TIG 溶接による真空溶接アルミニウム熱吸収器の漏れを修復するプロセスと性能

ヒートシンクの真空ろう付けプロセスは、部品の精度とパラメータ制御に対して非常に高い要求を課します。さらに、長い溶接シームのため、100％の溶接品質合格率を達成することは非常に困難です。局所的な漏れ箇所については、修復溶接プロセスを適用して修復することができます。以下では、「アルミニウム真空ろう付けヒートシンクの漏れに対するTIG修復溶接」という具体的で困難なプロセスに焦点を当て、体系的かつ詳細な紹介を行います。これは単なる単純な溶接ではなく、精密な修復技術です。

まず、明確にしておくべきことは、真空ろう付けは、ベース材料（例：アルミニウム-シリコン系）よりも融点の低いフィラーメタルを使用し、真空炉内で均一に加熱し、毛管現象によって隙間を埋める接合プロセスであるということです。その特徴としては、均一な全体加熱、最小限の変形、滑らかな溶接シームが挙げられます。対照的に、TIG修復溶接は局所的な溶接修復プロセスであり、*応力集中、変形、焼き抜け、二次的な漏れなどの問題を引き起こしやすいため、修復溶接の目的は、シーリングと強度に関する要件を満たしつつ、元の健全な領域への熱的影響を最小限に抑えることです。

I. 溶接前の準備

1. 欠陥の局所化と評価

疑わしい箇所をアルコールまたはアセトンで清掃し、高倍率の拡大鏡または工業用ボアスコープを使用して、クラックや漏れ箇所を注意深く検査します。

評価: 漏れ箇所が、高密度な水路または主要な耐荷重リブのある領域にある場合、修復溶接は連鎖的な漏れや深刻な変形を引き起こす可能性があります。修復が価値があるかどうかを評価する必要があります。

2. 表面清掃

機械的清掃: ステンレス鋼ワイヤーブラシを使用して、溶接領域から酸化膜、スケール、および汚染物質を金属光沢が現れるまで徹底的に除去します。ファイルとアングルグラインダーは、ベース材料の過剰な除去を避けるために注意して使用してください。

化学的清掃: 脱脂にはアセトンまたは特殊なアルミニウムクリーナーを使用します。頑固な酸化層には、穏やかなアルカリ性クリーナーを使用し、その後、きれいな水で徹底的にすすぎ、乾燥させます。

直ちに行う溶接: 新しい酸化膜（Al₂O₃）の過剰な形成を防ぐために、清掃した領域は2時間以内に溶接する必要があります。

3. 溝の準備

クラックの場合は、マイクロミル、小型グラインディングホイール、またはスクレーパーを使用して溝を作成する必要があります。

溝の種類: 溝のルートを完全に露出させ、浸透とガス保護を容易にするために、U溝またはV溝が推奨されます。

ストップホール: Φ1-2mmのストップホールをドリル加工しますストップホール 溶接中のクラックの伝播を防ぐために、目に見えるクラックの両端に。

4. 材料と設備の準備

フィラーワイヤーの選択

ベース材料に適合するグレードを優先する必要があります。一般的なヒートシンク材料は3003/6063/6061アルミニウム合金であり、ER4043（優れた汎用性、優れた流動性、耐クラック性）またはER5356（高強度、高硬度、やや劣る流動性）が一般的に選択されます。

フィラーワイヤーは、専用のワイヤーボックスに保管し、清潔で乾燥した状態に保つ必要があります。

設備:

AC/DCスクエアウェーブTIG溶接機（AC TIG）: 必須。アルミニウム溶接には、酸化膜を除去するための「陰極クリーニング」効果が必要であり、これは交流でのみ実現可能です。

高純度アルゴンガス（純度≥99.99％）、乾燥ガスライン付き。

タングステン電極: セリウムタングステン（WC-20）が推奨されます。直径は電流に基づいて選択されます（通常1.6mmまたは2.4mm）。

ガスレンズ: 標準のセラミックノズルを置き換え、より層流で効果的なアルゴンシールドガス層を提供します。これはアルミニウム溶接に不可欠です。

5. 予熱

全体的な予熱: より大きく、または構造的に複雑なヒートシンクの場合は、200℃のオーブンで全体的に予熱することをお勧めします。これにより、溶接熱入力が大幅に削減され、熱的差応力が最小限に抑えられ、ホットクラックが防止され、水素の脱出が促進されます。

局所的な予熱: 修復領域の周囲には、ガスバーナーまたはヒートガンを使用して穏やかに予熱することができます。元のろう付け接合部の性能を損なわないように、250℃を超えないようにしてください。

II. TIG修復溶接プロセスパラメータと操作の基本

1. パラメータリファレンス（一般的な2〜3mmの厚さの例）

電流: ACモードを使用します。電流範囲は約80〜120Aで、特定の場所と放熱条件に基づいて微調整が必要です。原則：融合を確実にしながら、可能な限り最小の電流と最高の速度を使用します。

周波数: 最新の溶接機では周波数の調整が可能です。推奨設定：80〜120 Hz。周波数が高いほどアークが集中し、熱影響部（HAZ）が減少します。

クリーニング幅（バランス）: ACでは、「クリーニング」（電極正）の割合を65〜75％に設定して、十分な陰極クリーニング作用を確保できます。

アルゴン流量: 8〜15 L/min、ガスレンズを介して供給。

タングステン突出長: シールドを強化するために、約3〜5mmとできるだけ短く保ちます。

フィラーワイヤーの直径: 一般的にΦ1.6mmまたはΦ2.0mm。

2. 操作技術

姿勢: トーチ、フィラーワイヤー、およびワークピースの安定した角度を確保します。フォアハンド（左方向）技術が一般的に使用されます。

アークの開始と終了: 接触開始による汚染を避けるために、高周波開始またはリフト開始を使用します。クレーターを埋め、クレータークラックを防ぐために、アーク終了時に溶接機の電流減衰機能を使用します。

熱入力制御: 断続的なタック溶接または急速なセグメント溶接を使用します。小さなセクション（10〜20mm）を溶接し、すぐに停止して熱を放散させ、手の甲で触れることができるレベル（約50〜60℃）まで温度が下がるのを待ち、次のセクションを溶接します。これは、変形と焼き付きを防ぐためのコア戦略です！

溶融プールの観察: アルミニウム溶融プールの色の変化は明らかではありません。表面張力とエッジの濡れ性の形成を観察します。ベース材料が明るく流動的なプールを形成した後にのみ、フィラーワイヤーを追加します。

フィラーワイヤーの供給: フィラーワイヤーは常にアルゴンシールドゾーン内に留まる必要があります。「ダビング」または「連続供給」方法を使用して、優しく均一な動きで追加します。

III. 溶接後の処理と検査

1. 溶接後の清掃: ステンレス鋼ブラシを使用して、溶接表面から酸化変色とスパッタを清掃します。

2. 漏れ試験:

圧力漏れ試験: ヒートシンクのすべてのポートを密閉し、必要な製品圧力で圧縮空気（または窒素）を導入し、水中に沈め、気泡がないか観察します。これは最も直接的な試験方法です。

圧力保持試験: 加圧後、しばらく放置し、圧力計の読みが低下するかどうかを観察します。

蛍光浸透探傷またはヘリウム質量分析計漏れ試験: 非常に高い要件のアプリケーションに使用されます。

3. 非破壊検査（オプション）: 重要な領域については、表面クラックを確認するために染料浸透検査（PT）を使用できます。

4. 矯正（必要な場合）: 軽度の変形が発生した場合は、プレスで金型を使用して冷間矯正を行うことができます。ハンマー打ちを避けてください。

IV. TIG修復溶接中の一般的な問題と対策

V. 修復溶接に関する特別な注意点と推奨事項

1.安全第一: アルミニウムの溶接は、より強い紫外線を生み出します。濃い保護レンズ（≥ #12）、手袋、および難燃性の衣類を着用してください。アルミニウムヒュームを吸入しないように、十分な換気を維持してください。

2.心構え: アルミニウムヒートシンクのTIG修復溶接は、「精密で刺繍のような」作業です。1回のパスで溶接を完了することを目指さないでください。忍耐と細心の準備は、溶接行為自体よりも重要です。

3.代替ソリューションの評価: 非常に軽微な漏れについては、低温アルミニウムろう付けフィラー（トーチろう付け）または特殊なエポキシを使用してシーリングすることを検討してください。これらは、熱的影響と変形が少なくなります。ただし、動作条件に基づいて強度と耐久性を評価する必要があります。

4.記録の保持: 欠陥の場所、溶接パラメータ、および操作シーケンスを記録して、経験の要約を容易にします。

結論: 真空ろう付けされたアルミニウムヒートシンクのTIG修復溶接は、精密な再製造技術です。その成功は、非常に難しい溶接スキルではなく、細心の溶接前準備、非常に厳格な熱入力制御、および体系的な検査プロセスに依存しています。高価値のヒートシンクについては、条件が許せば、経験豊富な専門技術者にタスクを委託することが、より賢明な選択です。