Spajkanje je postopek spajanja kovin, ki se pogosto uporablja v klimatskih napravah in hlajenju, HVAC, avtomobilskih komponentah, toplotnih izmenjevalnikih, električni opremi in industrijski proizvodnji cevovodov. Deluje tako, da tali polnilno kovino in s kapilarnim delovanjem zapolni vrzel med navadnimi kovinami in tako tvori stabilen spoj.
Za razliko od talilnega varjenja se navadne kovine med spajkanjem običajno ne stopijo. Zato trdo spajkanje ponuja prednosti, kot so manjša deformacija, primernost za spajanje različnih kovin in boljši videz spoja. Če pa izbira materiala, priprava površine, zračnost spojev, metoda segrevanja ali parametri postopka niso ustrezno nadzorovani, lahko pride do različnih napak pri spajkanju.
Pogoste napake pri spajkanju vključujejo šibke spoje, nepopolno spajkanje, slab pretok polnila, poroznost, vključke žlindre, razpoke, pregrevanje, močno oksidacijo, prekomerno nabiranje-dodajnega materiala in puščanje po-spajkanju. Te težave ne vplivajo le na videz izdelka, ampak tudi na trdnost spoja, tesnjenje, električno prevodnost in življenjsko dobo.
1. Šibki sklepi
Šibki spoji so ena najpogostejših težav pri spajkanju. Pojavijo se, ko se zdi, da je dodajna kovina pritrjena na spojno površino, vendar ni oblikovala ustrezne metalurške vezi z osnovno kovino. Šibek spoj ima nizko trdnost in lahko odpove pod obremenitvijo ali med preskusom tesnjenja.
Glavni vzroki so oljne, oksidne plasti ali nečistoče na površini osnovne kovine, slaba namočenost polnilne kovine, neprimerno talilo, nezadostna temperatura segrevanja ali prekratek čas segrevanja. Pri materialih, kot so bakrene cevi, jekleni deli in deli iz nerjavečega jekla, če površina ni pravilno očiščena, se polnilna kovina ne more v celoti razširiti.
Da bi rešili to težavo, je prvi korak pravilno čiščenje pred -spajkanjem, da odstranite olje, okside, vlago in ostanke obdelave. Drugič, dodajna kovina in talilo se morata ujemati z osnovnimi materiali. Med segrevanjem mora območje spoja doseči temperaturo, ki je potrebna za pretok dodajne kovine, namesto da se dodajna kovina tali samo na površini. Za množično proizvodnjo se priporoča avtomatsko ogrevanje in nadzor temperature za izboljšanje stabilnosti procesa.
2. Nepopolno spajkanje
Nepopolno trdo spajkanje pomeni, da nekatera področja spoja niso v celoti napolnjena z dodajno kovino, kar povzroči nepopolno povezavo. Pri cevovodih klimatskih in hladilnih naprav, toplotnih izmenjevalnikih, ohišjih ventilov in priključkih za tlačne cevi lahko nepopolno spajkanje zlahka povzroči puščanje in je resna težava s kakovostjo.
Nepopolno trdo spajkanje je običajno povezano z nezadostno količino polnilne kovine, nepravilno zračnostjo spojev, neenakomernim segrevanjem, blokiranim pretokom polnilne kovine ali nepravilnim delovnim položajem. Če je struktura spoja zapletena in dodajna kovina ne vstopi v kritično režo, lahko pride do lokaliziranega nepopolnega spajkanja.
Rešitev je optimizirati zasnovo spoja in zagotoviti, da lahko polnilna kovina gladko teče v spojno režo. Količina dodajnega materiala mora biti stabilna in ne sme biti prenizka. Pri avtomatizirani opremi za trdo spajkanje lahko kvantitativno podajanje žice, fiksni položaji gretja in standardizirana vpenjala pomagajo zmanjšati nepopolno spajkanje. Za cevovodne izdelke je treba uporabiti tudi preskus zrakotesnosti ali preskus tlaka za pravočasno odkrivanje napak.
3. Slab pretok polnilne kovine
Slab pretok dodajne kovine običajno pomeni, da se dodajna kovina stopi, vendar ostane na lokalnem območju in se ne more enakomerno porazdeliti vzdolž reže spoja. To lahko privede do nepopolnih spojev, nezadostne trdnosti ali slabega videza.
Vzrokov je veliko, vključno s hudo oksidacijo na površini osnovne kovine, okvarjenim talilom, nezadostno temperaturo segrevanja, premajhno ali preveliko zračnostjo spojev ali neprimerno vrsto dodajne kovine. Pri spajkanju različnih kovin, kot je baker na jeklo ali baker na nerjavno jeklo, če dodajna kovina in talilo nista pravilno usklajena, lahko dodajna kovina ostane samo na eni strani površine materiala.
Da bi rešili to težavo, je treba izbrati ustrezno polnilno kovino glede na vrsto osnovne kovine. Na primer, za spajanje bakra-z-bakrom je mogoče uporabiti bakreno-fosforjevo polnilo, medtem ko za spajanje bakra-z-jeklom običajno potrebujete polnilo-na osnovi srebra s posebnim talilom. Hkrati je treba nadzorovati ustrezno zračnost spoja, temperatura ogrevanja pa mora doseči območje pretoka polnilne kovine.
4. Poroznost
Poroznost se nanaša na majhne luknje znotraj ali na površini spajkanega spoja. Zmanjšuje učinkovitost tesnjenja in trdnost spojev, zlasti v hladilnih sistemih, tlačnih cevovodih in cevovodih za tekočine.
Poroznost običajno povzroči površinska kontaminacija, ostanki talila, izhlapevanje vlage, prehitro segrevanje, plin, ujet v polnilno kovino, ali slabo prezračevanje spojev. Če so na površini obdelovanca ostanki olja, vlage ali čistilnega sredstva, lahko med segrevanjem nastajajo plini, ki tvorijo pore.
Ključ do rešitve poroznosti je zagotoviti pravilno čiščenje in sušenje pred spajkanjem. Obdelovanci morajo biti po čiščenju popolnoma posušeni, da preprečite ostanke vlage. Segrevanje ne sme biti prehitro, tako da mora biti dovolj časa, da fluks in preostali plini uidejo. Pri zaprtih ali pol-zaprtih strukturah je treba razmisliti o prezračevalnih kanalih, da preprečite ujetost plina v spoju.
5. Vključki žlindre
Vključki žlindre nastanejo, ko se ostanki talila, oksidi ali nečistoče ujamejo v spajkan spoj. Zmanjšajo trdnost spoja in učinkovitost tesnjenja ter lahko povzročijo tudi korozijo po spajkanju.
Vključki žlindre so običajno povezani s čezmernim talilom, neustreznim talilom, neodstranjenimi površinskimi oksidi, nezadostnim pretokom polnilne kovine ali nepopolnim čiščenjem po -spajkanju. Nekatera talila lahko odpovejo pri visokih temperaturah ali tvorijo ostanke, ki jih je težko odstraniti, če njihovo delovno temperaturno območje ni primerno.
Rešitev je v izbiri primernega fluksa in nadzoru uporabljene količine. Pred spajkanjem je treba odstraniti oksidne plasti in rjo, da preprečite vdor nečistoč v spoj. Po trdo spajkanju je treba izvesti čiščenje v skladu z zahtevami izdelka, da se odstranijo jedki ostanki. Za avtomatizirano proizvodnjo je mogoče uporabiti metode stabilnega nanašanja fluksa, da se izognete pretiranemu ali neenakomernemu ročnemu nanašanju.
6. Razpoke
V spajkanem šivu ali v bližini osnovne kovine se lahko pojavijo razpoke pri spajkanju. Razpoke resno vplivajo na trdnost in zanesljivost spoja in jih je treba strogo nadzorovati.
Vzroki so prehitro ohlajanje, velike razlike v toplotnem raztezku med osnovnimi kovinami, koncentracija napetosti v spojni strukturi, neustrezna dodajna kovina, previsoka temperatura segrevanja ali krhki osnovni materiali. Pri spajanju različnih materialov, kot je baker na jeklo, nerjavno jeklo na baker ali karbid na jeklo, je večja verjetnost, da bodo razlike v toplotni razteznosti povzročile razpoke.
Za reševanje problemov pokanja je potreben nadzor s treh vidikov: materiala, strukture in procesa. Najprej izberite polnilno kovino, ki je primerna za spajanje različnih kovin, in se izogibajte nastajanju krhkih spojin. Drugič, optimizirajte strukturo spoja, da zmanjšate ostre vogale in koncentracijo napetosti. Končno nadzorujte hitrost ogrevanja in hlajenja, da preprečite hitre spremembe temperature. Za debel{4}}dele stene ali visoko-napetostne strukture lahko pride v poštev predgretje ali počasno ohlajanje.
7. Pregrevanje
Pregrevanje pomeni, da je osnovna kovina ali dodajna kovina izpostavljena previsokim temperaturam, kar povzroči močno oksidacijo, zgrobljenje zrn, razbarvanje, deformacijo ali celo lokalno poškodbo. Ne vpliva samo na videz, temveč tudi na zmogljivost materiala in kakovost spoja.
Pregrevanje običajno povzroči previsoka temperatura segrevanja, predolg čas segrevanja, plamen preblizu obdelovanca, prevelika indukcijska moč ali nestabilen nadzor temperature. Po pregretju lahko na bakrenih delih pride do močne površinske oksidacije, na jeklenih delih pa se lahko pojavijo obloge ali mikrostrukturne spremembe.
Rešitev je nadzor temperature ogrevanja in časa ogrevanja. Pri spajkanju s plamenom je treba prilagoditi velikost plamena, kot in razdaljo, da preprečite lokalno pregrevanje. Pri indukcijskem spajkanju je treba pravilno nastaviti moč, čas in položaj tuljave. Pri avtomatizirani opremi lahko spremljanje temperature, nadzor časa in upravljanje parametrov programa pomagajo zmanjšati pregrevanje.
8. Močna oksidacija
Če med spajkanjem zaščita ni zadostna ali je čas segrevanja predolg, lahko na površini obdelovanca pride do hude oksidacije. Oksidne plasti vplivajo na omočenje polnilne kovine ter tudi zmanjšajo videz in čistočo po-spajkanju.
Vzroki so nezadostno čiščenje površine, slaba zaščita pred fluksom, predolg čas segrevanja, previsoka temperatura ali neprimerna zaščitna atmosfera. Oksidacija je pogosta pri spajkanju bakrenih cevi, medeninastih delov in delov iz nerjavnega jekla.
Rešitev je, da izberete ustrezen tok ali zaščitno atmosfero in zmanjšate čas zadrževanja pri visoki-temperaturi. Čiščenje pred -spajkanjem mora biti temeljito, da odstranite olje in okside. Za izdelke z visokimi zahtevami glede videza je mogoče uporabiti indukcijsko spajkanje, spajkanje v zaščitni atmosferi ali čiščenje po-spajkanju.
9. Prekomerno kopičenje polnila-
Prekomerno nabiranje polnilne kovine-pomeni, da se zunaj spoja nabere preveč polnilne kovine, ki tvori nepravilne usedline ali grudice. Čeprav se zdi, da je "veliko spajke", to ne pomeni nujno, da je kakovost spoja dobra. Prekomerna polnilna kovina lahko skrije notranje napake in vpliva na sestavo in videz.
To težavo običajno povzroči prekomerna količina polnilne kovine, nepravilna zračnost spojev, nepravilen položaj ogrevanja ali blokiran pretok polnilne kovine. Če dodajna kovina ne vstopi v spoj in se nabira samo na zunanji strani, lahko v notranjosti še vedno obstajajo šibki spoji ali nepopolno spajkanje.
Rešitev je nadzor nad količino polnilne kovine in zagotovitev, da polnilna kovina teče v režo spoja, namesto da ostane le na zunanji površini. Avtomatizirano trdo spajkanje lahko nadzira količino polnilnega materiala s kvantitativnim podajanjem žice ali predhodno nameščenimi polnilnimi obroči. Istočasno je treba položaj ogrevanja optimizirati tako, da dodajna kovina teče v spoj.
10. Puščanje po-trdnem spajkanju
Puščanje po-trdnem spajkanju je ena najbolj kritičnih težav, ki se jim je treba izogniti pri klimatskih napravah in hlajenju, HVAC, toplotnih izmenjevalnikih in tlačnih cevovodih. Do puščanja lahko pride zaradi nepopolnega spajkanja, poroznosti, razpok, šibkih spojev, nepravilne zračnosti spojev ali kontaminacije na območju spajkanja.
Če po trdo spajkanju pride do puščanja, ga ne bi smeli preprosto popraviti s ponovnim- spajkanjem. Analizirati je treba glavni vzrok; sicer se lahko ista težava ponovi pozneje.
Da bi rešili puščanje po-trdnem spajkanju, se mora nadzor začeti pri izvoru. Prvič, zasnova spoja mora biti razumna, da lahko polnilna kovina v celoti zapolni spoj. Drugič, čiščenje pred-spajkanjem, temperaturo segrevanja, količino polnila in postopek hlajenja je treba ustrezno nadzorovati. Za množično proizvodnjo je treba uporabiti preizkušanje zrakotesnosti, preizkušanje tlaka ali preizkušanje puščanja s helijem, da pravočasno prepoznate neskladne izdelke in analizirate vzorce napak prek podatkov.
11. Nezadostna skupna moč
Nekateri spajkani spoji so lahko na površini videti popolni, vendar nimajo zadostne dejanske trdnosti, zaradi česar jih je enostavno ločiti ali počiti pod obremenitvijo. Ta vrsta težave je tvegana pri strukturnih delih, električnih konektorjih in tlačnih komponentah.
Vzroki so neustrezna polnilna kovina, premajhna dolžina prekrivanja, neustrezna zračnost spojev, slabo omočenje osnovne kovine, neenakomerno segrevanje ali notranji vključki žlindre in poroznost.
Rešitev je, da izberete ustrezno polnilno kovino glede na delovne pogoje izdelka in optimizirate strukturo spoja. Spajkani spoji običajno zahtevajo zadostno površino prekrivanja in se ne smejo zanašati le na zelo majhno kontaktno površino. Za-nosilne dele je treba opraviti natezne preskuse, strižne preskuse ali preskuse utrujenosti, da potrdite, da trdnost spoja izpolnjuje zahteve.
12. Kako zmanjšati napake pri spajkanju
Zmanjšanje napak pri trdem spajkanju zahteva popoln sistem za nadzor procesa, namesto da bi se zanašali le na izkušnje operaterja.
Najprej je treba izbrati ustrezno polnilno kovino in talilo glede na vrsto osnovne kovine. Različne kombinacije materialov zahtevajo različne materiale za spajkanje. Povezave baker-z-bakrom,-z-jeklom, baker-z-nerjavnim jeklom in aluminij-z-bakrom ne morejo preprosto uporabiti iste materialne rešitve.
Drugič, oblikovanje sklepov je treba jemati resno. Pravilna zračnost spoja, dolžina prekrivanja in način pozicioniranja so temelj za nemoten pretok polnilne kovine in stabilno oblikovanje spoja.
Tretjič, do-čiščenje pred spajkanjem je treba izvajati dosledno. Olje, oksidne plasti, vlaga in ostanki obdelave vplivajo na močenje polnilne kovine in so glavni vzrok za številne napake pri spajkanju.
Četrtič, proces ogrevanja mora biti nadzorovan. Ne glede na to, ali se uporablja plamensko spajkanje, indukcijsko spajkanje ali spajkanje v peči, morajo temperatura, čas in območje ogrevanja ostati stabilni. Za množično proizvodnjo lahko avtomatizirana oprema za trdo spajkanje lažje doseže standardizacijo parametrov in doslednost kakovosti.
Končno je treba vzpostaviti pregled in sledljivost. Vizualni pregled, pregled dimenzij, preskus tesnosti zraka, preskus tlaka in destruktivno vzorčenje lahko pomagajo pravočasno prepoznati težave in stalno optimizirati procesne parametre.
Zaključek
Napake pri spajkanju običajno ne povzroči en sam dejavnik, temveč skupni vpliv materialov, priprave površine, strukture spojev, načina segrevanja, količine polnila in stabilnosti delovanja. Pogoste okvare vključujejo šibke spoje, nepopolno trdo spajkanje, slab pretok polnilne kovine, poroznost, vključke žlindre, razpoke, pregrevanje, močno oksidacijo, prekomerno nabiranje-dodajnega materiala in puščanje po-spajkanju.
Da bi dosegli stabilno in zanesljivo kakovost spajkanja, proizvajalci potrebujejo sistematičen nadzor nad čiščenjem pred -spajkanjem, izbiro materiala, zasnovo spojev, nadzorom segrevanja, avtomatizirano opremo in pregledom kakovosti. Za industrijo klimatskih naprav in hlajenja, HVAC, avtomobilskih komponent, izmenjevalnikov toplote in električne opreme lahko stabilen postopek spajkanja izboljša kakovost izdelkov, zmanjša predelavo, zniža stroške in poveča učinkovitost množične proizvodnje.
V-serijski proizvodnji so avtomatizirano trdo spajkanje, indukcijsko spajkanje, kvantitativno podajanje žice, namenska vpenjala in spletni nadzorni sistemi učinkoviti načini za zmanjšanje napak pri spajkanju in izboljšanje konsistence izdelka.
