Εισαγωγή στην Ένταξη Γνώσης

I. Τι είναι η Συγκόλληση με Κράμα;

• Συγκόλληση: Η συγκόλληση αναφέρεται σε μια μέθοδο σύνδεσης που συνδέει δύο ξεχωριστά στερεά αντικείμενα σε ένα ενιαίο κομμάτι, προκαλώντας ατομική (μοριακή) δύναμη συγκόλλησης μέσω κατάλληλων φυσικών και χημικών διεργασιών.
• Συγκόλληση με Κράμα: Η συγκόλληση με κράμα ανήκει στη σύνδεση στερεάς φάσης. Σε αντίθεση με τις μεθόδους συγκόλλησης με τήξη, κατά τη συγκόλληση με κράμα το βασικό μέταλλο δεν λιώνει. Χρησιμοποιείται ένα μέταλλο πλήρωσης με σημείο τήξης χαμηλότερο από αυτό του βασικού μετάλλου. Η θερμοκρασία θέρμανσης ρυθμίζεται κάτω από τη γραμμή στερεού του βασικού μετάλλου, αλλά πάνω από τη γραμμή υγρού του μετάλλου πλήρωσης. Το μέταλλο πλήρωσης λιώνει ενώ τα τεμάχια εργασίας όχι. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί το λιωμένο μέταλλο πλήρωσης για να βρέξει το βασικό μέταλλο, να γεμίσει το κενό της ένωσης και να διαχυθεί αμοιβαία με το βασικό μέταλλο, συνδέοντας έτσι σταθερά τα τεμάχια εργασίας.

Με βάση το σημείο τήξης του μετάλλου πλήρωσης, η συγκόλληση με κράμα κατηγοριοποιείται σε μαλακή συγκόλληση με κράμα και σκληρή συγκόλληση με κράμα:

(1) Μαλακή Συγκόλληση με Κράμα: Το μέταλλο πλήρωσης λιώνει κάτω από 450°C, με αποτέλεσμα αντοχή της ένωσης συνήθως μικρότερη από 70 MPa. Χρησιμοποιείται συνήθως για τη συγκόλληση αγώγιμων, αεροστεγών και υδατοστεγών εξαρτημάτων στις βιομηχανίες ηλεκτρονικών και τροφίμων. Η συγκόλληση με κράμα κασσίτερου-μολύβδου είναι ο πιο διαδεδομένος τύπος.
(2) Σκληρή Συγκόλληση με Κράμα: Το μέταλλο πλήρωσης λιώνει πάνω από 450°C, παράγοντας αντοχή της ένωσης γενικά μεγαλύτερη από 200 MPa. Οι ενώσεις παρουσιάζουν υψηλή αντοχή και ορισμένες μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Η σκληρή συγκόλληση με κράμα χρησιμοποιεί μια μεγάλη ποικιλία μετάλλων πλήρωσης, με κράματα με βάση το αλουμίνιο, το ασήμι, τον χαλκό και το νικέλιο να είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα.

II. Χαρακτηριστικά της Συγκόλλησης με Κράμα

1. Σε σύγκριση με τις μεθόδους συγκόλλησης με τήξη, η συγκόλληση με κράμα προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

(1) Η θερμοκρασία θέρμανσης συγκόλλησης με κράμα είναι σχετικά χαμηλή, με αποτέλεσμα ελάχιστη επίδραση στη μικροδομή και τις ιδιότητες του βασικού μετάλλου.

(2) Οι ενώσεις με κράμα είναι λείες και ομοιόμορφες, προσφέροντας μια αισθητικά ευχάριστη εμφάνιση.

(3) Η παραμόρφωση συγκόλλησης είναι σχετικά μικρή. Ειδικά με τις μεθόδους συγκόλλησης με κράμα που χρησιμοποιούν ομοιόμορφη θέρμανση (π.χ., συγκόλληση με κράμα σε κλίβανο), η παραμόρφωση του τεμαχίου εργασίας μπορεί να ελαχιστοποιηθεί, καθιστώντας ευκολότερη τη διασφάλιση της ακρίβειας των διαστάσεων.

(4) Ορισμένες μέθοδοι συγκόλλησης με κράμα μπορούν να παράγουν δεκάδες ή και εκατοντάδες ενώσεις ταυτόχρονα, οδηγώντας σε υψηλή παραγωγικότητα.

(5) Επιτρέπει τη σύνδεση ανομοιογενών μετάλλων ή κραμάτων και μετάλλων με μη μέταλλα.

1. Ωστόσο, η συγκόλληση με κράμα έχει επίσης τους δικούς της περιορισμούς:

Οι ενώσεις με κράμα έχουν γενικά χαμηλότερη αντοχή και χειρότερη αντοχή στη θερμότητα σε σύγκριση με τις συγκολλήσεις με τήξη. Η σημαντική διαφορά στη σύνθεση μεταξύ του βασικού μετάλλου και του μετάλλου πλήρωσης μπορεί να οδηγήσει σε γαλβανική διάβρωση, με αποτέλεσμα σχετικά κακή αντοχή στη διάβρωση. Επιπλέον, η συγκόλληση με κράμα συχνά απαιτεί υψηλότερη ακρίβεια συναρμολόγησης.

III. Εφαρμογές της Συγκόλλησης με Κράμα

Η συγκόλληση με κράμα δεν είναι κατάλληλη για τη συγκόλληση γενικών χαλύβδινων κατασκευών ή εξαρτημάτων με μεγάλη φόρτιση, δυναμικά φορτισμένα.

Χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή οργάνων ακριβείας, ηλεκτρικών εξαρτημάτων, ανομοιογενών μεταλλικών κατασκευών και σύνθετων κατασκευών λαμαρίνας όπως πάνελ σάντουιτς και πυρήνες κηρήθρας. Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως για τη συγκόλληση με κράμα διαφόρων τύπων συρμάτων και εργαλείων κοπής καρβιδίου.

Η συγκόλληση με κράμα βρίσκει εκτεταμένες εφαρμογές σε μηχανήματα, ηλεκτρικούς κινητήρες, όργανα, ραδιοεξοπλισμό, θερμική διαχείριση/ψύκτρες, νέους ενεργειακούς τομείς κ.λπ. Παραδείγματα περιλαμβάνουν εργαλεία καρβιδίου, τρυπάνια, πλαίσια ποδηλάτων, εναλλάκτες θερμότητας, σωληνώσεις και διάφορα δοχεία. Στην κατασκευή κυματοδηγών μικροκυμάτων, ηλεκτρονικών σωλήνων και ηλεκτρονικών συσκευών κενού, η συγκόλληση με κράμα είναι μερικές φορές η μόνη εφικτή μέθοδος σύνδεσης.

IV. Κοινά Υλικά που Χρησιμοποιούνται στη Συγκόλληση με Κράμα

1. Μέταλλο Πλήρωσης: Αναφέρεται στο υλικό που χρησιμοποιείται για το σχηματισμό της ένωσης κατά τη συγκόλληση με κράμα.

(1) Το μέταλλο πλήρωσης θα πρέπει να έχει κατάλληλο εύρος θερμοκρασίας τήξης, συνήθως τουλάχιστον αρκετές δεκάδες βαθμούς Κελσίου χαμηλότερο από τη θερμοκρασία τήξης του βασικού μετάλλου.

(2) Στη θερμοκρασία συγκόλλησης με κράμα, θα πρέπει να παρουσιάζει καλή διαβρεξιμότητα για να εξασφαλιστεί η πλήρης πλήρωση του κενού της ένωσης.

(3) Το μέταλλο πλήρωσης και το βασικό μέταλλο θα πρέπει να αλληλεπιδρούν μέσω διάχυσης για να σχηματίσουν έναν ισχυρό δεσμό.

(4) Το μέταλλο πλήρωσης θα πρέπει να έχει σταθερή και ομοιόμορφη σύνθεση, ελαχιστοποιώντας την απώλεια στοιχείων κράματος κατά τη διαδικασία συγκόλλησης με κράμα.

(5) Η προκύπτουσα ένωση με κράμα θα πρέπει να πληροί τις τεχνικές απαιτήσεις του προϊόντος, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις για μηχανικές ιδιότητες, φυσικοχημικές ιδιότητες και απόδοση υπηρεσίας.

(6) Το μέταλλο πλήρωσης θα πρέπει να είναι οικονομικό. Θα πρέπει να περιέχει ελάχιστα ή καθόλου σπάνια ή πολύτιμα μέταλλα. Θα πρέπει επίσης να πληροί τις απαιτήσεις παραγωγικότητας για τη λειτουργία συγκόλλησης με κράμα.

(7) Το μέταλλο πλήρωσης θα πρέπει να διαθέτει καλή εργασιμότητα/διαμορφωσιμότητα για να διευκολύνει την κατασκευή σε διάφορα σχήματα.

1. Ροή: Αναφέρεται στον διαλύτη που χρησιμοποιείται κατά τη συγκόλληση με κράμα. Η λειτουργία της ροής είναι να απομακρύνει τα οξείδια από τις επιφάνειες του βασικού μετάλλου και του μετάλλου πλήρωσης, προστατεύοντάς τα. Μειώνει την οξείδωση κατά τη θέρμανση, βελτιώνει τη διαβρεξιμότητα του μετάλλου πλήρωσης στο βασικό μέταλλο και διαλύει ή διαταράσσει αποτελεσματικά τις μεμβράνες οξειδίου στις επιφάνειες του τεμαχίου εργασίας και του μετάλλου πλήρωσης.

2. Θερμοκρασία: Οι κύριες παράμετροι της διαδικασίας στη συγκόλληση με κράμα είναι η θερμοκρασία συγκόλλησης με κράμα και ο χρόνος συγκράτησης. Η θερμοκρασία συγκόλλησης με κράμα επιλέγεται συνήθως να είναι 25-60°C πάνω από τη θερμοκρασία υγρού του μετάλλου πλήρωσης για να διασφαλιστεί ότι το μέταλλο πλήρωσης μπορεί να γεμίσει πλήρως το κενό της ένωσης.