Forrasztási technológia

A forrasztás, mint az állandó kötések kialakításának egyik technológiája, egyedülálló módja sokféle anyag - fémek, nemfémek, valamint fém és nem fémek (szén, ötvözet, gyorsacél, gyorsacél, színesfémek és ötvözeteik - réz, alumínium, keményötvözetek, félvezetők, kerámiák stb.).

A forrasztott kötések minősége nagymértékben függ az előkészítő műveletektől: felületek tisztítása, alaprétegek felhordása, forrasztóanyag felhelyezése, a termék rögzítőelemekbe történő előszerelése és a forrasztási mód tesztelése.

A felületek tisztításának biztosítania kell az oxidok és zsíros szennyeződések eltávolítását, amelyek megakadályozzák a munkadarab anyagának és a forrasztóanyagnak a kapilláris kivonását. A forrasztás előtti tisztítást két módszerrel végezzük - kémiai és mechanikai. A durva szennyeződések (rozsda, oxidok stb.) eltávolítására a mechanikai tisztítást, a zsír és a könnyű szennyeződések eltávolítására kémiai tisztítást alkalmaznak (alkoholos - etil-, butil-, metil-, speciális tisztítókeverékek) eltávolítására.Kémiai zsírtalanítás esetén figyelembe kell venni a készítmény utólagos öblítésének szükségességét.

A mechanikai tisztítást csiszolósugárral (homok, sörét) végzik nagy felületekre, fémkefékre, esztergamegmunkálókra, csiszológépekre. Száraz szemcseszórás után is szükséges a por eltávolítása. A forrasztást a tisztítás után a lehető leghamarabb el kell kezdeni, hogy elkerüljük az oxidok újbóli képződését.

Az alapbevonatok felhordása a forrasztás folyékonyságának javítására szolgál. Leggyakrabban rézbevonatot használnak. A korrózióálló acélok is nikkelezettek. A rézbevonatokat forrasztással vagy elektrolitikus leválasztással hordják fel.

Forraszanyag a rés közelében huzal, profilozott fólia, paszta stb. formájában, vagy közvetlenül a résben. Egy másik módja a forrasztóanyag adagolása a forrasztási folyamat során - kézi vagy gépesített. A forrasztás rögzítése ragasztással vagy hegesztéssel történik.

A résbe történő forrasztáskor széles körben használják az elektromos leválasztási módszert (ón, titán, réz, különféle ötvözetek esetében). A bevonatok plazma szórását is alkalmazzák. A kontakt-reaktív forrasztásnál a résbe fóliát (vagy szórt bevonatot) helyeznek, amely érintkezőpárt képez a munkadarab fémével.

A nem forrasztható felületek védelme érdekében szilícium-dioxidból (Al2O3), grafitból, cirkónium-oxidból és egyebekből álló speciális "stoppasztákat" használnak.

A gyártott alkatrészek előrögzítése az alkatrészek bizonyos távolságának és relatív helyzetének megőrzése érdekében.Ebben az esetben mind a leszerelhető csatlakozások (készülékekbe szerelés, préselés), mind az egykomponensű (fűtés, pontszerű, ellenállás- vagy ívhegesztés) használhatók.

Forrasztási kötések kialakítása

A forrasztási mód fő paraméterei a következők:

• forrasztási hőmérséklet,

• fűtési sebesség,

• az idő betartása

• nyomóerő (nyomásos forrasztáshoz),

• hűtési sebesség.

A forrasztási hőmérsékletet ezen anyagok forrasztásához megengedett legnagyobb érték alapján határozzák meg, és a forrasztóanyagot úgy választják meg, hogy likvidus hőmérséklete 20-50 fokkal alacsonyabb legyen, mint a forrasztási hőmérséklet.

Vékony falú alkatrészeknél elengedhetetlen a fűtési sebesség. Empirikusan határozzák meg.

A forrasztási hőmérsékleten való tartási időt is empirikusan határozzuk meg, abból a tényből kiindulva, hogy biztosítania kell a nedvesedés és szétterülés folyamatát. Ugyanakkor nem ajánlott indokolatlanul növelni az értékét, mivel ez a munkadarab fémének eróziójához vezethet az olvadt forrasztóanyag hatására.

A forrasztóanyag megolvasztására szolgáló hevítés különféle módon történhet - manuálisan (pisztolyok, forrasztópáka használatával), kemencékben, induktív és érintkezési módszerekkel.

A forrasztás után tisztítást kell végezni, amely általában két szakaszban történik. Az első a forrasztási hulladék megszüntetése. A második a sztrippelés a folyasztószeres forrasztási folyamat során képződött oxidrétegek eltávolítására. Az agresszív folyasztószermaradványokhoz való ragaszkodás elmulasztása gyengítheti a forrasztási kötéseket.

Mivel a legtöbb forrasztófolyasztószer vízben oldódik, a legjobb módja annak eltávolításának, ha a szerelvényt forró (50 fokos vagy annál magasabb) vízben öblítjük le. A legjobb, ha a szerelvényt vízbe meríti, amíg a forrasztott részek még forrók. Ha szükséges, a folyasztószert enyhén dörzsölhetjük drótkefével. Kifinomultabb folyasztószer-eltávolítási módszerek – finom ultrahangos tisztítás – használhatók a forró víznek vagy gőznek való kitettség felgyorsítására.

Néha el kell távolítani a folyasztószert a forrasztóanyag túlmelegedett részeiből. Ilyen esetekben a fluxus teljesen telített oxidokkal, és zöldre vagy feketére változik. Ebben az esetben híg sósavoldattal kell eltávolítani (koncentráció 25%, fűtési hőmérséklet 60-70 fok, expozíció 0,5 ... 2 perc). Ebben az esetben minden óvintézkedést be kell tartania, amikor savakkal dolgozik.

Miután a forrasztóanyagot megtisztították a folyasztószer maradványoktól, az oxidokat eltávolítják. A legjobb tisztítószerek azok, amelyeket a forrasztáshoz használt forrasztóanyag gyártója ajánl. Savas oldatok is használhatók, de például a salétromsav maratás közben tönkreteszi az ezüstforraszokat.

A folyasztószer és az oxidok eltávolítása után a forrasztott kötések számos egyéb befejező műveletnek vethetők alá - polírozás vagy olajkonzerválás.

A forrasztási folyamat során fellépő hibák hasonlóak a hegesztettekhez: nem csöpög, nem fémes zárványok, pórusok és üregek, repedések. Nem forrasztás akkor fordulhat elő, ha a hézag és a fűtés egyenetlen, ha nincs elegendő nedvesítés vagy nincs gázkivezetés.

Nem fémes zárványok a forrasztott kötésben akkor jelennek meg, amikor a forrasztóanyag kölcsönhatásba lép a levegőben lévő oxigénnel, a fluxus kölcsönhatása a munkadarab fémével hosszan tartó melegítés során és a felületek rossz előtisztítása miatt. Pórusok, üregek keletkezhetnek nagy résekkel, és ha a hegesztési kristályosodás során a gázok oldhatósága csökken.

Repedések keletkezhetnek az alkatrészek hűtése során fellépő hőterhelésből vagy a rideg intermetallikus vegyületek képződéséből.

A forrasztási rend betartásával, az alapos tisztítással és a forrasztandó részek közötti optimális hézag biztosításával jelentősen csökken a forrasztott kötések hibáinak kockázata.

Lásd még: Forrasztócsapok és vezetékek