誘導ろう付けは、さまざまな HVAC、自動車、電気産業で銅を接合する主要な方法として台頭してきました。精度、スピード、再現性など多くの利点があり、多くの用途で好まれています。しかし、最適な結果を得るためには、専門的な設備と知識が必要です。この記事では、銅の無電解ロウ付けプロセスについて、表面処理からフィラー材質の選択まで、すべてを解説します。
あなたの特定のニーズに合わせて、無電解ロウ付けを活用し、丈夫で信頼性の高い銅接合部を作る方法をご覧ください。

銅の高周波ろう付け：完全なプロセス

銅のろう付けを理解するには、誘導加熱とろう付けについての簡単な知識が必要である。誘導加熱とは、高周波の交流を金属片に通して溶かすことである。一方、ろう付けは2つの金属の間にろうを注入して接合する単純な金属接合プロセスです。ろう付けは、採用する熱源によって多くの種類がある。しかし、ろう付けの熱源として誘導加熱器を使用する場合は、誘導ろう付けと呼ばれる。銅のろう付けには複数の工程があり、その概要は以下のとおりである：

ステップ1：銅配管の洗浄

ろう付けの準備として、パイプの内側をワイヤーで徹底的に洗浄するか、サンドペーパーでこすって汚れを取り除きます。この工程は、クリーンで堅牢な誘導ろう付け接合に必要である。

ステップ2：オーバーラップ/ソケット・ジョイントの準備

次に、銅パイプをろう付けするためのオーバーラップ・ジョイントを形成する。接合部の強度は、最終的にはパイプの重なり深さによって決まるため、これは非常に重要なステップです。アメリカ溶接協会(AWS)の規定では、この深さはろう付けする銅パイプの厚さの少なくとも3倍は必要です。通常、業界では安全面を考慮して、もっと高い値を設定しています。

ステップ3：パイプをクランプする

ろう付け前に接合部を固定するために、セットアップのクランプも必要である。パイプは、誘導コイルの内側または外側に一時的にクランプされる。このろう付け技術では誘導コイルが熱源となるため、セットアップ全体を誘導コイルで囲む必要がある。ポータブルIHヒーターを使用する場合、IHコイルは通常、クランプされたパイプセットアップの上に置かれる。しかし、場合によっては、セットアップ全体を頑丈な誘導機の中に入れることもある。

ステップ4：フィラーメタルの塗布

インダクション・ヒーターの電源を入れ、通常は棒状の溶加材を接合部に塗布する。定格電力に基づき、ヒーターは5～10秒間オンのままです。定格出力が高いほど、銅管のろう付けにかかる時間は短くなります。

ステップ5：冷却

ろう付けが終わると、銅の接合部は1時間ほど冷却され、使用可能となる。

銅の高周波ろう付けに使用されるフィラーメタルとフラックス

前節でフィラーについて述べたので、一般的に使用されるフィラーについて触れておくことが重要である。銅の無電流ろう付けでは、2種類のろうが使用される：

  • BCuP合金シリーズ
  • BAg合金シリーズ

BCuPシリーズ合金はリンを多く含み、誘導ろう付けの際にフラックスとして作用する。このシリーズの中では、BCuP-2が配管やHVAC用途によく使用されている。一般的な配管用途では、BCuP-3,4,5が安価なため使用される。BAg合金フィラーは、銅と異種金属を接合する際に使用されます。ここで注意すべき点のひとつは、無電解ろう付けの強度は、使用するろう材に依存しないということです。その代わり、接合された2本のパイプ間のクリアランスと重なり深さが重要です。

銅の高周波ろう付けに使用される装置

前述したように、誘導ろう付けプロセスは誘導加熱器を通して行われる。市場には、ポータブルな誘導加熱装置から業務用の大型装置まで、さまざまなタイプの誘導加熱装置が販売されています。FOCOインダクションは、誘導業界をリードするソリューション・プロバイダーのひとつであり、銅の誘導ろう付け用に3つの製品も開発しています：

FOCOポータブル誘導ろう付け機
ハンドヘルド誘導ロウ付け機
自動誘導ろう付け機

高周波ろう付け銅管の用途

誘導ろう付けは、HVAC産業、特に熱交換器の銅パイプのろう付けに最適です。同様に、金属配管が使われる配水システムでの使用にもかなり役立ちます。もうひとつの使用例は自動車産業で、銅管が標準です。つまり、銅の高周波ろう付けが使われている主な分野には、以下のようなものがあります：

  • 熱交換器
  • 銅製ダクトとバルブ
  • 配水および暖房システム
  • 地下燃料・ガスシステム
  • 排水と通気口

誘導ろう付けプロジェクトをご覧ください。

銅のろう付けには他にどんな方法がありますか？

銅の接合には、高周波ろう付けだけが唯一の技術ではありません。銅パイプの接合には、トーチろう付けとはんだ付けの2つの方法がよく使われます。トーチろう付けは従来のろう付けプロセスで、火炎トーチを使ってろう材を加熱し、パイプ接合部の隙間を埋めるものです。銅パイプのはんだ付けは、トーチろう付けによく似ています。しかし、このプロセスはやや低温で行われるため、ろう付けに比べて接合強度が低くなります。銅パイプを接合するための費用対効果の高いソリューションであり、小規模な補修用途に使用できます。

結論

その精密さ、スピード、効率の良さから、無電解ろう付けはさまざまな産業で銅を接合する一般的な方法となっている。このプロセスを行うには、用途に応じてフィラーメタルを選択する必要があります。しかし、接合強度に直接影響することはなく、ソケット接合の深さによって決まります。無電極ろう付けのほかにも、トーチろう付けやはんだ付けによって、それぞれのニーズに合った強度と信頼性の高い銅接合部を作ることができます。