در لحیم کاری سخت برخلاف جوشکاری‌های برق و غیره، فلزهای پایه ذوب نمی‌شوند. در این روش از ماده ثانویه‌ای استفاده می‌شود که دمای ذوب آن از فلز پایه کمتر است. با رساندن آن ماده به دمای ذوب و پر کردن فضای بین دو فلز پایه، اتصال به روش لحیم کاری سخت انجام می‌شود. در واقع در این روش هر دو قطعه یا فلز پایه مورد نظر، برای اتصال بدون تغییر یا ذوب شدن باقی می‌مانند. فقط آن ماده پر کننده است که ذوب شده و سبب اتصال فلزهای پایه می‌شود.
لحیم کاری سخت چیست؟
به اتصال بین دو فلز یا دو ماده که در آن فلز پایه ذوب نشده و ماده پرکننده ذوب و باعث اتصال می‌گردد، لحیم کاری سخت در اتصالات فلزات می‌گویند. دمای انجام لحیم کاری سخت بالاتر از 450 درجه سلسیوس یا کمتر از دمای ذوب فلز پایه است. نام این نوع اتصال را لحیم کاری سخت یا بریزکاری می‌گویند. بریزکاری را بر اساس نام انگلیسی آن یعنی Brazing نامگذاری کرده‌اند. در این روش دمای ذوب فلز پرکننده از فلز پایه کمتر است. تفاوت این روش به نسبت جوشکاری در این است که فلز پایه ذوب نمی‌شود. همچنین تفاوت آن با لحیم کاری یا لحیم کاری نرم در این است که دمای انجام کار در آن بالاتر است. در این روش قطعات به همدیگر می‌چسبند و فاصله کمتری دارند.
نحوه عملکرد لحیم کاری سخت
حال که متوجه شدید که در لحیم کاری سخت از ذوب فلز پرکننده برای اتصال دو فلز پایه استفاده می‌شود، این سوال به وجود می‌آید که این اتصال چگونه رخ می‌دهد؟ آیا فلز پرکننده خواص ویژه‌ای دارد؟ و یا اینکه چگونه بین دو سطح را پر می‌کند؟ و …
اتصال و پر کردن فاصله بین دو فلز پایه، به روش موئینگی انجام می‌شود. اما روش موئینگی چیست؟ موئینگی حالتی در ماده است که با توجه به خاصیت چسبندگی سطحی اتفاق می‌افتد. به عنوان مثال حرکت آب در خاک، جذب شدن آن به ریشه و سپس حرکت در ساقه و بالا آمدن آن حاصل همین خاصیت است. همچنین جذب آب به دستمال کاغذی نیز از دیگر مثال‌های این مورد است. در واقع با توجه به کشش یا چسبندگی سطحی مایع، باعث حرکت آن ماده مایع در سطح یک ماده دیگر می‌شود. حال حرکت فلز پرکننده با استفاده از موئینگی چطور می‌شود؟ پس از ذوب فلز پرکننده و به حالت مایع در آمدن آن، با توجه به فاصله کم دو فلز پایه از هم، این ماده که به شکل مایع درآمده در سطح فلز پایه به حرکت در می‌آید. مایع با توجه به حجم خود، سطح بین دو فلز را پوشش می‌دهد. پس از سرد شدن، مایع به جامد تبدیل شده و کار لحیم کاری سخت صورت می‌گیرد.
مزایا و نکات لحیم کاری سخت
از مزایای روش لحیم کاری سخت، این است که اتصال انجام شده بسیار مستحکم است. همچنین میتوان دو فلز همجنس و حتی غیر همجنس را به هم متصل کرد. از دیگر مزایا این است که با این روش میتوان در تولید صرفه‌جویی قابل توجهی کرده و از آن برای سرامیک و فلزات استفاده کرد.
برای نتیجه بهتر در روش لحیم کاری سخت باید به این نکات توجه کرد:
- سطوح اتصال باید تمیز و فاقد رسوب و اکسید باشد. در صورتی که سطح تمیز نباشد، از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی برای تمیز کردن آن استفاده می‌شود. بعد از تمیزکاری، اقدام به لحیم کاری می‌شود. توجه شود که در اثر تمیزکاری فیزیکی، زبری سطح قطعه از بین نرود؛ زیرا داشتن زبری در سطح، باعث بهتر عمل کردن موئینگی و استحکام بیشتر اتصال خواهد شد.
- نکته بعدی حرارت محیط کار است. اگر سطوح پایه و محیط در یک حرارت مشخصی باشد (با توجه به جنس فلزات)، نتیجه بهتری حاصل می‌گردد. غالبا برای برقراری این موضوع از منابع حرارتی الکتریکی یا گازی در اطراف نقطه اتصال استفاده می‌شود.
- از موارد دیگری که باید رعایت شود، فاصله دو فلز پایه از هم است که باید بین 0.03 الی 0.08 میلی‌متر باشد. در این فاصله فلز پر کننده درست بین آنها حرکت کرده و مستحکم می‌شود.
تفاوت لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم
اگر بخواهیم لحیم کاری را تقسیم بندی کنیم، به دو دسته لحیم کاری سخت و لحیم کاری نرم تقسیم می‌شود. اما این دو چه تفاوتی با هم دارند؟ لحیم کاری سخت جایگزین مناسب برای جوشکاری قطعات آهن، فولاد و چدن است. با این که این دو فرآیند به هم شبیه هستند، اما از نظراتی چون دمای عملیات با هم فرق دارند. در لحیم کاری سخت، دمای عملیات بسیار بالاتر از لحیم کاری نرم است و همین سبب یک سری از مزایا بر روی کار می‌شود که در اینجا به آنها اشاره می‌کنیم:
- ظرافت بسیار بالا
- سرعت جوش بالا
- خطای انسانی بسیار کم
- کیفیت بالای عملیات آب بندی
- سختی گیری قابل درزگیری
- استحکام فوق العاده بالا تا حدود 600 مگاپاسکال
همچنین از برتری‌های لحیم کاری سخت نسبت به جوشکاری میتوان به قابلیت اتصال فلزات غیر هم جنسی مانند مس به فولاد اشاره کرد. چرا که در جوشکاری این عمل مقدور نمی‌باشد. علاوه بر این، مقدار حرارت اعمال شده در جوشکاری خیلی بیشتر از روش لحیم کاری سخت است که این عامل میتواند سبب تغییرات خواص فیزیکی فلزات شود. خوب است در رابطه با آلیاژهای لحیم کاری سخت هم اشاره کنیم که این آلیاژها بر اساس استانداردهای 8.A5 AWS ، 8513 DIN ، 8512 DIN و 3677 ISO طبقه بندی می‌شوند. معیارهای طبقه بندی در این استانداردها برابر با ترکیبات شیمیایی، نوع فلز پر کننده و محدوده دمای ذوب می‌باشد.
نقش فلاکس‌ها در لحیم کاری
یکی از موادی که پیش از لحیم کاری بر روی سطوح مورد استفاده قرار می‌گیرد، فلاکس است. فلاکس ماده‌ای است که در دمای بین 50 الی 100 درجه سانتی گراد پایینتر از دمای ذوب آلیاژهای لحیم کاری، ذوب شده و سبب تاثیراتی بر روی سطح و مواد می‌گردد. در اینجا به نقش فلاکس در لحیم کاری اشاره می‌کنیم:
- این ماده اکسیدها را در خود حل کرده و سبب پاک شدن سطح می‌گردد.
- همچنین فلاکس میتواند در طول عملیات پیش گرم، از اکسید شدن سطح جلوگیری کند.
- فلاکس سبب کاهش کشش سطحی در مذاب آلیاژهای لحیم کاری و همچنین افزایش خاصیت ترکنندگی می‌شود.
این ماده مزایای دیگری نیز دارد. با این حال چیزی که مهم است این است که هنگام لحیم کاری نباید بیشتر یا کمتر از حد مورد استفاده قرار گیرد. در صورت استفاده کمتر، کیفیت لحیم کاهش پیدا کرده و اتصالات ضعیفی رخ می‌دهد. همچنین در صورت استفاده بیشتر، سبب افزایش پسماند می‌شود. پسماندهای فلاکس بسته به نوع آن، سبب ایجاد خوردگی در اتصالات و قطعات می‌شود. برای همین باید به مقدار استفاده از فلاکس در فرآیند لحیم کاری توجه داشته باشید. همچنین پس از پایان لحیم کاری بهتر است به یکی از روش‌های موجود فلاکس باقی مانده را از روی سطح پاک کرد. روش‌هایی چون شستن با آب، برسکاری مکانیکی در آب داغ، سرد کردن سریع بخش‌های لحیم شده زمانی که داغ هستند و … از جمله کارهایی است که میتوان در این رابطه انجام داد. با این کار کیفیت اتصالات بهتر شده و از خوردگی قطعات و اتصالات توسط پسماند فلاکس جلوگیری می‌شود.
جمع بندی
برای اتصال قطعات به هم میتوان از روش‌های مختلفی استفاده کرد که لحیم کاری سخت یکی از آنها است. همانطور که اشاره کردیم لحیم کاری سخت به فرآیندی گفته می‌شود که در آن فلز پایه ذوب نمی‌شود و تنها با ذوب ماده پرکننده اتصال برقرار می‌شود. برای انجام این فرآیند هم به دمای بالاتر از 450 درجه سلسیوس یا دمای کمتر از دمای ذوب فلز پایه نیاز است. با توجه به موارد اشاره شده در متن میتوانید لحیم کاری سخت را به بهترین شکل انجام دهید و مواد و قطعات مورد نظر را به هم متصل نمایید.
