Lodding: Mekanisme, felles design og applikasjoner

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Mekanisme for lodding 2. Solders 3. Fluxes used 4. Joint Design 5. Applications.

Lodding er en prosess for å forbinde materialer ved å varme dem til en passende temperatur og ved å bruke et fyllmateriale, kalt loddetinn, med væsker ikke over 450 ° C og under solidus av basismaterialet. Fyllemetallet strømmer inn mellom parringsflatene ved kapillarvirkning for å danne skjøten. Loddet er normalt en ikke-jernholdig legering.

Styrken til en loddet felles er i hovedsak på grunn av dannelsen av en metallisk binding selv om adhesjon og mekanisk vedlegg også spiller sine deler. Loddet fungerer ikke ved å smelte grunnmetallet, men ved å oppløse en liten mengde av det for å danne et lag av intermetallisk forbindelse. Når loddetrinnet er påvirket, holder det delene sammen med de samme attraktive kreftene mellom de tilstøtende atomer som i tilfelle av et fast metall.

Loddemekanisme :

Loddingsprosessen innebærer tre nært besluttede faktorer, nemlig:

(i) Vanning,

(ii) Legering og spredning, og

(iii) Kapillærvirkning og påfylling av leddet.

(i) Vanning:

Det er egenskapen til en væske som det sprer seg over en solid overflate. Ved lodding er det avgjørende at flussen eller loddetallet skal spredes over basisflatene som er forbundet. Hvis et loddemiddel ikke våt en overflate, kan det lett slås av og etterlater liten eller ingen loddemekanisme som holder seg fast i grunnmetallet. Loddet som sprer seg ut og wets av grunnmetall vil produsere en lydfeste mellom de to flatene og kan fjernes bare ved skraping eller arkivering.

Tilstanden for en væske til å helt fuktig en solid overflate er at kontaktvinkelen eller fuktingsvinkelen, vist i figur 17.1, burde være null. Væskene som ikke våt overflaten, gir en stor fuktingsvinkel som vist på figur 17.2.

Fuktingsvinkelen er således et mål på hvor godt smeltet loddemasse vil våte metallet og er den enkleste viktigste faktoren ved visuelt å dømme effektiviteten av loddprosessen og loddemassen av grunnmetallet. Fukting er i hovedsak en kjemisk reaksjon som finner sted når en eller flere elementer av loddet reagerer med at basismetallet blir loddet for å danne en forbindelse. Varme leveres for å lette fuktigheten.

Vanligvis væske-soldere ikke våte rene faste metalloverflater. For eksempel har tinnledningsledere en kontaktvinkel på mellom 25 ° og 70 ° med stålflater, avhengig av loddets sammensetning. Tinn er imidlertid i stand til legering med jern og i tilfelle en tinfilm dannes på ståloverflaten ved legering, vil tinn-bly loddetørke det. Generelt vil en loddemette våte en metalloverflate, forutsatt at den danner en intermetallisk forbindelse med det faste stoffet eller det faste metallet kan ta loddet i oppløsning.

Fukting hemmeres av oksidlag, derfor er det nødvendig å fjerne slike lag for vellykket lodding. God fuktighet er en ønskelig egenskap i loddetinn for å gjøre loddemidlet jevnt, raskt og kontinuerlig til fellesåpningen.

Vetting er imidlertid ikke et absolutt essensielt krav for dannelsen av et bindemiddel, noe som fremgår av det faktum at om stål ikke er fuktet med bly, men hvis smeltet bly får størkne i kontakt med ren oksidfri ståloverflate, resulterer dette i en sterkt bundet loddet felles.

(ii) Legering og spredning:

Evnen til en loddetinn til legering med basemetallet er relatert til dens evne til å væte overflaten. Alloying er relatert til rensligheten av grunnmetallet. Det må være intim kontakt mellom loddemidlet og basismetallet for legering å forekomme ved grensesnittet, og dette oppnås ved å rengjøre og bruke en fluss for å fjerne oksidfilmen fra overflaten av det / de basemetaller som skal tilføres.

Alloying gir også hjelpemidler som sprer seg fordi hvis væske loddet løses i det faste stoffet, kan det diffunderes under oksidlaget og løsne det og dermed lede strømmen av smeltet lodd over hele overflaten. Karakteristikken og graden av spredning avhenger av grunnmetallets natur, temperaturen, tilstedeværelsen eller fraværet av fluss, metallets overflate og dens oksidasjonsgrad.

I noen tilfeller som tinn-bly-soldater som sparer mindre enn 30% tinn, etableres likevektsbetingelsene raskt med svært lite spredning. Med høyere tinnlegeringer er opprinnelig spredning imidlertid etterfulgt av et sekundært spredning som foregår over en betydelig tidsperiode. Maksimal spredning av tinn-bly-soldere skjer med legeringer nær eutektisk temperatur, og i praktisk lodding har slike legeringer de beste flytegenskapene.

Basemetalltekstur med sammenkoblingskanaler bidrar til å spre loddet ved kapillarvirkning. Lateral diffusjon fra slike kanaler bidrar til rask spredning av bulkvæsken på grunn av dannelsen av diffusjonsbinding.

(iii) kapillær handling og felles fylling :

Måten en loddemann vil fylle mellomrommet mellom de to parringsflatene på, påvirker dens felles fyllekapasitet og graden til overflatenes feilfylling. Fluiditeten av den smeltede loddetrinn må være slik at den kan strømme inn i de smale rom ved kapillarvirkning. For øvrig vil den smeltede loddemidlet strømme til en lengre avstand, men ved en lavere strømningshastighet som separasjonen av overflatene reduseres.

Hovedfaktorene som påvirker effektiviteten av felles fylling inkluderer fuktningsvinkelen mellom loddet og grunnmetallet, klaring mellom gapet mellom de to flatene som skal kobles sammen, oppvarmingshastigheten og dens ensartethet, temperatur, naturen av loddetid og bruk av fluss.

Klaring for lette metaller som aluminium og magnesium er betydelig større (0, 125 - 0, 625 mm) enn for kobberlegeringer (0, 05-0, 40 mm). Hvor uoppløselighet av loddemateriale og foreldremetall er et problem, kan små utslipp føre til for stor forurensning, økning av smeltepunkt og formognet størkning. En slik tilstand kan i stor grad utbedres ved raskere oppvarmingshastigheter.

Ujevn oppvarming fører til uregelmessig fylling av spalten som fører til dårlige kvalitetsfeste. Rette leddene er vanskelige å varme opp jevnt og derfor er krøllete ledd foretrukket, hvor det er mulig.

Sammensetning av loddemateriale og typen av flux som brukes, har betydelig innflytelse på leddkapasiteten og kvaliteten på loddetrøret.

lodde:

Generelt er solfangere brukt i industrien av tinn-bly-systemet. De fleste metallene kan bli slått sammen av disse loddemidlene, og de har god korrosjonsbestandighet mot de fleste medier. Avhengig av grunnmetallets kompatibilitet kan flusser av alle typer brukes med disse loddene. Mens det refereres til dem, er det vanlig å referere til tinninnholdet først, og dermed er 60/40 loddetinn 60% tinn og 40% bly. Smeltepunktene og størkningsadferdigheten til tinnblodsoldatene kan best representeres av deres fasediagram vist i figur 17.3 A.

Fig. 17.3A Metallurgisk likevektsdiagram for tinnledningssystemet

ASTM-tallet, nominell sammensetning, smelteområdet og typiske anvendelser av forskjellige tinn-bly-soldere er oppsummert i tabell 17.1. Loddemerking er basert på dens evne til å våte overflaten av metallet / metallene sættes sammen og for økonomi skal karakteren som inneholder minst mengde tinn som gir passende fuktings- og fyllingsegenskaper, anvendes.

Bortsett fra de populære tinnleder-solfangerne, er også andre soldater ansatt med sikte på å oppnå de ønskede egenskapene for spesifikke applikasjoner. Noen av disse systemene inkluderer tinnantimon, tinnantimon-bly, tinn-sølv, tinn-bly-sølv, tin-sink, kadmium-sølv, kadmium-sink, sink-aluminium, indium-soldater og vismutholdige solgte kjente mer populært som "smeltbare legeringer".

Sammensetningen, smeltepunktet og frysepunktene og de spesifikke bruksområdene til de viktige loddemidlene i disse systemene er registrert i tabell 17.2 og kan brukes som brede retningslinjer.

Fluxer brukt i Lodding:

En loddemengde kan være et flytende, fast eller gassformet produkt som ved oppvarming er i stand til å fremme vanning av metaller av loddematerialer. Funksjonen er å fjerne oksider og andre overflateforbindelser fra overflatene som skal loddes ved å forskyve eller oppløse dem. Det bør ha en lavere tyngdekraften enn loddetinnet, slik at det kan forskyves av loddet i leddet.

Loddningsflukser kan klassifiseres i fire grupper, nemlig de mest aktive uorganiske flussene, moderat aktive organiske fluss, de minst aktive kolofonstrømningene og spesielle flussene for spesifikke anvendelser. De fleste av disse fluxene er tilgjengelige i form av wire, væske, pasta eller tørrpulver.

1. uorganiske flukser:

Disse flussene består av uorganiske syrer og salter som er svært korroderende og resulterer i rask og svært aktiv flussing. De kan brukes som løsninger, pastaer eller tørre salter. De kan brukes til høy temperatur lodding applikasjoner som de ikke brenner eller char. Residuene av disse flussene forblir imidlertid kjemisk aktive etter lodding, og derfor må det treffes for å fjerne dem effektivt.

Uorganiske flusser som inneholder ammoniaksalter kan føre til spenningskorrosjonsspredning ved lodding av messing. Lodding av stål krever en sinkkloridflaske som etterlater seg svært korroderende rester. En løsning av sinkklorid i saltsyre som brukes ved lodding av rustfritt stål er enda mer korroderende. Resten av disse flussene må vaskes grundig.

2. Organiske flukser:

De viktigste bestanddelene av organiske flukser er organiske syrer og baser og noen av deres derivater, så som hydrohalogenider. De brukes i temperaturområdet 90 til 320 ° C over hvilke de dekomponerer ved varme som etterlater inaktive rester.

Organiske flusser brukes best i beregnede mengder, slik at de kan bli fullt utnyttet ved volatilisering, brenning eller charring slik at ingen aktive bestanddeler etterlates. Ikke-komprimert fluss bør ikke komme i kontakt med isolerende ermer, og det må tas forsiktighet ved lodding i lukkede rom slik at røykene ikke kan kondensere på kritiske deler av aggregatet.

3. Rosin Fluxes:

En ikke-korrosiv kolofoniumstrøm kan fremstilles ved å oppløse vannhvitt kolofonium i et egnet organisk løsningsmiddel, for eksempel petroleums-ånd. Rosin består hovedsakelig av abietinsyre som blir aktiv ved loddingstemperaturen 175 til 315 ° C, men går tilbake til sin inerte, ikke-korrosive form ved avkjøling.

Det finner derfor omfattende bruk i radio og elektronisk arbeid der effektiv rengjøring etter lodding er vanskelig. Forskjellige organiske forbindelser anvendes blandet med kolofonium, for eksempel hydroklorid av glutaminsyre og hydrazinhydrobromid.

Disse flusene dekomponerer ved loddingstemperaturer, som etterlater harde, ikke-hygroskopiske, elektrisk ikke-ledende og ikke-korrosive rester som om nødvendig kan vaskes lett av med vann. De finner omfattende bruk i elektrisk industri.

Mer væske, 50/50 eller 60/40 tinn-bly-soldere, brukes normalt med ikke-korrosiv kolofoniumstrøm.

Mildt aktiverte kolofoniumstrømmer er foretrukket for militær-, telefon- og andre elektroniske produkter med høy pålitelighet, mens flere aktiverte kolofoniumfluxer finner omfattende bruk i kommersielle elektroniske og viktige anvendelser der grundig rengjøring etter lodding kan sikres.

4. Spesielle Fluxes:

Reaksjonsstrømmer som brukes til lodding av aluminium, virker ved å erstatte oksydfilmen ved å avsette en metallfilm på arbeidsflaten ved dekomponering.

Noen soldater er også tilgjengelige med fluxen i kjernen. Mengden fluss i kjernen kan variere fra 0-5 til over 3-0%, 2-2% er den vanligste. Rosin-Cored og Acid-Cored soldere er også tilgjengelige og brukes til henholdsvis elektrisk arbeid og metallplate.

Felles design for lodding:

Soldater har relativt lav styrke i forhold til metaller som de er pålagt å bli med. Det er derfor ønskelig å designe loddede skjøter slik at de sammenlåses mekanisk og krever loddet for å virke som tetnings- og bindemiddel.

De to grunnleggende loddetykkene er fanget ledd og støtfugl. Fig. 17.3B viser de typiske loddede leddene som inkluderer låst søm, fastspenret støt og en skjøtsamling i et rør. Lap type felles bør foretrekkes når det er mulig, siden det gir mulighet for maksimal styrke.

Komplekse loddede leddene kan fremstilles ved manuell lodding, men for prosessen som benytter automatisert flussing, lodding og etterrengjøring, må de valgte designene være relativt enkle som gir tilgjengelighet til leddet.

Kapillær handling er en viktig faktor ved lodding. Det er viktig å sørge for optimal klaring mellom delene som skal loddes slik at fluss kan trekkes inn i mellomromet ved kapillarvirkning. Felles klaring mellom 0 07 og 0-12 mm er derfor foretrukket for de fleste leddene for å oppnå maksimal styrke, men i noen spesifikke tilfeller som lodding av precoated metall gir klaring så lav som 0 025 mm den ønskede styrke. Overdreven klaring kan føre til uøkonomiske loddeflater.

Applikasjoner for lodding:

Bortsett fra de spesifikke bruksområdene av forskjellige loddemetoder som tidligere beskrevet, f.eks. Sammenkobling av kjernekjerner, rørleggerarbeid, elektronisk industri, inkludert radio, TV og datamaskiner, elektrisk industri for sammenføyning av ledninger og kabler til lugs og mange flere.

Det kan sies at generelt lodding blir vanligere brukt til lett å tette leddene, legge til stivhet og forbedre elektrisk ledningsevne. Det kan noen ganger være nødvendig å avhenge av strekkstyrken, men soldere er bedre kjent for deres duktilitet i stedet for styrke. Men hvis forsiktig fylling oppnås overraskende kan høye verdier av fasthet oppnås. Dessuten finner lodding seg også for å forsegle sammensatte ledd holdt sammen av nagler, punktsveiser eller andre mekaniske midler.