لحیمکاری نرم

فرایند لحیم کاری نرم

یک اتصال لحیم کاری شده، نتیجه یک واکنش متالورژیکی بین فلز پرکننده لحیمکاری نرم و فلز پایه در حال اتصال است. فلز پر کننده لحیم کاری ، فاصله بین دو قطعه را تر کرده، در راستای اتصال جریان می یابد و یک لایه ترکیب بین فلزی یا محلول جامد با فلز پایه تشکیل می دهد. پس از انجماد، پیوند بین اتم های مجاور در فصل مشترک لحیم و قطعه کار موجب برقراری اتصالی محکم بین دو قطعه کار می شود. البته همه اتصال های لحیم کاری نرم وابسته به پیوند بین اتمی نیستند و گاهی اوقات اتصال به وسیله درگیری مکانیکی بین دو آلیاژ انجام می شود. به طور کلی استحکام و کیفیت اتصال وابستگی زیادی به طراحی آن و انتخاب مواد و فرایندهای مناسب دارد.

بزرگترین دلیل پرکاربرد بودن فرایند لحیم کاری نرم این است که به سادگی می تواند اتصالی با استحکام بالا ایجاد کند. دمای پایین فرایند، حرارت ورودی پایین و قابلیت تنظیم بسیار دقیق پارامترهای فرایند از دلایل کیفیت بالای لحیمکاری نرم هستند. همچنین گرمایش در این فرایند توسط روش های متعددی قابل انجام است که موجب انعطاف پذیری زیادی در طراحی و روش های تولید می شود.

تر شوندگی در لحیم کاری نرم

قابلیت تر شوندگی و چسبندگی در لحیم کاری نرم اهمیت بالایی دارد. به قابلیت قطره مایع برای پخش شدن روی سطح جامد، تر شوندگی می گویند. تر شوندگی ، به خواص کشش سطحی مواد استفاده شده و همچنین به امکان ایجاد ترکیبات آلیاژی بین فلز پر کننده و قطعه کار بستگی دارد. تر شوندگی واکنشی هنگامی رخ می دهد که لحیم با سطح فلز پایه واکنش نشان دهد. آلیاژسازی بستگی به حل پذیری فلز پایه در فلز پر کننده ذوب شده دارد. با این وجود تمایل بیش از حد فلز پرکننده لحیم کاری به تشکیل آلیاژ، ممکن است باعث اختلال در پخش شدن فلز لحیم مذاب شود.

چنانچه تر شوندگی در لحیم کاری نرم به طور مناسبی انجام نشود، اتصال تشکیل شده خواص نامناسبی خواهد داشت. عواملی که باعث ایجاد اتصالی نامناسب می شوند، شامل شرایط سطحی ضعیف، طراحی نامناسب اتصال و انتخاب فلاکس نامناسب هستند. در صورت مناسب نبودن تر شوندگی در لحیم کاری نرم ، از فلاکس استفاده می شود. فلاکس، اکسید ها را از سطح فلز پایه و فلز پرکننده ، حذف می کند. فلاکس همچنین کشش سطحی بین فلز ذوب شده و فلز پایه جامد را بهبود می بخشد.

جریان موئینگی در لحیم کاری نرم

اتصالات لحیم کاری نرم معمولا با این فرض طراحی می شوند که لحیم مذاب توسط جریان موئینگی در محل اتصال پخش می شود. برای بهبود عمل موئینگی و پخش شدن مناسب لحیم، کم کردن تنش سطحی لحیم، باریک کردن درز اتصال و استفاده از فلاکس مناسب اهمیت زیادی دارد. مهمترین عامل در افزایش قابلیت موئینگی و پخش شدن مناسب فلز پر کننده لحیم، درز اتصال است. درز اتصال چنانچه بسیار زیاد باشد، موئینگی متوقف شده و مذاب سیلان کافی پیدا نمی کند.

تمیزکاری سطح لحیم کاری نرم

سطح قطعه کاری که لحیم کاری نرم می شود باید تمیز و عاری از گرد و غبار، اکسید یا هر ماده آلوده کننده دیگری باشد که مانع از تر شوندگی و سیلان فلز پرکننده مذاب می شود. یکی دیگر از کاربردهای فلاکس این است که پوششی تمیز روی فلز پایه تولید می کند که تر شوندگی را سهولت می بخشد. فلاکس معمولا به عنوان مکملی برای تمیزکاری سطح با روشهای دیگر استفاده می شود.

گرمایش در لحیم کاری نرم

گرمایش مناسب در فرایند لحیم کاری نرم از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. گرمایش باید به گونه ای انجام شود که سطوح اتصال به دمای مناسب برسند و ذوب شدن لحیم و تر شوندگی و سیلان مذاب روی سطح قطعه کار به آسانی انجام پذیرد.

گرمایش در لحیمکاری نرم توسط انواع شعله، کوره، اشعه لیزر، جریان های القایی و مقاومت الکتریکی انجام می شود. همچنین ممکن است فلز پرکننده در لحیم کاری از طریق حمام های مذاب وارد درز اتصال شود. نحوه گرمایش از مهمترین عوامل روی قیمت لحیم کاری نرم است.

هویه لحیم کاری

هویه ها پرکاربرد ترین ابزار لحیم کاری نرم هستند و برای بسیاری از فرایند های لحیم کاری استفاده می شوند. نوک ابزار هویه معمولا از مس ساخته می شود و با لایه ای از آهن پوشانده می شود. این ابزار در انواع متنوعی یافت می شود که تفاوت آنها در نحوه گرمایش سر هویه است. 

هویه های الکتریکی معمول ترین نوع هویه هستند و در انواع ولتاژ ثابت، دارای قابلیت کنترل دستی دما و دارای قابلیت تنظیم اتوماتیک دما عرضه می شوند. هویه های هوای گرم دستی نیز جزو انواع پر کاربرد هویه هستند که اغلب به صورت شارژی کار می کنند.

مواد قابل استفاده در لحیم کاری نرم

مواد متنوع فلزی و غیرفلزی توسط فرایند لحیمکاری نرم قابل اتصال هستند.

فلز پایه لحیم کاری نرم

لحیم پذیری فلز پایه پارامتر بسیار مهمی در انتخاب روش لحیم کاری برای اتصال است. چنانچه لحیم پذیری فلز پایه مناسب نباشد، انتخاب فلز پر کننده و فلاکس با دشواری بیشتری صورت می گیرد. موادی که بیشتر برای فرایند لحیم کاری نرم مناسب هستند، شامل پلاتینیم ، طلا ، مس، نقره، کادمیوم و قلع هستند. موادی مثل سرب، نیکل، برنج و برنز در درجات بعدی قرار دارند. فولاد گالوانیزه و فولادهای کم کربن لحیم پذیری بسیار کمی دارند. فلز کروم و فولادهای دارای کروم و آلومینیوم فلزاتی هستند که کمترین لحیم پذیری را دارند. برلیوم و تیتانیوم به هیچ وجه قابل لحیم کاری نیستند.

فلز پر کننده لحیم کاری نرم

انتخاب آلیاژ فلز پر کننده لحیم کاری نرم نیز بر اساس خواص فلز پایه و با هدف ارائه سیلان ، نفوذ و تر شوندگی بسیار خوب طی فرایند و خواص مطلوب در اتصال نهایی صورت می گیرد. به طور معمول این آلیاژها نقطه ذوبی زیر 450 درجه سانتیگراد دارند. طیف وسیعی از فلزات پرکننده تجاری طراحی شده اند که به همراه فلاکس مناسب سیلان خوبی روی قطعات خاص دارند و تر شوندگی سطح و اتصال مناسبی فراهم می کنند.

لحیم کاری نرم با لحیم قلع – سرب

پرکاربردترین مواد لحیمکاری نرم هستند. دستورالعمل های بسیاری نوشته شده و فلاکس های تجاری بسیاری برای این آلیاژهای لحیم کاری توسعه داده شده اند. در نامگذاری این لحیم ها ابتدا درصد قلع و سپس درصد سرب گفته می شود. برای مثال آلیاژ 40/60 دارای 60 درصد قلع و 40 درصد سرب است. آلیاژهای لحیم 75/25 و 70/30 آلیاژهای استانداردی هستند که استفاده زیادی در صنایعی از جمله ساخت رادیاتور دارند. آلیاژهای 65/35 تا 50/50 تر شوندگی بسیار خوب و استحکام مناسبی دارند و برای کاربردهای الکترونیک مناسب و اقتصادی هستند.

لحیم کاری نرم با لحیم قلع – آنتیموان

این ترکیب لحیم کاری به دلیل ملاحظات زیست محیطی بیش از پیش مورد اهمیت قرار گرفته اند. لحیم هایی از این جنس به دلیل خواص مقاومت به خزش بسیار خوب، در مصارفی مثل لوله کشی و تجهیزات تهویه هوا به کار می روند. این لحیم ها برای آلیاژ برنج بسیار نامناسب هستند.

لحیم کاری نرم با لحیم قلع – روی

ترکیب لحیم کاری قلع – روی بیشتر برای اتصال آلومینیوم و مس استفاده می شود. همچنین این دسته لحیم ها بیشتر برای مصارفی استفاده می شود که نیاز به مقاومت به خوردگی بسیار خوبی دارند.

فلاکس (روغن لحیم)

وظیفه اصلی فلاکس حذف لایه اکسیدی در لحیم کاری نرم است. این ماده از طریق یک واکنشی شیمیایی لایه اکسیدی را حذف می کند. همچنین سطح را با یک لایه یکنواخت فشرده پوشش بدهد تا لایه اکسیدی بیشتری روی سطح تشکیل نشود. پس باید زاویه تر شوندگی کمی داشته باشد تا به خوی روی سطح پخش شود.

این ماده باید بتواند با اکسید واکنش بدهد. در نتیجه باید واکنش پذیری شیمایی بالایی داشته باشد. به علاوه، فلاکس به این منظور که بتواند وظیفه خود را انجام دهد باید نقطه ذوبی در حدود 50 درجه پایین تر از لحیم داشته باشد. همچنین دمای فعال سازی پایین تر از دمای انجام فرایند داشته باشد تا قبل از شروع فرایند فعال شود.

قیمت لحیم کاری نرم

تاثیرگذار ترین عامل روی قیمت لحیم کاری نرم هزینه مواد اولیه مورد استفاده برای انجام فرایند است. نوع و همچنین اشکال مختلف آلیاژ فلز پر کننده اعم از سیم و چسب و از سوی دیگر نوع فلاکس جزو مواردی هستند که در طبقه بندی هزینه مواد اولیه جای می گیرند. همچنین قیمت لحیم کاری نرم متاثر از تجهیزات انجام فرایند شامل نوع هویه مورد استفاده و دقت بکار رفته در تمیزکاری و روش های تمیزکاری نیز هست. به منظور کنترل قیمت لحیم کاری نرم و همچنین کیفیت اتصال، دقت در میزان استفاده از فلز پر کننده و فلاکس نیز اهمیت دارد. استفاده بیش از حد از فلاکس و فلز پر کننده نه تنها موجب هدر رفت مواد و افزایش هزینه می شود بلکه عیوب مختلفی نیز ایجاد می کند.

با توجه به قیمت بسیار زیاد سیستمهای اتوماتیک در لحیم کاری نرم ، استفاده از این سیستم ها به جز در تولیدات انبوه چندان معمول نیست. لحیم کاری نرم چنانچه به صورت دستی و توسط اپراتور ماهر انجام شود، برای تولیدات کم حجم مناسب است و با وجود سرعت بسیار پایین تر تولید، هزینه بسیار کم تر و کیفیت بسیار خوبی نیز دارد.