Materijali za tvrdo lemljenje su legure za punjenje s talištem nižim od tališta osnovnih metala. Nakon zagrijavanja i taljenja, kapilarnim djelovanjem ispunjavaju spojne praznine, podvrgavaju se metalurškoj interakciji s osnovnim metalima i skrućuju se kako bi formirali stabilan spoj. Ove legure za punjenje naširoko se koriste u mehaničkoj proizvodnji, elektroničkim komponentama, zrakoplovstvu, kućanskim uređajima i električnim sklopnim uređajima; služe kao osnovni potrošni materijal za kontrolu otpora zglobova, otpornosti na vibracije i dugotrajnog radnog vijeka. U proizvodnji sklopnika, prekidača strujnog kruga i sklopki za pohranu energije, izbor materijala za lemljenje izravno određuje stabilnost električne vodljivosti i otpornost električnog luka za lemljenje električnih kontakata za lemljenje.
Materijali za lemljenje sastoje se od osnovnih komponenti, sredstava za smanjenje tališta i elemenata za modifikaciju performansi. Bazne komponente osiguravaju metaluršku kompatibilnost s osnovnim materijalima; depresori tališta održavaju temperaturu taljenja ispod solidus temperature osnovnih metala; i modifikacijski elementi prilagođavaju karakteristike širenja i protoka rastaljene legure, kao i mehaničku izvedbu spoja. U industriji se materijali za lemljenje kategoriziraju prema njihovim temperaturama taljenja u "meke" lemove i "tvrde" legure za lemljenje. Meki lemovi se tope ispod 450 stupnjeva - obično legure na bazi kositra ili bizmuta - i primarno se koriste za sklapanje PCB-a i malih, preciznih elektroničkih komponenti, iako nude relativno nižu čvrstoću spojeva. Legure za tvrdo lemljenje tale se iznad 450 stupnjeva i uključuju legure na bazi srebra, bakra i nikla; oni pružaju vrhunsku nosivost i otpornost na toplinu, što ih čini prikladnima za komponente koje nose snagu, alate za rezanje i strukturalne cjevovode. Uz sve strože ekološke propise, lemovi bez olova postupno zamjenjuju tradicionalne sustave kositar-olovo, pri čemu legura kositar-srebro-bakar i kositar-bizmut sada služe kao glavna rješenja za elektroničko sklapanje.
Pri procjeni materijala za tvrdo lemljenje za inženjerske primjene, prioritet treba dati sposobnosti vlaženja, fluidnosti, čvrstoći spoja, otpornosti na koroziju i električnoj vodljivosti. Močljivost se odnosi na sposobnost rastaljene legure da se širi po površini osnovnog metala. Opseg ovog širenja određuje djelotvorno područje lijepljenja i na njega utječu čistoća površine osnovnog metala, sastav legure i parametri zagrijavanja. Fluidnost određuje učinkovitost popunjavanja praznina; nedovoljna fluidnost može dovesti do šupljina, dok prekomjerna fluidnost može dovesti do gubitka legure za punjenje. Čvrstoća spoja se provjerava ispitivanjem smicanja i rastezanja kako bi se osiguralo da zadovoljava zahtjeve opterećenja komponenti. Otpornost na koroziju ključna je za dijelove koji su izloženi vlažnom okruženju ili okolišu s prskanjem soli, sprječavajući ponajprije koroziju na spojnom spoju. Električna vodljivost je posebno kritična za komponente kontakta za napajanje, budući da fluktuacije u otporu sučelja mogu uzrokovati abnormalne poraste temperature i dodatni gubitak snage.
Proces odabira materijala uključuje procjenu osnovnog metala, radnih opterećenja, dopuštenih temperatura zagrijavanja, troškova materijala i usklađenosti s propisima. Osnovni metali od nehrđajućeg čelika obično se kombiniraju s punilima na bazi srebra ili nikla, dok se aluminijske legure najbolje slažu s punilima na bazi aluminija. Za komponente koje su izložene cikličkom opterećenju ili uvjetima visoke temperature, treba odabrati legure za lemljenje otporne na toplinu i zamor. Tijekom cijelog procesa lemljenja, temperatura ne smije prijeći temperaturu solidus osnovnog metala kako bi se spriječila degradacija njegove zrnate strukture. Punila na bazi srebra prikladna su za komponente koje zahtijevaju visoku električnu vodljivost i otpornost na luk - poput onih koje se koriste u sklopovima za tvrdo lemljenje srebrnim kontaktom - iako su skuplji; za primjene s manje strogim zahtjevima za opterećenje ili vodljivost, umjesto toga mogu se koristiti legure na bazi bakra ili cinka. Budući da je uporaba legura za lemljenje koje sadrže olovo ili kadmij ograničena propisima, sustavi legura niske toksičnosti trebali bi imati prioritet za nove projekte.
Različiti postupci lemljenja zahtijevaju specifične oblike materijala za punjenje. Za lemljenje plamenom obično se koriste punila u obliku šipke, dok je indukcijsko lemljenje prikladno za punila u obliku listova ili paste. Punila u obliku paste - sastavljena od praha legure, nosivog medija i topitelja - idealna su za automatizirane proizvodne linije velikih količina. Flux se koristi zajedno s punilom za uklanjanje oksidnih slojeva s površina osnovnog metala i legure punila, dok također štiti rastaljeni bazen od oksidacije. Brzine grijanja i hlađenja moraju biti usklađene s toplinskim svojstvima osnovnog metala; prebrzo zagrijavanje može uzrokovati prskanje i deformaciju, dok sporije hlađenje pomaže u smanjenju zaostalog naprezanja u spoju, iako po cijenu duljeg ciklusa proizvodnje.
Uvjeti skladištenja moraju biti suhi i čisti jer se materijali za lemljenje u obliku praha ili paste mogu zgrudati i izgubiti svoju učinkovitost ako su izloženi vlazi. Prije upotrebe u električnim kontaktnim lemljenim komponentama za utiskivanje, punila u obliku žice treba očistiti kako bi se uklonila sva ulja ili onečišćenja, a punila u obliku paste moraju se temeljito promiješati kako bi se osigurala jednolika konzistencija. Otpadni materijali za lemljenje moraju se oporabiti u skladu s propisima o opasnom otpadu; komponente koje sadrže teške metale ne mogu se odbaciti bez razlike.
Materijali za lemljenje primjenjuju se u raznim industrijskim sektorima. Elektronička industrija primarno koristi mekane lemove na bazi kositra za pakiranje komponenti i međusobno povezivanje sklopova. U mehaničkoj obradi, tvrde lemljene legure na bazi bakra i nikla (dodatni metali za lemljenje) koriste se za sastavljanje alata za rezanje i konstrukcijskih komponenti. Zrakoplovni sektor oslanja se na legure za lemljenje na bazi kobalta ili nikla otporne na visoke temperature. U industriji kućanskih aparata lemljenje se koristi za izmjenjivače topline i kućišta kompresora. Za automobilske radijatore i elektroničke upravljačke komponente propisani su posebni kriteriji izvedbe koji se odnose na otpornost spojeva na toplinski zamor i vibracije.
Trenutačno istraživanje i razvoj u industriji fokusiran je na niskotoksične formulacije, legure za lemljenje ojačane kompozitima, nano-modificirane legure za punila i prethodno oblikovane folije ili podloške za lemljenje. Prethodno oblikovani elementi za lemljenje i stabilne paste za lemljenje dobro su prilagođene automatiziranim proizvodnim linijama, pomažući minimizirati nedosljednosti koje bi inače mogle nastati ručnom intervencijom. Stalna optimizacija sastava materijala i usavršavanje procesa nastavljaju snižavati jediničnu cijenu visokokvalitetnih materijala za lemljenje.
Prije nego što inženjerski timovi nastave s izradom prototipa i masovnom proizvodnjom komponenti kao što su prekidači ili kontaktori, moraju definitivno utvrditi specifičnu vrstu legure za lemljenje, sustav fluksa, profil grijanja i standarde inspekcije. Samo osiguravanjem usklađenosti odabira materijala, parametara procesa i protokola inspekcije može se učinkovito kontrolirati otpor kontaktnog sučelja. Ovaj pristup umanjuje rizik od kvara uzrokovanog erozijom luka ili zamorom izazvanim vibracijama, osiguravajući daSrebrni kontakt lemljeni sklopoviodržavati stabilne performanse tijekom dugotrajnih ciklusa prebacivanja.
kontaktirajte nas
