پیش‌نویس:لحیم کاری سخت القایی

لحیم کاری سخت القایی فرآیندی است که در آن دو یا چند ماده توسط یک فلز پرکننده که نقطه ذوب کمتری نسبت به مواد پایه دارد با استفاده از گرمایش القایی به یکدیگر متصل می‌شوند. در گرمایش القایی، معمولاً مواد آهنی به سرعت به وسیله میدان الکترومغناطیسی که توسط جریان متناوب از یک سیم پیچ القایی ایجاد می شود،گرم می شوند.

مواد و کاربردها

"لحیم کاری سخت القایی برای بسیاری از مواد فلزی مناسب است، به طوری که مواد مغناطیسی راحت تر گرم می شوند. در مواردی که مواد سرامیکیدخیل هستند گرم شدن بیشتر به وسیله هدایت حرارت از قطعات فلزی اطراف یا استفاده از یک جاذب حرارتی رخ می دهد." (سو دانکرتون، 1).

طبق گفته آزمایشگاه های کابردی گروه Ambrell درباره فلزات پرکننده : نقره به دلیل نقطه ذوب پایین آن اغلب برای لحیم کاری سخت القایی مورد استفاده قرار می گیرد. بریزهای یوتکتیک نقره-مس دمای ذوب بین 600 درجه سانتی گراد تا 900 درجه سانتی گراد دارند. بریز آلومینیومی که کمترین استفاده را دارد دمای ذوبی بین 565 درجه سانتی گراد تا 615 درجه سانتی گراد را دارد. بریز مس، که ارزانترین است، دارای دمای ذوب 704 درجه سانتی گراد تا 1176 درجه سانتی گراد است. (p1)

فلز پرکننده می‌تواند به صورت دستی اعمال شود، اما به دلیل تولید نیمه‌اتوماتیک که مرسوم تر است، از اتصال پیش‌بارگذاری شده بیشتر استفاده می‌شود تا سرعت عملیات افزایش یابد و پیوند یکنواخت‌تری ایجاد شود.

فواید

دلایل خاصی برای استفاده از گرمایش القایی در لحیم کاری سخت صنعتی وجود دارد. این دلایل شامل گرمایش انتخابی، کیفیت بهتر اتصالات، کاهش اکسیداسیون و نیاز کمتر به تمیز کاری با اسید، چرخه های گرمایشی سریع تر، نتایج یکنواخت تر و مناسب بودن برای تولید در حجم زیاد می باشد.

گرمایش انتخابی

گرمایش القایی می تواند به صورت هدفمند برای ایجاد حرارت در نواحی بسیار کوچک در محدوده تلورانس های تولیدی دقیق استفاده شود. تنها قسمت های نزدیک به محل اتصال در قطعه گرم می‌شوند و سایر قسمت‌های قطعه تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند. از آنجایی که تماس مستقیم با قطعه وجود ندارد، احتمالی برای شکستگی هم وجود ندارد. عمر اتصالات به طور قابل توجهی افزایش می یابد زیرا مشکلات ناشی از قرار گرفتن مکرر در معرض گرما (مانند اعوجاج و خستگی فلز) از بین می رود. این مزیت به ویژه در فرآیندهای لحیم کاری سخت در دمای بالا بسیار مهم می شود.

با طراحی کارآمد کویل، نصب دقیق و قرار دادن قطعات ثابت، امکان ایجاد همزمان گرما در قسمت های مختلف یک قطعه وجود دارد.

اتصالات با کیفیت بهتر

گرمایش القایی با جلوگیری از جاری شدن فلز پرکننده در قسمت هایی از قطعه که نباید جریان داشته باشد، اتصالات تمیز و ضد نشتی ایجاد می کند. این توانایی برای ایجاد اتصالات تمیز و قابل کنترل یکی از دلایل استفاده گسترده از لحیم کاری سخت القایی برای کاربردهای با دقت بالا و با قابلیت اطمینان بالا است.

کاهش اکسیداسیون و تمیز کردن

گرمایش با شعله در یک جو معمولی باعث اکسیداسیون، پوسته پوسته شدن و تجمع کربن روی قطعات می شود. برای تمیز کردن قطعات، اعمال جریانات القائی ضعیف کننده و حمام‌های گران قیمت اسیدی مرسوم بوده‌اند. کوره های خلا این مشکلات را حل می کنند، اما به دلیل اندازه بزرگ، راندمان ضعیف و عدم کنترل کیفیت، محدودیت های قابل توجهی دارند. لحیم کاری سخت با استفاده از گرمایش القایی هم اکسیداسیون و هم نیاز به تمیزکاری پرهزینه را کاهش می دهد، به ویژه زمانی که از چرخه خنک شدن سریع استفاده می شود.

چرخه های گرمایش سریع

از آنجایی که زمان فرآیند گرمایش القایی در مقایسه با لحیم کاری سخت شعله ای بسیار کوتاه است، می توان قطعات بیشتری را در همان زمان پردازش کرد و گرمای کمتری به محیط اطراف منتشر می شود. «سیستم لحیم کاری سخت القایی به سرعت گرمای موضعی را ارائه می دهد که سبب کاهش تاب برداشتن و اعوجاج قطعات می شود. لحیم کاری سخت در خلاء کنترل شده یا در یک فضای محافظ خنثی می تواند به طور قابل توجهی کیفیت کلی قطعه را بهبود بخشد و روش های پرهزینه تمیز کردن قطعات را حذف کند.

نتایج یکنواخت

لحیم کاری سخت القایی یک فرآیند بسیار تکرارپذیر است زیرا متغیرهایی مانند زمان، دما، آلیاژ، اتصالات و موقعیت قطعات بسیار قابل کنترل هستند. منبع تغذیه داخلی از تامین کننده توان RF می تواند برای کنترل زمان چرخه استفاده شود و کنترل دما می تواند با پیرومترها، سنسورهای دمای بصری یا ترموکوپل ها انجام شود.

برای فرآیندهایی که شامل تولید دسته های متوسط تا بالایی از قطعات یکسان هستند، اغلب از یک سیستم کنترل خودکار استفاده می شود تا یکنواختی را بهبود دهد و به حداکثر برساند. در بیشتر موارد، جوشکاری و لحیم کاری سخت القایی در هوای آزاد انجام می شود، اما در صورت لزوم می توان آن را در یک جو کنترل شده نیز انجام داد تا قطعات کاملاً تمیز و عاری از اکسیداسیون باشند. لحیم کاری سخت القایی به طور کلی با دو قطعه فلز مشابه بهترین عملکرد را ارائه می دهد. فلزات غیرمشابه را نیز می توان با بریزینگ القایی به یکدیگر متصل کرد، اما نیاز به توجه و تکنیک خاصی دارند که دلیل آن تفاوت در مقاومت مواد، نفوذپذیری مغناطیسی نسبی و ضرایب انبساط حرارتی است. (p1)

دماها و زمان های عمومی

روند	زمان	دما (درجه فارنهایت)
لحیم کاری لوله های فولادی ضد زنگ	20 ثانیه	1330 درجه فارنهایت
لحیم کاری قطعات ارتودنسی فولاد ضد زنگ	1 ثانیه	1300 درجه فارنهایت
لحیم کاری مجموعه شیلنگ های هیدرولیک	7 ثانیه	2200 درجه فارنهایت
لحیم کاری صفحات اندازه گیری به تیغه های توربین با نیکل	5 دقیقه	2000 درجه فارنهایت
مجموعه های لوله مسی لحیم کاری	45 ثانیه	1450 درجه فارنهایت
لحیم کاری فولاد ضد زنگ به برنج	7 ثانیه	1325 درجه فارنهایت
لحیم کاری فولاد ضد زنگ به تیتانیوم	80 ثانیه	2000 درجه فارنهایت
لحیم کاری ابزار دندانپزشکی فولاد ضد زنگ	10 ثانیه	1400 درجه فارنهایت (p1)

منابع

• دانکرتون، اس (2001). لحیم کاری القایی . بازیابی شده در 19 آوریل 2008، از TWI Center For Materials Joining