لحیمکاری یکی از مهارتهای اساسی در صنعت الکترونیک، مخابرات، مکانیک و سایر حوزههای فنی است. در فرآیند لحیمکاری، استفاده از مواد صحیح و تکنیکهای درست بسیار مهم است. لحیم و سیم قلع از جمله موادی هستند که در فرآیند لحیمکاری استفاده میشوند. این مقاله با هدف آشنایی شما با انواع لحیم و سیم قلع به شما راهنمایی خواهد کرد.
هدف لحیم کاری این است که دو فلز را با ذوب یک ماده پرکننده مثل قلع در دمای بالا به هم متصل کنیم. لحیم کاری در صنایع مختلف از جمله الکترونیک و جواهرسازی کاربرد دارد.
فرآیند لحیم کاری یا soldering با استفاده از لحیم یا solder انجام می شود.شاید برای شما نیز این سوال ایجاد شده باشد جنس سیم لحیم چیست ؟ انواع سیم لحیم برای قطعات smd چه می باشد ؟سیم لحیم از چه فلزی است و…. سیم لحیم یک آلیاژ از دو یا چند فلز مختلف است که در دمای بالا ذوب می شود و دو فلز با جنس و متریال مختلف را به هم وصل می کند.
در انتخاب لحیم باید موارد زیر در نظر گرفته شود:
- شکل لحیم (سیم، خمیر، شمش و توپ یا شکل خاص)
- جنس لحیم (آلیاژی که برای لحیم استفاده شده)
- ترکیب لحیم (سرب دار، بدون سرب و …)
- دمای ذوب لحیم (لحیم چه فلزاتی را باید به هم متصل کند؟)
- هسته لحیم (اسیدی، رزین و جامد)
سیم لحیم چیست؟
سیم لحیم یک آلیاژ فلزی است که به عنوان چسبی برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر عمل میکند. این سیمها معمولاً ترکیبی از قلع و سرب دارند که با حرارت ذوب شده و پس از سرد شدن، پیوندی محکم و رسانای الکتریکی بین قطعات ایجاد میکنند. لحیمکاری در صنایع الکترونیک، ساخت و ساز و بسیاری از حوزههای دیگر برای اتصال دقیق و پایدار قطعات فلزی کاربرد فراوانی دارد. انتخاب نوع سیم لحیم به عواملی مانند دمای ذوب مورد نیاز، نوع فلزات مورد اتصال و استانداردهای ایمنی بستگی دارد.
انواع لحیم کاری همراه با مزایا و معایب
سیمهای لحیم، بسته به جنس و خواص آنها، میتوانند ویژگیها و مزایا متفاوتی داشته باشند. در زیر به برخی از انواع سیمهای لحیم رایج همراه با مزایا و معایب آنها اشاره میکنم:
لحیم قلع (Pb-Sn): این نوع لحیم یکی از معمولترین و پرکاربردترین انواع لحیم است. از آن برای لحیم کردن اجزای الکترونیکی، فلزات و ترکیبات فلزی استفاده میشود.
مزایا:
دارای نقطه ذوب پایین که باعث میشود در فرآیند لحیمکاری حرارت کمتری نیاز باشد.
قابلیت پخته شدن و تراکم خوب در سطح لحیم.
اتصال قوی و محکم بین قطعات.
قابلیت پرکنندگی خوب در شکافها و فاصلههای کوچک بین قطعات.
معایب:
محدودیتهای محیطی و بهداشتی به دلیل حاوی قلع، که ممکن است در برخی کاربردها مشکل ساز شود.
حساسیت به خوردگی در مواردی که با رطوبت و شرایط آبی در تماس باشد.
لحیم قلع-تنگستن (Sn-W): این نوع لحیم در برخی برنامههای خاصی مورد استفاده قرار میگیرد. از آن برای لحیم کردن قطعاتی که نیاز به مقاومت بالا در برابر حرارت و فشار دارند استفاده میشود.
مزایا:
مقاومت بالا در برابر حرارت و فشار، بنابراین مناسب برای کاربردهایی است که نیاز به مقاومت حرارتی بیشتری دارند.
کاهش خطر مذاب شدن دوباره لحیم در برخی کاربردها با دماهای بالا.
معایب:
نقطه ذوب بالا تر نسبت به سایر سیمها، که نیاز به دمای بالا و زمان بیشتر برای لحیم کاری دارد.
قابلیت پرکنندگی در شکافها و فاصلههای کوچک کمتری نسبت به سیم قلع-قلع.
لحیم قلع-نیکل (Sn-Ni): این نوع لحیم برای اتصال فولاد و آلیاژهای فولادی استفاده میشود. این لحیم دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی است.
مزایا:
مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون. – اتصال قوی و پایدار بین فولاد و آلیاژهای فولادی.
معایب:
نیاز به دمای بالا و زمان بیشتر برای لحیم کاری نسبت به سیم قلع-قلع.
نیاز به تجهیزات خاص برای کنترل دما و فشار در فرآیند لحیم کاری.
انواع سیم قلع
سیم قلع معمولی (60/40): این نوع سیم قلع شامل 60 درصد قلع و 40 درصد قلیای فلوکس است. این سیم قلع برای لحیم کاری عمومی و کاربردهای متنوع استفاده میشود.
سیم قلع مش (63/37): این نوع سیم قلع شامل 63 درصد قلع و 37 درصد قلیای فلوکس است. این سیم قلع برای لحیم کاری دقیق و حساس، مانند لحیم کاری فیبر مدار چاپی و قطعات حساس استفاده میشود.
سیم قلع مستحکم (50/50): این نوع سیم قلع شامل 50 درصد قلع و 50 درصد قلیای فلوکس است. این سیم قلع برای لحیم کاری قطعاتی که نیاز به مقاومت بالا در برابر انقباض و تغییرات دمایی دارند، مناسب استفاده میشود.
در انتخاب لحیم و سیم قلع چه پارامترهایی مهم است؟
در انتخاب لحیم و سیم قلع، چندین پارامتر مهم و تأثیرگذار وجود دارد. به طور کلی، بررسی و در نظر گرفتن موارد زیر میتواند در انتخاب صحیح مواد لحیمکاری کمک کند:
- نوع کار: بررسی نیازهای کاری مهم است. مشخص کنید که لحیم کاری شما عمومی است یا نیاز به دقت و حساسیت بیشتری دارد. همچنین، نیاز به مقاومت خاصی در برابر حرارت، فشار یا خوردگی دارید یا خیر.
- جنس قطعه: نوع و جنس قطعهای که قصد لحیم کردن آن را دارید نیز تأثیرگذار است. برخی از قطعات ممکن است نیاز به لحیم با مقاومت بالاتری در برابر حرارت یا خوردگی داشته باشند.
- محیط کار: شرایط محیطی که در آن لحیم کاری انجام میشود نیز مهم است. برخی موارد، مثل محیطهای با دمای بالا یا رطوبت زیاد، نیاز به لحیم و سیم قلع مناسب برای کارکرد بهینه دارند.
- خواص مکانیکی: در برخی موارد، مانند قطعاتی که نیاز به مقاومت بالا در برابر تغییر شکل، انقباض و تغییرات حرارتی دارند، انتخاب لحیم و سیم قلع با خواص مکانیکی مناسب اهمیت دارد.
- استانداردها و قوانین: در نظر داشته باشید که برخی استانداردها و قوانین محلی و بینالمللی ممکن است محدودیتهایی در استفاده از سیم قلع-قلع را تعیین کنند. به این نکته توجه کنید و از مواد لحیمکاری مطابق با آنها استفاده کنید.
- سطح تمیزی: اگر سطح قطعهای که قصد لحیم کردن آن را دارید، کثیف، چرب یا اکسید شده است، لازم است از لحاظ نوع ویژگیهای لحیم و سیم قلع مناسب استفاده کنید. برخی سیمهای لحیم مخصوصاً برای لحیم کاری سطوح کثیف و اکسید شده مناسب هستند.
- مشخصات فنی: بررسی و مقایسه ویژگیهای فنی سیمهای لحیم مانند نقطه ذوب، قابلیت پرکنندگی، ریزساختار، خواص مکانیکی و خواص الکتریکی میتواند در انتخاب صحیح کمک کند. معمولاً تولیدکنندگان سیمهای لحیم، برچسبها یا برگههای داده فنی را ارائه میدهند که میتوانید بر اساس آنها سیم مناسب را انتخاب کنید.
- قابلیت استفاده: بررسی آسانی استفاده از سیم لحیم نیز مهم است. ممکن است بخواهید سیمی با قطر خاص، فرمولاسیون آلیاژی خاص یا ویژگیهای خاصی مانند آرامش در جریان لحیم کاری و دیپوزیشن کنترل شده را داشته باشید.
در نهایت، توصیه میشود همیشه با تولیدکننده سیم لحیم یا متخصصان لحیم کاری مشورت کنید تا بر اساس نیازها و شرایط خاص پروژه خود، بهترین انتخاب را داشته باشید.
انواع لحیم براساس شکل
انواع لحیمها براساس شکل میتوانند متنوع باشند. در زیر، برخی از رایجترین انواع لحیمها را بر اساس شکل آنها نام برده و توضیح میدهم:
سیم لحیم: این نوع لحیمها به صورت سیمهای رشتهای عرضه میشوند. طولانی و نازک بوده و اغلب در لحیم کاری با استفاده از لحیمگاه و دستگاههای لحیم کاری استفاده میشوند.
لحیمهای مولتیکور: این لحیمها به صورت قلیایی و در قالب قرصها یا تیوپهای دستهبندی شده عرضه میشوند. قلیایی بودن آنها باعث کاهش اکسیداسیون و بهبود پرکنندگی در فرآیند لحیم کاری میشود.
لحیمهای پیستولی: این لحیمها به صورت نیمه صلب و در قالب استیکهای قابل استفاده در پیستول لحیم کاری عرضه میشوند. با استفاده از حرارت پیستول، لحیم آبکاری میشود و پس از خنک شدن اتصالات قوی تشکیل میدهد.
لحیمهای چغندری: این لحیمها به صورت تکههای کوچک از ماده لحیم در ابعاد مشخص عرضه میشوند. این تکهها با استفاده از گرما در زمان لحیم کاری ذوب و اتصالات را ایجاد میکنند.
لحیمهای پودری: این لحیمها در قالب پودراز یک ماده لحیم و یک عامل پیونددهنده تشکیل شده و قابلیت بهکارگیری در فرآیندهای لحیم کاری مختلف را دارا هستند. این پودرها معمولاً با افزودن عامل پیونددهنده به ماده لحیم تهیه میشوند و در فرآیندهای خاصی مانند لحیم کاری سرد، لحیم کاری قطعات الکترونیکی و ساخت قطعات فلزی با استفاده از تکنیکهایی مانند سینترینگ و متالورژی پودر به کار میروند.
توجه داشته باشید که لحیمها براساس شکل و نوع ممکن است بسیار گسترده باشند و علاوه بر موارد فوق، انواع دیگری از لحیمها نیز وجود دارند که در برخی فرآیندهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع آلیاژ های لحیم (انواع سیم لحیم با درصد قلع و سرب)
| آلیاژ لحیم | آلیاژ لحیم به ازای درصد هر فلز | دمای ذوب لحیم به درجه سلسیوس C° |
|---|---|---|
| 70 Sn / 30 Pb | 70% قلع 30% سرب | 183 °C |
| 63 Sn / 37 Pb | 63% قلع 37% سرب | 183 °C |
| 60 Sn / 40 Pb | 60% قلع 40% سرب | 183 °C – 190 °C |
| 50 Sn / 50 Pb | 50% قلع 50% سرب | 183 °C – 216 °C |
| 40 Sn / 60 Pb | 40% قلع 60% سرب | 183 °C – 238 °C |
| 30 Sn / 70 Pb | 30% قلع 70% سرب | 183 °C – 258 °C |
| 25 Sn / 75 Pb | 25% قلع 75% سرب | 183 °C – 268 °C |
| 10 Sn / 90 Pb | 10% قلع 90% سرب | 268 °C – 302 °C |
| 5 Sn / 95 Pb | 5% قلع 95% سرب | 301 °C – 314 °C |
| 62 Sn / 36 Pb / 2 Ag | 62% قلع 36% سرب 2% نقره | 179 °C |
| 10 Sn / 88 Pb / 2 Ag | 10% قلع 88% سرب 2% نقره | 268 °C – 299 °C |
| 5 Sn / 90 Pb / 5 Ag | 5% قلع 90% سرب 5% نقره | 292 °C |
| 96.5 Sn / 3.5 Ag | 96/5% قلع 3/5% نقره | 221 °C |
| 95 Sn / 5 Sb | 95% قلع 5% آنتیموان | 232 °C – 240 °C |
| 42 Sn / 57 Bi / 1 Ag | 42% قلع 58% بیسموت 1% نقره | 138 °C |
| 95.5 Sn / 4 Ag / 0.5 Cu | 95/5% قلع 4% نقره 0/5% مس | 217 °C |
انواع سیم لحیم بر اساس هسته
انواع سیم لحیم بر اساس هسته (کویل) آنها میتوانند متنوع باشند. در زیر، برخی از رایجترین انواع سیم لحیم بر اساس هسته آنها را برای شما نام میبرم:
سیم لحیم با هسته فولادی: این نوع سیم لحیم دارای هسته فولادی است که به طور عمده از فولاد ضد زنگ یا فولاد کربنی ساخته میشود. هسته فولادی باعث افزایش استحکام و پایداری سیم میشود و مناسب برای لحیم کاری قطعات فلزی است.
سیم لحیم با هسته مسی: این نوع سیم لحیم دارای هسته مسی است که باعث بهبود هدایت حرارتی و الکتریکی سیم میشود. سیم لحیم با هسته مسی به طور معمول برای لحیم کاری قطعات الکترونیکی و الکتریکی استفاده میشود.
سیم لحیم با هسته نیکلی: این نوع سیم لحیم دارای هسته نیکلی است که به علت خواص خاص نیکل مانند مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی، برای لحیم کاری قطعات با مشکلات خاص استفاده میشود.
سیم لحیم با هسته تیتانیومی: این نوع سیم لحیم دارای هسته تیتانیومی است که معمولاً در لحیم کاری قطعات آلومینیومی و آلیاژهای سبک دیگر استفاده میشود. هسته تیتانیومی باعث بهبود پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی سیم میشود.
سیم لحیم با هسته آلومینیومی: این نوع سیم لحیم دارای هسته آلومینیومی است که برای لحیم کاری قطعات آلومینیومی و آلیاژهای مرتبط مورد استفاده نامبرده شدهاند.
علاوه بر این، سیم لحیمهای با هستههای مختلفی مانند فلزات نیکلی، تیتانیومی و آلومینیومی نیز وجود دارند که به صورت خاص برای لحیم کاری قطعاتی از همین فلزات مورد استفاده قرار میگیرند. هر کدام از این انواع سیم لحیم با هستههای مختلف، ویژگیهای منحصر به فردی دارند که بسته به نیازهای لحیم کاری مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع سیم لحیم براساس فرم
انواع سیم لحیم براساس فرم (شکل ظاهری) آنها متنوع است. در زیر، برخی از رایجترین انواع سیم لحیم براساس فرم آنها را برای شما نام میبرم:
سیم لحیم رشتهای: این نوع سیم لحیم به صورت رشتهای و بلند عرضه میشود. از آنجایی که طولانی و نازک است، مناسب برای لحیم کاری دقیق و دستکاری پیچیده است.
سیم لحیم پاست: این نوع سیم لحیم به صورت پاست (مانند لوله کوچک) در اختیار قرار میگیرد. از طریق فشار و حرارت، سیم لحیم از داخل پاست ذوب شده و در فرآیند لحیم کاری استفاده میشود. مناسب برای لحیم کاری سطوح کوچک و دقیق است.
سیم لحیم طبقهای: این نوع سیم لحیم دارای فرمی مسطح و طبقهای است. این سیم لحیم به صورت لوح فلزی و نازک در دسترس قرار میگیرد و معمولاً در لحیم کاری مدارهای الکترونیکی و قطعات مینیاتوری استفاده میشود.
سیم لحیم شکافدار: این نوع سیم لحیم دارای یک شکاف متصل به طول سیم است که در زمان لحیم کاری، آن را باز میکنید و لحیم را درون شکاف میریزید. سپس با بستن شکاف، لحیم درون آن ثابت میشود و اتصال محکمی ایجاد میشود.
سیم لحیم تخت: این نوع سیم لحیم دارای فرمی تخت و عریض است. از آنجایی که سطح بزرگی دارد، مناسب برای لحیم کاری قطعات بزرگ و صفحات فلزی است.
هر یک از این انواع سیم لحیم براساس شکل ظاهری (فرم) خاصی برای استفادههای مختلف در نظر گرفته شدهاند. هر کدام از این انواع سیم لحیم، ویژگیهای منحصر به فردی دارند و بسته به نوع کاربری و نیازهای لحیمکاری مورد استفاده قرار میگیرند
کاربرد لحیم و سیم قلع
لحیم و سیم قلع در زمینه های مختلفی کاربرد دارند. در زیر تعدادی از کاربردهای رایج لحیم و سیم قلع را برای شما آوردهام:
لحیم کاری فلزات: استفاده اصلی لحیم و سیم قلع در لحیم کاری فلزات است. با استفاده از لحیم و سیم قلع میتوان قطعات فلزی را به هم متصل کرد، اتصالات قوی و مقاوم در برابر حرارت و فشار ایجاد کرد.
صنعت الکترونیک: لحیم و سیم قلع در صنعت الکترونیک، برای لحیم کاری قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرند. این شامل لحیم کاری مدارهای الکترونیکی، سیمها، قطعات سطحی SMD و اتصالات دیگر در دستگاهها و تجهیزات الکترونیکی میشود.
صنعت خودروسازی: لحیم و سیم قلع در صنعت خودروسازی برای لحیم کاری قطعات فلزی خودروها استفاده میشوند. این شامل لحیم کاری کاراهای خودرویی، ردیابها، سیستمهای الکتریکی و دیگر قطعات فلزی مورد استفاده در صنعت خودروسازی است.
صنعت مخابرات: لحیم و سیم قلع در صنعت مخابرات برای لحیم کاری قطعات الکترونیکی، سیمها و اتصالات مورد استفاده قرار میگیرند. این شامل لحیم کاری کابلهای فیبر نوری، آنتنها، قطعات تجهیزات مخابراتی و اتصالات دیگر است.
صنایع برق و الکترونیک: لحیم و سیم قلع در صنایع برق و الکترونیک، برای لحیم کاری قطعات و سیمهای برقی استفاده میشوند. این شامل لحیم کاری سیمهای برقی، مدارهای الکتریکی، قطعات سیستمهای قدرت، تجهیزات الکتریکی صنعتی و مصرفی، قطعات کنترل و ابزار دقیق و سایر اتصالات و قطعات مورد استفاده در صنایع برق و الکترونیک است.
صنایع ساخت و تولید: لحیم و سیم قلع در صنایع ساخت و تولید به عنوان روشی متداول برای اتصال قطعات فلزی استفاده میشوند. این شامل لحیم کاری قطعات فلزی مختلف از جمله لولهها، پلاکها، قطعات ماشینآلات، قطعات فولادی و فلزی، قطعات مبلمان فلزی و سایر محصولات فلزی است.
صنعت معدنی: لحیم و سیم قلع در صنعت معدنی برای لحیم کاری قطعات فلزی استفاده میشوند. این شامل لحیم کاری تجهیزات استخراج معادن، قطعات ماشینآلات معدنی، تجهیزات حفاری و دیگر قطعات فلزی استفاده شده در صنعت معدنی میباشد.
جنس سیم لحیم
سیم لحیم یک آلیاژ فلزی است که برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر استفاده میشود. جنس اصلی سیم لحیم معمولاً ترکیبی از قلع و سرب است. این فلزات به دلیل نقطه ذوب پایین، به راحتی با حرارت ذوب شده و پس از سرد شدن، پیوندی محکم و رسانای الکتریکی بین قطعات ایجاد میکنند. در سالهای اخیر، به دلیل نگرانیهای زیستمحیطی در مورد سرب، سیمهای لحیم بدون سرب که حاوی عناصری مانند نقره و مس هستند، رواج بیشتری یافتهاند. انتخاب نوع سیم لحیم به عواملی مانند نوع قطعات، دمای کاری و استانداردهای ایمنی بستگی دارد.
نحوه تشخیص درصد قلع و سرب در سیم لحیم به چه صورت است؟
تشخیص درصد قلع و سرب در سیم لحیم به عنوان یک فاکتور مهم در کیفیت و استاندارد لحیم کاری است. برای تشخیص درصد قلع و سرب در سیم لحیم، میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:
تجزیه شیمیایی: روش تجزیه شیمیایی شامل استفاده از آزمونهای شیمیایی مختلف برای تعیین محتوای قلع و سرب در سیم لحیم است. این آزمونها معمولاً شامل استفاده از محلولهای شیمیایی و تستهای رنگی است که با تغییر رنگ در حضور قلع و سرب واکنش نشان میدهند.
آنالیز بازتاب نوری: این روش شامل استفاده از دستگاههای آنالیز بازتاب نوری است که با استفاده از اصول فیزیکی نور، ترکیبات فلزی موجود در سیم لحیم را تشخیص میدهند. این دستگاهها به صورت غیرمخرب عمل میکنند و قادر به تشخیص درصد قلع و سرب در سیم لحیم هستند.
آزمونهای غیرمخرب: برخی آزمونهای غیرمخرب مانند آزمون رنگی، آزمون زیستسازگاری، آزمون خمش و آزمون سختی میتوانند برای تشخیص درصد قلع و سرب در سیم لحیم استفاده شوند.
مهم است بدانید که این روشها توسط متخصصان و آزمایشگاههای معتبر انجام میشوند و برای تشخیص دقیق درصد قلع و سرب در سیم لحیم، بهتر است به منابع و منابع قابل اعتماد مراجعه کنید.
با آشنایی به انواع لحیم و سیم قلع و درک صحیح نیازهای کاری خود، میتوانید لحیم و سیم قلع مناسب را برای پروژههای لحیمکاری خود انتخاب کنید. وجود تنوع در انواع لحیم و سیم قلع، انتخاب صحیح مواد لحیمکاری و تکنیکهای مناسب برای کارهای لحیمکاری شما بسیار مهم است. همچنین، همیشه به دستورالعمل تولیدکننده لحیم و سیم قلع توجه کنید و نکات ایمنی لحیمکاری را رعایت کنید.
پیشنهاد میکنم قبل از شروع هر پروژهای، مطالعه دقیقتری در مورد انواع لحیم و سیم قلع انجام دهید و با توجه به نیازهای خاص پروژه خود، مواد لحیمکاری مناسب را انتخاب کنید. همچنین، مطمئن شوید که تکنیکهای صحیح لحیمکاری را میشناسید و از تجهیزات و وسایل ایمنی لازم برای محافظت از خودتان و محیط کار استفاده میکنید.
سوالات متداول
سیم لحیم و سیم قلع چیست؟
سیم لحیم و سیم قلع در واقع یک چیز هستند. این سیمها از آلیاژی از فلزات، معمولاً ترکیبی از قلع و سرب، ساخته میشوند. با حرارت دیدن، این آلیاژ ذوب شده و به عنوان چسبی برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر عمل میکند.
چرا از سیم لحیم استفاده میکنیم؟
برای ایجاد اتصالات الکتریکی و مکانیکی قوی بین قطعات فلزی از سیم لحیم استفاده میشود. این اتصالات در صنایع الکترونیک، ساخت و ساز و بسیاری از حوزههای دیگر کاربرد دارند.
تفاوت سیم لحیم و سیم لحیم کاری چیست؟
این دو اصطلاح معمولاً به جای هم استفاده میشوند و به یک معنا هستند.