کتابچه راهنمای فناوری لحیم کاری: ویژگی های فرآیند، استانداردهای طبقه بندی و استراتژی های انتخاب آلیاژ لحیم کاری

لحیم کاری برای جوشکاری مونتاژ نوک تماسی نقره ای برقی یک روش جوشکاری است که در آن هم آلیاژ لحیم کاری و هم قطعه کار تا دمای ذوب خود گرم می شوند و آلیاژ لحیم کاری مایع شکاف های قطعه کار جامد را پر می کند تا یک پیوند فلزی ایجاد کند. در حین لحیم کاری، ماده تا دمای کمی بالاتر از ماده پرکننده گرم می شود و باعث می شود فلز پرکننده مایع شود، تمام سطوح جفت گیری را بپوشاند و یک پیوند متالورژیکی ایجاد کند. قبل از لحیم کاری، فیلم اکسید و روغن روی سطوح تماس مواد پایه باید برداشته شود تا عمل مویرگی پس از ذوب شدن آلیاژ لحیم کاری انجام شود و ترشوندگی و روان پذیری مویرگی آلیاژ لحیم کاری افزایش یابد.

بر اساس نقطه ذوب آلیاژ لحیم کاری، لحیم کاری به لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم تقسیم می شود.

(1) لحیم کاری نرم:نقطه ذوب آلیاژ لحیم کاری در لحیم کاری نرم کمتر از 450 درجه است که منجر به استحکام اتصال کمتر (کمتر از 100MPa) می شود. لحیم کاری نرم بیشتر برای جوشکاری دستگاه های رسانا، هوابند، و ضد آب در صنایع الکترونیک و مواد غذایی استفاده می شود و در مواقعی که اتصال در دمای پایین تر مورد نیاز است، جایگزینی برای تماس نقره ای جوش لب مقاومتی است. لحیم کاری قلع{5}}آلیاژ سرب رایج ترین نوع آلیاژ لحیم کاری است. لحیم کاری نرم معمولاً برای حذف لایه اکسید و بهبود ترشوندگی لحیم نیاز به شار دارد.

(2) لحیم کاری سخت:نقطه ذوب لحیم کاری سخت بالاتر از 450 درجه و استحکام اتصال بالاتر است (بیشتر از 200MPa). اتصالات لحیم کاری سخت استحکام بالایی دارند و برخی می توانند در دمای بالا کار کنند. انواع مختلفی از لحیم‌های سخت وجود دارد که بیشترین استفاده را از لحیم‌های آلومینیوم، نقره، مس، منگنز و نیکل{4}}می‌کنند. در این میان، سیستم‌های مبتنی بر نقره اغلب در مجموعه‌های Copper Spot Welding Silver Contact استفاده می‌شوند تا نوک نقره را روی ساقه مسی محکم کنند.

بر اساس منبع گرما، می توان آن را به موارد زیر تقسیم کرد:

(1) لحیم کاری آهن لحیم کاری:تجهیزات ساده، انعطاف پذیری خوب، مناسب برای میکرو-لحیم کاری، نیاز به شار دارد و فقط برای لحیم کاری نرم و لحیم کاری قطعات کوچک قابل استفاده است.

(2) لحیم کاری شعله:تجهیزات ساده، انعطاف پذیری خوب، اما کنترل دما دشوار است و فقط می تواند قطعات کوچک را لحیم کند. لحیم کاری شعله ای یک روش لحیم کاری است که از شعله ای که از احتراق مخلوطی از گاز قابل احتراق، سوخت جامد یا مایع قابل احتراق با اکسیژن یا هوا برای گرم کردن قطعه کار و لحیم نقره تشکیل می شود استفاده می کند. دامنه فلزات پرکننده لحیم کاری گسترده است، از فلزات پرکننده با پایه-نقره-در دمای پایین تا فلزات پرکننده مبتنی بر نیکل و مس- با دمای بالا-. تقریباً هیچ الزامی در مورد شکل فلز پرکننده وجود ندارد. فلزات پرکننده-مثل، ورق-مانند، از پیش-یا خمیر{10}}شبیه همگی می‌توانند در لحیم کاری شعله استفاده شوند.

(3) لحیم کاری حمام فلزی:گرمایش سریع است، دما را می توان دقیقاً کنترل کرد، اما مصرف فلز پرکننده زیاد است. برای لحیم کاری نرم و تولید انبوه آن، به ویژه برای دوره های کوتاه- مجموعه های تماس الکتریکی استفاده می شود.

(4) لحیم کاری حمام نمک:آلیاژ لحیم کاری مونتاژ شده و در حمام نمک مذاب قرار می گیرد. حمام را می توان با برق، گاز یا سایر سوخت ها گرم کرد. نمک قطعه کار را گرم می کند و فلز پرکننده را ذوب می کند. این فرآیند دارای سرعت گرمایش سریع و کنترل دقیق دما است، اما هزینه تجهیزات بالا است و تجهیزات پس از جوشکاری باید تمیز شوند. برای تولید انبوه استفاده می شود و نمی تواند قطعات کار بسته را جوش دهد. لحیم کاری نقره به مس معمولا در این محیط انجام می شود.

(5) لحیم کاری فاز بخار:گرمایش یکنواخت است و کیفیت لحیم کاری بالا است. برای لحیم کاری نرم و تولید انبوه استفاده می شود.

(6) لحیم کاری مقاومتی:راندمان تولید بالا و هزینه کم، اما کنترل دما دشوار است و شکل و اندازه قطعه کار محدود است. این یک روش لحیم کاری است که از گرمای مقاومتی تولید شده توسط جریان عبوری از قطعه کار، فلز پرکننده یا سطح تماس بین فلز پرکننده و قطعه کار برای گرم کردن و ذوب شدن فلز پرکننده استفاده می‌کند-رویکردی که اغلب در تولید تماس نقره‌ای جوش نقطه‌ای مس اعمال می‌شود.

(7) لحیم کاری القایی:لحیم کاری القایی قسمتی را که باید لحیم کاری شود در یک میدان مغناطیسی متناوب قرار می دهد. مقاومت جریان القایی در سیم پیچ های قرار داده شده در اطراف قطعه کار، گرما را برای فرآیند لحیم کاری القایی فراهم می کند و فلز پرکننده از قبل قرار داده شده را از طریق گرمایش مقاومتی ذوب می کند. این فرآیند فقط در صورت نیاز اجازه می دهد تا قطعه کار را به صورت انتخابی گرم کند و دارای گرمایش سریع، کیفیت لحیم کاری خوب و محدودیت در شکل قطعه کار است که آن را برای لحیم کاری دسته ای کنتاکت های کوچک دکمه جوش نقره و مس مناسب می کند.

(8) لحیم کاری در کوره گاز محافظ:این روش گرمایش یکنواخت، حداقل تغییر شکل را فراهم می کند، به طور کلی نیازی به شار ندارد، اما گرمایش کند است و فلز پرکننده و قطعه کار نباید حاوی مقدار زیادی عناصر فرار باشد. برای تولید دسته ای قطعات بزرگ و کوچک و لحیم کاری قطعات کار با درزهای لحیم کاری متعدد مناسب است.

(9) لحیم کاری خلاء:این روش شامل قرار دادن قطعه کار با فلز پرکننده مونتاژ شده در یک کوره خلاء برای گرم کردن و لحیم کاری است. این امکان کنترل دقیق دما، گرمایش یکنواخت، حداقل تغییر شکل را فراهم می‌کند و می‌تواند آلیاژهای-در حرارت بالا-جوشکاری{3}}سخت را سخت کند. نیازی به شار ندارد و کیفیت لحیم کاری خوبی را ارائه می دهد و عموماً برای لحیم کاری قطعات کار مهم استفاده می شود. در حال حاضر، فناوری پیشرفته تر AMB (Active Metal Brazing) نیز به لحیم کاری خلاء تعلق دارد. AMB شامل استفاده از یک لحیم{7}} بر پایه Ag حاوی عناصر فعال Ti و Zr در دمای بالای حدود 800 درجه برای مرطوب شدن و واکنش در سطح مشترک بین سرامیک و فلز است، در نتیجه به اتصال ناهمگن بین سرامیک و فلز می‌رسد.

دمای پایین:نقطه ذوب لحیم نقره کمتر از نقطه ذوب فلزات در حال اتصال است. بنابراین، فلزات در حال اتصال در طول فرآیند اتصال ذوب نمی شوند. فقط فلز پرکننده ذوب می شود. بنابراین، دمای گرمایش مورد نیاز نسبتاً پایین است.

بدون آسیب به سطح کامپوننت:به دلیل نقطه ذوب پایین فلز پرکننده لحیم کاری، کیفیت سطح فلزات متصل شده در طول فرآیند اتصال آسیبی نمی بیند و ظاهر و عملکرد اجزای اصلی جوشکاری تماسی حفظ می شود.

کاربرد گسترده:لحیم کاری را می توان برای اتصال انواع مختلفی از مواد، مانند فلزات غیرمشابه، اتصالات فلزی به{1}}غیرفلزی، و حتی مواد کامپوزیت تقویت شده با الیاف و پراکندگی- استفاده کرد که باعث می شود به طور گسترده در صنایع و زمینه های مختلف، به ویژه برای مجموعه های تماس الکتریکی استفاده شود.

قدرت قابل اعتماد:لحیم کاری نقره به مس یک اتصال قوی و بادوام را فراهم می کند و در نتیجه قطعاتی با استحکام و دوام بالا تولید می شود.

بدون نیاز به مواد یکسان:در مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری، تماس نقره‌ای جوش نقطه‌ای مس نیازی به ترکیب یکسانی از فلزات متصل و فلز پرکننده ندارد. این ویژگی ها لحیم کاری را به یک فناوری مهم اتصال فلز تبدیل می کند که به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها استفاده می شود.

ترکیب الزامات اصلی فرآیندهای لحیم کاری برای سازگاری و قابلیت اطمینان مواد، مامونتاژ نوک کنتاکت نقره برق جوشکاملاً با سناریوهای کاربردی فلزات پرکننده مبتنی بر نقره-در لحیم کاری سخت مطابقت دارد. این جزء از مواد مبتنی بر-نقره با خلوص-بالا استفاده می‌کند و از عناصر آلیاژی با تناسب دقیقی مانند مس و روی استفاده می‌کند. رسانایی حرارتی و الکتریکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی مواد مبتنی بر نقره را حفظ می‌کند، در حالی که فرمولاسیون بهینه‌شده، پایداری رطوبتی در دمای بالا و استحکام اتصال را افزایش می‌دهد و آن را برای لحیم کاری مواد پایه مختلف مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژهای مس مناسب می‌کند. طراحی ساختار از قبل شکل‌گرفته آن با الزامات قرارگیری مواد پرکننده در تولید انبوه مطابقت دارد و دقیقاً شکاف‌ها را پر می‌کند و یک پیوند متالورژیکی قوی ایجاد می‌کند. این یک راه حل کارآمد و قابل اعتماد برای عملیات لحیم کاری با دقت بالا{10}در صنایع الکترونیک، خودرو، و هوافضا ارائه می‌کند و به کیفیت جوشکاری پایدارتر و راندمان تولید کمک می‌کند.