire fendre la soudure. Un principe de base est de réaliser l'uniforme se refroidissant autant que possible jusqu'à ce que la température commune ait chuté au moins à 50% du solidus de soudure ou de la température de fonte, puis un refroidissement plus rapide peut être appliqué au joint. Pour les alliages d'accroc et de Sn-AG-Cu, cette limite de la température serait 93-121°C (200-250°F). La conception de montage devrait être contrôlée de sorte que le refroidissement de la pièce tandis qu'il est encore attaché au montage ne devrait pas produire des strsses résiduels qui peuvent causer la déformation ou la fissuration de la soudure dans le joint.

les procédures de nettoyage de Poteau-assemblée visent le déplacement des résidus de flux pour empêcher la corrosion latente du produit tandis qu'il est en service. La corrosion est un intérêt particulier avec des pièces d'Al et de magnésium, mais devrait toujours être adressée pour tous les matériaux de substrat. La plupart des résidus de flux sont hygroscopiques, ainsi il signifie que, pendant le temps, le flux absorbera l'humidité qui soutient l'activité potentielle de corrosion. En outre, les résidus de flux qui restent allumés l'assemblée après la soudure peuvent porter préjudice à l'adhérence des enduits extérieurs suivants tels que des peintures ou des finitions plaquées.

En résumé, si un produit est soudé à la main ou par des processus automatisés, les joints optimaux de soudure commencent par les morceau-parties correctement conçues et fixturing. Le nettoyage de préassemblage, l'alliage de soudure et les choix de flux, aussi bien que les programmes appropriés de chauffage (taux de chauffage, transitoire de ré-écoulement et taux de refroidissement) sont les facteurs critiques pour l'écoulement complet de la soudure sur des surfaces ou dans des dégagements communs pour un joint vide-libre de soudure. Le procédé de nettoyage de poteau-assemblée doit s'assurer que le produit est exempt de résidus de flux pour empêcher la corrosion non désirée tandis qu'il est en service.