อะไรคือลักษณะและช่วงการใช้งานของการประสานในการเชื่อม?

ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วโลหะได้กลายเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้ ในการเปลี่ยนวัสดุโลหะเหล่านี้ให้เป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมการเชื่อมต่อเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และการเชื่อมเป็นหนึ่งในวิธีการประมวลผลหลักในการเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านี้ เทคโนโลยีการประสานมีความสำคัญที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในการเชื่อม ในฐานะที่เป็นกระบวนการพื้นฐานและเทคโนโลยีในการผลิตการประสานได้มีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญในการพัฒนาเศรษฐกิจอุตสาหกรรม ในสาขาที่มนุษย์มีความภาคภูมิใจเช่นการบินและอวกาศการใช้พลังงานนิวเคลียร์และข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ความสำเร็จขั้นสูงของเทคโนโลยีการประสานได้ถูกนำมาใช้ เนื่องจากจีนกำลังจะกลายเป็น "โรงงานโลก" ด้วยความต้องการของการพัฒนาเศรษฐกิจจึงเชื่อว่าเทคโนโลยีการประสานจะพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีบทบาทสำคัญในการผลิตอุตสาหกรรม

ความหมายและลักษณะของเทคโนโลยีการประสาน:

การประสานเป็นกระบวนการที่ใช้โลหะฟิลเลอร์ (วัสดุบด) ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าวัสดุฐาน วัสดุพื้นฐานจะถูกทำให้ร้อนด้วยกันโดยไม่ละลายทำให้โลหะฟิลเลอร์ละลายเปียกและเติมช่องว่างที่จุดเชื่อมต่อของวัสดุพื้นฐานทำให้เกิดการเชื่อม ในข้อต่อที่ประสานกันโลหะฟิลเลอร์และวัสดุฐานละลายและกระจายเข้าหากันทำให้เกิดพันธะที่เป็นของแข็ง ในอดีตการประสานเรียกว่าการบัดกรีหรือการเชื่อมอุณหภูมิต่ำและมีจุดที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับการเชื่อมฟิวชั่น ขั้นแรกวัสดุพื้นฐานจะไม่ละลายในระหว่างการประสานเฉพาะโลหะฟิลเลอร์จะละลาย ประการที่สองในข้อต่อประสานองค์ประกอบและคุณสมบัติของโลหะฟิลเลอร์นั้นแตกต่างจากวัสดุพื้นฐานอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้การประสานยังขึ้นอยู่กับโลหะฟิลเลอร์ที่หลอมเหลวเติมช่องว่างร่วมภายใต้การกระทำของเส้นเลือดฝอยซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นในการเชื่อมฟิวชั่น

เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมฟิวชั่นการประสานมีอุณหภูมิความร้อนที่ต่ำกว่าทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดกับองค์กรและคุณสมบัติเชิงกลของการเชื่อมการเสียรูปน้อยลงข้อต่อที่ราบรื่นและสวยงามและความสามารถในการเชื่อมต่อวัสดุที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามการประสานยังมีข้อบกพร่องที่ชัดเจนเช่นความแข็งแรงของข้อต่อที่ต่ำกว่าซึ่งเป็นสาเหตุที่ข้อต่อตักมักจะใช้เพื่อให้ความสามารถในการรับน้ำหนัก ในเวลาเดียวกันการประสานต้องใช้ความแม่นยำในการประกอบที่สูงกว่าการเชื่อมฟิวชั่นเพื่อให้มั่นใจว่ามีช่องว่างที่เข้มงวดและความสะอาดของวัสดุพื้นฐาน วิธีการเชื่อมมักจะได้รับการตั้งชื่อตามแหล่งความร้อนและวิธีการทำความร้อนเช่นการประสานเปลวไฟการประสานการบัดกรีการประสานความต้านทานการประสานการเหนี่ยวนำและเตาเผา
 

กระบวนการประสาน:

1. ขั้นตอนที่รวมอยู่ในกระบวนการประสานคือ:
- การรักษาพื้นผิวชิ้นงานรวมถึงการเสื่อมสภาพการลบขนาดออกไซด์ส่วนเกินและบางครั้งการชุบชิ้นงานที่จะได้รับการประสาน
- การประกอบและการตรึงเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งสัมพัทธ์ของชิ้นส่วนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
- ตำแหน่งที่ดีที่สุดของฟิลเลอร์โลหะและฟลักซ์เพื่อให้แน่ใจว่าโลหะฟิลเลอร์ของเหลวสามารถไหลผ่านข้อต่อที่ซับซ้อนในทิศทางที่คล่องตัวที่สุด
- เมื่อฟิลเลอร์เมทัลไหลผ่านพื้นผิวชิ้นงานและไม่ได้เข้าร่วมข้อต่ออาจใช้ตัวบล็อกเพื่อควบคุมการไหลของโลหะฟิลเลอร์
- การเลือกพารามิเตอร์กระบวนการประสานที่ถูกต้องรวมถึงอุณหภูมิของการประสานอัตราการทำความร้อนเวลาถือครองหลังจากเสร็จสิ้นการร่วมกันและอัตราการระบายความร้อน
- การทำความสะอาดหลังการเลี้ยงลูกเพื่อกำจัดฟลักซ์ตกค้างที่อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนหรือการสะสมที่มีผลต่อลักษณะที่ปรากฏ
- หากจำเป็นข้อต่อประสานและชิ้นงานทั้งหมดควรได้รับการชุบโพสต์ถูด้วยเลเยอร์โลหะเฉื่อยอื่น ๆ

2. ประเด็นสำคัญของการดำเนินการประสาน:
- การดำเนินการของการประสานเปลวไฟมักจะเกี่ยวข้องกับการเพิ่มโลหะฟิลเลอร์ลวดด้วยตนเองหรือ preplaced filler metal บนข้อต่อ ฟลักซ์ถูกนำไปใช้กับชิ้นส่วนประสานก่อนที่จะให้ความร้อนเพื่อป้องกันวัสดุฐานจากการออกซิเดชั่นในระหว่างกระบวนการทำความร้อน เพื่อป้องกันไม่ให้ฟลักซ์ถูกพัดพาไปด้วยเปลวไฟมันสามารถผสมกับน้ำหรือแอลกอฮอล์เพื่อก่อให้เกิดการวาง ในระหว่างการดำเนินการของการประสานเปลวไฟควรทำให้พื้นที่ข้อต่อทั้งหมดช้าลงเพื่อให้ความชื้นในฟลักซ์ระเหยก่อน นอกจากนี้ปลายความร้อนของโลหะฟิลเลอร์ลวดสามารถจุ่มลงในฟลักซ์เป็นระยะเพื่อรับฟลักซ์แล้วนำไปยังวัสดุฐานที่ร้อน ในการให้ความร้อนอย่างสม่ำเสมอวัสดุฐานระยะห่างระหว่างคบเพลิงและพื้นที่ทำความร้อนของวัสดุฐานควรถูกควบคุมที่ประมาณ 70-80 มม. เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องทราบว่าการดำเนินงานของการประสานเปลวไฟนั้นแตกต่างจากการเชื่อมก๊าซ การเชื่อมก๊าซมักจะเริ่มให้ความร้อนจากปลายด้านหนึ่งของการเชื่อมโดยมุ่งเน้นไปที่เปลวไฟบนจุดหนึ่งเพื่อสร้างสระที่หลอมเหลวแล้วร้อนไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่เปลวไฟการประสานความร้อนเป็นครั้งแรกพื้นที่ร่วมทั้งหมดด้วยเปลวไฟด้านนอกเพื่อไปถึงอุณหภูมิของการประสานและจากนั้นยังคงร้อนจากปลายด้านหนึ่งด้วยเปลวไฟทำให้บราซ์ไหลเข้าสู่ช่องว่างข้อต่อที่ร้อนอย่างต่อเนื่อง
 

ประเภทของข้อต่อประสานและจุดปฏิบัติการ:

1. ประเภทของข้อต่อประสาน:ข้อต่อที่ได้รับการประสานมักถูกครอบงำด้วยข้อต่อก้นและตัก
- ข้อต่อก้น: ความแข็งแรงของการรวมกันต่ำกว่าวัสดุฐานและส่วนใหญ่ล้มเหลวตาม braze เมื่อโหลดดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการประสานชิ้นส่วนที่ไม่สำคัญและโหลดต่ำ
- ข้อต่อตัก: เพื่อใช้ประโยชน์จากข้อดีทั้งหมดของการประสานอย่างเต็มที่ข้อต่อที่ประสานมักใช้ข้อต่อตัก โดยการเปลี่ยนระดับของการทับซ้อน (เนื้อมากกว่าสามเท่าของความหนาของแผ่น แต่โดยทั่วไปไม่เกิน 15 มม.) ข้อต่อที่ได้รับการประสานสามารถบรรลุความแข็งแรงเท่ากันกับวัสดุฐาน ดังนั้นเมื่อออกแบบข้อต่อที่ประสานกันไม่เพียงแค่คัดลอกประเภทของข้อต่อการเชื่อมฟิวชั่น ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับสิ่งต่อไปนี้เมื่อออกแบบข้อต่อประสาน:
- ตะเข็บ Braze ในข้อต่อควรขนานกับทิศทางของแรงมากที่สุด
- เพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายความร้อนและความเครียดสม่ำเสมอความหนาในพื้นที่ร่วมควรใกล้เคียงที่สุด
- อย่าสร้างมุมในข้อต่อที่ขัดขวางการกระทำที่ชัดเจนของโลหะฟิลเลอร์

2. การกวาดล้างข้อต่อของข้อต่อ:เมื่อประกอบข้อต่อที่ได้รับการคัดเลือกการเลือกขนาดช่องว่างอย่างถูกต้องเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดความหนาแน่นของตะเข็บ Braze หากช่องว่างมีขนาดเล็กเกินไปเนื่องจากพื้นผิวสัมผัสที่ไม่สม่ำเสมอมันจะขัดขวางการไหลของโลหะฟิลเลอร์ ในทางกลับกันหากช่องว่างมีขนาดใหญ่เกินไปมันจะทำลายการกระทำของเส้นเลือดฝอยของช่องว่างและโลหะฟิลเลอร์จะไม่เติมเต็มช่องว่างของข้อต่อ

ขนาดของช่องว่างนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณสมบัติของโลหะฟิลเลอร์และวัสดุฐานอุณหภูมิการประสานเวลาการประสานและการจัดวางโลหะฟิลเลอร์ โดยทั่วไปหากการโต้ตอบ
ระหว่างโลหะฟิลเลอร์และวัสดุฐานอ่อนแอจำเป็นต้องมีช่องว่างที่เล็กลง ควรสังเกตว่าช่องว่างที่ต้องการที่นี่หมายถึงช่องว่างที่อุณหภูมิการประสานซึ่งอาจไม่เหมือนกับที่อุณหภูมิห้อง
 

ประเภทของตะเข็บและความสามารถในการไหลของโลหะฟิลเลอร์ในตะเข็บ Braze:

มีตะเข็บตะเข็บ Braze หลายประเภทและคู่มือและหนังสือเกี่ยวกับการประสานโดยทั่วไปมีการออกแบบและภาพวาดโดยละเอียด สรุปสำหรับข้อต่อก้นและตักของแผ่นและท่อมีเพียงสามประเภทของตะเข็บ braze: แบบตัวต่อตัว (เช่นข้อต่อก้น), พื้นผิวถึงพื้นผิว (เช่นข้อต่อตัก) และข้อต่อแบบตัวต่อตัว (เช่น "T" ข้อต่อ) ในความเป็นจริงตะเข็บ Braze เฉพาะมักจะไม่เดี่ยว โลหะฟิลเลอร์หลอมเหลวไหลเป็นเส้นตรงในตะเข็บ Braze และการกระทำของเส้นเลือดฝอยของตะเข็บ Braze มีบทบาทสำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับประเภทของตะเข็บ Braze และขนาดของช่องว่างตะเข็บ Braze โดยทั่วไปช่องว่างตะเข็บบราซ์ขนาดเล็กมีความสามารถในการไหลแบบเส้นตรงได้ดีกว่าช่องว่างที่ใหญ่กว่า อย่างไรก็ตามมันไม่ได้เล็กกว่าดีกว่า ค่าที่เหมาะสมที่สุดของช่องว่างตะเข็บ Braze อยู่ระหว่าง 0. 01-0. 2mm และค่าเฉพาะขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุพื้นฐาน ส่วนตะเข็บที่ใหญ่กว่า (พื้นที่ตักขนาดใหญ่) จะมีความสามารถในการรับน้ำหนักมากขึ้น เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงร่วมของตะเข็บ Braze เมื่อทำข้อต่อก้นข้อต่อมักจะถูกประมวลผลเป็นปลาย 30 องศาเพื่อเพิ่มการเชื่อมต่อข้ามส่วนของตะเข็บก้น Braze และให้ความสามารถในการรับน้ำหนัก เมื่อทำข้อต่อตักความยาวรอบทั่วไปจะมีความหนาของแผ่นประมาณสามเท่าโดยทั่วไปไม่เกิน 15 มม.
 

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประสานในความเป็นจริง

การประสานส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเครื่องมือที่มีความแม่นยำส่วนประกอบไฟฟ้าโครงสร้างโลหะที่แตกต่างกันและโครงสร้างผนังบางที่ซับซ้อน ในระหว่างการประสานพื้นผิวการติดต่อของชิ้นงานที่จะได้รับการทำความสะอาดได้รับการทำความสะอาดรวมอยู่ในการกำหนดค่าข้อต่อรอบและโลหะฟิลเลอร์จะถูกวางไว้ใกล้หรือเข้าสู่ช่องว่างร่วมโดยตรง เมื่อชิ้นงานและโลหะฟิลเลอร์ถูกทำให้ร้อนเข้าด้วยกันถึงอุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะฟิลเลอร์เล็กน้อยโลหะฟิลเลอร์จะละลายและเปียกพื้นผิวของชิ้นงาน โลหะฟิลเลอร์เหลวซึ่งได้รับความช่วยเหลือจากการกระทำของเส้นเลือดฝอยไหลและแพร่กระจายไปตามตะเข็บ สิ่งนี้จะช่วยให้การสลายตัวและการเจาะระหว่างโลหะที่ถูกประสานกับโลหะฟิลเลอร์สร้างชั้นโลหะผสมที่เมื่อการควบแน่นจะสร้างข้อต่อประสาน โดยทั่วไปแล้วการประสานจะถูกแบ่งออกเป็นการบัดกรีที่อ่อนนุ่มและการบัดกรีแข็งตามจุดหลอมเหลวของโลหะฟิลเลอร์: การบัดกรีแบบนุ่มใช้โลหะฟิลเลอร์ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่า 450 องศาและผลลัพธ์ในข้อต่อที่มีความแข็งแรงต่ำกว่า (น้อยกว่า 70MPa) ข้อต่อบัดกรีที่อ่อนนุ่มมีความแข็งแรงต่ำและเหมาะสำหรับส่วนประกอบการเชื่อมที่โหลดขนาดเล็กหรือทำงานที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า แต่ต้องการการปิดผนึกที่ดี พวกเขามักใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และอาหารสำหรับการเชื่อมไฟฟ้านำไฟฟ้าความแน่นและอุปกรณ์กันน้ำ การบัดกรีดีบุกซึ่งใช้โลหะผสมดีบุกเป็นโลหะฟิลเลอร์เป็นที่ใช้กันมากที่สุด มีฟลักซ์หลายประเภทและในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์โซลูชั่นโรซินแอลกอฮอล์มักจะใช้สำหรับการบัดกรีที่อ่อนนุ่ม ฟลักซ์ประเภทนี้ไม่ได้ตกค้างการกัดกร่อนบนชิ้นงานหลังจากการเชื่อมหรือที่รู้จักกันในชื่อฟลักซ์ที่ไม่กัดกร่อน การบัดกรีอย่างหนักใช้โลหะฟิลเลอร์ที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า 450 องศาส่งผลให้ข้อต่อที่มีความแข็งแรงสูงกว่า (มากกว่า 200MPa) มันสามารถใช้ในการเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่โหลดหนักหรือทำงานที่อุณหภูมิสูง ตัวอย่าง ได้แก่ : เครื่องมือโลหะผสมที่แข็ง, บิตขุดเจาะ, กรอบจักรยาน, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ท่อร้อยสายและภาชนะต่าง ๆ ; ในการผลิตท่อนำคลื่นไมโครเวฟท่ออิเล็กตรอนและอุปกรณ์สูญญากาศอิเล็กทรอนิกส์การประสานมักเป็นวิธีการเข้าร่วมเดียวที่เป็นไปได้ โลหะฟิลเลอร์บัดกรีแข็งมีความหลากหลายโดยมีพื้นฐานมาจากอลูมิเนียมเงินทองแดงแมงกานีสและนิกเกิลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โลหะฟิลเลอร์ที่ใช้อลูมิเนียมมักใช้สำหรับผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม โลหะฟิลเลอร์ที่ใช้เงินและทองแดงมักใช้สำหรับการประสานทองแดงและชิ้นส่วนเหล็ก โลหะฟิลเลอร์ที่ใช้แมงกานีสและนิกเกิลส่วนใหญ่ใช้สำหรับการประสานสแตนเลสเหล็กที่ทนความร้อนและชิ้นส่วนโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง
 

สรุปข้อสังเกต

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ในการบินการบินและอวกาศพลังงานนิวเคลียร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รวมถึงการใช้วัสดุใหม่และรูปแบบโครงสร้างใหม่ความต้องการที่สูงขึ้นได้ถูกวางไว้บนเทคโนโลยีการเชื่อมต่อ เป็นผลให้เทคโนโลยีการประสานได้รับความสนใจมากขึ้นและได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วนำไปสู่การเกิดขึ้นของวิธีการประสานใหม่จำนวนมาก ตัวอย่างเช่นเครื่องมือขุดเจาะและการขุดที่ประมวลผลโดยใช้วิธีการประสานใหม่สามารถตอบสนองความต้องการสำหรับการขุดเจาะลึกหรือลึกพิเศษ: ส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นถังเก็บน้ำสำหรับเครื่องจักรพลังงานส่วนประกอบมอเตอร์และใบมีดและความตึงเครียดของกังหันไอน้ำได้เริ่มใช้เทคโนโลยีการประสาน แม้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และอุปกรณ์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์ของกองทัพเรือส่วนประกอบที่สำคัญเช่นเฟรมการวางตำแหน่งองค์ประกอบเชื้อเพลิงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องตรวจจับนิวตรอนได้นำเทคโนโลยีการประสานมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในระยะสั้นเทคโนโลยีการประสานจะยังคงพัฒนาต่อไปด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและขยายไปสู่สาขาที่กว้างขึ้นและระดับที่ลึกกว่า