توصيل المعادن بالنحاس واللحام بالنحاس واللحام

توصيل المعادن بالنحاس واللحام بالنحاس واللحام

هناك العديد من الطرق المتاحة لربط المعادن، بما في ذلك اللحام واللحام بالنحاس واللحام بالنحاس. ما الفرق بين اللحام واللحام بالنحاس؟ ما الفرق بين اللحام بالنحاس واللحام بالنحاس؟ دعنا نستكشف الفروق بالإضافة إلى المزايا النسبية بالإضافة إلى التطبيقات الشائعة. سوف تعمق هذه المناقشة من فهمك لربط المعادن وتساعدك على تحديد الطريقة المثلى لتطبيقك.

كيفية عمل اللحام بالنحاس النحاسي

A وصلة نحاسية بطريقة مختلفة تمامًا عن الوصلة الملحومة. الاختلاف الكبير الأول هو في درجة الحرارة - فاللحام بالنحاس لا يذيب المعادن الأساسية. وهذا يعني أن درجات حرارة اللحام بالنحاس تكون دائمًا أقل من درجات انصهار المعادن الأساسية. كما أن درجات حرارة اللحام بالنحاس تكون أقل بكثير من درجات حرارة اللحام بالنحاس لنفس المعادن الأساسية، مما يؤدي إلى استخدام طاقة أقل.

إذا كان اللحام بالنحاس لا يدمج الفلزات الأساسية، فكيف يتم الربط بينهما؟ إنه يعمل عن طريق إنشاء رابطة معدنية بين معدن الحشو وأسطح المعدنين اللذين يتم وصلهما. والمبدأ الذي يتم من خلاله سحب معدن الحشو من خلال الوصلة لإنشاء هذه الرابطة هو العمل الشعري. في عملية اللحام بالنحاس، يتم تطبيق الحرارة على نطاق واسع على المعادن الأساسية. ثم يتم وضع معدن الحشو في اتصال مع الأجزاء المسخنة. يتم صهره على الفور بواسطة الحرارة في المعادن الأساسية ويتم سحبه بفعل الشعيرات الدموية بالكامل عبر الوصلة. هكذا يتم عمل الوصلة الملحومة بالنحاس.

تشمل تطبيقات اللحام بالنحاس الإلكترونيات/الكهرباء، والفضاء، والسيارات، والتدفئة والتهوية والتكييف/التدفئة والتهوية والتبريد، والبناء وغيرها. تتنوع الأمثلة من أنظمة تكييف الهواء للسيارات إلى شفرات التوربينات النفاثة شديدة الحساسية إلى مكونات الأقمار الصناعية إلى المجوهرات الفاخرة. توفر عملية اللحام بالنحاس ميزة كبيرة في التطبيقات التي تتطلب الربط بين المعادن الأساسية غير المتشابهة، بما في ذلك النحاس والصلب وكذلك المعادن غير المعدنية مثل كربيد التنجستن والألومينا والجرافيت والماس.

المزايا النسبية. أولاً، الوصلة الملحومة بالنحاس هي وصلة قوية. وفي كثير من الحالات تكون الوصلة الملحومة بالنحاس بشكل صحيح (مثل الوصلة الملحومة) في كثير من الحالات بنفس قوة أو أقوى من المعادن التي يتم ربطها. ثانيًا، تُصنع الوصلة عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا، تتراوح بين 1150 درجة فهرنهايت إلى 1600 درجة فهرنهايت (620 درجة مئوية إلى 870 درجة مئوية).

والأهم من ذلك أن المعادن الأساسية لا يتم صهرها أبداً. وبما أن المعادن الأساسية لا يتم صهرها، فيمكنها عادةً الاحتفاظ بمعظم خواصها الفيزيائية. هذه السلامة المعدنية الأساسية هي سمة مميزة لجميع الوصلات الملحومة بالنحاس، بما في ذلك الوصلات ذات المقاطع الرقيقة والسميكة. كما أن الحرارة المنخفضة تقلل أيضًا من خطر تشويه المعدن أو التواءه. ضع في اعتبارك أيضًا أن درجات الحرارة المنخفضة تتطلب حرارة أقل - وهو عامل توفير كبير في التكلفة.

ومن المزايا المهمة الأخرى للنحاس النحاسي سهولة الربط بين المعادن غير المتشابهة باستخدام التدفق أو السبائك المغلفة/المغطاة بالتدفق. إذا لم تكن مضطرًا إلى صهر المعادن الأساسية لربطها، فلا يهم إذا كانت نقاط انصهارها مختلفة بشكل كبير. يمكنك دمج الفولاذ بالنحاس بنفس سهولة دمج الفولاذ بالفولاذ. أما اللحام فهو قصة مختلفة لأنه يجب عليك إذابة الفلزات الأساسية لدمجها. هذا يعني أنه إذا حاولت لحام النحاس (درجة انصهار 1981 درجة فهرنهايت/1083 درجة مئوية) بالفولاذ (درجة انصهار 2500 درجة فهرنهايت/1370 درجة مئوية)، يجب عليك استخدام تقنيات لحام متطورة ومكلفة إلى حد ما. إن السهولة التامة لربط المعادن غير المتشابهة من خلال إجراءات اللحام بالنحاس التقليدية تعني أنه يمكنك اختيار أي معادن مناسبة لوظيفة التجميع، مع العلم أنك لن تواجه مشكلة في ربطها بغض النظر عن مدى اختلاف درجات حرارة انصهارها.

كما أن وصلة نحاسية لها مظهر سلس وملائم. هناك مقارنة بين الشريحة الصغيرة والأنيقة للمفصل الملحوم بالنحاس والخرزة السميكة غير المنتظمة للمفصل الملحوم. هذه الخاصية مهمة بشكل خاص للوصلات في المنتجات الاستهلاكية، حيث يكون المظهر الخارجي أمرًا بالغ الأهمية. يمكن استخدام الوصلة الملحومة بالنحاس دائمًا تقريبًا "كما هي"، دون الحاجة إلى أي عمليات تشطيب - وهو ما يمثل توفيرًا آخر في التكلفة.

تقدم عملية اللحام بالنحاس ميزة أخرى مهمة على اللحام حيث يمكن للمشغلين عادةً اكتساب مهارات اللحام بالنحاس بشكل أسرع من مهارات اللحام. ويكمن السبب في الاختلاف المتأصل بين العمليتين. يجب تتبع الوصلة الملحومة الخطية مع التزامن الدقيق لتطبيق الحرارة وترسيب معدن الحشو. ومن ناحية أخرى، تميل الوصلة الملحومة بالنحاس إلى "صنع نفسها" من خلال العمل الشعري. والواقع أن جزءًا كبيرًا من المهارة التي ينطوي عليها اللحام بالنحاس تكمن في تصميم وهندسة الوصلة. وتعتبر السرعة النسبية لتدريب المشغلين ذوي المهارات العالية عامل تكلفة مهم.

وأخيراً, لحام المعادن بالنحاس الأصفر سهلة الأتمتة نسبيًا. وتساعد خصائص عملية اللحام بالنحاس - التطبيقات الحرارية الواسعة وسهولة وضع معدن الحشو - في القضاء على احتمالات حدوث مشاكل. هناك العديد من الطرق لتسخين الوصلة تلقائيًا، والعديد من أشكال معدن الحشو النحاسي والعديد من الطرق لترسيبها بحيث يمكن بسهولة أتمتة عملية اللحام بالنحاس لأي مستوى من الإنتاج تقريبًا.

كيفية عمل اللحام

يقوم اللحام بربط المعادن عن طريق صهرها ودمجها معاً، وعادةً ما يتم ذلك بإضافة معدن حشو اللحام. وتكون الوصلات الناتجة قوية - وعادةً ما تكون قوية مثل قوة المعادن التي تم وصلها أو حتى أقوى. لدمج المعادن، يتم تسليط حرارة مركزة مباشرة على منطقة الوصلة. يجب أن تكون هذه الحرارة ذات درجة حرارة عالية لصهر المعادن الأساسية (المعادن التي يتم وصلها) ومعادن الحشو. ولذلك، تبدأ درجات حرارة اللحام عند درجة انصهار المعادن الأساسية.

ويناسب اللحام بشكل عام ربط التجميعات الكبيرة حيث يكون كلا القسمين المعدنيين سميكين نسبيًا (0.5 بوصة / 12.7 مم) ويتم ربطهما عند نقطة واحدة. وبما أن حبة الوصلة الملحومة غير منتظمة، فإنها لا تستخدم عادةً في المنتجات التي تتطلب وصلات تجميلية. وتشمل التطبيقات النقل والبناء والتصنيع وورش التصنيع والإصلاح. ومن الأمثلة على ذلك التجميعات الروبوتية بالإضافة إلى تصنيع أوعية الضغط والجسور وهياكل المباني والطائرات وعربات السكك الحديدية والمسارات وخطوط الأنابيب وغيرها.

المزايا النسبية. نظرًا لأن حرارة اللحام شديدة، فإنها عادةً ما تكون موضعية ومحددة بدقة؛ فليس من العملي تطبيقها بشكل موحد على مساحة واسعة. هذا الجانب المحدد بدقة له مزاياه. على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في ربط شريحتين صغيرتين من المعدن في نقطة واحدة، فإن طريقة اللحام بالمقاومة الكهربائية عملية. هذه طريقة سريعة واقتصادية لصنع وصلات قوية ودائمة بالمئات والآلاف.

ومع ذلك، إذا كانت الوصلة خطية بدلاً من أن تكون محددة بدقة، تنشأ مشاكل. يمكن أن تصبح الحرارة الموضعية للحام عيباً. على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في لحام قطعتين من المعدن بالنطح، فإنك تبدأ بشطف حواف القطع المعدنية لإتاحة مساحة لمعدن حشو اللحام. ثم تقوم باللحام، أولاً بتسخين أحد طرفي منطقة الوصلة إلى درجة حرارة الانصهار، ثم تحريك الحرارة ببطء على طول خط الوصلة، وترسيب معدن الحشو بالتزامن مع الحرارة. هذه هي عملية اللحام التقليدية النموذجية. إذا صُنعت هذه الوصلة الملحومة بشكل صحيح، تكون هذه الوصلة الملحومة قوية على الأقل مثل المعادن الملتحمة.

ومع ذلك، هناك عيوب لهذا النهج في اللحام الخطي للوصلات الخطية. يتم عمل الوصلات في درجات حرارة عالية - عالية بما يكفي لصهر كل من المعادن الأساسية ومعدن الحشو. يمكن أن تتسبب درجات الحرارة العالية هذه في حدوث مشاكل، بما في ذلك احتمال حدوث تشويه والتواء في المعادن الأساسية أو إجهاد حول منطقة اللحام. وتكون هذه المخاطر في حدها الأدنى عندما تكون المعادن التي يتم وصلها سميكة، ولكنها قد تصبح مشاكل عندما تكون المعادن الأساسية رقيقة. كما أن درجات الحرارة المرتفعة مكلفة، لأن الحرارة هي الطاقة والطاقة تكلف مالاً. وكلما زادت الحرارة اللازمة لعمل الوصلة، زادت تكلفة إنتاج الوصلة.

الآن، فكر في عملية اللحام الآلي. ماذا يحدث عندما لا تربط تجميعًا واحدًا، بل مئات أو آلاف التجميعات؟ يمثل اللحام، بطبيعته، مشاكل في الأتمتة. من السهل نسبيًا أتمتة وصلة لحام المقاومة المصنوعة في نقطة واحدة. ومع ذلك، بمجرد أن تصبح النقطة خطًا - وصلة خطية - مرة أخرى، يجب تتبع الخط مرة أخرى. من الممكن أتمتة عملية التتبع هذه، وتحريك خط الوصلة، على سبيل المثال، عبر محطة تسخين وتغذية سلك الحشو تلقائيًا من البكرات الكبيرة. ومع ذلك، فإن هذا الإعداد معقد ودقيق، ولا يمكن ضمانه إلا عندما يكون لديك عمليات إنتاج كبيرة من الأجزاء المتماثلة.

ضع في اعتبارك أن تقنيات اللحام تتحسن باستمرار. يمكنك اللحام على أساس الإنتاج عن طريق شعاع الإلكترون وتفريغ المكثف والاحتكاك وغيرها من الطرق الأخرى. وعادةً ما تتطلب هذه العمليات المتطورة معدات متخصصة ومكلفة بالإضافة إلى إعدادات معقدة تستغرق وقتًا طويلاً. ضع في اعتبارك ما إذا كانت عملية بالنسبة لعمليات الإنتاج الأقصر، أو التغييرات في تكوين التجميع أو متطلبات الربط المعدني اليومي المعتاد.

اختيار عملية ربط المعادن المناسبة
إذا كنت بحاجة إلى وصلات دائمة وقوية على حد سواء، فمن المحتمل أن تضيق نطاق تفكيرك في الربط المعدني إلى اللحام مقابل اللحام بالنحاس. يستخدم كل من اللحام واللحام بالنحاس كلاهما الحرارة ومعادن الحشو. يمكن إجراء كلاهما على أساس الإنتاج. ومع ذلك، ينتهي التشابه عند هذا الحد. فهما يعملان بشكل مختلف، لذا تذكر اعتبارات اللحام بالنحاس مقابل اللحام بالنحاس:

حجم التجميع
سُمك الأجزاء المعدنية الأساسية
متطلبات الوصلة الموضعية أو الخطية
المعادن التي يتم ربطها
كمية التجميع النهائي المطلوبة
خيارات أخرى؟ لا تقارن الوصلات المثبتة ميكانيكيًا (الملولبة أو المثبتة أو المثبتة بالبرشام) عمومًا بالوصلات الملحومة بالنحاس في القوة أو مقاومة الصدمات والاهتزازات أو إحكام التسرب. سوف يوفر الربط اللاصق واللحام روابط دائمة، ولكن بشكل عام، لا يمكن لأي منهما توفير قوة الوصلة الملحومة بالنحاس - مساوية أو أكبر من قوة المعادن الأساسية نفسها. ولا يمكنهما، كقاعدة عامة، إنتاج وصلات توفر مقاومة لدرجات حرارة أعلى من 200 درجة فهرنهايت (93 درجة مئوية). عندما تحتاج إلى وصلات دائمة وقوية من معدن إلى معدن، فإن اللحام بالنحاس هو المنافس القوي.