لحیم کاری فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ

1. مواد لحیم کاری

 (1)لحیم کاری فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ شامل لحیم کاری نرم و لحیم کاری سخت است.لحیم کاری پرکاربرد در لحیم کاری نرم، لحیم کاری سرب قلع است.ترشوندگی این لحیم به فولاد با افزایش محتوای قلع افزایش می یابد، بنابراین باید از لحیم با محتوای قلع بالا برای آب بندی اتصالات استفاده شود.لایه ترکیبی بین فلزی Fesn2 ممکن است در سطح مشترک بین قلع و فولاد در لحیم کاری سرب قلع تشکیل شود.برای جلوگیری از تشکیل ترکیب در این لایه، دمای لحیم کاری و زمان نگهداری باید به درستی کنترل شود.استحکام برشی اتصالات فولاد کربنی لحیم شده با چندین لحیم کاری معمولی قلع در جدول 1 نشان داده شده است. در این میان، مقاومت اتصال لحیم کاری شده با 50% w (SN) بالاترین است و استحکام اتصال جوش داده شده با لحیم بدون آنتیموان بالاتر از آن است. که با آنتیموان

جدول 1 استحکام برشی اتصالات فولاد کربنی لحیم کاری شده با لحیم سرب قلع

هنگام لحیم کاری فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ، عمدتاً از فلزات پرکننده لحیم کاری مس خالص، مس روی و مس نقره استفاده می شود.مس خالص نقطه ذوب بالایی دارد و به راحتی فلز پایه را در حین لحیم کاری اکسید می کند.این عمدتا برای لحیم کاری محافظ گاز و لحیم کاری خلاء استفاده می شود.با این حال، باید توجه داشت که فاصله بین اتصالات لحیم کاری شده باید کمتر از 0.05 میلی متر باشد تا از این مشکل جلوگیری شود که شکاف اتصال به دلیل سیالیت خوب مس پر نمی شود.اتصالات فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ لحیم کاری شده با مس خالص دارای استحکام بالایی هستند.به طور کلی، مقاومت برشی 150 ~ 215mpa است، در حالی که مقاومت کششی بین 170 ~ 340mpa توزیع می شود.

در مقایسه با مس خالص، نقطه ذوب لحیم کاری روی مس به دلیل افزودن روی کاهش می یابد.به منظور جلوگیری از تبخیر روی در حین لحیم کاری، از یک طرف می توان مقدار کمی Si را به لحیم کاری روی مس اضافه کرد.از طرفی باید از روش های گرمایش سریع مانند لحیم کاری شعله ای، لحیم کاری القایی و لحیم کاری غوطه ور استفاده کرد.اتصالات فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ لحیم کاری شده با فلز پرکننده روی مس دارای استحکام و انعطاف پذیری خوبی هستند.به عنوان مثال، استحکام کششی و استحکام برشی اتصالات فولاد کربنی لحیم کاری شده با لحیم کاری b-cu62zn به 420MPa و 290mpa می رسد.نقطه ذوب لحیم کاری ایستگاه مس نقره کمتر از لحیم کاری مس روی است که برای جوشکاری سوزنی مناسب است.این فلز پرکننده برای لحیم کاری شعله ای، لحیم کاری القایی و لحیم کاری کوره ای فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ مناسب است، اما در حین لحیم کاری کوره ای باید تا حد امکان مقدار روی کاهش یابد و سرعت گرمایش افزایش یابد.لحیم کاری فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ با فلز پرکننده روی مس نقره ای می تواند اتصالات با استحکام و انعطاف پذیری خوبی به دست آورد.داده های خاص در جدول 2 آمده است.

جدول 2 استحکام اتصالات فولادی کم کربن لحیم کاری شده با لحیم روی مس نقره ای

(2) شار: شار یا گاز محافظ باید برای لحیم کاری فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ استفاده شود.شار معمولاً با استفاده از فلز پرکننده انتخابی و روش لحیم کاری تعیین می شود.هنگامی که از لحیم کاری سرب قلع استفاده می شود، می توان از مایع مخلوط کلرید روی و کلرید آمونیوم به عنوان شار یا فلاکس دیگر استفاده کرد.بقایای این شار عموماً بسیار خورنده است و اتصال باید پس از لحیم کاری به شدت تمیز شود.

هنگام لحیم کاری با فلز پرکننده روی مس، شار fb301 یا fb302 باید انتخاب شود، یعنی بوراکس یا مخلوط بوراکس و اسید بوریک.در لحیم کاری شعله می توان از مخلوط متیل بورات و اسید فرمیک به عنوان شار لحیم کاری استفاده کرد که در آن بخار B2O3 نقش حذف فیلم را ایفا می کند.

هنگامی که از فلز پرکننده لحیم کاری روی مس نقره استفاده می شود، می توان شار لحیم کاری fb102، fb103 و fb104 را انتخاب کرد، یعنی مخلوط بوراکس، اسید بوریک و مقداری فلوراید.باقیمانده این شار تا حدی خورنده است و باید پس از لحیم کاری حذف شود.

2. تکنولوژی لحیم کاری

سطح مورد جوش باید با روش های مکانیکی یا شیمیایی تمیز شود تا اطمینان حاصل شود که لایه اکسید و مواد آلی کاملاً حذف می شوند.سطح تمیز شده نباید خیلی ناهموار باشد و نباید به تراشه های فلزی یا سایر کثیفی ها بچسبد.

فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ را می توان با روش های مختلف لحیم کاری رایج لحیم کاری کرد.در هنگام لحیم کاری شعله باید از شعله خنثی یا کمی کاهنده استفاده شود.در حین کار، تا حد امکان باید از حرارت دادن مستقیم فلز پرکننده و شار با شعله اجتناب شود.روش های حرارت دهی سریع مانند لحیم کاری القایی و لحیم کاری غوطه ور برای لحیم کاری فولاد کوئنچ شده و سکوریت بسیار مناسب هستند.در عین حال، کوئنچ یا لحیم کاری در دمای کمتر از تلطیف باید انتخاب شود تا از نرم شدن فلز پایه جلوگیری شود.هنگام لحیم کاری فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا در فضای محافظ، نه تنها خلوص بالای گاز مورد نیاز است، بلکه باید از شار گاز نیز برای اطمینان از خیس شدن و پخش شدن فلز پرکننده بر روی سطح فلز پایه استفاده شود.

شار باقی مانده را می توان با روش های شیمیایی یا مکانیکی حذف کرد.باقیمانده شار لحیم کاری آلی را می توان با بنزین، الکل، استون و سایر حلال های آلی پاک یا تمیز کرد.بقایای شار خورنده قوی مانند کلرید روی و کلرید آمونیوم باید ابتدا در محلول آبی NaOH خنثی شوند و سپس با آب سرد و گرم تمیز شوند.بقایای اسید بوریک و شار اسید بوریک به سختی حذف می شوند و تنها با روش های مکانیکی یا غوطه وری طولانی مدت در آب بالارونده قابل حل هستند.