لحام الحديد ومحطات لحام

عملية اللحام هي عملية ربط الأجزاء عن طريق إدخال مادة مصهورة بينها - لحام ، حيث تكون درجة الحرارة ، كقاعدة عامة ، أقل من درجة حرارة انصهار الأجزاء المراد ضمها. الغرض من لحام هو الحصول على اتصال الميكانيكية أو الاتصال الكهربائي. أدناه ، سننظر بشكل رئيسي في لحام المكونات الإلكترونية.

قليلا من التاريخ

تم استخدام لحام المعادن في العصور القديمة. ويعتقد أن هذه العملية التكنولوجية موجودة منذ 5000 عام على الأقل. حتى عندما لم تكن البشرية تعرف الحديد والصلب ، أصبح النحاس والذهب وسبائكها منتشرة. ولكن حتى ذلك الحين ، استخدم المطاردون الرئيسيون اتصال أجزاء من المنتجات باستخدام اللحام.

عثر علماء الآثار على أوعية ذهبية ، كانت مقابضها ملحومة بالذهب ، وكذلك سبائك من الذهب والفضة. تم العثور على القطع الذهبية التي تحتوي على آثار لحام أثناء عمليات التنقيب في مقابر ولاية بابل القديمة. وجد علماء مؤرخون 3200 ق

تم العثور على مجوهرات نحاس في الأهرامات المصرية. هذه الحقيقة تثبت أن فن اللحام كان معروفًا في مصر القديمة بالفعل في الألفية الثانية قبل الميلاد. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن المصريين لم يخترقوا الذهب الخالص ، لكنهم اخترعوا طريقة لخفض درجة انصهار جندى الذهب.

لهذا الغرض ، كان مسحوق الذهب صلب في مسحوق الفحم. نتيجة لذلك ، كانت الطبقة السطحية من الذهب مشبعة بالكربون (في تكنولوجيا المعادن ، هذه العملية تسمى الأسمنت) ، وتم الحصول على سبائك ذهبية الكربون. كانت نقطة انصهار هذه السبائك أقل قليلاً من تلك الموجودة في الذهب الخالص. ويطلق على هؤلاء الجنود الصلبة.

تم ذكر الجنود الصغار الذين يعتمدون على القصدير والرصاص في كتابات الكاتب والعالم الروماني بليني - الأكبر ، الذين عاشوا في القرن الأول الميلادي. لذلك في مقال "تاريخ الطبيعة" يذكر استخدام اثنين من جنود الرصاص الصفيحي - رباعي الأرجل (2/3 رصاص ، 1/3 قصدير) والأرجنتاريا (50 ٪ من الرصاص والقصدير 50 ​​٪). الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هذه السبائك لا تزال تستخدم. وغالبا ما تسمى الأولى منهم العالي ، والنصف الثاني.

خلال عمليات التنقيب في بومبي ، التي ماتت أثناء ثوران بركان فيزوف ، اكتشف علماء الآثار أنابيب المياه الرصاص ، التي تم الاتصال بها من قبل جنود لحام الرصاص والقصدير. تم العثور على نفس الأنابيب في الحفريات في ليبيا والنوبة.

خلال عمليات التنقيب في مستوطنات القرنين الرابع والخامس الميلادي ، تم العثور على أشياء في أراضي منطقة فولغا العليا ، ولا سيما السكاكين المصنوعة من النحاس. في كييف روس ، أقفال الماجستير ملحوم ، مفاتيح ، سكاكين مع النحاس بالنحاس ، مما يدل على المعرفة التقنية العالية للسادة تلك السنوات القديمة.

ومن ناحية لحام لحام الحديد

وبالتالي ، يمكن اعتبار أن لحام الحديد والنحاس وسبائكه ، وكذلك الألومنيوم ، لم يظهر إلا بعد لحام المعادن النفيسة. في وقت لاحق ، ظهرت أدوات لحام يدوي. كانت تسمى هذه اللحامات سخانات وتسخين في الفرن.

في وقت لاحق ، بدأ استخدام مشاعل تفجير البنزين لهذه الأغراض. يتم استخدام مكواة لحام حرارية حتى الآن ، ويمكنك شراء مكواة لحام من هذا القبيل حتى في المتاجر عبر الإنترنت. يظهر شكل الحديد لحام الحرارة في الشكل 1.

الشكل 1. الحرارة لحام الحديد

حام الحديد الكهربائية

وفقط في عام 1921 تم إنشاء الحديد لحام كهربائي. تلقى إرنست ساكس ، مؤسس ERSA لاحقًا ، براءة اختراع للاختراع. بفضل إبداع المخترع ، سرعان ما اكتسب مكواة لحام كهربائية التعاطف في جميع أنحاء العالم ، كونه نموذجًا أوليًا لإنشاء تصميمات مختلفة لأدوات اللحام. اتضح أنه في الوقت الحالي ، يبلغ عمر اللحام الكهربائي 93 عامًا. يظهر أول حديد لحام كهربائي في الشكل 2.

الشكل 2. أول لحام الحديد الكهربائية

كان لحام الحديد على شكل فتحة ، وكان يشبه الحديد لحام الحرارة وكان مخصص أساسا للعمل التعليب. لحام الحديد مماثلة موجودة حتى يومنا هذا. قوة هذه الحديد لحام في حدود 500 ... 800 واط. إنها تستخدم بشكل رئيسي في لحام الأجزاء الكبيرة ، مثل مشعات السيارات ، علب سقي الحدائق ، الجرافات ، إلخ.

كيف يتم لحام الحديد الكهربائية

مبدأ تشغيل الحديد لحام كهربائي بسيط للغاية. حول قضيب اللحام ، والذي يُطلق عليه غالبًا اللدغة ، عبارة عن دوامة من الأسلاك ذات مقاومة عالية. عندما تمر عبر دوامة الحالية ، ترتفع درجة الحرارة ، ويتم إعطاء الحرارة المستلمة إلى قضيب لحام. بطبيعة الحال ، يتم عزل دوامة من الحافة ومن الجسم بواسطة عازل مقاوم للحرارة. كعازل ، يستخدم الميكا في الغالب. هذا هو المخطط الكلاسيكي للحديد الذي نجا من عصرنا.

عصر الحديد السوفياتي

في العصر السوفيتي ، أنتجت الصناعة العديد من الحديد لحام مختلفة. في الممارسة الإذاعية للهواة ، كانت سلسلة لحام سلسلة EPSN بقوة 25 ... كانت تستخدم في معظم الأحيان 100W ، وما زالت تستخدم. في جواز السفر المتصل بمكواة اللحام ، كُتب: "تصميم مكواة اللحام غير قابل للفصل". صحيح أن الفضل في الشركات المصنعة يجب أن يقال أن هذه المكواة لحام خدم لفترة طويلة. يظهر ظهور هذه المكواة لحام في الشكل 3.

الشكل 3. لحام الحديد من سلسلة EPSN

ولكن ليس كل شيء سيئًا وقاسيًا. في بعض مكاوي اللحام ، يتم وضع اللولب في لب خزفي مع أخدود ، ويتم إدخال اللب ، بدوره ، في كوب خزفي. يتم إدخال قضيب لحام في الفتحة المركزية للنواة - لسعة لا تحتوي على الميكا. يتم إدخال المدفأة المجمعة في علبة معدنية بمقبض خشبي. ميزة هذا التصميم هي أنه قابل للطي ، لذلك تم بيع دوامة احتياطية في المجموعة.

بعد ذلك بقليل ، ظهرت مكاوي لحام مصغرة من سلسلة ERA ، بقوة 18 و 25 واط ، والتي اكتسبت شعبية بسرعة بين هواة الراديو والقنوات الهاتفية. يظهر مظهر الحديد لحام في الشكل 4.

الشكل 4. عصر سلسلة لحام الحديد

بمساعدة هذه المكواة اللحام ، كان من المريح جداً ترانزستورات اللحام ، وكذلك الدوائر الدقيقة في حالات مثل DIP وما شابه ذلك مع درجة 2.54 مم. لضمان درجة حرارة اللحام المطلوبة ، يستحسن تشغيل مكاوي اللحام هذه من خلال منظم طاقة الثايرستور. مع هذا التضمين ، تعتمد جودة المفاصل الملحومة بشكل أساسي على المؤهلات ، لا حتى المثبت ، المثبت.

رقائق في حزم DIP هي بالفعل شيء من الماضي. الآن يتم تصنيع جميع المعدات الإلكترونية تقريبًا باستخدام مكونات SMD ، أبعادها صغيرة جدًا. لذلك ، من الصعب ضمان اللحام عالي الجودة باستخدام مكاوي اللحام المذكورة أعلاه. يتم استخدام مكواة اللحام الحديثة ، كقاعدة عامة ، كجزء من محطات اللحام.

اقرأ المزيد عن محطات اللحام هنا:كيفية اختيار محطة لحام

عناصر التدفئة مصنوعة من السيراميك ولها الحرارية المتكاملةالذي يتيح لك ، جنبًا إلى جنب مع شاشة رقمية ، الحفاظ على درجة حرارة معينة على مدى واسع ، علاوة على ذلك ، بدقة عالية. تحتوي بعض مكاوي اللحام على ترموستات مدمجة في المقبض. مثال على مكواة اللحام هذه هي مكواة اللحام CT-96 المصنعة من قبل CT-Tools. يظهر الشكل من الحديد لحام في الشكل 5.

الشكل 5. لحام الحديد CT-96

التين. 6. محطة لحام

تعتمد درجة حرارة اللحام بشكل أساسي على نقطة انصهار الجنود. أثناء تثبيت وإصلاح الأجهزة الإلكترونية ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام الجنود اللينين.

أنواع الجنود

يمكن تقسيم جميع الجنود إلى نوعين: صلب وناعم. تتميز السبائك النحاسية بنقطة انصهار عالية - أكثر من 300 درجة مئوية ، وتوفر قوة ميكانيكية عالية للاتصال. الأكثر استخدامًا هي سبائك النحاس والزنك الصلبة للعلامة التجارية PMC ، والسبائك القائمة على الفضة PSR ، والتي هي السبائك مع إضافات مختلفة.

درجة حرارة انصهار درجة اللحام ПСр-70 780 ° C ، ПСр-10 830 ° C ، ПМЦ-36 825 ° C ، ПМЦ-51 870 ° C.من الواضح أن هؤلاء الجنود غير مناسبين تمامًا لحام لوحات الدوائر الإلكترونية.

لذلك ، يستخدم الجنود اللينون في تركيب الدوائر الإلكترونية ، التي لا تتجاوز درجة حرارة انصهارها 300 درجة مئوية. تُستخدم بشكل رئيسي في منتجات POS-61 من الصفيح الرصاص. POS-63 ، نقطة انصهارها هي 190 درجة مئوية. هؤلاء الجنود سهل الانصهار ، أي لديهم نفس درجة حرارة الذوبان والبلورة.

يتحدث الاسم نفسه عن التركيب الكيميائي لهؤلاء الجنود: POS-61 يحتوي على 61 ٪ من الصفيح ، والباقي من الرصاص ، POS-63 ، على التوالي ، 63 ٪ من القصدير ، والباقي من الرصاص. يتم استخدام هؤلاء الجنود فقط من أجل اللحام اليدوي وتوفير وصلات لحام جيدة النوعية. لقد كُتب في جوازات سفر حام الحديد: "يجب أن يكون اللحام لامعًا ومحيطًا".

يمتلك جنود نقاط البيع نقاط توصيلية كهربائية عالية وسيولة عالية في الحالة المنصهرة وقوة ميكانيكية كافية. يتيح الجمع بين هذه الخصائص اللحام عالي الجودة بلوحات الدوائر المطبوعة والتعليق النابض لأجهزة القياس والأسلاك الرفيعة متعددة النواة عالية التردد من نوع Litzendrat ، بالإضافة إلى الأجزاء المهمة المصنوعة من النحاس والبرونز والنحاس والصلب. عند استخدام التدفقات للألومنيوم المختلط ، تكون أجزاء الألمنيوم ملحومة جيدًا ، على سبيل المثال ، لفائف المحولات والاختناقات في الأجهزة المنزلية.

في الحالات التي يكون فيها ارتفاع درجة حرارة الأجزاء الملحومة أمرًا غير مرغوب فيه للغاية ، يتم استخدام بائعي درجات الحرارة المنخفضة. واحد منهم هو سبائك الخشب: القصدير - 12.5 ٪ ، الرصاص - 25 ٪ ، البزموت - 50 ٪ والكادميوم - 12.5 ٪. نقطة انصهار هذا لحام هو فقط 70 درجة مئوية. وتسمى هذه درجة الحرارة منخفضة للغاية. تُستخدم سبيكة Wood أيضًا كمواد مضافة لتقليل درجة حرارة انصهار الجنود الخاليين من الرصاص عند لحام أجزاء من لوحات الدوائر المطبوعة. تتيح لك هذه المادة المضافة لحام عناصر دون إتلاف لوحة الدوائر والجزء نفسه.

الرصاص ، كما تعلمون ، يعتبر سامًا ، الأبخرة ضارة جدًا بجسم الإنسان. لذلك ، في الآونة الأخيرة ، من أجل لحام المعدات الإلكترونية ، وخاصة الأجهزة المنزلية ، يتم استخدام الجنود الخاليين من الرصاص بشكل متزايد. الجنود الخاليون من الرصاص يشيدون بمتطلبات البيئة وحماية العمال.

الرصاص الحرة الجنود

وينبغي النظر في لحام أكثر صديقة للبيئة وآمنة ، على ما يبدو ، والقصدير النقي. هو القصدير الذي يستخدم في صناعة المواد الغذائية لصناديق التعليب - صفيح. ولكن لسوء الحظ ، فإن العيوب المزعجة متأصلة في مثل هذا اللحام. بادئ ذي بدء ، هو "الطاعون بيوتر".

في درجات حرارة تقل عن 13.2 درجة مئوية ، يزيد الحجم المحدد للقصدير النقي بأكثر من 25٪ ، مما يؤدي إلى تكوين مرحلة أخرى من المادة ، ما يسمى بالقصدير الرمادي. علاوة على ذلك ، كلما انخفضت درجة الحرارة ، زادت عملية التحويل. عند درجة حرارة -33 درجة مئوية ، يتحول القصدير إلى مسحوق رمادي ، حيث تنهار الحصص. من الواضح أن هذا اللحام ليس جيدًا.

ولكن ليس فقط الحصص التموينية تنهار. في عام 1912 ، كان طاعون القصدير هو الذي تسبب في وفاة بعثة روبرت فالكون سكوت إلى القطب الجنوبي. تركت البعثة دون وقود ، والتي تسربت من خلال طبقات ملحومة في خزانات الوقود.

بسبب وباء القصدير ، توفي العديد من القيم الثقافية ، على وجه الخصوص ، مجموعات من جنود القصدير. على سبيل المثال ، في مخازن متحف ألكساندر سوفوروف في سانت بطرسبرغ ، انهار عشرات الجنود من القصدير ببساطة إلى غبار بسبب طفرة في التدفئة. حدث هذا في متاحف أخرى في جميع أنحاء العالم.

لإنشاء جنود خاليين من الرصاص يعتمد على الصفيح ، تتم إضافة مكونات متنوعة إليه: النحاس والزنك والفضة والذهب والإنديوم. يمكن لهذه الإضافات تجنب تشكيل القصدير الرمادي ، وحماية نفسك من الطاعون القصدير.

غالبًا ما يستخدم جنود التركيبات التالية في لحام المكونات الإلكترونية: القصدير - 52٪ ، الإنديوم - 48٪ ؛ القصدير - 91 ٪ ، الزنك - 9 ٪ ؛ القصدير - 97 ٪ ، الفضة - 2.3 ٪ ، النحاس - 0.7 ٪. لم يلاحظ أي المعادن الضارة. نقطة الانصهار لهؤلاء الجنود تقع في منطقة 300 درجة مئوية ، وهو أعلى بكثير من ذلك من الجنود الرصاص القصدير.أي شخص قام بإصلاح الأجهزة الإلكترونية الحديثة يعرف ذلك جيدًا.

ثمن الضرر هو أن جميع الجنود الخاليين من الرصاص لديهم سيولة أقل في الحالة المنصهرة ، وقلة قابلية التبلل للأسطح النحاسية. تدفقات خاصة تستخدم للحام مع الجنود الخالي من الرصاص تساعد على حماية ضد هذا العيب. ومع ذلك ، فإن جودة التماس المصنوع من الجنود الخاليين من الرصاص أسوأ مما هي عليه عند استخدام الجنود الذين يستخدمون القصدير. لكن العلم لا يزال قائما ، يجري البحث باستمرار لتحسين نوعية الجنود الخاليين من الرصاص بحيث يكون البديل معادلاً.

تتوفر العديد من الدوائر الصغيرة الحديثة في حالات BGA (صفيف شبكة الكرة الإنجليزية - مجموعة من الكرات). الاستنتاجات المعتادة - أرجل هذه الدوائر الصغيرة لا. لعبت دورها من قبل كرات من لحام المودعة على منصات الاتصال في الجزء السفلي من الجسم. لحام مثل هذه الدوائر الدقيقة ، ظهرت أنواع جديدة من اللحام - عجائن اللحام المطبقة بواسطة طريقة الشاشة.

تتكون عجائن اللحام من عدة مكونات: اللحام نفسه في شكل مسحوق ناعم ، جزيئات صلبة من تدفق بنفس الحجم. تصبح هذه المكونات عجينة بسبب وجود المجلدات ، وفي المقام الأول مكونات التدفق السائل والمذيبات المتطايرة.

من الواضح أن هذه الدوائر الدقيقة لا يمكن لحامها بمكواة لحام عادية. يتطلب ذلك استخدام طرق لحام خاصة يتم فيها التسخين بالهواء الساخن أو الأشعة تحت الحمراء. لهذه الأغراض ، يتم استخدام محطات اللحام بالهواء الساخن أو الأشعة تحت الحمراء.

استمرار المقال: لحام الحديد الكهربائية. أنواع والتصاميم

Comments

[#1 نيكولاس]

حصلت مؤخرًا على مكواة لحام مصغرة مع 3 بطاريات AA و 8 واط. من مجموعة واحدة من البطاريات يمكن أن تعمل لمدة 1 ساعة. مع ارتفاع درجات الحرارة في 15 ثانية. أعتقد أن عملية الاستحواذ ناجحة ، للعمل "الميداني" وفي السيارة. والثمن هو 265 روبل فقط.