لحیم‌کاری یکی از فرآیندهای مهم در صنعت برای اتصال قطعات فلزی است که در حوزه‌هایی مانند الکترونیک، لوله‌کشی و حتی صنایع هنری کاربرد گسترده دارد. در این مقاله قصد داریم شما را با لحیم‌کاری سخت (Brazing) و تفاوت‌های آن با لحیم‌کاری نرم (Soldering) آشنا کنیم.
در هر دو روش، هدف ایجاد اتصال محکم و قابل اعتماد میان قطعات است؛ اما انتخاب فرآیند مناسب و رعایت اصول صحیح لحیم‌کاری نقش کلیدی در کیفیت نهایی اتصال دارد. اگر این اصول به درستی رعایت نشود، اتصال ضعیفی ایجاد خواهد شد که ممکن است به‌اصطلاح “لحیم سرد” یا جوش ناقص منجر شود.
به طور کلی، لحیم‌کاری را می‌توان به دو دسته‌ی کلی تقسیم کرد: لحیم‌کاری نرم و لحیم‌کاری سخت. هر یک از این روش‌ها ویژگی‌ها، کاربردها و تکنیک‌های مختص به خود را دارند که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.
مفهوم لحیم‌کاری سخت (بریزکاری) چیست؟
لحیم‌کاری سخت یا بریزکاری، فرآیندی است که طی آن دو فلز یا دو قطعه‌ی فلزی بدون ذوب شدن فلز پایه، با استفاده از یک فلز پرکننده که نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به فلز پایه دارد، به یکدیگر متصل می‌شوند. در این روش، فقط فلز پرکننده ذوب شده و در شکاف میان قطعات جریان یافته و پس از سرد شدن، موجب ایجاد اتصال قوی میان آنها می‌گردد.
یکی از ویژگی‌های مهم لحیم‌کاری سخت این است که دمای فرآیند بالاتر از ۴۵۰ درجه سلسیوس و همواره کمتر از نقطه ذوب فلز پایه است. در زبان انگلیسی، به این فرآیند “Brazing” گفته می‌شود.
لحیم‌کاری سخت از لحاظ عملکرد، تفاوت‌هایی با جوشکاری و لحیم‌کاری نرم دارد. برخلاف جوشکاری، در این روش فلز پایه ذوب نمی‌شود؛ و تفاوت اصلی آن با لحیم‌کاری نرم نیز در دمای انجام فرآیند است که در بریزکاری بالاتر بوده و معمولاً باعث ایجاد اتصال قوی‌تر و فاصله کمتر بین قطعات می‌شود.
تفاوت لحیم کاری سخت و نرم در چیست؟
در بخش قبل با ماهیت فرآیند و دمای انجام آن آشنا شدید. اما حالا بهتر است تفاوت‌های میان لحیم‌کاری نرم و سخت را به طور دقیق‌تر مرور کنیم. اساساً چرا به یکی «لحیم‌کاری سخت» و به دیگری «لحیم‌کاری نرم» می‌گویند؟ در ادامه به بررسی کامل تفاوت این دو فرآیند پرداخته‌ایم.
- در لحیم‌کاری نرم (Soldering) ماده پرکننده (معمولاً سیم لحیم) با استفاده از هویه و در دمایی کمتر از ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود. به همین دلیل، لحیم‌کاری نرم عمدتاً در اتصالات سبک مانند مدارهای الکترونیکی به کار می‌رود.
- لحیم‌کاری سخت (Brazing) فرآیندی است که ماده پرکننده در دمایی بالاتر از ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد اما پایین‌تر از نقطه ذوب فلز پایه ذوب و اتصال ایجاد می‌کند. در این روش، اغلب برای ایجاد اتصالات قوی‌تر و مقاوم‌تر در صنایع مختلف استفاده می‌شود.
- فرآیند بریزینگ معمولاً سرعت انجام بالاتری دارد و در حجم زیاد تولید (تولید انبوه) بسیار کاربردی است.
- در صنایع، استفاده از دستگاه‌های اتوماتیک برای لحیم‌کاری سخت، درصد خطای انسانی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
- اتصال ایجاد شده در بریزینگ، استحکام قابل توجهی داشته و می‌تواند تا حدود ۶۰۰ مگاپاسکال مقاومت داشته باشد.
مزایای لحیم‌کاری سخت چیست؟
امروزه در بسیاری از صنایع، لحیم‌کاری سخت (بریزینگ) به عنوان روشی مؤثر برای اتصال انواع فلزات و حتی مواد غیر فلزی به کار می‌رود. این فرآیند مزایای متعددی دارد که در ادامه به مهم‌ترین آنها اشاره می‌شود:
۱.اتصال بسیار مستحکم
یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های لحیم‌کاری سخت، ایجاد اتصال بسیار قوی بین قطعات است. این اتصال دوام بالایی داشته و در برابر فشار، مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهد.
۲.امکان اتصال فلزات هم‌جنس و غیرهم‌جنس
برخلاف برخی روش‌های اتصال، بریزینگ محدودیتی از نظر جنس قطعات ندارد و می‌توان انواع فلزات هم‌جنس و غیرهم‌جنس را به راحتی به هم متصل کرد.
۳. کاربرد در مواد غیر فلزی
جالب است بدانید که علاوه بر فلزات، در برخی موارد می‌توان از لحیم‌کاری سخت برای اتصال سرامیک‌ها و سایر مواد غیر فلزی نیز استفاده کرد.
۴. قابلیت استفاده در تولید انبوه و کاهش هزینه‌ها
این فرآیند امکان تولید انبوه قطعات را فراهم می‌کند و به دلیل سرعت بالا و کاهش نیاز به عملیات تکمیلی، به کاهش چشمگیر هزینه‌های تولید منجر می‌شود.
۵. امکان انجام به صورت دستی یا اتوماتیک
بریزینگ را می‌توان هم به صورت دستی و هم با دستگاه‌های اتوماتیک اجرا کرد. در روش اتوماتیک، خطاهای انسانی بسیار کمتر خواهد بود و کیفیت کار بهبود می‌یابد.
۶. قابلیت کاربرد در ابعاد و ضخامت‌های مختلف
این روش نه تنها برای قطعات بزرگ و ضخیم، بلکه برای قطعات کوچک، نازک یا اتصالات خاص مثل نبشی‌ها نیز قابل اجراست.
آلیاژهای مورد استفاده در فرایند لحیم‌کاری سخت کدامند؟
همان‌طور که در بخش‌های قبل اشاره شد، این روش برای طیف گسترده‌ای از فلزات قابل استفاده است. با این حال، برخی فلزات به دلیل ویژگی‌های ساختاری یا شیمیایی، گزینه‌های مناسب‌تری برای لحیم‌کاری سخت (بریزکاری) محسوب می‌شوند و فرآیند اتصال روی آنها نتایج بهتری دارد. از جمله این فلزات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
آلیاژ برنج
برنج یکی از مناسب‌ترین فلزات برای فرایند لحیم‌کاری سخت (بریزکاری) به شمار می‌آید. ساختار ویژه این فلز، امکان برقراری اتصال‌های مستحکم و باکیفیت را فراهم می‌سازد؛ به‌طوری‌که نقاط مختلف قطعات برنجی به‌راحتی به یکدیگر لحیم می‌شوند. به همین دلیل، برنج جایگاه ویژه‌ای در ساخت زیورآلات و لوازم سرگرمی دارد. این ماده از نظر سازگاری و قابلیت لحیم‌پذیری، یکی از بهترین گزینه‌ها برای انجام عملیات بریزکاری محسوب می‌شود.
آلومینیوم
آلومینیوم و آلیاژهای آن نیز از جمله فلزاتی هستند که می‌توان در فرآیند لحیم‌کاری سخت (بریزکاری) مورد استفاده قرار داد. با این حال، برای ایجاد اتصالات محکم و استاندارد میان قطعات آلومینیومی، استفاده از تجهیزات مناسب و هویه مناسب، ضروری است. در غیر این صورت، دستیابی به اتصالی دقیق و با کیفیت امکان‌پذیر نخواهد بود.
سرب
در گذشته، بسیاری از فلزات مورد استفاده در صنایع مختلف بر پایه سرب بودند و کاربرد گسترده‌ای داشتند. با این حال، به دلیل اثرات زیان‌بار سرب بر سلامت انسان و محیط زیست، استفاده از آن در بسیاری از موارد ممنوع شد. با وجود این ممنوعیت، سرب همچنان یکی از فلزات رایج و مناسب برای فرآیند لحیم‌کاری به شمار می‌رود.
مس
مس یکی از آلیاژهایی است که به‌راحتی قابلیت لحیم‌کاری دارد. این فلز به دلیل ویژگی‌های خاص خود، در ساخت انواع ظروف و محصولات تزئینی کاربرد گسترده‌ای یافته است.
نقره و طلا
طلا و نقره نیز از جمله فلزاتی هستند که به راحتی قابلیت لحیم‌کاری دارند. این فلزات به دلیل ویژگی‌های فیزیکی خاص و همچنین ارزش بالای خود، عمدتاً در ساخت جواهرات و زیورآلات مورد استفاده قرار می‌گیرند. طلا و نقره را می‌توان به سادگی و با استفاده از لحیم، به یکدیگر یا به یکدیگر متصل کرد.
همان‌گونه که پیش‌تر گفته شد، برخی فلزات به‌راحتی و بدون مشکل با استفاده از فرایند لحیم به یکدیگر متصل می‌شوند. اما فلزاتی مانند آهن، نیکل و فولاد نرم، لحیم‌پذیری دشوارتری دارند و گزینه‌های مناسبی برای این فرایند محسوب نمی‌شوند.
سخن پایانی
در این مقاله تلاش شد مقدماتی درباره لحیم‌کاری سخت ارائه شود و اطلاعاتی در این زمینه در اختیار خوانندگان قرار گیرد. در بخش دوم این مقاله، مباحث کاربردی‌تر و نکات تخصصی‌تری پیرامون این فرایند مطرح خواهد شد.