誘導加熱(IH)装置の設計と開発

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誘導加熱の用途別適用事例:ろう付け(ブレージング)

用途別適用事例:ろう付け
ろう付け(ロー付け/ブレージング)とは、二つの同じ種類または異なった種類の金属を、別の低融点の合金により接続する加熱プロセスです。
ろう付け(ロー付け)された部分は極めて強く、接続された二つの金属より丈夫なこともあります。そして、液体、ガスに対して機密性が高く、ショックや振動に耐えます。
また、通常の温度変化に影響されず、優れた導電性があり、昔からの方法で簡単にメッキできます。
代表的なブレージングの温度は、425°Cから1175°Cの範囲で様々です。

高周波誘導加熱(IH)活用による利点

高周波誘導加熱を使った加熱は、信頼性・再現性に優れ、非接触でエネルギー効率の高い加熱を短時間に行います。
先進のソリッドステート技術による誘導加熱電源を活用した高周波誘導加熱装置は、それぞれの材料の冶金学的な性質に左右されること無く、極めて限られた部分にばらつきの無い優れた精度での生産を提供します。

たとえば、旋盤用バイトや超硬バイト等の切削工具のチップのろう付けには、誘導加熱による所望の部分のみの局所的な加熱が非常に有効な手段です。

大量生産や品質重視のアプリケーションでは、フラックスや作業後の洗浄を必要としないコントロールされた不活性ガス中でのろう付け(ブレージング)を行います。
ろう付け(ロー付け)における代表的な誘導加熱電源の出力レンジは、部品やアプリケーションによりますがおおよそ1から20kWです。

ろう付け(ブレージング)処理の概要

ろう付けのセットアップ

はじめに、接合される二つの金属パーツは、フラックスでコートされることにより洗浄されます。
ろう材かペーストを接合する部分に付けて、ろう材の流れでしっかりと接合されるまで加熱します。
カット棒をろう材が手送りする場合は、接続されるパーツをまず十分加熱し、ろう材を接合部分に充てていきます。
適切な温度は、使われているろう材のタイプによります。

必要な材料

接合される金属
スチール、カーバイト、プラチナ、ニッケル、ブラス、銅、モリブデン、ニチノール、チタン
ろう材
合金の形状は、ペースト、成型、カット棒など使い道により種類があります。
ワイヤ状のものを成型加工したものが一般的に好まれ、むら無く広がり均一にかつ確実に接合します。
ろう材により異なった温度特性を持ち、誘導加熱では低めの融点である銀系のろう材がよく使われます。
銀・銅の共晶タイプのろう材は、その融点は593°Cから899°C。
あまり使うことのないのがアルミ系ろう材で、その融点は566°Cから616°C。
銅系ろう材は最も高価で、その融点は704°Cから1177°Cです。
フラックス
フラックスの機能は、加熱中にできる酸化膜を溶かし、合金と接合部の酸化を防ぎ、合金が十分に拡がるように表面をきれいにし、毛細管現象により合金が流れやすくなるようにすることです。
使用する温度により、多くの種類のフラックスがあります。
ブラックフラックスは高温(982°C以上)で使われ、スチールのろう付けに使われます。
ホワイトフラックスは低温(593°C~816°C)のアプリケーションでで最も使われます。
理想的には、フラックスはベース金属より低融点で、ろう材が溶ける前に完璧に液体になっていることが必要です。
熱源
すばやい昇温と精度の高い加熱が可能なAmbrellの電源が最適です。

よくある問題点

  • ろう材は接合する度に同じように流れるとは限らない。
  • ろう付けが終了した後、接合したパーツにクラックが入ることがある。
  • ろう付けされる二つのパーツの温度が一様でないと、低い温度のほうのパーツのろう付けが十分ではない。
  • 高温を必要とする場合、接合部にひずみが生ずる。

上手なろう付けのこつ

  • 作業の間、両方の金属の温度を常に同じになるようにすること
  • ヒートサイクルを遅くする事。生産性に問題が出る場合は、同時に複数のパーツを処理します
  • 誘導加熱を利用し、リング状に成型されたろう材を用いる場合は、パーツとリングの間の物理的な接触を一様に確実にすること
    リングが緩いなど接触が十分でない場合、溶解に高い温度を必要とし、均一な接合を得られません
  • ろう付けされるパーツの接合部分は、事前に十分に洗浄しておくこと
誘導加熱のアプリケーションノート
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高周波誘導加熱のアプリケーション

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