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Jul 14, 2023

はんだ付けやろう付けの技術に関しては、厚かましいことを言わないでください

Indizio visivo: tutti i metalli vili e le leghe reagiscono in modo leggermente diverso;

視覚的な手がかり:すべての卑金属と合金の反応は少しずつ異なりますが、私たちは常に何らかの指標を使用します。

ろう付けとはんだ付けの実践は、HVACR 分野の多くの分野の 1 つであり、一般的に実践されていることが最善ではなく、教えられていることがすべての場合に当てはまるわけではありません。 基本から始めましょう。

使用している合金 (ロッドまたはワイヤー) の液体温度 (液相線) が 840°F 以下の場合、そのプロセスははんだ付けとみなされます。 ろう付けは、合金の液体温度が 840°以上になると発生します。

場合によっては、液相線温度が 840°を超える場合でも、銀ベアリング ロッドを「銀はんだ」と呼ぶことがあります。 この誤った名称は、この分野に携わる私たちのほとんどにとって「誰でも気にするもの」のカテゴリーに分類されますが、ほとんどのメーカーは、液相線温度が 840° 以上のろう付け範囲にあるため、はんだではなく「ろう付け合金」または「フィラー合金」とラベル付けしています。 。

チューブをろう付けまたははんだ付けする場合、適切な接続を行うために達成する必要のあることがいくつかあります。

まず、ジョイントまたはパッチを加熱するときは、ベースメタルまたはフラックス (該当する場合) を過熱してはなりません。

合金を接合部の奥まで引き込むには、接合部全体をろう付け合金の溶融温度以上に加熱する必要があります。 接合部の不適切な加熱に関連する一般的な間違いには、合金を適切なタイミングで適用するために視覚的な手がかりが使用されないために、加熱不足や過熱、接合の完了に時間がかかりすぎるなどがあります。 液体合金を接合部の奥まで引き込むのではなく、接合部の端に熱が集中しすぎると、合金の醜い塊、つまり「キャップ接合部」が形成されます。

すべての卑金属や合金の反応は少しずつ異なりますが、私たちは常に何らかの指標を使用して、いつ熱を上げたり下げたりするか、そして行っている作業に基づいて合金をいつ適用するかを判断します。

接続を確立する前に知っておくべきことがいくつかあります。

ここでこれらすべての質問を詳しく説明する余裕はありませんが、最初に始めるのに最適なのは、使用するろう付け合金の技術的事実と、何を達成しようとしているのかをしっかりと理解することです。

ほとんどの HVACR 接続には、フィッティングまたはスエージを使用したチューブのオスとメスのジョイントが含まれます。 接続における適切な結果は、合金が接続部に流れ込み、接続部全体で材料が結合する程度まで母材を加熱することです。

いつもの容疑者:HVACR で行われるほとんどの接続には、フィッティングまたはスエージを使用したチューブのオスとメスの接合が含まれます。

全く流れません：状況によっては、チューブまたはマイクロチャネルコイルの表面の漏れを、チューブ内に「流入」させずに補修する必要があります。

修理は、チューブの損傷部分を切り取り、必要に応じてスエージツールまたはカップリングを使用して新しいチューブを挿入し、次に一般的な接続技術を使用して行う必要があります。 状況によっては、チューブまたはマイクロチャネルコイルの表面の漏れを補修する必要があります。 このような状況では、合金をチューブ内に「流し込む」ことなく母材の表面に合金を接合したいと考えています。

合金をチューブに流し込むとチューブが詰まる可能性があります。 このタイプの修理は、コンプレッサーの吐出ラインのような高応力領域では試みるべきではありませんが、私はこれまでのキャリアの中で、特に摩擦漏れの場合、コイルや U ベンドでのパッチ修理を何百件も成功させてきました。

この種のパッチ修復を行うには、合金を理想的な粘度 (厚さ) に保ち、隙間に落ちたり引き込まれたりすることなく損傷した領域を埋めるための繊細な熱制御が必要です。

図 1 に示すように、私たちが扱うほとんどの金属は熱に同様に反応して色が変化します。特に、アルミニウムは融点に達するまで色の変化が見られないため、使用せずにろう付けまたははんだ付けを行うのが特に困難です。指標として機能するフラックス。 使用している合金の作業温度と母材の溶融温度を知っておく必要があります。母材をその範囲内の温度に加熱した後にのみ合金を適用してください。

図1：このグラフは、ほとんどの金属が熱にどのように反応して色の変化を示すかを示しています。

適切なトーチとチップを選択することが重要です。 一般に、使用する合金の温度に基づいてトーチのタイプを選択し、ワークのサイズに基づいてチップを選択します。

例えば：

比較対照：アセチレン炎と酸素アセチレン炎の違いに注目してください。

これらの温度は炎の温度ではなく、妥当な時間枠内で基材を加熱するために通常炎が信頼できる温度であることに留意してください。

トーチのメーカー仕様と、接続またはパッチするチューブの直径に基づいて、チップ サイズ、リグ サイズ、および燃料圧力比 (該当する場合) を選択します。

はんだ付け、ろう付け、溶接用のフラックスは、接着する母材に添加される粉末、ペースト、または液体です。 これは、直接塗布することによって、または塗布されるロッドまたはワイヤの一部として導入されます。

フラックスは結合を改善するためにいくつかの異なる働きをしますが、その主な目的は金属酸化物と結合し、それらが作業領域に入らないようにすることです。

酸化物は、1 つの材料 (この場合は金属) が酸素と反応して新しい物質を生成することによって生じる化合物です。 一般的な酸化物としては、鋼や鉄の錆、銅を約 500°以上に加熱すると現れる黒いスケールなどがあります。 これは「酸化第二銅」と呼ばれるもので、スクリーンやバルブを詰まらせます。

はんだ付け、ろう付け、溶接の際、卑金属が十分に加熱されることが多いため、卑金属は簡単に分解され、酸素と結合して厄介な酸化物を形成し始めます。 このため、銅を 500°以上に加熱するときは、ライン内に常に窒素を流す必要があります。 窒素が酸素を置換し、黒いスケールの蓄積を防ぎます。

接合部の外側に酸化物の層が形成されると、合金と母材間の結合強度が低下する可能性があります。 接着を完全に防ぐこともできます。

フラックスの最も一般的な目的は、結合を形成できるように酸化物を邪魔しないようにすることです。 フラックスは適切な洗浄と熱制御の代替品ではありませんが、多くの場合、酸化物に対処するために必要です。

特殊フラックスのもう 1 つの利点は、適切なろう付け温度の指標として機能することです。 一般に、適切な温度に達すると、フラックスは特定の色に変わるか、平らで滑らかになります。 各フラックスは少し異なりますが、それらはすべて重要な指標を提供し、特に低温および温度が重要な用途に役立ちます。

フラックスは必ずしも必要というわけではありません。 シル/リンろう付けでは、リンがフラックス剤として機能します。 ただし、リン含有合金は一部の卑金属でのみ機能します。 鋼とは互換性がありません。

フラックスはメーカーの仕様に従って使用する必要があります。 一部の製品は有毒な蒸気を放出し、呼吸器の保護が必要であり、ほとんどの場合、接着後に残留フラックスを除去する必要があります。

優れた HVACR 接続合金は、アプリケーションの可能な限り高い圧力、温度、熱サイクル (温度変化)、および振動に耐えることができる、基材に対して非常に強力な結合を形成する必要があります。 合金と技術を選択するときは、一般的な運転条件だけでなく、短いサイクルやコンデンサー ファン モーターの故障などの最悪のシナリオを考慮することが重要です。

メーカーの仕様を参照する必要がありますが、合金を選択する際には、時の試練に耐えてきた専門家の意見を聞くことも良い考えです。

リンを含むロッドを使用する場合、銅間の接続にはフラックスは必要ありません。 そのため、少量の銀を使用し、残りを銅とリンで構成したロッドが一般的です。

これらのろう付け合金の中には銀をまったく含まないものもありますが、銀の含有量が高いほど、より耐久性のある接合が得られ、接合部への流れが良くなる可能性があることに留意してください。

これらのリン/銅合金のほとんどの使用温度は約 1,200°であり、銅の溶解温度は約 1,950°です。 これらのロッドは、銅ベース金属が「チェリー」色の範囲 (1,175° ～ 1,275° の温度に相当) に加熱された後、接合部または修理に適用する必要があります。

真鍮は銅と亜鉛の混合物からなる金属合金で、銅よりも融点が低いです。 ただし、真鍮は鋳造に最適なため、多くのバルブやその他の冷凍部品が真鍮で作られています。 銀含有量の高い合金を外部フラックスとともに使用するか、当社が通常使用する Solderweld 56% ロッドのようなフラックスでコーティングされたロッドを使用することが望ましいです。

主に銅、そして程度は低いですが真鍮にも適切な色が表示されるまで、接合部の両側を熱します。 フラックスは完全に透明で平らになり、約 1,100° で両方のベースメタルに「濡れた」外観を与えるため、指標としても機能します (最適なフラックスの場合)。 色の変化と透明なフラックスは両方とも、銅と真鍮の接合部が適切な温度に達したことを示す指標として機能します。

銅や真鍮を鋼に加工するには、リンやフラックスを含まないろう付け合金が必要です。 スチールは銅とほぼ同じように色を変えますが、熱伝導率が低いため、加えた熱は銅のようにより広い範囲に伝導するのではなく、その場所に集中する傾向があります。 鋼は 2,500° に達するまで溶けませんが、フラックスの使用範囲は一般に 1,100° ～ 1,600° (ブランド/タイプによって異なります) であるため、鋼を使用する場合、フラックスは簡単に過熱する可能性があります。 さらに、注意しないと、銅の溶解温度 1,950 度に遭遇することは難しくありません。

銅または真鍮を鋼に加工する場合、使用するろう付け温度インジケーターには、「チェリー」範囲の金属色と静かな (気泡のない) 透明なフラックスが含まれます。

アルミニウムには、いつ溶けるかが目に見えてわからないため、作業が難しくなります。 また、1,220°という比較的低い温度で溶解するため、アルミニウムを他の金属に接合する場合、他の金属に赤みが現れるとすぐにアルミニウムが溶けてしまう危険性があります。 アルミニウムをアルミニウムにろう付けしたり、アルミニウムにパッチを当てたり、アルミニウムを他の金属に加工したりする場合、合金を塗布する時期を示すためにアルミニウムのフラックスに大きく依存する必要があります。 アルミニウムとアルミニウムの作業には、Solderweld の Alloy Sol など、用途に特化したアルミニウム修理ロッドを使用してください。 アロイ ゾルは、必要な量のフラックスを塗布できるため理想的であり、フラックスが約 600° で透明になったときにロッドの塗布を開始するタイミングの優れた指標を提供します。

アルミニウム接合部の洗浄は通常、接着を長持ちさせるために非常に重要であり、2 つのステップで行うのが最適です。 まず、溶剤脱脂剤 (アセトン、メチル エーテル ケトン、ラッカー シンナー、トルエンが最適です) と糸くずの出ない布で汚れを落とします。 次に、専用の清潔な柔らかい毛ブラシ (私はステンレス毛が好みです) を使って、存在する酸化物を取り除きます。 アルミニウムは水が存在すると急速に酸化するため、その領域は乾燥した状態に保つ必要があります。

場合によっては、この洗浄プロセスが現実的でない場合もあります。私は幸運なことに、汚れたアルミニウムでも Alloy Sol を使用して接着できました。ただし、使用している特定の製品の取り付け手順を参照してください。

アルミニウムと銅の接合には、目的のために特別に設計された合金、またはアルミニウムと銅向けに定格された低温はんだを使用する必要があります。 私の好みは、ロッドの溝にフラックスが組み込まれている Al-Cop ろう付けです。 ロッドをジョイントに保持することができ、適切な温度に達するとフラックスが溶けてロッドから流れ出します。

あらゆる材料に修理や接合を行う際には、過熱して母材に損傷を与えたり、フラックスが燃えたり、加熱不足で部分的に溶けた合金が接合部に付着したりすることを避けるための視覚的な手がかりを探しています。

要約する：

発行日: 2018/12/24

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ブライアン・オアは、Kalos Services Inc. の副社長であり、HVAC School の創設者です。