การบัดกรีเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ

1. วัสดุบัดกรี

 (1)การบัดกรีเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำประกอบด้วยการบัดกรีแบบอ่อนและการบัดกรีแบบแข็ง ตะกั่วบัดกรีที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการบัดกรีแบบอ่อนคือตะกั่วบัดกรีดีบุก ความสามารถในการเปียกของตะกั่วบัดกรีชนิดนี้กับเหล็กจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณดีบุกที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงควรใช้ตะกั่วบัดกรีที่มีปริมาณดีบุกสูงในการปิดผนึกรอยต่อ ชั้นสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก Fesn2 อาจเกิดขึ้นที่รอยต่อระหว่างดีบุกและเหล็กในตะกั่วบัดกรีดีบุก เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดสารประกอบในชั้นนี้ ควรควบคุมอุณหภูมิและระยะเวลาในการบัดกรีให้เหมาะสม ความแข็งแรงเฉือนของรอยต่อเหล็กกล้าคาร์บอนที่บัดกรีด้วยตะกั่วดีบุกทั่วไปหลายชนิดแสดงไว้ในตารางที่ 1 โดยในจำนวนนี้ ความแข็งแรงของรอยต่อที่บัดกรีด้วยตะกั่วดีบุก 50% (SN) สูงที่สุด และความแข็งแรงของรอยต่อที่เชื่อมด้วยตะกั่วบัดกรีปลอดสารแอนติโมนีจะสูงกว่าการเชื่อมด้วยสารแอนติโมนี

ตารางที่ 1 ความแข็งแรงเฉือนของข้อต่อเหล็กกล้าคาร์บอนที่บัดกรีด้วยตะกั่วดีบุก

ในการบัดกรีเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำ ส่วนใหญ่จะนิยมใช้โลหะเติมสำหรับบัดกรีทองแดงบริสุทธิ์ ทองแดงสังกะสี และเงินทองแดงสังกะสี ทองแดงบริสุทธิ์มีจุดหลอมเหลวสูงและโลหะพื้นฐานสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายในระหว่างการบัดกรี ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการบัดกรีแบบป้องกันแก๊สและการบัดกรีแบบสุญญากาศ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าช่องว่างระหว่างรอยเชื่อมที่บัดกรีแล้วควรน้อยกว่า 0.05 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาช่องว่างระหว่างรอยเชื่อมที่ไม่สามารถเติมเต็มได้เนื่องจากทองแดงมีการไหลตัวที่ดี รอยเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำที่บัดกรีด้วยทองแดงบริสุทธิ์จะมีความแข็งแรงสูง โดยทั่วไปความแข็งแรงเฉือนจะอยู่ที่ 150 ~ 215 mpa ในขณะที่ความแข็งแรงแรงดึงจะกระจายอยู่ระหว่าง 170 ~ 340 mpa

เมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงบริสุทธิ์ จุดหลอมเหลวของตะกั่วบัดกรีทองแดง-สังกะสีจะลดลงเนื่องจากการเติมสังกะสี เพื่อป้องกันการระเหยของสังกะสีในระหว่างการบัดกรี ในด้านหนึ่งสามารถเติมซิลิกอนจำนวนเล็กน้อยลงในตะกั่วบัดกรีทองแดง-สังกะสีได้ ในทางกลับกัน จำเป็นต้องใช้วิธีการให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว เช่น การบัดกรีด้วยเปลวไฟ การบัดกรีด้วยการเหนี่ยวนำ และการบัดกรีแบบจุ่ม ข้อต่อของเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำที่เชื่อมด้วยโลหะเติมทองแดง-สังกะสีมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นที่ดี ตัวอย่างเช่น ความต้านทานแรงดึงและแรงเฉือนของข้อต่อเหล็กกล้าคาร์บอนที่เชื่อมด้วยโลหะเติม b-cu62zn สูงถึง 420 เมกะปาสคาล และ 290 เมกะปาสคาล จุดหลอมเหลวของตะกั่วบัดกรีทองแดง-สังกะสีสำหรับสถานีบัดกรีมีค่าต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของตะกั่วบัดกรีทองแดง-สังกะสี ซึ่งสะดวกสำหรับการเชื่อมด้วยเข็ม โลหะเติมนี้เหมาะสำหรับการบัดกรีด้วยเปลวไฟ การบัดกรีด้วยการเหนี่ยวนำ และการบัดกรีด้วยเตาหลอมของเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำ แต่ควรลดปริมาณสังกะสีให้มากที่สุดในระหว่างการบัดกรีด้วยเตาหลอม และเพิ่มอัตราการให้ความร้อน การบัดกรีเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำด้วยโลหะเติมเงิน ทองแดง สังกะสี สามารถสร้างข้อต่อที่มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นที่ดีได้ ข้อมูลเฉพาะแสดงอยู่ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 ความแข็งแรงของข้อต่อเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่เชื่อมด้วยตะกั่วเงิน ทองแดง สังกะสี

(2) ฟลักซ์: ฟลักซ์หรือก๊าซป้องกันจะถูกใช้สำหรับการบัดกรีเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำ โดยทั่วไปฟลักซ์จะถูกกำหนดโดยโลหะเติมและวิธีการบัดกรีที่เลือก เมื่อใช้ตะกั่วบัดกรีดีบุก ของเหลวผสมของซิงค์คลอไรด์และแอมโมเนียมคลอไรด์สามารถใช้เป็นฟลักซ์หรือฟลักซ์พิเศษอื่นๆ ได้ โดยทั่วไปฟลักซ์ที่เหลือจะมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง และควรทำความสะอาดรอยต่ออย่างเคร่งครัดหลังการบัดกรี

เมื่อทำการบัดกรีด้วยโลหะฟิลเลอร์ทองแดงและสังกะสี จะต้องเลือกฟลักซ์ FB301 หรือ FB302 ซึ่งก็คือ โบแรกซ์ หรือส่วนผสมของโบแรกซ์และกรดบอริก ในการบัดกรีด้วยเปลวไฟ ส่วนผสมของเมทิลโบเรตและกรดฟอร์มิกยังสามารถใช้เป็นฟลักซ์บัดกรีได้ ซึ่งไอระเหยของ B2O3 มีบทบาทในการขจัดฟิล์ม

เมื่อใช้โลหะเติมสำหรับบัดกรีเงิน ทองแดง สังกะสี สามารถเลือกฟลักซ์บัดกรี fb102, fb103 และ fb104 ได้ ซึ่งก็คือส่วนผสมของบอแรกซ์ กรดบอริก และฟลูออไรด์บางชนิด ฟลักซ์ที่เหลือจะมีฤทธิ์กัดกร่อนในระดับหนึ่ง และควรกำจัดออกหลังการบัดกรี

2. เทคโนโลยีการบัดกรี

พื้นผิวที่จะเชื่อมต้องทำความสะอาดด้วยวิธีการทางกลหรือทางเคมี เพื่อให้แน่ใจว่าฟิล์มออกไซด์และสารอินทรีย์ถูกกำจัดออกจนหมด พื้นผิวที่ทำความสะอาดแล้วต้องไม่หยาบเกินไป และต้องไม่เกาะติดกับเศษโลหะหรือสิ่งสกปรกอื่นๆ

เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำสามารถเชื่อมประสานได้หลายวิธี ในระหว่างการบัดกรีด้วยเปลวไฟ ควรใช้เปลวไฟที่เป็นกลางหรือเปลวไฟที่ลดลงเล็กน้อย ระหว่างการทำงาน ควรหลีกเลี่ยงการให้ความร้อนโดยตรงแก่โลหะเติมและฟลักซ์ด้วยเปลวไฟให้มากที่สุด วิธีการให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว เช่น การบัดกรีด้วยไฟฟ้าเหนี่ยวนำและการบัดกรีแบบจุ่ม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบัดกรีเหล็กกล้าที่ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัวแล้ว ในขณะเดียวกัน ควรเลือกการชุบแข็งหรือการเชื่อมประสานที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการอบคืนตัว เพื่อป้องกันไม่ให้โลหะฐานอ่อนตัวลง ในการบัดกรีเหล็กกล้าผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูงในบรรยากาศป้องกัน ไม่เพียงแต่ต้องใช้ก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงเท่านั้น แต่ยังต้องใช้ฟลักซ์ก๊าซเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะเติมจะเปียกและกระจายตัวบนพื้นผิวของโลหะฐาน

ฟลักซ์ที่เหลือสามารถกำจัดออกได้ด้วยวิธีการทางเคมีหรือทางกล ส่วนที่เหลือของฟลักซ์บัดกรีอินทรีย์สามารถเช็ดหรือทำความสะอาดได้ด้วยน้ำมันเบนซิน แอลกอฮอล์ อะซิโตน และตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ ฟลักซ์กัดกร่อนรุนแรงตกค้าง เช่น ซิงค์คลอไรด์และแอมโมเนียมคลอไรด์ ควรถูกทำให้เป็นกลางในสารละลายน้ำ NaOH ก่อน แล้วจึงทำความสะอาดด้วยน้ำร้อนและน้ำเย็น กรดบอริกและฟลักซ์กรดบอริกตกค้างนั้นกำจัดออกได้ยาก และสามารถแก้ปัญหาได้ด้วยวิธีการทางกลหรือการแช่น้ำที่ท่วมเป็นเวลานานเท่านั้น