1. Juotosmateriaali
(1)Hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen juottaminen käsittää pehmeäjuottamisen ja kovajuottamisen. Pehmeäjuottamisessa yleisesti käytetty juote on tina-lyijyjuota. Tämän juotteen kostuvuus teräkseen kasvaa tinapitoisuuden kasvaessa, joten liitosten tiivistämiseen tulisi käyttää korkean tinapitoisuuden omaavaa juotetta. Tina-lyijyjuotteessa tinan ja teräksen rajapinnalle voi muodostua Fesn2-metallien välinen yhdistekerros. Yhdisteen muodostumisen välttämiseksi tässä kerroksessa juotoslämpötilaa ja pitoaikaa on valvottava asianmukaisesti. Taulukossa 1 on esitetty useilla tyypillisillä tina-lyijyjuotteilla juotettujen hiiliteräsliitosten leikkauslujuus. Näistä 50 % w (SN) -juotteella juotetun liitoksen lujuus on korkein, ja antimonittomalla juotteella hitsatun liitoksen lujuus on korkeampi kuin antimonilla hitsatun.
Taulukko 1. Tina-lyijyjuotteilla juotettujen hiiliteräsliitosten leikkauslujuus
Hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen juottamisessa käytetään pääasiassa puhdasta kuparia, kupari-sinkkiä ja hopea-kupari-sinkkijuotteita. Puhtaalla kuparilla on korkea sulamispiste, ja juottamisen aikana perusmetalli hapettuu helposti. Sitä käytetään pääasiassa kaasusuojajuottamiseen ja tyhjiöjuottamiseen. On kuitenkin huomattava, että juotettujen liitosten välisen raon tulisi olla alle 0,05 mm, jotta vältetään ongelma, että kuparin hyvä juoksevuus estää liitosraon täyttymisen. Puhtaalla kuparilla juotetuilla hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen liitoksilla on korkea lujuus. Yleensä leikkauslujuus on 150–215 MPa ja vetolujuus 170–340 MPa.
Puhtaaseen kupariin verrattuna kupari-sinkkijuotteen sulamispiste laskee Zn:n lisäämisen vuoksi. Zn:n haihtumisen estämiseksi juottamisen aikana kupari-sinkkijuotteeseen voidaan lisätä pieni määrä Si:tä. Toisaalta on käytettävä nopeita lämmitysmenetelmiä, kuten liekkijuottamista, induktiojuottamista ja upotusjuottamista. Kupari-sinkkilisäaineella juotettujen hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen liitoksilla on hyvä lujuus ja plastisuus. Esimerkiksi b-cu62zn-juotteella juotettujen hiiliteräsliitosten vetolujuus ja leikkauslujuus ovat 420 MPa ja 290 MPa. Hopeakupariasemajuotteen sulamispiste on alhaisempi kuin kupari-sinkkijuotteen, mikä sopii neulahitsaukseen. Tämä lisäaine soveltuu hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen liekkijuottamiseen, induktiojuottamiseen ja uunijuottamiseen, mutta Zn-pitoisuutta tulisi vähentää mahdollisimman paljon uunijuottamisen aikana ja lämmitysnopeutta lisätä. Hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen juottaminen hopea-kupari-sinkkilisäaineella voi johtaa hyvälujuuteen ja plastisuuteen. Tarkat tiedot on lueteltu taulukossa 2.
Taulukko 2 Hopea-kupari-sinkkijuotteella juotettujen vähähiilisten teräsliitosten lujuus
(2) Juote: Hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen juottamiseen on käytettävä juoksutetta tai suojakaasua. Juote määräytyy yleensä valitun lisäaineen ja juotosmenetelmän mukaan. Tina-lyijyjuotosta käytettäessä juoksutetta tai muuta erikoisjuotetta voidaan käyttää sinkkikloridin ja ammoniumkloridin seosta. Tämän juoksukkeen jäännökset ovat yleensä erittäin syövyttäviä, ja juotoskohta on puhdistettava huolellisesti juottamisen jälkeen.
Kuparisinkkilisäaineella juotettaessa on valittava fb301- tai fb302-juotteena, eli booraksi tai booraksin ja boorihapon seos. Liekkijuottamisessa voidaan juotosaineena käyttää myös metyyliboraatin ja muurahaishapon seosta, jossa B2O3-höyry poistaa kalvoa.
Kun käytetään hopea-kupari-sinkkijuotteen lisäainetta, voidaan valita fb102-, fb103- ja fb104-juotosfluksit, eli booraksin, boorihapon ja joidenkin fluoridien seos. Tämän fluksin jäännökset ovat jossain määrin syövyttäviä ja ne on poistettava juottamisen jälkeen.
2. Juotostekniikka
Hitsattava pinta on puhdistettava mekaanisesti tai kemiallisesti oksidikalvon ja orgaanisen aineksen täydellisen poistamisen varmistamiseksi. Puhdistetun pinnan ei tule olla liian karhea eikä siihen saa tarttua metallilastuja tai muuta likaa.
Hiiliterästä ja niukkaseosteista terästä voidaan juottaa useilla yleisillä juotosmenetelmillä. Liekkijuottamisessa tulee käyttää neutraalia tai hieman pelkistävää liekkiä. Käytön aikana tulisi välttää lisäainemetallin ja juoksutteen suoraa kuumentamista liekillä niin paljon kuin mahdollista. Nopeat kuumennusmenetelmät, kuten induktiojuotto ja uppojuotto, sopivat erittäin hyvin sammutetun ja päästätyn teräksen juottamiseen. Samalla tulisi valita sammutus- tai juotoslämpötila, joka on alhaisempi kuin päästölämpötila, jotta perusmetalli ei pehmene. Kun juotetaan niukkaseosteista, suurlujuusterästä suojakaasussa, tarvitaan paitsi korkeaa kaasun puhtautta, myös kaasujuostetta, jotta lisäainemetalli kostuu ja leviää perusmetallin pinnalle.
Jäännösfluksi voidaan poistaa kemiallisilla tai mekaanisilla menetelmillä. Orgaanisen juotosfluksin jäännökset voidaan pyyhkiä tai puhdistaa bensiinillä, alkoholilla, asetonilla ja muilla orgaanisilla liuottimilla. Voimakkaasti syövyttävien fluksien, kuten sinkkikloridin ja ammoniumkloridin, jäännökset on ensin neutraloitava NaOH-vesiliuoksella ja puhdistettava sitten kuumalla ja kylmällä vedellä. Boorihappoa ja boorihappofluksijäämiä on vaikea poistaa, ja ne voidaan ratkaista vain mekaanisesti tai upottamalla fluksi pitkäaikaisesti nousevaan veteen.
Julkaisun aika: 13. kesäkuuta 2022