技術的には、ろう付けに単一の上限温度はありません。 代わりに、ろう付けは450°C (840°F)という下限温度によって定義されます。実際に使用される温度は特定の溶加材によって決定され、実用的な上限は常に接合する母材の融点によって設定されます。
ろう付けにおける重要な温度は単一の数値ではなく、注意深く制御された範囲です。溶加材の融点より高く、しかし母材の融点より安全に低い温度で操作する必要があります。この基本的な原則が、このプロセスを定義し、はんだ付けや溶接と区別するものです。
定義線：ろう付け vs. はんだ付け vs. 溶接
ろう付けの温度限界を理解するには、まず他の接合プロセスにおけるその位置を理解する必要があります。温度が主な区別点です。
450°C (840°F) のしきい値
アメリカ溶接協会は、ろう付けを、450°C (840°F)を超える温度で溶融し流動する溶加材を使用して材料を接合するプロセスとして公式に定義しています。
この温度未満で発生する同様のプロセスははんだ付けと定義されます。この単一の温度が、両者を分ける世界的に受け入れられている境界線です。
ろう付けの核心原理：毛細管現象
適切なろう付け作業では、溶加材のみが溶融します。接合される母材は加熱されますが、融点に達することはありません。
溶融した溶加材は、毛細管現象と呼ばれる現象によって、部品間の隙間に引き込まれます。これにより、母材を溶融させることなく、強力な冶金学的結合接合が形成されます。
溶接が異なる理由
対照的に、溶接は、母材自体を溶融させ、しばしば溶加材とともに、それらを単一の連続した塊に融合させることによって機能します。
母材の溶融を伴うため、溶接は常に、ろう付けよりもはるかに高い温度で発生します。
ろう付け温度範囲を見つける
「正しい」ろう付け温度は単一の数値ではなく、材料によって決定される特定の範囲です。
溶加材の役割
すべてのろう付け溶加材には、2つの点によって定義される融解範囲があります。その固相線（溶融を開始する温度）と液相線（完全に液体になる温度）です。
適切な流動と毛細管現象を確保するために、母材は溶加材の液相点より高い温度に加熱されなければなりません。ほとんどの溶加材の場合、これは通常、液相温度より30〜60°C (50〜100°F) 高くなります。
母材の制約
ろう付け温度の絶対的な上限は、アセンブリ内で最も弱い母材の固相線です。
この温度を超えると、部品自体が溶融し始めます。プロセスはろう付けではなくなり、溶接、あるいはより正確には失敗となります。これにより、不可逆的な損傷、変形、および弱い接合が生じる可能性があります。
実際の「ろう付け範囲」
したがって、作業温度範囲は、溶加材の液相線と母材の固相線の間の範囲です。
例えば、鋼（約1370°Cで溶融）を銀ベースの溶加材（液相線約650°C）で接合する場合、非常に広い作業範囲が得られます。アルミニウム部品（約600°Cで溶融）をアルミニウム-シリコン溶加材（液相線約585°C）で接合する場合、非常に正確な温度制御が必要です。
トレードオフの理解：熱とその結果
母材の融点より低い場合でも、ろう付けの高温は管理すべき重大な影響を及ぼします。
熱影響部 (HAZ)
接合部近くの母材領域は加熱され、その後冷却されます。この熱サイクルにより、熱影響部 (HAZ)が生成されます。
HAZ内では、金属の微細構造や機械的特性（硬度や強度など）が変化する可能性があります。これは、熱処理された合金や加工硬化された合金にとって重要な考慮事項です。
歪みや反りのリスク
金属は加熱すると膨張し、冷却すると収縮します。不均一な加熱や過度の加熱は、特に薄い部品や複雑なアセンブリで、部品を反らせたり歪ませたりする可能性があります。ろう付け温度を低くすると、このリスクが軽減されます。
酸化とフラックスの必要性
ろう付け温度では、ほとんどの金属は空気中の酸素と急速に反応し、表面に酸化物を形成します。これらの酸化物層は、溶加材が表面を濡らし、接合部に流れ込むのを妨げます。
このため、ろう付けフラックスまたは制御された無酸素雰囲気（窒素や真空など）は不可欠です。これらは加熱サイクル中に接合部を酸化から保護します。
用途に応じた適切な選択
適切なプロセスを選択するには、接合要件、材料特性、および熱的影響のバランスを取る必要があります。
- 厚い同種金属で最大の接合強度を重視する場合：溶接は、母材を一体化させるため、多くの場合優れた選択肢です。
- 異種金属、薄い断面、または複雑なアセンブリを歪みなく接合することを重視する場合：ろう付けの低温と非溶融の性質は大きな利点となります。
- 熱に敏感な電子部品や標準的な銅配管の接合を重視する場合：はんだ付けは、その低温が部品や材料への損傷を防ぐため、正しいプロセスです。
温度範囲を習得することが、強力で信頼性の高い、精密なろう付け接合を作成するための鍵です。
要約表：
| ろう付け温度要因 | 主要温度点 | 説明 |
|---|---|---|
| 下限 | 450°C (840°F) | ろう付けとはんだ付けを区別するAWSの公式定義 |
| 溶加材液相線 | 合金によって異なる | 溶加材が完全に液体になる温度 |
| 母材固相線 | 材料によって異なる | 接合する部品の溶融を避けるための絶対的な上限 |
| 作業範囲 | 液相線と固相線の間 | ろう付けを成功させるための安全な温度範囲 |
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