कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातू स्टीलचे ब्रेझिंग

१. ब्राझिंग साहित्य

 (1)कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातूच्या स्टीलच्या ब्रेझिंगमध्ये सॉफ्ट ब्रेझिंग आणि हार्ड ब्रेझिंगचा समावेश होतो. सॉफ्ट सोल्डरिंगमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरला जाणारा सोल्डर म्हणजे टिन लेड सोल्डर. या सोल्डरची स्टीलसोबतची ओलावा शोषण्याची क्षमता (वेटेबिलिटी) टिनच्या प्रमाणानुसार वाढते, त्यामुळे सांधे सील करण्यासाठी जास्त टिन असलेले सोल्डर वापरावे. टिन लेड सोल्डरमध्ये टिन आणि स्टीलच्या इंटरफेसवर Fesn2 इंटरमेटॅलिक कंपाऊंडचा थर तयार होऊ शकतो. या थरात कंपाऊंड तयार होणे टाळण्यासाठी, ब्रेझिंग तापमान आणि होल्डिंग वेळ योग्यरित्या नियंत्रित केले पाहिजेत. अनेक सामान्य टिन लेड सोल्डरने ब्रेझ केलेल्या कार्बन स्टीलच्या सांध्यांची शियर स्ट्रेंथ तक्ता १ मध्ये दर्शविली आहे. त्यापैकी, ५०% w (SN) ने ब्रेझ केलेल्या सांध्याची ताकद सर्वाधिक आहे, आणि अँटिमनी-मुक्त सोल्डरने वेल्ड केलेल्या सांध्याची ताकद अँटिमनी असलेल्या सोल्डरपेक्षा जास्त आहे.

तक्ता १. टिन-लेड सोल्डरने ब्रेझ केलेल्या कार्बन स्टीलच्या जोडांची कर्तन शक्ती

कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातूच्या स्टीलचे ब्रेझिंग करताना, प्रामुख्याने शुद्ध तांबे, कॉपर झिंक आणि सिल्व्हर कॉपर झिंक हे ब्रेझिंग फिलर धातू वापरले जातात. शुद्ध तांब्याचा वितळणांक उच्च असतो आणि ब्रेझिंग दरम्यान ते मूळ धातूचे ऑक्सिडीकरण सहज करते. याचा उपयोग प्रामुख्याने गॅस शील्डेड ब्रेझिंग आणि व्हॅक्यूम ब्रेझिंगसाठी केला जातो. तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की, तांब्याच्या चांगल्या प्रवाहीपणामुळे सांध्यातील फट भरली न जाण्याची समस्या टाळण्यासाठी, ब्रेझ केलेल्या सांध्यांमधील अंतर 0.05 मिमी पेक्षा कमी असावे. शुद्ध तांब्याने ब्रेझ केलेल्या कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातूच्या स्टीलच्या सांध्यांमध्ये उच्च शक्ती असते. साधारणपणे, शियर स्ट्रेंथ 150 ~ 215mpa असते, तर टेन्साइल स्ट्रेंथ 170 ~ 340mpa च्या दरम्यान असते.

शुद्ध तांब्याच्या तुलनेत, झिंक (Zn) च्या मिश्रणामुळे कॉपर झिंक सोल्डरचा वितळणांक कमी होतो. ब्रेझिंग दरम्यान झिंकचे बाष्पीभवन टाळण्यासाठी, एकीकडे कॉपर झिंक सोल्डरमध्ये थोड्या प्रमाणात सिलिकॉन (Si) मिसळता येते; तर दुसरीकडे, फ्लेम ब्रेझिंग, इंडक्शन ब्रेझिंग आणि डिप ब्रेझिंग यांसारख्या जलद तापविण्याच्या पद्धतींचा वापर करणे आवश्यक आहे. कॉपर झिंक फिलर मेटलने ब्रेझिंग केलेल्या कार्बन स्टील आणि लो-अलॉय स्टीलच्या जोडांमध्ये चांगली मजबुती आणि लवचिकता असते. उदाहरणार्थ, b-cu62zn सोल्डरने ब्रेझिंग केलेल्या कार्बन स्टीलच्या जोडांची ताणशक्ती (tensile strength) आणि कातरणशक्ती (shear strength) अनुक्रमे 420MPa आणि 290mpa पर्यंत पोहोचते. सिल्व्हर कॉपर स्टेशन सोल्डरचा वितळणांक कॉपर झिंक सोल्डरपेक्षा कमी असतो, जो नीडल वेल्डिंगसाठी सोयीस्कर असतो. हे फिलर मेटल कार्बन स्टील आणि लो-अलॉय स्टीलच्या फ्लेम ब्रेझिंग, इंडक्शन ब्रेझिंग आणि फर्नेस ब्रेझिंगसाठी योग्य आहे, परंतु फर्नेस ब्रेझिंग दरम्यान झिंकचे प्रमाण शक्य तितके कमी केले पाहिजे आणि तापविण्याचा दर वाढवला पाहिजे. कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातूच्या स्टीलचे सिल्व्हर कॉपर झिंक फिलर मेटल वापरून ब्रेझिंग केल्यास उत्तम मजबुती आणि लवचिकता असलेले जोड मिळवता येतात. विशिष्ट माहिती तक्ता २ मध्ये दिलेली आहे.

सारणी २: सिल्व्हर कॉपर झिंक सोल्डरने ब्रेझ केलेल्या कमी कार्बन स्टीलच्या जोडांची मजबुती

(२) फ्लक्स: कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातूच्या स्टीलच्या ब्रेझिंगसाठी फ्लक्स किंवा शिल्डिंग गॅसचा वापर केला पाहिजे. फ्लक्स सामान्यतः निवडलेल्या फिलर मेटल आणि ब्रेझिंग पद्धतीनुसार ठरवला जातो. जेव्हा टिन लेड सोल्डर वापरला जातो, तेव्हा फ्लक्स म्हणून झिंक क्लोराईड आणि अमोनियम क्लोराईडचे मिश्र द्रव किंवा इतर विशेष फ्लक्स वापरला जाऊ शकतो. या फ्लक्सचा अवशेष सामान्यतः अत्यंत क्षरणकारी असतो, आणि ब्रेझिंगनंतर जोड काटेकोरपणे स्वच्छ केला पाहिजे.

कॉपर झिंक फिलर मेटल वापरून ब्रेझिंग करताना, fb301 किंवा fb302 फ्लक्स निवडला पाहिजे, म्हणजेच बोरॅक्स किंवा बोरॅक्स आणि बोरिक ऍसिडचे मिश्रण; फ्लेम ब्रेझिंगमध्ये, मिथाइल बोरेट आणि फॉर्मिक ऍसिडचे मिश्रण देखील ब्रेझिंग फ्लक्स म्हणून वापरले जाऊ शकते, ज्यामध्ये B2O3 वाफ फिल्म काढण्याचे कार्य करते.

जेव्हा सिल्व्हर कॉपर झिंक ब्रेझिंग फिलर मेटल वापरले जाते, तेव्हा fb102, fb103 आणि fb104 ब्रेझिंग फ्लक्स निवडले जाऊ शकतात, म्हणजेच बोरॅक्स, बोरिक ऍसिड आणि काही फ्लोराइड्सचे मिश्रण. या फ्लक्सचा अवशेष काही प्रमाणात क्षरणकारक असतो आणि ब्रेझिंगनंतर तो काढून टाकला पाहिजे.

२. ब्रेझिंग तंत्रज्ञान

वेल्डिंग करावयाचा पृष्ठभाग यांत्रिक किंवा रासायनिक पद्धतींनी स्वच्छ केला पाहिजे, जेणेकरून त्यावरील ऑक्साईडचा थर आणि सेंद्रिय पदार्थ पूर्णपणे काढून टाकले जातील. स्वच्छ केलेला पृष्ठभाग फार खडबडीत नसावा आणि त्यावर धातूचे कण किंवा इतर घाण चिकटू नये.

कार्बन स्टील आणि कमी मिश्रधातूचे स्टील विविध सामान्य ब्रेझिंग पद्धतींनी ब्रेझ केले जाऊ शकते. फ्लेम ब्रेझिंग करताना, न्यूट्रल किंवा किंचित रिड्यूसिंग ज्योत वापरली पाहिजे. प्रक्रियेदरम्यान, ज्योतीद्वारे फिलर मेटल आणि फ्लक्सला थेट गरम करणे शक्यतो टाळावे. इंडक्शन ब्रेझिंग आणि डिप ब्रेझिंगसारख्या जलद गरम करण्याच्या पद्धती क्वेंच्ड आणि टेम्पर्ड स्टीलच्या ब्रेझिंगसाठी अत्यंत योग्य आहेत. त्याच वेळी, बेस मेटल मऊ होण्यापासून रोखण्यासाठी टेम्परिंगपेक्षा कमी तापमानावर क्वेंचिंग किंवा ब्रेझिंग करणे निवडले पाहिजे. संरक्षक वातावरणात कमी मिश्रधातूच्या उच्च शक्तीच्या स्टीलचे ब्रेझिंग करताना, केवळ वायूची उच्च शुद्धताच आवश्यक नसते, तर बेस मेटलच्या पृष्ठभागावर फिलर मेटलचे ओले होणे आणि पसरणे सुनिश्चित करण्यासाठी गॅस फ्लक्सचा वापर करणे देखील आवश्यक आहे.

उर्वरित फ्लक्स रासायनिक किंवा यांत्रिक पद्धतींनी काढता येतो. सेंद्रिय ब्रेझिंग फ्लक्सचे अवशेष पेट्रोल, अल्कोहोल, ॲसिटोन आणि इतर सेंद्रिय द्रावकांनी पुसून किंवा स्वच्छ करता येतात; झिंक क्लोराईड आणि अमोनियम क्लोराईडसारख्या तीव्र क्षरणकारक फ्लक्सचे अवशेष प्रथम NaOH च्या जलीय द्रावणात निष्प्रभ करावेत आणि नंतर गरम व थंड पाण्याने स्वच्छ करावेत; बोरिक ॲसिड आणि बोरिक ॲसिड फ्लक्सचे अवशेष काढणे कठीण असते आणि ते केवळ यांत्रिक पद्धतींनी किंवा सतत वाढणाऱ्या पाण्यात दीर्घकाळ बुडवून ठेवूनच काढता येतात.