لحیم کاری سخت چگونه است

لحیم کاری از فرایندهای مهم صنعت الکترونیک بوده که سبب جوش و اتصال قطعات به یکدیگر خواهد شد. از آنجایی که اتصال قطعات در صنعت بسیار مهم است، فرایند لحیم کاری باید با دقت و به صورت اصولی انجام شود. در غیر این صورت اتصال و جوش به خوبی برقرار نشده و به اصطلاح لحیم سرد رخ می‌دهد. در صنعت لحیم کاری این فرایند را به دو دسته لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم تقسیم می‌کنند. هر کدام از این فرایندها به طور خاصی انجام می‌شوند که در ادامه این مطلب قرار است به بررسی نحوه لحیم کاری سخت بپردازیم.

لحیم کاری سخت به چه معناست؟

لحیم کاری سخت که به آن بریزکاری (Brazing) گفته می‌شود، در واقع روشی از جوشکاری بوده که در آن از فلز پر کننده برای اتصال استفاده می‌شود. این فلز پر کننده در دمای بالای 450 درجه ذوب می‌شود و دمای ذوب آن از فلز پایه کمتر است. در بریزکاری اتصال بین فلزهای همجنس یا غیر همجنس صورت می‌گیرد و در آن فلز پایه ذوب نمی‌شود. در حقیقت این ماده ثانویه است که سبب پر شدن فضای بین فلزهای پایه شده و موجب برقراری اتصال در آن نقطه می‌شود. این عمل موجب شده تا لحیم کاری سخت با جوشکاری‌های برقی و دیگر روش‌های جوشکاری تفاوت داشته باشد.

به طور کلی بریزکاری یا لحیم کاری سخت روشی از جوشکاری است که در آن قطعات یا فلز پایه بدون ذوب شدگی باقی می‌مانند و تنها ماده پر کننده میانشان ذوب می‌شود. با ذوب شدن این ماده اتصال میان دو قطعه به خوبی برقرار خواهد شد. خصوصیت لحیم کاری سخت این است که دمای انجام آن بالاتر از 450 درجه سلسیوس بوده و دمای ذوب فلز پر کننده کمتر از فلز پایه است. تفاوت بین جوشکاری و لحیم کاری در این است که در این روش (لحیم کاری سخت) فلز پایه ذوب نمی‌شود. همچنین تفاوت این فرایند با لحیم کاری نرم در این است که دمای انجام این فرایند بسیار بالا بوده و اتصال بین قطعات در فاصله بسیار کمی از هم رخ می‌دهد.

آشنایی با نحوه لحیم کاری سخت

همانطور که متوجه شدید برای لحیم کاری سخت فلز پایه نباید ذوب شود. برای همین از یک ماده پر کننده استفاده می‌شود که با ذوب شدن آن فرایند لحیم کاری سخت شکل می‌گیرد. حال باید دید نحوه لحیم کاری سخت به چه صورت است و چگونه این عمل در حقیقت رخ می‌دهد. روشی که در لحیم کاری سخت انجام می‌شود، روش موئینگی نام دارد. در واقع با روش موئینگی اتصال و پر شدن فاصله بین فلزها برقرار خواهد شد. اگر با روش موئینگی آشنایی ندارید باید بگوییم که این روش با توجه به خاصیت چسبندگی سطح اتفاق می‌افتد.

در واقع در این روش قدرت جذب اتم‌های فلزهای پایه توسط اتم‌های فلز پر کننده، قویتر از قدرت جذب میان اتم‌های فلزات است. در واقع چسبندگی در روش موئینگی باعث شده تا فلز پر کننده به داخل سطوح مماس کشیده شده و فاصله بین فلزات را پر کند. در لحیم کاری سخت ابتدا فلز پر کننده با رسیدن به دمای مناسب ذوب خواهد شد. پس از آن که این فلز به مایع تبدیل شد، در سطح فلز پایه به حرکت در آمده و سطح بین دو فلز را با توجه به حجم خود پر خواهد کرد. زمانی که فاصله خالی بین فلزات پر شود، این فلز مایع سرد شده و حالت جامد پیدا می‌کند. در حقیقت با تبدیل شدن حالت مایع فلز پر کننده به حالت جامد، اتصال سخت یا بریزکاری در محل رخ خواهد داد. این اتصال بسیار محکم و قوی بوده و به هیچ وجه دچار شکستگی و تخریب نخواهد شد.

مواد پر کننده یا فیلر در بریزکاری

ماده پر کننده‌ای که در لحیم کاری سخت مورد استفاده قرار می‌گیرد، میتواند از انواع فلزهای زیر باشد:

• آلومینیوم سیلیکون
• فلز مس
• مس – نقره
• مس – روی
• مس – قلع
• طلا – نقره
• آلیاژ نیکل
• نقره

تکنیک‌های گرمایش موضعی

• لحیم کاری مشعل (تورچ بریزینگ): لحیم کاری توسط یک مشعل یا تورچ انجام شده که سوخت آن از نوع استیلن، هیدروژن یا پروپان است که با اکسیژن ترکیب می‌شود. مشعل سبب ذوب شدن فلز پر کننده شده و دو قطعه فلزی به هم متصل می‌گردند.
• لحیم کاری القایی: این روش لحیم کاری از کویلی استفاده می‌کند که گرما را با استفاده از جریان الکتریکی متناوب سریع به فلز می‌فرستد.

آماده کردن سطح برای لحیم کاری سخت

افرادی که به کار لحیم کاری می‌پردازند، می‌دانند که پیش از شروع به کار باید به یک سری از نکات توجه کرد. یکی از نکاتی که قبل از شروع لحیم کاری باید در نظر داشت، آماده بودن سطح لحیم کاری است. فرقی ندارد که از چه روش لحیم کاری قرار است استفاده شود؛ در هر دو روش لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم، سطح کار باید آماده شود تا اتصال در محل به خوبی صورت گیرد. سطحی که قرار است در آن لحیم کاری سخت صورت گیرد باید کاملا صاف و یکنواخت باشد و عاری از هرگونه مواد اضافی باشد.

موادی مانند روغن، گریس و آلاینده‌های اکسیدی مواد زائدی هستند که باید پیش از شروع به کار از سطح پاک شوند. علاوه بر این لبه‌ها و زوایای کار نباید تیز باشند؛ چون ممکن است در عملکرد لحیم کاری اختلال ایجاد کنند. زمانی که این نکات رعایت شده و سطح کاملا پاک و یکنواخت شد، باید لحیم کاری سخت بلافاصله انجام شود. دلیل آن هم این است که اگر بین تمیزکاری سطح و لحیم کاری فاصله بیفتد، امکان نیاز به تمیزکاری مجدد وجود خواهد داشت. سطوح پاک شده در معرض اکسیداسیون زیادی قرار دارند و در صورت وجود اکسید، نمی‌توان عمل لحیم کاری را به خوبی انجام داد.

لحیم کاری سخت چه مزایایی دارد؟

لحیم کاری سخت مزایای زیادی دارد که در اینجا به چند مورد مهم آن اشاره می‌کنیم.

• یکی از مهمترین مزایای لحیم کاری سخت ای است که اتصال صورت گرفته بین فلزات، بسیار قوی و مستحکم خواهد بود. این اتصال به آسانی از بین رفته و برای طولانی مدت برقرار خواهد ماند.
• مزیت دیگر این روش از لحیم کاری این است که در آن می‌توان دو فلز همجنس و یا غیر هم جنس را به یکدیگر متصل کرد. در واقع در لحیم کاری سخت محدودیتی از این نظر وجود ندارد و اتصال بین فلزات به خوبی برقرار خواهد شد.
• از روش لحیم کاری سخت علاوه بر فلزات، می‌توان برای سرامیک‌ها نیز استفاده کرد.
• با استفاده از فرایند لحیم کاری سخت، می‌توان به تولید انبوهی دست یافته و صرفه‌جویی قابل توجهی در فراید تولید داشت.
• لحیم کاری سخت به صورت دستی یا اتوماتیک قابل انجام است. روش انجام بسته به اجزا فرایند ساخت و طراحی بستگی دارد.
• لحیم کاری سخت برای قطعات کوچک، بزرگ، ضخیم، نازک و اتصالات نبشی قابل انجام است.

چند نکته مهم در رابطه با لحیم کاری سخت

برای بهتر انجام شدن فرایند لحیم کاری سخت، باید به چند نکته وجود داشت. یکی از مهمترین نکات که در بخش‌های قبلی به آن اشاره شد، تمیز بودن سطح کار است. سطوح اتصال باید کاملا تمیز باشند و فاقد مواد رسوبی و اکسیداسیون باشند. همانطور که گفتیم وجود مواد زائد و اضافی سبب اختلال در عملکرد لحیم کاری سخت خواهد شد. برای پاک کردن سطوح مورد نظر می‌توان از روش‌های شیمیایی یا فیزیکی استفاده کرد. نکته دیگر اینکه برای تمیز کردن سطوح کار نباید فشار زیادی به سطح وارد شود.

زمانی که از تمیزکاری فیزیکی به طور بیش از حد استفاده شود، ممکن است زبری سطح قطعه از بین برود. زبری سطوح باعث می‌شود تا عمل موئینگی و چسبندگی به خوبی شکل بگیرد و اتصال کاملا برقرار شود. نکته بعدی توجه به حرارت محیط کار در لحیم کاری سخت است. اصولا بهتر است سطوح پایه و محیط کار در یک حرارت مشخصی باشند تا نتیجه کار بهتر شود. این حرارت بستگی به جنس فلزات دارد و در هر محیطی می‌تواند متفاوت باشد. و آخرین نکته مربوط به فاصله دو فلز پایه از یکدیگر است. بهترین فاصله بین فلزات بین 0.03 الی 0.08 میلی‌متر است. این فاصله برای پر شدن با فلز پر کننده بسیار مناسب بوده و باعث ایجاد اتصال محکم در آن نقطه می‌شود.

چند تفاوت مهم بین لحیم کاری و جوشکاری

با اینکه لحیم کاری و جوشکاری سبب برقراری اتصال میان قطعات می‌شوند، اما با هم تفاوت‌های زیادی دارند. در اینجا به چند تفاوت مهم و اصلی میان لحیم کاری و جوشکاری اشاره می‌کنیم.

• در لحیم کاری خبری از ذوب سطوح اتصال نبوده و اتصال از طریق انجماد و چسبندگی لایه نازک مذاب ماده پر کننده به وجود می‌آید.
• در فرآیند لحیم کاری، عمل لحیم توسط خاصیت مویینگی بین سطح تماس اتصال و سرتاسر محل اتصال صورت می‌گیرد. در صورتی که در جوشکاری این عمل به وسیله انجماد ماده فیلر در بین سطوح تماس موضعی اتصال که فقط ذوب شده صورت می‌گیرد. این تفاوت باعث شده تا شکل گرده جوش به صورت موجی و شکل گرده لحیم به صورت تقریبا صاف باشد.
• در جوشکاری نفوذ عناصر بین فلز جوش و فلز مبنا صورت می‌گیرد. در صورتی که در لحیم کاری نفوذی انجام نمی‌شود و تنها چسبندگی با فلز مبنا وجود دارد.

فلاکس‌های لحیم کاری

فلاکس‌ لحیم کاری ماده شیمیایی است که بر روی سطوح لحیم کاری و آلیاژهای آن به کار برده می‌شود. این فلاکس‌ها در دمای 50 الی 100 درجه سانتی‌ گراد پایین‌تر از دمای ذوب آلیاژ لحیم کاری ذوب شده و سبب مزایایی در طول لحیم کاری می‌شوند. کارهایی که فلاکس در طول لحیم کاری انجام می‌دهد عبارتند از:

• فلاکس سبب حل شدن اکسیدها در خود شده و آنها را از روی سطوح به خوبی پاک می‌کند.
• کشش سطحی در مذاب آلیاژهای لحیم کاری کاهش پیدا کرده و خاصیت ترکنندگی آنها افزایش می‌یابد.
• فلاکس‌ها در حین عملیات پیش گرم برای لحیم کاری، از اکسید شدن سطح به خوبی جلوگیری می‌نمایند.
• در بسیاری از موارد این ماده سبب کاهش سرعت سرد شدن اتصالات می‌شود و روند کار را تسریع می‌بخشد.
• همچنین فلاکس سبب تسریع در شروع کار می‌شود.

فلاکس باید به مقدار مناسبی استفاده شود و بیش از حد کم یا زیاد نباشد. استفاده کمتر از فلاکس سبب کاهش کیفیت لحیم شده و اتصالات ضعیفی را ایجاد می‌کند. همچنین اگر از فلاکس به مقدار زیادی استفاده شود، باعث افزایش پسماند فلاکس می‌گردد. حال بسته به نوع فلاکس، این پسماندها ممکن است سبب ایجاد خوردگی در اتصالات شده و به آنها آسیب وارد نمایند. از این رو بهتر است پس از لحیم کاری به وسیله روش‌های موجود از روی سطح پاک شوند. شستن با آب، برس کاری مکانیکی در آب داغ و یا استفاده از خلال‌های پاک کننده در شرایط مناسب، از جمله روش‌های زدودن پسماندهای فلاکس است.

تفاوت لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم در چیست؟

حال که با لحیم کاری سخت و خصوصیات آن آشنا شدید، بهتر است با تفاوت لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم نیز آشنا شوید.

• لحیم کاری نرم یا همان Soldering که با هویه صورت می گیرد، به فرایند لحیم کاری گفته می‌شود که در آن نقطه ذوب ماده پر کننده کمتر از 450 درجه می‌باشد.
• لحیم کاری سخت یا Brazing، به فرایند لحیم کاری گفته می‌شود که نقطه ذوب ماده پرننده در آن بیش از 450 درجه است. نقطه ذوب ماده پر کننده باید همواره کمتر از نقطه ذوب فلز پایه خواهد بود.
• لحیم کاری سخت سرعت جوش بالایی دارد؛ برای همین سرعت فرایند آن بسیار بیشتر از لحیم کاری نرم است.
• اگر از روش اتوماتیک برای فرایند لحیم کاری سخت استفاده شود، درصد خطای انسانی در آن بسیار کمتر خواهد بود.
• استحکام صورت گرفته بین فلزات در Brazing بسیار بالا بوده و حدود 600 مگا پاسکال می‌باشد.

جمع بندی

لحیم کاری سخت که در انگلیسی به Brazing شناخته می‌شود، یکی از روش‌های متداول در لحیم کاری است. در این روش از یک فلز پر کننده برای اتصال استفاده می‌شود. این فلز پر کننده باید دارای خصوصیاتی باشد که مهمترینشان دمای ذوب آن است. نقطه ذوب این ماده باید بیش از 450 درجه باشد و در عین حال نباید از نقطه ذوب فلز مقدار کمتری داشته باشد. زمانی که این ماده ذوب شود، سبب پر شدن فضای خالی بین فلزهای پایه شده و موجب برقراری اتصال در آن نقطه می‌شود. اتصال صورت گرفته در فضای خالی بسیار مستحکم خواهد بود و به راحتی دچار شکستگی و تخریب نمی‌شود. به طور کلی بریزکاری یا لحیم کاری سخت، روشی از جوشکاری است که در آن قطعات یا فلز پایه بدون ذوب شدگی باقی می‌مانند و تنها ماده پر کننده میانشان ذوب می‌شود.

لینک مشابه: