آموزش لحیم‌کاری سیم و اتصالات

لحیم‌کاری یکی از مهارت‌های پایه و پرکاربرد در صنعت برق و الکترونیک است. منظور از لحیم‌کاری، اتصال دو قطعه فلز بدون ذوب کردن خود فلز به یکدیگر است؛ برای این منظور محل اتصال را قبلاً به‌خوبی تمیز کرده و بعد درزهای محل اتصال دو فاز را به‌وسیلهٔ لحیم پر می‌نمایند تا دو فلز به یکدیگر وصل شوند.

از تعریف لحیم‌کاری معلوم می‌شود که لحیم باید زودتر از فلزاتی که باید به هم لحیم شوند ذوب شود؛ بنابراین این نوع لحیم‌ها برای اتصال فلزات مختلف بکار می‌رود بسیار محدود است. لحیم خوب باید دارای استحکام کافی باشد در مقابل حرارت کمتر از درجهٔ ذوب خود مقاومت کنند و عمل لحیم‌کاری بوسیلهٔ آن به سرعت انجام گیرد. به‌طور کلی لحیم‌ها را به دو نوع زیر می‌توان تقسیم کرد:

1. لحیم نرم: نقطهٔ ذوب آن از نقطهٔ ذوب سرب (۳۲۵ درجه سلسیوس) کمتر است.
2. لحیم سخت: نقطهٔ ذوب آن بیشتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد است.

لحیم نرم

لحیم سخت

جدول علائم اختصاری و ترکیب لحیم‌های متداول در صنعت

اغلب لحیم‌های متداول ترکیبی از سرب و قلع هستند که به نوع مصرف بسته به درصد آلیاژ آن‌ها فرق می‌کند. لحیم‌ها را با علامت اختصاری عددی بر اساس درصد قلع مشخص می‌کنند؛ مثلاً لحیم ۴۰ یعنی لحیمی که ۴۰ درصد آن قلع و ۶۰ درصد بقیهٔ آن سرب باشد.

واسطهٔ لحیم‌کاری

برای آنکه عمل لحیم کاری بهتر و زودتر انجام گیرد و قطعات کاربرد یکدیگر محکم شوند باید از روانساز یا واسطهٔ لحیم کاری استفاده کنیم. یکی از روانسازهای لحیم کاری تنه کار است. تنه کار گرد سفیدی است که به زحمت در آب حل می‌شود و در هنگام گرم شدن این ماده کف تولید می‌کند. اسید بوریک روانساز دیگری است که در لحیم‌کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. اسیدبوریک از تنه کار بهتر ولی قیمت آن گران‌تر می‌باشد.

روغن لحیم واسطهٔ لحیم دیگری است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. روغن لحیم به شکل خمیری در جعبه‌های مخصوص و به‌اندازه‌های مختلف در دسترس می‌باشد. بیشترین کاربرد روغن لحیم در لحیمهای زود ذوب یا نرم می‌باشد و قیمت آن نسبت به واسطه‌های دیگر لحیم کاری مناسب‌تر است.

ابزارهای لحیم‌کاری

هویه

تعریف هویه: یکی از ابزارهای اصلی لحیم کاری که آن را از مس می‌سازند. زیرا مس فلزی است که لحیم روی آن اثر ندارد به‌علاوه حرارت را تا مدتی در خود ذخیره می‌کند و به‌ سرعت آن را به قطعاتی که باید لحیم شوند هدایت می‌کند.

انواع هویه

هویه بر دو نوع است:

الف) هویه‌هایی که با گرمای خارجی گرم می‌شوند: این هویه‌ها به‌وسیلهٔ حرارت چراغ پریموس یا شعلهٔ گاز گرم می‌شوند. در انواع چکشی، چهار گوش و سرتخت در دسترس می‌باشند. کاربرد این هویه‌ها بیشتر در صنعت فلزکاری، ورق‌کاری و چراغ‌سازی می‌باشد.

ب) هویه‌هایی که با انرژی الکتریکی گرم می‌شوند: این هویه‌ها خود به دو دستهٔ هویه‌های المنتی و هویه‌های هفت‌تیری که با جریان اتصال کوتاه کار می‌کنند تقسیم می‌شوند.

۱. هویه‌های المنتی

نمونهٔ در دسترس این هویه‌ها، انواع هویه‌های قلمی می‌باشد که در قدرت‌های زیر ساخته می‌شوند:

۲۰w – ۴۰w – ۶۰w – ۸۰w – ۱۰۰w – ۲۰۰w – ۵۰۰w – ۷۵۰w – ۱۰۰۰w

ساختمان هویه‌های المنتی: این هویه‌ها تشکیل شده‌اند از یک المنت حرارتی که با اتصال به جریان برق، المنت داغ شده و گرمای حاصله را به نوک مسی هویه که در مرکز المنت قرار گرفته انتقال می‌دهند. می‌توانیم با استفاده از گرمای نوک مسی هویه عمل لحیم کاری را انجام دهیم. معمولاً دستهٔ این هویه‌ها از جنس چوب یا پلاستیک است تا از اتصال برق به بدن فرد استفاده‌کننده جلوگیری شود.

مزایای این هویه‌ها ارزان بودن آن‌ها نسبت به هویه‌های دیگر و همچنین اگر مدت طولانی به برق وصل باشند صدمه نمی‌بینند. عیب اصلی این هویه‌ها در این است که مدت زمانی که طول می‌کشد تا گرم شوند و برای سرد شدن نیز به زمان نیاز دارند.

۲. هویه‌های هفت‌تیری که با جریان اتصال کوتاه کار می‌کنند

این هویه‌ها با فشار یک کلید شستی که روی دستهٔ آن نصب شده است سریعاً داغ شده و آمادهٔ کار می‌شوند و به‌محض اینکه قطع را کنیم دستهٔ در زمان کوتاهی سرد می‌شوند. هویه‌های هفت‌تیری در قدرت‌های زیر ساخته می‌شوند:

۶۰w – ۱۰۰w – ۲۵۰w – ۵۰۰w

اساس کار و ساختمان داخلی هویه‌های هفت‌تیری: اساس کار هویه‌های هفت‌تیری بر مبنای اتصال کوتاه می‌باشد. زیرا هویه‌های هفت‌تیری تشکیل شده‌اند از یک ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ و افزایندهٔ جریان که تعداد دور سیم پیچهای اولیهٔ آن زیاد با قطر بسیار کم و تعداد دور سیم پیچهای ثانویهٔ سیم پیچ آن با قطر بزرگتر و بسیار کمتر است. دو سر ثانویهٔ ترانسفورماتور به خارج از هویه هدایت شده که بوسیلهٔ دو عدد پیچ نوک هوی مسی هویه به آن وصل می‌شود. نوک هویه موجب اتصال کوتاه شدن ترانسفورماتور گشته که در نتیجهٔ گرمای زیادی در نوک هویه ایجاد شده در نوک هویه ایجاد شده و بوسیلهٔ آن می‌توانیم عمل لحیم کاری را انجام دهیم.

هویه‌ هفت‌تیری

نکته: در هنگام اتصال نوک هویه به پیچهای رابط همیشه دقت کنیم که پیچها کاملاً محکم شوند زیرا در غیر این صورت هویه گرم نشده وظاهراً معیوب به نظر می‌رسد. نکتهٔ مهم اینکه هویه‌های هفت‌تیری نباید مدت طولانی به برق وصل باشند چون شرایط کار آن‌ها به این گونه است که هیچگاه نباید بیشتر از یک دقیقه روشن و به‌ازای هر یک دقیقه کار باید سه دقیقه در حالت خاموش باشند تا هویه سرد شده و دوباره آمادهٔ کار شود.

اصول لحیم‌کاری

رعایت نکات زیر جهت انجام لحیم کاری صحیح مورد نیاز است:

1. هویهٔ مناسب کار انتخاب کنید برای اجسام و قطعات کوچک با وات کم و برای اجسام و قطعات بزرگ با وات زیاد.
2. محل لحیم کاری را کاملاً تمیز نمایید نباید روی آن اکسید یا چربی وجود داشته باشد.
3. اگر از لحیم شمش استفاده می‌کنید حتماً سطح کار را با روغن لحیم آغشته کنید.
4. هنگام لحیم کاری ابتدا روی سطح کار را گرم کنید سپس لحیم را به آن تماس دهید. هرگز لحیم را ذوب نکنید و روی سطح کار نریزید زیرا در این حالت لحیم به سطح کار نمی‌چسبد و اصطلاحاً لحیم سرد تشکیل می‌شود.
5. هنگام سرد شدن لحیم نباید سطح کار را حرکت داد در صورت حرکت سطح لحیم کاری کدر شده و شکافهایی در آن ظاهر می‌گردد. سطح لحیم کاری باید براق و درخشان باشد.
6. اجزای الکترونیکی مانند ترانزیستور، آی سی، دیود، خازن و غیر در مقابل حرارت حساس بوده و حرارت زیاد موجب خراب شدن آنها می‌گردد. در هنگام لحیم کاری این قطعات باید به نحوی حرارت حاصله را دور کرد یا پس از لحیم کاری بلافاصله آن را خنک نمود این عمل معمولاً بوسیلهٔ پنس یا دم باریکهٔ نمدار انجام می‌شود.

ابزارهای مورد نیاز در برقکاری

۱. انبردست

وسیله‌ای است برای فرم کاری سیم‌ها که معمولاً به‌وسیلهٔ آن می‌توان سیم‌های مفتولی سیم‌های مفتولی را به‌فرم دلخواه درآورده و در هنگام کار سیم‌ها را با آن نگه داشت.

انبردست

۲. دم‌باریک

وسیله‌ای شبیه انبردست است برای کار در جاهای کوچک و تنگ که امکان استفاده از انبردست وجود ندارد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دم‌باریک

۳. دم‌پهن

از این وسیله صرفاً برای عمل فرم کاری روی سیم‌های مفتولی استفاده می‌شود.

دم‌پهن

۴. سیم‌چین

ابزاری است برای قطع کردن و بریدن سیم‌های افشان و مفتولی توجه داشته باشیم که برای بریدن میخ و فلزات سخت از آن استفاده نکنیم.

سیم‌چین

۵. سیم لخت‌کن

ابزاری است برای برداشتن روپوش عایقی سیم‌ها که در دو نوع دستی و اتوماتیک در دسترس می‌باشد. توجه داشته باشیم که دستهٔ این ابزارها کاملاً از جنس عایق مرغوب باشد و هیچ‌گاه از این ابزارها که فاقد دستهٔ عایق هستند استفاده نکنیم.

سیم لخت‌کن

۶. پیچ‌گوشتی تخت

از این پیچ‌گوشتی برای باز کردن انواع پیچهای تخت با سر یک شیار استفاده می‌شود و در اندازه‌ها و طول‌های مختلف در دسترس می‌باشد.

۷. پیچ‌گوشتی چهارسو

برای باز کردن و بستن پیچ‌های چهارسو با کلهٔ چهارگوش یا چهارسو به‌کار می‌رود و دارای انواع مختلف است.

۸. فازمتر

ابزاری شبیه پیچ‌گوشتی تخت که برای تشخیص سیم فاز از نول بکار می‌رود و در داخل دستهٔ فازمتر یک لامپ کوچک به همراه مقاومت ۸۰ کیلواهم وجود دارد به نوک پیچ‌گوشتی شکل و پیچ دستهٔ فازمتر ارتباط دارد. زمانی که نوک فازمتر به سیم فاز متصل می‌شود جریان از داخل مقاومت عبور می‌کند و وارد لامپ می‌شود حال اگر لامپ شخصی اگر فازمتر را بوسیلهٔ فازمتر تا فازمتر لمس شده و باعث روشن شدن لامپ فازمتر می‌گردد. نکتهٔ مهم اینکه این جریان هیچ‌گونه آسیبی به شخص وارد نمی‌سازد اما اگر شخص فازمتر را با سیم نول وصل کنیم چون جریان جریان چون جریان تعیین از لامپ فازمتر عبور نمی‌شود لامپ روشن نمی‌شود.

فازمتر

نکات تکمیلی ایمنی و بهداشت شغلی در لحیم‌کاری

با توجه به خطرات مختلف عملیات لحیم‌کاری، انواع مختلفی از عوامل زیان‌آور شیمیایی، فیزیکی، ارگونومیک و خطرات ایمنی به‌صورت هم‌زمان وجود دارد؛ به همین دلیل رعایت نکات زیر توصیه می‌شود:

• تهویهٔ محل کار: لحیم‌کاری، به‌ویژه هنگام استفاده از روانسازها (فلاکس)، دود و بخاراتی تولید می‌کند که تنفس طولانی‌مدت آن‌ها می‌تواند مضر باشد. لحیم‌کاری باید در محیطی با تهویهٔ مناسب یا به همراه سیستم تهویهٔ محلی (مانند فن مکنده) انجام شود.
• پرهیز از تماس مستقیم با نوک داغ هویه: نوک هویه‌های الکتریکی معمولاً به دمایی در حدود ۱۸۰ تا ۳۵۰ درجهٔ سلسیوس می‌رسد و تماس مستقیم با آن می‌تواند سوختگی شدید ایجاد کند.
• استفاده از پایه یا جای مخصوص هویه: پس از هر بار استفاده، هویه را روی پایهٔ مخصوص آن قرار دهید تا از تماس ناخواسته با سطوح دیگر و ایجاد آتش‌سوزی جلوگیری شود.
• شست‌وشوی دست‌ها پس از کار: به‌ویژه هنگام استفاده از لحیم‌های سرب‌دار، پس از پایان کار حتماً دست‌ها را بشویید تا از انتقال احتمالی سرب به دهان یا صورت جلوگیری شود.

نکتهٔ تکمیلی: لحیم‌های بدون سرب (جایگزین مدرن)

لحیم تجاری قلع-سرب (Sn-Pb) به دلیل خواص مکانیکی خوب، ترکنندگی مناسب و قابلیت اطمینان بالا، سال‌های طولانی به‌عنوان استاندارد صنعت لحیم‌کاری الکترونیکی استفاده می‌شده است؛ اما با توجه به سمیت سرب برای انسان و محیط‌زیست، امروزه گزینه‌های بدون سرب مانند آلیاژ یوتکتیک قلع-مس (Sn-Cu) جایگزین مناسبی برای این کاربرد معرفی شده‌اند که به دلیل هزینهٔ تولید کمتر، خواص ترکنندگی و هدایت الکتریکی مطلوب و مقاومت بالا در برابر خزش، در حال گسترش هستند؛ هرچند استحکام کششی آن‌ها نسبت به لحیم سرب‌دار سنتی کمی پایین‌تر است.

سوالات متداول (FAQ)

۱. کدام نوع هویه برای کارهای برق و الکترونیک مناسب‌تر است؛ المنتی یا هفت‌تیری؟

برای کارهای ظریف الکترونیکی (مانند لحیم‌کاری قطعات مدار) هویه‌های المنتی با وات پایین (۲۰ تا ۴۰ وات) مناسب‌ترند، چون کنترل حرارت پایدار و دقیق‌تری دارند. برای کارهای برقی و فلزکاری سریع که نیاز به گرمای آنی و کوتاه دارند (مانند لحیم‌کاری سیم‌های ضخیم)، هویه‌های هفت‌تیری به‌دلیل سرعت داغ‌شدن، انتخاب بهتری هستند؛ اما به دلیل محدودیت زمان کار مداوم، برای کارهای طولانی مناسب نیستند.

۲. چرا لحیم‌کاری قطعات الکترونیکی حساس مانند ترانزیستور و آی‌سی نیازمند احتیاط ویژه است؟

این قطعات به حرارت زیاد حساس هستند و دمای بالای هویه می‌تواند به ساختار داخلی آن‌ها (پیوندهای نیمه‌هادی) آسیب برساند. به همین دلیل توصیه می‌شود لحیم‌کاری سریع انجام شود و بلافاصله پس از اتصال، با استفاده از پنس یا دم باریکهٔ نم‌دار، گرمای اضافی از پایهٔ قطعه دور شود.

۳. علت اصلی «لحیم سرد» چیست و چطور آن را تشخیص دهیم؟

لحیم سرد زمانی اتفاق می‌افتد که لحیم پیش از تماس با سطح کار ذوب شود و مستقیماً روی سطح ریخته شود، بدون آنکه خود سطح کار به‌اندازهٔ کافی گرم شده باشد. در این حالت لحیم به‌درستی به فلز نمی‌چسبد. از نظر ظاهری، لحیم سرد کدر و مات به نظر می‌رسد و ممکن است شکاف‌های ریزی در آن دیده شود؛ در حالی‌که لحیم صحیح باید براق و درخشان باشد.

۴. آیا فازمتر می‌تواند جایگزین مولتی‌متر برای تشخیص فاز شود؟

فازمتر تنها برای تشخیص سریع وجود یا عدم وجود فاز در یک سیم مناسب است و اطلاعات دقیقی مانند مقدار ولتاژ ارائه نمی‌دهد؛ در حالی‌که مولتی‌متر می‌تواند مقدار دقیق ولتاژ، جریان و مقاومت را نیز اندازه‌گیری کند. برای کارهای دقیق‌تر (مثل عیب‌یابی مدار)، مولتی‌متر ابزار کامل‌تری است، اما فازمتر برای تشخیص سریع در کارهای روزمره کاربردی‌تر و سریع‌تر است.