淺談發動機零件製造(7)---真空硬銲(Vacuum Brazing)－寧靜海遊記

硬銲的種類很多，在航空太空工業最常用的硬銲為真空硬銲(Vacuum Brazing)，顧名思義，航空太空組件由許多分件組合而成，在組合銲接處塗上混合膠劑(Cement)的金屬粉末塗料，再將組件放在真空爐中，抽真空再通電加熱，使塗料熔融後，瞬間冷卻使塗料留在銲接接合處的銲接方法。

抽真空到10負6次方的原理為必須使用機械齒輪幫浦(Mechanical Booster)，及擴散幫浦(Diffusion Pump)兩階段抽真空，其幫浦組合如下圖。

抽真空過程：(1)首先使用機械齒輪幫浦(Mechanical Booster)，其利用類似8字的齒輪，將真空爐內的大氣抽出，真空度到10負3次方。

(2)再開啟擴散幫浦(Diffusion Pump)閥門，利用加熱的油分子，向下斜角噴出(如下圖)，將殘餘的大氣分子強迫帶出真空爐，真空度達10負6次方，硬銲組件在真空下完全無氧化現象，甚至將組件表面的氧化物高溫蒸發帶出，使組件表面有光亮的金屬顏色，這也真空硬銲受歡迎的原因。

真空爐內加熱原理：加熱棒材料為純度達99%的石墨(Grephite)，因石墨有高電阻會產生熱，經由輻射熱傳給銲接組件，因在真空中無氧氣因此石墨被氧化極低，不會燃燒揮發，故爐內使用放置銲接組件的平板材質也是石墨。

當加溫到金屬粉末塗料熔解的溫度，銲接塗料借毛細現象擴散(Diffusion)進入銲接處，加溫時間(10-15分鐘)後，停止通電加熱，再由純氬氣(Argon)瞬間吹入真空爐冷卻銲接組件，使塗料留在銲接接合處。

真空爐爐體分立式爐(Vertical Furnace)及臥式爐(Horizontal Furnace)，一般小型組件使用臥式爐，對於戰鬥機後燃器的內襯筒及火箭等立式組件，則選用立式爐。

使用真空爐注意事項：(1)預留銲接組件變形加工量，因為整組組件加溫，會造成與其他組件的接合面變形，必須留有足夠的機製加工尺寸，將變形量機製加工到所需的接合精度。(2)因在高溫中，對於組件內的殘留應力消除(Stress Relief)是有幫助的。(3)針對析出硬化型材料，可一併執行析出硬化，節省熱處理時間。