در فرآیند لحیمکاری موجی، هر گرم آلیاژ لحیم بهدلیل وجود فلز قلع ارزشمند است. اما در بسیاری از خطوط تولید، بخشی از آلیاژ در اثر تماس مداوم با اکسیژن هوا اکسید شده و به صورت ذرات خاکستری یا نقرهایرنگ روی سطح مخزن مذاب ظاهر میشود؛ این همان Dross است.
هرچند تشکیل آن طبیعی است، اما میتوان با بهینهسازی شرایط کار و استفاده از شمشهای باکیفیت، مقدار این ضایعات را تا ۳۰٪ کاهش داد.
دلایل تشکیل Dross در مخزن حاوی مذاب لحیم
وقتی سطح آلیاژ لحیم مذاب حاوی قلع در تماس با اکسیژن قرار میگیرد، اکسید قلع تشکیل میشود:
Sn (Liquid)+O2→SnO2 (Solid)
لازم بهذکر است، امکان تشکیل اکسید سرب در آلیاژهای لحیم حاوی سرب نیز وجود دارد.
Pb (Liquid)+O2→PbO2 (Solid)
از آنجا که وزن مخصوص اکسیدهای فلزی یاد شده کمتر از آلیاژ مذاب است، این ماده به سطح مذاب میآید و بهتدریج به شکل Dross جمع میشود.
هر چه زمان تماس قلع با هوا بیشتر یا دمای مخزن حاوی مذاب بالاتر باشد، این واکنش سریعتر اتفاق میافتد.
عوامل مؤثر در افزایش ضایعات قلع
چند عامل کلیدی وجود دارد که به شکل مستقیم روی میزان Dross اثر میگذارند:
۱. دمای بیش از حد مخزن مذاب لحیم:
دمای بالا باعث افزایش سرعت اکسیداسیون قلع میشود، بنابراین باید درجه حرارت مخزن مذاب لحیم همواره در محدودهی استاندارد (معمولاً ۲۵۰ تا °C ۲۶۰) تنظیم شود.
۲. کیفیت پایین شمش لحیم:
شمشهای دارای ناخالصیهایی مانند آهن یا آلومینیوم باعث واکنش سریعتر با اکسیژن میشوند و ضایعات را چند برابر میکنند.
۳. ماندن طولانیمدت آلیاژ داخل مخزن در حالت مذاب بدون تولید:
زمانی که تولید متوقف است ولی مخزن روشن میماند، سطح آلیاژ برای مدت بیشتری در معرض هوا قرار گرفته و Dross بیشتری ساخته میشود.
۴. رطوبت زیاد در محیط کاری:
وجود بخار یا رطوبت در هوا سبب تسریع اکسیداسیون سطح آلیاژ میشود. بهتر است محیط کارگاه خشک و با تهویهی مناسب نگهداری شود.
۵. اختلاط یا همزدن نامناسب مخزن مذاب:
هرگونه آشفتگی زیاد در سطح مذاب، سطح تماس آلیاژ مذاب و اکسیژن را افزایش میدهد و منجر به تولید Dross بیشتر میشود.
راهکارهای مؤثر برای کاهشDross
- کنترل دقیق دمای مخزن مذاب: برای آلیاژهای بدون سرب مثل Sn‑Cu یا SAC305، دمای حدود ۲۵۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را دارد.
- استفاده از پوششها یا فلاکس ضداکسیداسیون: پوشاندن سطح مخزن مذاب با فلاکس محافظ یا روغن ضداکسیداسیون مانع تماس مستقیم قلع و اکسیژن میشود. در خطوط پیشرفتهتر از محفظه نیتروژن (N₂) روی مخزن مذاب نیز استفاده میشود که تا ۸۰٪ از تشکیل Dross جلوگیری میکند.
- شمش لحیم با خلوص بالا: شمشهای استاندارد فرآوری شده از مواد اولیه با خلوص بالا و آلیاژسازی تحت شرایط کنترل شده مانند محصولات شرکت “ارزیز صنعت”، حاوی حداقل ناخالصی بوده و مقاومت قابلتوجهی در برابر اکسیداسیون دارند. لازم به ذکر است، قبل از افزودن شمش جدید، سطح آن باید از رطوبت یا آلودگی تمیز شود.
- جلوگیری از تماس هوا هنگام توقف خط: در زمان خاموشی یا توقف تولید، سطح مخزن مذاب لحیم بهتر است با لایهای از فلاکس محافظ پوشش داده شود تا اکسیژن هوا به مذاب نرسد.
- پاکسازی منظم و ایمن مخزن مذاب لحیم: بهجای جمعکردن سرباره ایجاد شده در دورههای طولانی، بهتر است هر شیفت کاری سطح مذاب مخزن بهآرامی تمیز شود. استفاده از ابزار تمیز و ضد آلودگی از اهمیت زیادی برخوردار است.
فناوریهای نوین برای کاهش Dross
نوآوریها و فناوریهای مؤثر:
- محفظه نیتروژن: حذف اکسیژن محیط و کاهش ۷۰ تا ۸۰٪ Dross
- آلیاژهای اصلاحشده با نیکل یا ژرمانیوم: کاهش واکنشپذیری قلع با اکسیژن تا ۵۰٪
- فلاکس مایع آنتیاکسیدانت: ایجاد لایه محافظ و کاهش ۴۰ تا ۶۰٪ اکسیداسیون
- کنترل هوشمند دما (PID): جلوگیری از نوسان حرارتی و افزایش عمر مخزن مذاب
بازیافت ضایعات Dross
Dross جمعآوری شده از مخزن مذاب لحیم در واقع یک منبع ثانویهی حاوی فلزات موجود در آلیاژ لحیم است.
با استفاده از روشهای بازیافت صنعتی یا ذوب مجدد در حضور فلاکس کاهشدهنده، بخش زیادی از این فلزات میتواند مجدداً بازیافت شود.
توصیه میشود کارخانهها ضایعات خود را به تأمینکننده شمش بازگردانند تا خلوص و ترکیب آلیاژ در طی بازیافت حفظ گردد.
مواردی که باید برای کنترل میزان Dross در خطوط تولید در نظر گرفته شود
برای کاهش ضایعات مخزن آلیاژ لحیم و کنترل بهتر میزان Dross، رعایت موارد زیر ضروری است:
۱. دمای مخزن مذاب لحیم در محدوده مناسب نگه داشته شود.
بهترین دما برای بیشتر آلیاژهای بدون سرب، حدود ۲۵۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد است. دمای بالاتر از این محدوده سرعت اکسیداسیون قلع موجود در این آلیاژها را افزایش میدهد.
۲. رطوبت محیط کاری باید کنترلشده و کمتر از ۵۰٪ باشد.
محیط مرطوب، اکسیداسیون سطح مذاب را سرعت میبخشد. تهویه مناسب کارگاه نقش مهمی در کاهش Dross دارد.
۳. شمش لحیم مورد استفاده باید از مواد اولیه با خلوص بالا تهیه شده باشد.
شمشهایی فرآوری شده از فلزات با خلوص بالا تحت فرآیند ذوب و آلیاژهای کنترل شده، ناخالصی کمتری داشته و مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون دارند. استفاده از برندهای معتبر مثل “ارزیز صنعت” توصیه میشود.
۴. تمیزکاری سطح مخزن مذاب لحیم در هر شیفت کاری انجام شود.
برداشتن سرباره ایجاد شده به شکل آرام و منظم در زمانهای کوتاه، باعث میشود مقدار کمتری از آلیاژ سالم با Dross مخلوط و هدر شود.
۵. از افزودنیها یا پوششهای محافظ استفاده شود.
استفاده از لایههای محافظ مانند فلاکس آنتیاکسیدانت یا پوشش نیتروژن، تماس مذاب آلیاژی با هوا را کاهش داده و از تشکیل Dross جلوگیری میکند.
۶. فرآیند بازیافت Dross را با یک تأمینکننده معتبر هماهنگ کنید.
بازیافت صنعتی به شما کمک میکند بخش قابلتوجهی از فلز آلیاژ لحیم موجود در Dross را دوباره به چرخه تولید برگردانید و هزینهها را کاهش دهید.
نتیجهگیری
ضایعات ایجاد شده در مخزن مذاب آلیاژ لحیم هزینهای بارز اما قابل مدیریت است.
با اعمال کنترلهای دقیق بر دما، محیط و کیفیت شمش، میتوان مقدار Dross را تا حد چشمگیری کاهش داد.
بهینهسازی این فرایند علاوه بر صرفهجویی در مصرف قلع، عمر مخزن مذاب آلیاژ لحیم را افزایش داده و به پایداری فرآیند تولید کمک میکند.
فراموش نشود که فلز قلع کمتر هدررفته، یعنی تولید هوشمندانهتر و سبزتر.