لحیم کاری آلومینیوم فرایندی پرکاربرد و البته نسبتا پیچیده و چالش برانگیز برای اتصال آلیاژهای آلومینیوم است. برای انتخاب فیلر متال مناسب برای اتصال دهی آلیاژهای آلومینیوم یا حتی اتصال ناهمجنس آلومینیوم به فلزات دیگر باید دقت بالایی به خرج داد. نکته بسیار مهم این است که فلز آلومینیوم ، اکسیدی تشکیل میدهد که دمای ذوب بسیار بالایی دارد و موجب کاهش شدید ترکنندگی سطح فلز خواهد شد. بنابراین توجه به این دو مورد در لحیم کاری آلومینیوم از اهمیت بالایی برخوردار است.

لحیم کاری سخت آلومینیوم

لحیم کاری سخت آلومینیوم فرایندی است که عمل اتصال قطعات را به وسیله لحیم هایی انجام می دهد که دمای ذوبی بالا تر از 450 درجه سانتیگراد و زیر دمای انجماد قطعه آلومینیومی دارند. در لحیم کاری سخت آلومینیوم ، فلز لحیم در فضای بین دو قطعه به وسیله فرایند مویینگی پخش میشود. بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم قابلیت لحیم کاری به وسیله فلز های لحیم معمول را دارند.

لحیمکاری آلومینیوم

لحیم کاری سخت آلومینیوم و بسیاری از آلیاژهای آن به وسیله فلزات پرکننده معمول امکان پذیر است. در این خصوص، تفاوت قابل توجهی بین آلیاژهای کار شده یا ریختگی و عملیات حرارتی پذیر و ناپذیر وجود ندارد. همه آلیاژهای سری 1000 ، 3000 و 6000 قابلیت لحیم کاری سخت آلومینیوم را دارند. آلیاژهای سری 5000 نیز که زیر 2 درصد منیزیم داشته باشند، توسط فرایند لحیم کاری سخت آلومینیوم به یکدیگر متصل میشوند. اما آلیاژهای سری 5000  دارای بیش از دو درصد منیزیم به دلیل خاصیت ترکنندگی ضعیف و نقطه ذوب پایین تر از فلزات پر کننده معمول، قابلیت لحیم کاری سخت ندارند.

 سری های 2000 و 7000 نیز به دلیل دمای ذوب پایین، قابلیت لحیم کاری سخت آلومینیوم را ندارند. بسیاری از آلیاژهای ریخته گری شامل سری های 356 ، 357 ، 359 ، 443 و 712 بوسیله لحیم های سخت قابل اتصال هستند. به طور کلی آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم که کیفیت خوبی داشته و عاری از حفره و عیوب دیگر باشند، قابلیت لحیم کاری سخت آلومینیوم معادل آلیاژهای کارشده را دارند. لازم به ذکر است که آلیاژهای دایکست شده لحیم پذیری خوبی ندارند.

فلز پرکننده لحیم کاری سخت آلومینیوم

 فلزات لحیم معمول برای لحیم کاری سخت آلومینیوم همگی از دسته آلیاژهای آلومینیوم سری 4000 هستند. آلیاژهای سری 4000، آلیاژهای آلومینیوم و سیلیسیم هستند. این دسته آلیاژهای آلومینیوم سیالیت بالایی دارند که آن ها را به گزینه مناسبی برای استفاده در فرایند لحیم کاری سخت آلومینیوم بدل میکند. اضافه کردن سیلیسیم تا دوازده درصد، دمای ذوب آلومینیوم سری 4000 را کاهش میدهد. با اضافه کردن 4 درصد مس به این دسته آلیاژها میتوان نقطه ذوب لحیم را به حدی پایین آورد که برای لحیم کاری سخت آلومینیوم سیلیسیم نیز قابل استفاده باشند.

سیم لحیم

فلزات پرکننده در لحیم کاری سخت آلومینیوم به شکل های سیم، میله، فویل، پودر یا خمیر استفاده میشوند. پودر ها و خمیر های لحیم کاری آلومینیوم معمولا همراه با خود فلاکس نیز دارند. این محصولات برای بسیاری از فرایندهای لحیم کاری آلومینیوم شامل لحیم کاری آلومینیوم با شعله قابل استفاده هستند. در برخی از موارد نیز فلز پرکننده لحیم کاری آلومینیوم به صورت پوشش روی ورق پایه نیز اعمال میشود. این ورق های دارای پوشش قابلیت شکل دهی و کار شدن بوسیله فرایندهای شکل دهی معمول را دارند. در صورت لزوم، ورقهای دارای پوشش لحیم ، جهت لحیم کاری آلومینیوم به قطعات دیگر به کوره منتقل میشوند.

فلاکس در لحیم کاری سخت آلومینیوم

در فرایند لحیم کاری سخت آلومینیوم ، محافظت از سطوح اتصال به وسیله فلاکس انجام میشود. اضافه کردن فلاکس های شیمیایی در فرایند های سنتی تر لحیم کاری آلومینیوم استفاده میشود. فرایندهایی مثل لحیم کاری با شعله که محافظت مناسبی ندارند و احتمال اکسیداسیون سطوح اتصال طی فرایند بالا می باشد. اما در فرایندهایی مثل لحیم کاری آلومینیوم تحت اتمسفر خلا یا تحت اتمسفر گاز خنثی، فلاکس کاربردی ندارد. در این فرایندها از یک لایه منیزیم استفاده میشود تا اکسیدهای اضافی موجود روی سطح حذف شوند.

فلاکس لحیم آلومینیوم

فلاکس های مورد استفاده برای لحیم کاری سخت آلومینیوم از جنس نمک های فلوئورید و کلورید هستند که در ترکیب با آب یا الکل به شکل خمیری در می آیند. خمیر یا دوغاب حاصل شده، با قلم مو، اسپری یا غوطه وری روی سطح قطعه اعمال میشود. تمیزکاری فلاکس بعد از فرایند اهمیت زیادی دارد. مرحله اول تمیزکاری قطعه بعد از اتمام لحیم کاری آلومینیوم بوسیله غوطه ور کردن در آب داغ انجام میشود. سپس در ادامه، چنانچه باقیمانده فلاکس روی سطح قطعه مانده باشد از مواد شیمیایی مانند انواع اسید برای شستشوی قطعه استفاده میشود.

فرایندهای لحیم کاری سخت آلومینیوم

لحیم کاری سخت آلومینیوم بوسیله بسیاری از فرایندهای معمول مانند لحیم کاری با شعله، غوطه وری، لحیم کاری در کوره یا لحیم کاری القایی انجام میشود. همانطور که پیشتر گفته شد، فرایندهای لحیم کاری که در خلا انجام میشوند فرایندهای بدون فلاکس هستند. ولی باقی فرایندهای لحیم کاری سخت آلومینیوم به همراه فلاکس مناسب انجام میشوند.

لحیم کاری نرم آلومینیوم

لحیم کاری آلومینیوم به روش لحیم کاری نرم هم انجام میشود. لحیم کاری نرم به گروهی از فرآیندهای اتصال گفته میشود که در آنها، قطعه کار و فلز لحیم در دمایی پایین تر از 450 درجه سانتیگراد متصل میشوند. به منظور لحیم کاری آلومینیوم در این روش باید دقت بیشتری روی پارامترهای فرایند به خرج داد تا اتصال بدون عیبی شکل بگیرد. فرایندهایی مثل لحیم کاری نرم فعال (که در آن فلاکس با سطح قطعه کار واکنش شیمیایی میدهد) و لحیم کاری نرم خراشان برای دستیابی به ترکنندگی بهتر انجام میشوند. لحیم کاری آلومینیوم به این روش نیاز به فلاکس های خاصی دارد.

قطعه لحیم کاری شده آلومینیومی

 آلیاژهای آلومینیوم که زیر یک درصد منیزیم یا زیر 5 درصد سیلیسیم دارند، به این روش لحیم کاری میشوند. منیزیم در باقی آلیاژهای آلومینیوم، لایه اکسید سختی ایجاد میکند که مانع ترکنندگی مناسب لحیم نرم میشود. وجود تنشهای پسماند ناشی از کارسختی یا کوئنچ میتواند لحیم کاری نرم آلومینیوم را به این روش با مشکل مواجه کند. یک توجیه ارائه شده این است که که تنش پسماند موجب افزایش نفوذ فلز لحیم در مناطق مرزدانه ای میشود و ایجاد ترک یا کاهش خواص مکانیکی میکند. لحیم کاری آلومینیوم در این فرایند را میتوان بر اساس محدوده دمای ذوب به سه دسته بندی تقسیم کرد.

دسته بندی های لحیم کاری آلومینیوم با لحیم نرم

دسته اول فلزات لحیم فرایند لحیم کاری آلومینیوم نقطه ذوبی بین 150 تا 160 درجه سانتیگراد دارند. این فلزات پرکننده دارای سرب و/یا قلع و همچنین مقادیر کمی روی، کادمیوم و بیسموت هستند. افزودن این عناصر مقاومت به خوردگی اتصال لحیم شده را افزایش میدهد. این دسته پایین ترین مقاومت به خوردگی را بین فرایندهای لحیم کاری نرم آلومینیوم دارند.

لحیم کاری سخت آلومینیوم

دسته دوم لحیم های نرم لحیم کاری آلومینیوم بین 160 تا 370 درجه ذوب میشوند. این لحیم ها دارای قلع یا کادمیوم در ترکیب با روی هستند. اضافه کردن مس، سرب، نیکل، نقره و گاهی اوقات نیز آلومینیوم موجب تقویت خواص مختلف ماده لحیم میشود. آلیاژهای قلع روی با نسبت 7 به 3 و روی کادمیوم با نسبت 6 به 4 پرکاربردترین آلیاژهای لحیم کاری آلومینیوم در این دسته هستند. به دلیل مقادیر بالای روی، این آلیاژها ترکنندگی بسیار خوبی دارند و اتصال ایجاد شده مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی خواهد داشت.

بیشترین نقطه ذوب بین فیلرهای نرم لحیم کاری آلومینیوم مربوط مختص دسته سوم است که بین 370 تا 430 درجه سانتیگراد ذوب میشوند. این دسته از آلیاژها بر پایه روی تشکیل شده اند که تا ده درصد آلومینیوم دارند. به منظور تقویت خواص متفاوت این آلیاژها، به آنها مقادیری مس، کادمیوم، نیکل و آهن اضافه میشود. این دسته فیلر متال های لحیم کاری آلومینیوم استحکام برشی مناسب (تا 100 مگاپاسکال)، قیمت پایین و مقاومت به خوردگی بسیار خوبی دارند.