Hårdlödning med diodlaser av aluminium­legering AW 5052 mot
interstitialfritt stål (IF-stål) eller rostfritt stål, typ 304 (SUS304), har
utförts med aluminiumlodet BA 4047 (AlSi12) och med flussmed­el av
Nocolok-typ.

Processparametrarna för lasereffekt, trådmatningshastighet och
lödningshastighet varierades. Hållfastheten hos överlappsfogarna för AW 5052
mot stål utvärd­erades genom dragprovning. Fogens hållfasthet för
AW 5052/stål ökade med ökande lasereffekt och nådde maximal styrka med mer än
80% av basmaterialet AW 5052:s hållfasthet, vid en lasereffekt på 1 300 W.
Håligheter och ofullständig inträngning av lodet observerades vid
AW 5052/lodskiktets gränsyta då lasereffekten låg under 1 100 W.
Intermetall­iska föreningar Fe-Al bildades vid stål/lodskiktets gränsytor
och växte drastiskt då lasereffekten överskred 1 300 W. Bästa lödbarhet
AW 5052/stål erhölls vid lödning med lodtemperaturer på 777-977°C.

Resultat
Studien hade som mål att utveckla hårdlödning med
diodlasertekniken som en avancerad hårdlödningsteknologi av
alum­iniumlegeringar mot stål med aluminiumlod. Resultatet var
följande:
1. Hårdlödning med överlappsfogar AW 5052/IF stål och AW 5052/
SUS304 utfördes med varierande lasereffekt. Jämna och felfria fogar erhölls vid
lasereffekter på 1 100-1 500 W för fogar av AW 5052/IF stål, samt vid
lasereffekter på 1 100-1 300 W för fogar av AW 5052/SUS304.
2. Håligheter
och ofullständig inträngning erhölls vid gränsytan mellan AW 5052 och stål i
fogar hårdlödda med låg lasereffekt. Ingen bindning och sprickning erhölls vid
stålgränsytan i fogar hårdlödda med hög lasereffekt. Filmer eller
blockpro­dukt­er kunde observeras vid stålgränsytorna. Röntgenanalys på
produkter vid stålgräns­ytorna avslöjade att intermetalliska föreningar av
FeAl3 och Fe2Al5 var närvarande i IF-stålets gränsyta, och att Al7Cr liksom
Fe-Al intermetalliska föreningar fanns vid SUS304-gränsytan.
3.
Hållfastheten i fogen ökade med ökad lasereffekt i AW 5052/IF-stål och
AW 5052/SUS304-fogarna; emellertid sjönk foghållfastheten då lasereffekten
överskred 1 300 W. Den maximala foghållfastheten låg över 80% av hållfastheten
hos grundmaterialet AW 5052.
4. Ofullständig inträngning vid AW 5052
gränsytan minskade med en ökande lasereffekt från 1 000 till 1 150 W, och
ingen ofullständig inträngning uppstod vid lasereffekter från 1 200 W och
uppåt. Men å andra sidan blev tjockleken av de intermetalliska föreningarna
mindre än 2 mm vid lasereffekter under 1 300 W, men den intermetall­iska
föreningens skikt växte drastiskt vid lasereffekter som överskred 1 300
W.
5. Loddropparnas temperatur och basmetallytan mättes under
hårdlödningsprocess­en. Topptemperaturen hos loddropparna steg med ökande
lasereffekt och nådde 627- 1 127°C. Den uppskattade yttemperaturen hos
basmetallen var jämförbar med loddropparnas under identiska
förhållanden.
6. Höga hållfasthetsvärden kan uppnås under förhållanden där
ofullständig inträngning och intermetalliska föreningar inte gärna bildas. Man
drog slutsatsen att foghållfastheten skulle bli reducerad av den ofullständiga
inträngningen på grund av den bristfälliga vätbarheten och utflytningen av
lodet vid låg värmetillförsel, och även vid bildandet av spröda Fe-Al
intermetall­iska föreningar på grund av överdriven gränsskiktsreaktioner
vid lödning vid högre värmetillförsel.
Kazuyoshi Saida*1, Woohyun Song2
Kazutoshi Nishimoto1
Bearbetning Staffan Mattson