مقدمه :
در 20 سال اخیر تغییرات اساسی در کاربرد لحیم کاری سخت به عنوان یک صنعت اتصال بوجود آمده است و در هیچ موردی این تغییرات به اندازه تغییرات در اتصال آلومینیوم نیست . در اینجا به بحث درباره اتفاقاتی که در طول این مدت برای توسعه لحیم کاری سخت آلومینیوم افتاده است ٬ می پردازیم .
تا حدود سال 1980 اکثر محصولات لحیم کاری سخت آلومینیوم به ندرت مورد پذیرش قرار می گرفت دلیل آن این بود که لحیم کردن یک ماده بالای C درد سر ساز بود این بدان معنی است که کنترل دقیق دمای فرایند لحیم کاری سخت ٬ یک ضرورت اساسی است و در سال 1980 تنها روشی که کنترل درجه مورد نیاز را عرضه می کردند ٬ لحیم کاری حمام نمک و لحیم کاری کوره ای بوده و فقط لحیم کاری حمام نمک به هر وسعتی برای لحیم کاری آلومینیوم مورد استفاده قرار می گرفت اما بدلایل مرتبط با سلامتی و ایمنی ٬ استفاده کننده های فرایند از آن به عنوان یک روش حرارت دهی راضی نبودند از لحاظ محیطی و مشکلات مرتبط با حذف نمک بعد از لحیم کاری سخت ٬ دردسر ساز بود .
لحیم کاری سخت کوره ای با یک فلاکس کنترل درجه حرارت را فراهم می کند اما گازهای فلاکس بویژه مخلوط بخارهای محلول رقیق اسید هیدروکلریدریک با کمی اسید فلوئوریک بصورت متفاوت سبب مشکلات خوردگی در درون کوره می گردند لحیم کاری سخت در خلا هر چند برای تعداد معدودی ار کاربردهای فضایی مورد استفاده قرار گرفت آن خیلی گران قیمت بود و در نتیجه لحیم کاری سخت آلومینیم به نظر می رسد که خاص بوده و روش آن با روشهای بکار برده شده برای لحیم سایر فلزات متفاوت است .
در حدود سال 1980 امکان استفاده از آلومینیم به عنوان بک ماده ساختمانی برای کاربردهای مبدل حرارتی وسایل نقلیه زیاد مد نظر قرار گرفت و پروژه های تحقیقی با دیدگاه لحیم کاری سخت سازه های ساخته شده با آلومینیوم به عنوان موضوع تجاری و جذاب شروع به کار کردند
بعد از گذشت ربع قرن لحیم کاری سخت در خلا و کوره ای با محافظ اتمسفر یک گسترش میانگین سالانه مابین ۲ و،% ۳ داشته اند شاید سه تا ازبهترین مثال آن عبارت هستند از :
• تغییر جهانی از برنج و مسی به آلومینیم به عنوان ماده اول انتخابی برای مبدل های حرارتی خودرو و خنک کننده ها
• کاربرد وسیع کوره های نقاله ای با محافظت اتمسفر در صنعت خودرو
• تقاضاها ازصنعت هوافضایی برای اتصالها لحیم شده قابل اعتماد از سوپر آلیاژها
ملاحظات فلز اصلی
گسترش استفاده پیوسته از آلومینیوم بدلیل خواص جالب آن میباشد، به همین دلیل متالوژیست‌ها رنج وسیعی از آلیاژ ها را با آلومینیوم تهیه می کنند. جدول 1 نمایشی انتخابی از خواص تعدادی از آلیاژهای پایه آلومینیوم را نشان می‌دهد.آلیاژهای آلومینیوم بر اساس عناصر آلیاژی شان طبقه بندی می‌گردند. جدول 2 آلیاژهای آلومینیوم را بر اساس طبقه بندی انجمن آلومینیوم (AA) نشان می‌دهد.
جدول 1) استحکام و سختی تعدادی از آلیاژهای پایه آلومینیوم
جدول 2) طبقه بندی بین المللی آلیاژهای کار شده آلومینیوم
خواص آلومینیوم
بدلیل چگالی پایین آلومینیوم، (7/2 گرم \ سانتی‌متر‌مکعب)، این عنصر در جایی که به فلز سبک نیاز باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. جدول 3 تعدادی از خواص آلومینیوم را با دو فلز سنگین (مس و آهن) مقایسه می‌کند. جدول 1 نشان می دهد که استحکام کششی آلومینیوم خالص پایین است (70 مگاپاسکال در مقایسه با 360 مگاپاسکال برای فولاد ساده کربنی). همچنین اختلاف قابل ملاحظه‌ای بین سختی آلومینیوم و فولاد آنیل شده وجود دارد (در فولاد عدد سختی حدود 11 برابر آلومینیوم میباشد)
جدول 3) تعدادی از خواص فیزیکی آلومینیوم در مقایسه با آهن و مس
به هر حال آلومینیوم نرم و داکتیل است و یک لایه محکم و چسبنده و دیر گداز اکسیدی (اکسید آلومینیوم) روی آن قرار می‌گیرد این لایه در مقابل حملات شیمیایی بسیار مقاوم است و این خاصیت باعث مقاومت به خوردگی ویژه آلومینیوم در مقابل هوا می‌گردد به عبارتی دیگر، بخاطر این لایه اکسیدی چسبنده تقاضا برای تکنولوژیهایی جهت اتصال آلومینیوم و آلیاژهایش وجود دارد. با ملاحظه موضوع خوردگی، این مهم را بیاد می‌آوریم که در سری الکتروشیمیایی، آلومینیوم پتانسیل منفی تری نسبت به فلزات سنگین دارد. حتی روی که به عنوان آند فداشونده برای مخافظت فولاد به کار می‌رود پتانسیل الکترود مثبت تری نسبت به آلومینیوم دارد. این بدان معنی است که آلیاژهای آلومینیوم که شامل یکی از فلزات سنگین می‌باشند بیشتر مستعد خوردگی نسبت به خود فلزات سنگین می‌باشند.
آلومینویم معمولاً به عنوان فلز پایه برای لحیم کاری سخت به کار می‌رود. قطعات آلومینیومی به راحتی با ماشین کاری، شکل دادن و پرس کردن تهیه می‌گردند. آلومینیوم به دو طریق با سایر فلزات تفاوت دارد:
1- تشکیل سریع لایه اکسیدی مستحکم در هر جایی که اکسیژن حضور داشته باشد مثلا در حضور آّب یا هوا
2- آلومینیوم همیشه در دمایی نزدیک دمای ذوب خودش لحیم کاری سخت می گردد
نکات طراحی اتصال
لحیم کاری سخت به عنوان فرایندی مطرح است که در آن مواد مذاب با حد مناسبی از سیالیت بوسیله خاصیت جذب موئینگی به داخل شکاف کشیده می شوند و بین سطوح تقریبا بهم چسبیده و موازی همدیگر را پر می کنند. در شرایط ایده ال اتصالات تمام شده باید طوری منظم باشد که بتوانند بارهای اعمالی مانند برش را بهتر از کشش و فشار تحمل کنند.
شکل 1) طرح تعدادی از اتصالات انجام شده بوسیله جوشکاری (شکل 1 (a)) و با لحیم و با فیلرهای نقره (شکل 1 (b)) را نشان می دهد. برای لحیم کاری سخت آلومینیوم، طرح اتصال باید سازگاری خوبی بین جوشکاری و لحیم کاری را ایجاد کند.
شکل 1) چند طرح انتخابی از فرایندهای مختلف اتصال
اصول طرح اتصال مختصر شده در بالا با جزئیات بیشتری در شکل 2 بیان شده و این شکل طرحهای اتصال پیشنهادی که برای لحیم آلومینیوم در انواع سازه‌ها رضایت بخش خواهد بود را نشان می‌دهد.
شکل 2) تعدادی از طرحهای اتصال معرفی شده برای لحیم کاری سخت آلومینیوم
قطعات مونتاژ شده که قرار است لحیم کاری سخت گردند را می‌توان به طریقه های مختلف برای اتصال آماده نمود. وقتی طرح اتصال طوری است که اجازه استفاده از فلاکس را به ما می دهد قیود باید طوری باشد که بکار بردن فلاکس و اعمال گاز برای روان کردن فیلر داخل محل اتصال اطمینان بخش باشد.
اتصالات سر به سر را می‌توان برای دستیابی به اتصال محکم که استحکام آن برابر با استحکام فلز پایه باشد، به کار برد.
اتصالات سر به سر که نیاز به جریان طولانی مسیر برای فیلر متال دارند باید تنها برای جاری شدن در یک جهت طراحی گردند (برای ممانعت از به تله افتادن فلاکس خورنده)
اتصالات لب به لب و لب به لب مورب دارای استحکام یکسانی با فلز پایه نمی باشند اما می توان آنها را رضایت بخش خواند. (این نکته باید بیان شود که اتصالات لب به لب و لب به لب مورب ضعیف تر از اتصالات سر به سر می‌باشند زیرا سطح اتصال آنها کمتر از سطح اتصال در اتصالات سر به سر می باشد) برای لحیم کاری، سخت بدون فلاکس، خط تماس مطلوب است و حالت بدون فاصله بین سطوح ترجیح داده می‌شود. آلیاژهای لحیم سخت (برای مثال سری BNi) می‌توانند استحکام معادل فلز مادر را ایجاد کنند. به شرطی که به مدت طولانی برای ایجاد خواص ریز ساختاری و اندازه دانه مشابه با فلز مادر، همگن گردند.
در لحیم کاری با فلاکس، فاصله بین سطوح باید کافی باشد (برای ممانعت از انجماد نابهنگام فیلر متال در فضاهای مویینگی کوچک که ناشی از قابلیت حلالیت متقابل فلز پایه و فیلر متال می باشد) این فضاها (مویینگی) می تواند فلاکس را به دام انداخته و سبب تخلخل گردند.
فاصله بین سطوح که رنج آن از 05/0 تا 1/0 میلی متر است برای لبه های نازک کافی است. لبه های بزرگتر ممکن است نیاز به فاصله سطوح بالاتر از 25/0 میلی متر داشته باشند.
لحیم کاری سخت آلومینیوم مواد فیلر
تعدادزیادی از فلزات خالص وآلیاژ ها به عنوان مواد پرکننده لحیم کاری سخت استفاده شده اند بهرحال ،حضورفلزات سنگین درمواد لحیم کاری سخت آلومینیم تاثیری منفی روی پایداری دربرابرخوردگی آن دارد تقریبا در تمام موارد،دمای کاری اکثر مواد پرکننده از ۶۶۰ ( نقطه ذوب آلومینیم ) فراترمی رود این حقیقت تنهادلیل درحذف کردن % ۹۹ مواد پرکننده لحیم کاری سخت برای اتصال آلومینیم وآلیاژهایش می باشد
انتخاب مواد پرکننده برای لحیم کاری سخت آلومینیوم به هفت آلیاژ بر اساس استاندارد BSEN1044 محدود شده است که آنها را در جدول زیر می‌بینید.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 30 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله لحیم کاری سخت آلومینیوم
