Leghe d'apporto Al-Si vs. Al-Si-Mg per Radiatori e Scambiatori di Calore in Alluminio

Il metallo d'apporto per brasatura di alluminio è un materiale chiave nella produzione di radiatori automobilistici, scambiatori di calore, raffreddatori per batterie, piastre di raffreddamento a liquido e altri componenti per la gestione termica. I due sistemi principali sono i metalli d'apporto binari Al-Si e i metalli d'apporto autofondenti Al-Si-Mg.

Sebbene entrambi siano a base di alluminio-silicio, differiscono significativamente nel comportamento di fusione, nel processo di brasatura e nell'applicazione. La scelta del metallo d'apporto corretto è essenziale per giunti affidabili, buona bagnabilità e resistenza alle perdite a lungo termine.

Al-Si e Al-Si-Mg: Differenze Chiave

1. Perché i metalli d'apporto a base di Al-Si sono ampiamente utilizzati

Entrambi i sistemi si basano sul sistema di leghe Al-Si, utilizzando il punto eutettico Al-12,6Si a 577°C per ottenere una brasatura dell'alluminio a temperature relativamente basse.

Il metallo d'apporto dovrebbe avere una temperatura di liquidus di almeno 30°C inferiore alla temperatura di solidus del materiale base. Questo aiuta a ridurre il rischio di surriscaldamento, deformazione e deterioramento dei grani.

Il silicio migliora anche la bagnabilità e la diffusione dell'alluminio fuso, rendendo i metalli d'apporto Al-Si adatti a strutture complesse come nuclei di radiatori, scambiatori di calore a piastre e alettati e passaggi di raffreddamento a liquido.

2. Metalli d'apporto binari Al-Si: 4343, 4045 e 4047

I metalli d'apporto binari Al-Si contengono generalmente dal 7 al 12% in peso di Si.

4343 è adatto per alluminio puro 1060, 1100 e alluminio 3003, ed è ampiamente utilizzato in nuclei di riscaldatori automobilistici, nuclei di radiatori e scambiatori di calore standard.

4045 è compatibile con le leghe di alluminio 3003, 3004, 5005, 6063 e 6951. È comunemente utilizzato per raffreddatori per batterie, piastre di raffreddamento a liquido stampate e componenti di raffreddamento per l'accumulo di energia.

4047, con il suo intervallo di fusione stretto, è adatto per prodotti brasati sottovuoto di precisione come piastre di raffreddamento a liquido e camere di raffreddamento IGBT dove le prestazioni di tenuta sono critiche.

Vantaggi e Limitazioni

I metalli d'apporto Al-Si offrono buona resistenza alla corrosione, costo inferiore, facile disponibilità del materiale e ampia compatibilità. Tuttavia, non forniscono un effetto autofondente.

Per la brasatura in atmosfera NOCOLOK, è normalmente richiesto un flussante di fluoroalluminato di potassio. La brasatura sottovuoto richiede anche un'adeguata preparazione della superficie e controllo del processo.

3. Metalli d'apporto Al-Si-Mg: 4004 e 4104

L'aggiunta di dallo 0,8 al 2,5% in peso di Mg al sistema Al-Si crea un metallo d'apporto autofondente per la brasatura sottovuoto.

In condizioni di alto vuoto, il magnesio aiuta a rimuovere lo strato di ossido di alluminio, consentendo la brasatura senza flussante spruzzato esternamente.

Ciò offre diversi vantaggi:

• Nessun processo di spruzzatura e asciugatura del flussante.
• Nessun residuo di flussante all'interno dei componenti finiti.
• Eccellente pulizia per microcanali.
• Adatto per piastre di raffreddamento a liquido di precisione.
• Ridotto rischio di perdite causate da difetti di brasatura.

Le applicazioni tipiche includono piastre di raffreddamento a liquido per server AI, moduli di raffreddamento per l'accumulo di energia, sistemi di raffreddamento per elettronica ad alta potenza e piastre di raffreddamento per veicoli elettrici di fascia alta.

Perché Al-Si-Mg non è adatto alla brasatura NOCOLOK

I metalli d'apporto Al-Si-Mg sono progettati per la brasatura sottovuoto e non dovrebbero essere utilizzati in forni ad atmosfera NOCOLOK.

In un'atmosfera contenente tracce di ossigeno, il magnesio può ossidarsi in ossido di magnesio, perdendo il suo effetto di rimozione dell'ossido e potenzialmente causando una bagnabilità scarsa e aree non brasate.

4. Come scegliere il metallo d'apporto per brasatura di alluminio corretto

La scelta dovrebbe basarsi sia sulla struttura del prodotto che sul forno di brasatura:

• Brasatura in atmosfera NOCOLOK: 4343 / 4045
• Brasatura sottovuoto, prodotti sensibili al costo: 4045 / 4047 con flussante adatto
• Piastre di raffreddamento a liquido di precisione o microcanali: 4004 / 4104
• Prodotti per radiatori in alluminio puro e 3003: 4343
• Parti di raffreddamento in alluminio 6063 e di media/alta resistenza: 4045 / 4004

Per i radiatori e scambiatori di calore automobilistici convenzionali, i metalli d'apporto binari Al-Si rimangono una scelta pratica. Per i prodotti di raffreddamento a liquido ad alta pulizia, i metalli d'apporto Al-Si-Mg sono più adatti alla brasatura sottovuoto.

5. Abbinare il metallo d'apporto all'attrezzatura di brasatura

La brasatura affidabile dell'alluminio dipende non solo dalla selezione del metallo d'apporto, ma anche da atmosfera del forno, controllo della temperatura, preparazione della superficie, condizioni di riscaldamento e raffreddamento.

SUNHOPE fornisce forni per brasatura di alluminio, attrezzature per la produzione di radiatori, attrezzature per il collaudo di perdite e soluzioni di produzione correlate per diverse applicazioni di gestione termica dell'alluminio.

La scelta della combinazione corretta di metallo d'apporto + processo di brasatura + attrezzatura aiuta i produttori a ottenere una produzione stabile, una tenuta affidabile e una qualità del prodotto costante.

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