مقاله لحیم کاری سخت آلومینیوم

توضیحات

  مقاله لحیم کاری سخت آلومینیوم دارای 32 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله لحیم کاری سخت آلومینیوم  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله لحیم کاری سخت آلومینیوم،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله لحیم کاری سخت آلومینیوم :

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 2 و،% 3 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 كنند. 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) استحكام و سختی تعدادی از آلیاژ‌های پایه آلومینیوم

جدول 2) طبقه بندی بین المللی آلیاژهای كار شده آلومینیوم
خواص آلومینیوم
بدلیل چگالی پایین آلومینیوم، (7/2 گرم \ سانتی‌متر‌مكعب)، این عنصر در جایی كه به فلز سبك نیاز باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. جدول 3 تعدادی از خواص آلومینیوم را با دو فلز سنگین (مس و آهن) مقایسه می‌كند. جدول 1 نشان می دهد كه استحكام كششی آلومینیوم خالص پایین است (70 مگاپاسكال در مقایسه با 360 مگاپاسكال برای فولاد ساده كربنی). 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 فیزیكی آلومینیوم در مقایسه با آهن و مس
به هر حال آلومینیوم نرم و داكتیل است و یك لایه محكم و چسبنده و دیر گداز اكسیدی (اكسید 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 اكسیدی چسبنده تقاضا برای تكنولوژیهایی جهت اتصال آلومینیوم و آلیاژهایش وجود دارد. با ملاحظه موضوع خوردگی، این مهم را بیاد می‌آوریم كه در سری الكتروشیمیایی، آلومینیوم پتانسیل منفی تری نسبت به فلزات سنگین دارد. حتی روی كه به عنوان آند فداشونده برای مخافظت فولاد به كار می‌رود پتانسیل الكترود مثبت تری نسبت به آلومینیوم دارد. این بدان معنی است كه آلیاژ‌های آلومینیوم كه شامل یكی از فلزات سنگین می‌باشند بیشتر مستعد خوردگی نسبت به خود فلزات سنگین می‌باشند.
آلومینویم معمولاً به عنوان فلز پایه برای لحیم كاری سخت به كار می‌رود. قطعات آلومینیومی به راحتی با ماشین كاری، شكل دادن و پرس كردن تهیه می‌گردند. آلومینیوم به دو طریق با سایر فلزات تفاوت دارد:
1- تشكیل سریع لایه اكسیدی مستحكم در هر جایی كه اكسیژن حضور داشته باشد مثلا در حضور آّب یا هوا
2- آلومینیوم همیشه در دمایی نزدیك دمای ذوب خودش لحیم كاری سخت می گردد

نكات طراحی اتصال
لحیم كاری سخت به عنوان فرایندی مطرح است كه در آن مواد مذاب با حد مناسبی از سیالیت بوسیله خاصیت جذب موئینگی به داخل شكاف كشیده می شوند و بین سطوح تقریبا بهم چسبیده و موازی همدیگر را پر می كنند. در شرایط ایده ال اتصالات تمام شده باید طوری منظم باشد كه بتوانند بارهای اعمالی مانند برش را بهتر از كشش و فشار تحمل كنند.
شكل 1) طرح تعدادی از اتصالات انجام شده بوسیله جوشكاری (شكل 1 (a)) و با لحیم و با فیلرهای نقره (شكل 1 (b)) را نشان می دهد. برای لحیم كاری سخت آلومینیوم، طرح اتصال باید سازگاری خوبی بین جوشكاری و لحیم كاری را ایجاد كند.

شكل 1) چند طرح انتخابی از فرایندهای مختلف اتصال
اصول طرح اتصال مختصر شده در بالا با جزئیات بیشتری در شكل 2 بیان شده و این شكل طرحهای اتصال پیشنهادی كه برای لحیم آلومینیوم در انواع سازه‌ها رضایت بخش خواهد بود را نشان می‌دهد.

شكل 2) تعدادی از طرحهای اتصال معرفی شده برای لحیم كاری سخت آلومینیوم
قطعات مونتاژ شده كه قرار است لحیم كاری سخت گردند را می‌توان به طریقه های مختلف برای اتصال آماده نمود. وقتی طرح اتصال طوری است كه اجازه استفاده از فلاكس را به ما می دهد قیود باید طوری باشد كه بكار بردن فلاكس و اعمال گاز برای روان كردن فیلر داخل محل اتصال اطمینان بخش باشد.

اتصالات سر به سر را می‌توان برای دستیابی به اتصال محكم كه استحكام آن برابر با استحكام فلز پایه باشد، به كار برد.
اتصالات سر به سر كه نیاز به جریان طولانی مسیر برای فیلر متال دارند باید تنها برای جاری شدن در یك جهت طراحی گردند (برای ممانعت از به تله افتادن فلاكس خورنده)

اتصالات لب به لب و لب به لب مورب دارای استحكام یكسانی با فلز پایه نمی باشند اما می توان آنها را رضایت بخش خواند. (این نكته باید بیان شود كه اتصالات لب به لب و لب به لب مورب ضعیف تر از اتصالات سر به سر می‌باشند زیرا سطح اتصال آنها كمتر از سطح اتصال در اتصالات سر به سر می باشد) برای لحیم كاری، سخت بدون فلاكس، خط تماس مطلوب است و حالت بدون فاصله بین سطوح ترجیح داده می‌شود. آلیاژهای لحیم سخت (برای مثال سری BNi) می‌توانند استحكام معادل فلز مادر را ایجاد كنند. به شرطی كه به مدت طولانی برای ایجاد خواص ریز ساختاری و اندازه دانه مشابه با فلز مادر، همگن گردند.

در لحیم كاری با فلاكس، فاصله بین سطوح باید كافی باشد (برای ممانعت از انجماد نابهنگام فیلر متال در فضاهای مویینگی كوچك كه ناشی از قابلیت حلالیت متقابل فلز پایه و فیلر متال می باشد) این فضاها (مویینگی) می تواند فلاكس را به دام انداخته و سبب تخلخل گردند.

فاصله بین سطوح كه رنج آن از 05/0 تا 1/0 میلی متر است برای لبه های نازك كافی است. لبه های بزرگتر ممكن 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 660 ( نقطه ذوب آلومینیم ) فراترمی رود این حقیقت تنهادلیل درحذف کردن % 99 مواد پرکننده لحیم کاری سخت برای اتصال آلومینیم وآلیاژهایش می باشد

انتخاب مواد پركننده برای لحیم كاری سخت آلومینیوم به هفت آلیاژ بر اساس استاندارد BSEN1044 محدود شده است كه آنها را در جدول زیر می‌بینید.

احتمالا یكی از فاكتورهای غیر معمول در ارتباط با لحیم كاری سخت آلومینیوم این است كه ماده لحیم اغلب برای اتصال به طور مجزا به كار برده نمی شود بلكه آن به عنوان بخش كاملی از ماده ساختمانی به كار می‌رود. ماده پركننده در لحیم سخت آلومینیوم كه قرار است با آلومینیوم اتصال ایجاد كند مانند لایه ای است كه در شكل 3 نشان داده شده است.

شكل 3) اساس و شكل یك لایه ورق با مواد پركننده لحیم سخت كه برای ساخت رادیاتورهای آلومینیومی به كار می رود.
آلیاژهای مورد استفاده در لحیم كاری سخت و با فلاكس معمولا شامل 7 تا 12% سیلیكون و مابقی الومینیوم می باشند و آلیاژهای بكار برده شده در لحیم كاری سخت و بدون فلاكس از درصدهای بالاتر سیلیكون (بالای 9%) همراه با افزودنی‌های متفاوتی از منیزیم برای افزایش بهسازی اكسید به منظور افزایش قابلیت خیس كنندگی تشكیل شده اند. برای فرایند خلا

(بدون فلاكس) آلیاژ BAlSi با 6 تا 11% ‌Si معروف است همچنین آلیاژ BAlSi با 3 تا 5% Si برای فرایند بدون فلاكس همراه با افزودنی منیزیم برای بهسازی به كار می رود شكل زیر دمای فیلرهای مورد استفاده در لحیم كاری سخت آلومینیوم و دمای آلیاژهای آلومینیوم را نشان می دهد.

مونتاژ كردن اجزا

در روش لحیم كاری سخت با فلاكس، خود فیكس كردن (self-fixturing) یك روش عالی مونتاژ كردن است. این روش ممكن است همراه با استفاده از زائده‌ها، میخ ها، پرچ ها، پیچ ها و ; باشد.روش خود فیكس كردن ارزان، سریع است و خود به انواع مختلف مونتاژ كردن تقسیم می گردد. باید هنگام انتخاب آلیاژ گیره دقت كرد كه دمای سالیدوس آن بیشتر از دمای فرایند لحیم كاری سخت باشد.
فیكچسرهای با بار فنری می توانند خصوصا برای تولید بالا و مونتاژهای پیچیده مفید باشند این فیكسچرها برای مونتاژهای انبوه عالی اند (مثلا برای مبدلهای حرارتی) زمانی كه تطابق و تنظیم بطور درست انجام گیرد فیكچسرهای با بار فنری می توانند از له شدن قطعات مونتاژ كه اغلب بدلیل انبساط بالای آلومینیوم حین گرم كردن می باشد، ممانعت نماید. هم از فنرهای چرخان و هم از فنرهای تسمه ای می توان استفاده كرد.
فیكسچرهای وزنی اغلب برای موارد تولید پایین و در حالتهایی كه اختلافات بین شكل و اندازه قطعات استفاده از فیكسچرهای گران قیمت را محدود می كند ، استفاده می گردند.

ورق لحیم كاری سخت
ورق لحیم كاری سخت معمولا بوسیله رول باندینگ فیلر متال به فلز پایه تهیه می گردد و می تواند یك لایه ساده (فقط روی پهلوها) یا دو لایه باشد و یك روش خیلی مفید برای بكار بردن فیلر متال باشد ورق لحیم كاری سخت بطور مفیدی در مونتاژ موارد، تعداد مونتاژ بالا مثلا در مبدلهای حرارتی یا سایر مونتاژ كاری های پیچیده استفاده می گردد و ورق لحیم كاری سخت یك كمك کننده عالی در مونتاژهایی است كه قرار است چند تا اتصال بطور همزمان انجام گیرد.

فرایندهای متداول در لحیم کاری سخت آلومینیوم
هر منبع حرارتی که برای افزایش دمای کامپوننت ها به دمای لحیم کاری سخت بکارگرفته می شود را می توان موقعیکه آلومینیم لحیم می گردد بکارگرفت عموما انتخاب ما بین لحیم کار ی شعله ای و لحیم کاری کوره ای می باشد
1- لحیم كاری سخت شعله ای

هنگام استفاده از لحیم كاری سخت شعله ای برای آلومینیوم باید این مهم را یادآور شویم كه فلز آلومینیوم به راحتی سایر فلزات قابلیت لحیم كاری ندارد. لحیم كاری الومینیوم متفاوت است و نیاز به توجه جزئیات بیشتری دارد.
لحیم كاری سخت شعله ای بصورت اتوماتیك، برای آلومینیوم به طور وسیعی به كار گرفته شده است یك مثال جالب از یك ماشین نسبتا ساده برای لحیم كاری سخت كامپونیت های آلومینیومی در صنایع خودرو در شكل 4 نشان داده شده است.

شكل 4) یك دستگاه دو ایستگاهه كه بطور ایده الی مناسب لحیم كاری سخت شعله ای كامپوننت های آلومینیومی در صنایع خودرو طراحی شده است. (نكته وجود یك پیرمتر اپتیكی در بالا و سمت چپ برای تنظیم دما در طول فرایند لحیم كاری سخت، می باشد).

لحیم كاری شعله‌ای هم بصورت دستی و هم بصورت اتوماتیك در عملیات تعمیری استفاده می‌گردد. محدودهای لحیم كاری سخت شعله ای از اتصالات ساده لوله به لوله تا نسبتا پیچیده و مونتاژهای ماشینی شده را پوشش می دهد. لحیم كاری سخت شعله ای شبیه جوشكاری با گاز (در جایی كه گرما بر روی محل اتصال به صورت موضعی اعمال می شود) است.

بدلیل اینكه آلومینیوم حین گرم كردن تغییر رنگ نشان نمی دهد. این خیلی مشكل است كه بدانیم كی (چه زمانی) قطعات به دمای لحیم كاری سخت رسیده اند. فلاكس هایی كه در دمایی كمتر از دمای فیلر متال ذوب می شوند را می توان به عنوان مشخصه دما به كار گرفت. سطوح اتصال با یك فلاكس لحیم كاری سخت می شوند. یك شعله نرم و كوتاه بالای كل سطوح حركت داده می شود و فیلر متال را می توان از قبل به كار گرفت و یا بصورت مداوم تغذیه نمود. بعد از لحیم كاری سخت، فلاكس كلریدی باقیمانده را باید از سطوح حذف كرد.

جدول 4 تعدادی از داده های با ارزش درباره قابلیت لحیم پذیری آلیاژ های آلومینیوم سری AA را بیان می كند و جدول 5 آلیاژهای پایه آلومینیومی با قابلیت لحیم كاری سخت شعله ای را نشان می دهد. در این جداول به ستون سالیدوس توجه كنید. باید توجه كنید كه تعدادی از آلیاژهای شامل منیزیم بالا در جدول 5 معرفی شده اند همانطوری كه در قسمت های بعدی بحث خواهیم كرد چنین موادی معمولا غیر ممكن است بتوان آنها را با فرایند لحیم كاری كوره ای NOCLOK لحیم كاری نمود. در روشهای لحیم كاری سخت شعله ای، سرعت گرم كردن بالاتر از لحیم كاری سخت كوره ای است و اثر زیان آور میزان منیزیم آلیاژ كمتر مطرح می شود.

جدول 4) تعدادی از داده های با ارزش درباره قابلیت لحیم پذیری آلیاژ های آلومینیوم سری AA

جدول 5 ) آلیاژهای پایه آلومینیومی با قابلیت لحیم كاری سخت شعله ای

الف) انواع فلاكس های لحیم سخت شعله ای آلومینیوم

برای دریافت اینجا کلیک کنید