تعليم

ما هي أنواع اللحام.

اللحام بالانجليزية Welding وهو افضل الطرق الإقتصادية لإيصال المواد والمعادن في بعضها بشكل دائم. و هو الطريقة الوحيدة المستقرة لإندماج أكثر من قطعة من المعدن لجعلها بمثابة قطعة واحدة.

وهناك اربع عوامل اساسية تتحد جميعاً لإنتاج اللحام حسب الآتي :

▪️ توافر المعادن – او المواد الأخرى.

▪️ توافر الحرارة العالية اللازمة لعملية الأنصهار.

▪️ توافر مواد الحشو مثل الالكترودات او سلك اللحام.

▪️ توافر المواد المساعدة مثل الغاز او مادة الفلكس او غاز الحماية والتدريع.

هناك العديد من اساليب عمليات اللحام وانواعها فبعض العمليات تسبب الشرر وبعضها لا يتطلب الحرارة الزائدة. وعمليات اللحام يمكن القيام بها في أي مكان، في الهواء الطلق أو في الداخل او تحت الماء او حتي في الفضاء الخارجي لبناء المحطات الفضائية او صيانه مركبات الفضاء.

_ تعريف اللحام.

يتم تعريفه من الجمعية الأمريكية للحام AWS على أنه تلاصق المواد بطريقة الإندماج المنصهر عندما يتم ذوبان المواد الأساسية لتشكيل حبات اللحام ويتم ذلك عن طريق تسخين المواد للوصول إلى درجات اللحام المطلوبة أو بتطبيق الضغط الحراري أو باستخدام مواد الحشو، ببساطة يعرف اللحام بأنه لقاء حافتين بتطبيق الحرارة العالية باستخدم مواد الحشو او الضغط بمفرده لتشكيل قطعة واحدة.

▪️ عندما يتوافر ما يكفي من الطاقة لإرتفاع درجة حرارة الجسم إلى درجة عالية جداً لتتسبب في ذوبانه.

▪️ عندما يتم استخدام ما يكفي من الضغط لإجبار القطع على الإندماج معاً لتكوين سطح واحد.

▪️ من المهم معرفة ان ملو الفراغ بين مفصلين بمادة معينة يعتبر لحام بارد.

▪️ من المهم معرفة أن اللحام يمكن تطبيقة على المواد غير المعدنية مثل البلاستيك والسيراميك والزجاج.

_ استخدامات اللحام.

تستخدم تقنيات اللحام الحديثة في بناء العديد من المنتجات على سبيل المثال:

١. محطات الفضاء.

٢. السفن التجارية.

٣. اوعية الضغط.

٤. الجسور.

٥. أماكن الترفيه.

عموماً يستخدم اللحام لتصنيع معدات جديدة تستخدم في الصناعات وقد لعب اللحام دوراً كبيراً في صناعة مكائن تصنيع الطائرات التي مكنت المصممين من تصميم الطائرات التجارية والعسكرية بنسبة القوة الى الوزن.

ولم يكن اكتشاف الفضاء ممكناً الا من خلال تقنيات اللحام الحديثة التى يتم استخدامها منذ بداية الصواريخ ومكوكات الفضاء وفي الوقت الحالي يقوم اللحامون ببناء هياكل محطات الفضاء الدولية في الفراغ الفضائي المفتوح باستخدام معدات واليات مخصصة لأعمال اللحام الفضائية.

ولا يتوقف الأمر عند هذا الحد فيتم استخدام اللحام في صناعة السيارات والمعدات الزراعية والاجهزة المنزلية ومكونات اجهزة الكومبيوتر ومعدات التعدين والتنقيب والسكك الحديدية والافران والتكييف والمكونات النووية ومئات من المنتجات الاخرى ونحن ارتبطنا بها في حياتنا اليومية في الاتصالات و تركيبات العناية بالاسنان.

_ عمليات اللحام والقطع.

تختلف عمليات اللحام بشكل كبير في الطريقة التي يتم بها تطبيق الحرارة والضغط معاً او منفصلين او نوع المعدات المستخدمة وهي تضم ٦٧ نوع من عمليات اللحام المختلفه والبعض منها يعمل على ذوبان المعادن، الطرق، الضغط، إنما العمليات المشهورة هي:

▪️ لحام الأكسجين OAW.

▪️ لحام القوس المعدني المحمي SMAW.

▪️ لحام القوس الكهربائي بالتنغسن GTAW.

▪️ لحام القوس الكهربائي بالغاز GMAW.

▪️ لحام القوس المصهور FCAW.

▪️ لحام الشعلة اوكسي TB.

▪️ القطع بقوس البلازما PAC.

▪️ القطع بالاوكسي اسيتيلين OAC.

اليك شرح مبسط عن العمليات

▪️ Shielded metal arc welding – SMAW

تعرف أيضاً باسم manual metal arc welding ويشار اليها باختصار MMA او MMAW وبالعادة يطلق عليها stick welding

وهي الطريقة اليدوية باستخدام الالكترودات المحمية بمادة الفلكس بطول ١٤بوصة او ٣٥ سنتيمتر وتتمثل الفكرة في توصيل التيار بين الالكترود والقطاع المعدني لانشاء القوس الكهربائي وعندما يذيب القوس نهاية القطب يصبح جزء من معدن الحشو، ثم يعمل القوس على تبخير مادة الفلكس الصلبه على شكل سحابة غازية لحماية معدن اللحام المنصهر والموضوع يعتمد على نوع القطب المستخدم.

▪️ Gas tungsten arc welding – GTAW

يعرف لحام القوس الكهربائي GTAW باسم لحام الأرجون او باستخدام الغاز الخامل في الايزو بالانجليزية tungsten inert gas welding TIG

وهي طريقة يدوية فعندما تتولد الحرارة يتم انشاء القوس بين قطب التنغستن وقطعة العمل ويعمل القوس على اذابة المعادن الأساسية ونهاية معدن الحشو (التنغستن) ويتم غمسه يدوياً في حوض وصلة اللحام المنصهر.

ثم تأتي وظيفة الغاز المتدفق من فوهة مسدس اللحام فيعمل على وقاية وحماية المعدن المصهور من التلوث الجوي كما يمكن اضافة وحدة التحكم عن بعد عند القدمين أو صباع الابهام للسماح بتحكم أفضل للفني (المشغل) غالباً ما يتم استخدام هذا المفتاح للتحكم في بدء تشغيل وايقاف التيار الكهربائي واجراء التعديلات في مستويات الطاقة.

يعتبر لحام GTAW – TIG أنظف من جميع عمليات اللحام اليدوية، ونظراً لأنه لايستخدم مادة الفلكس التي تعمل على تنظيف وحماية وجه اللحام فيجب تنظيف الجزء المنتهي ومعدن الحشو على سطح المنطقة الملحومة من الأكاسيد والزيوت والأوساخ وما إلى ذلك حتى لا تتسبب في تلوث اللحام.

كما يتطلب لحام GTAW – TIG مستوى عالي من المهارة بالمقارنة مع عمليات اللحام اليدوية الأخرى وعلى الرغم من أن العملية بطيئة جداً فإنه لايزال مطلوباً لإمكانياته العالية في انتاج لحام عالي الجودة في التطبيقات العملية التي يكون فيها جودة اللحام هي الأساس.

▪️ Gas metal arc welding – GMAW.

لحام القوس الكهربائي المعدني بالغاز GMAW معروف في كود الايزو والبريطاني باسم اللحام المعدني بالغاز الخامل metal inert gas welding – MIG او اللحام المعدني بالغاز النشط METAL ACTIVE GAS WELDING – MAG (خامل – نشط).

حيث يتم تغذية القطب (الاسلاك) كهربائياً بطريقة اوتوماتيكية وباستمرار من خلال بكرة مروراً في الكابلات ويتم خروجه من خلال مسدس اللحام. ثم يتدفق الغاز عبر انبوب منفصل في مجموعة الكابلات وخارج فوهة المسدس لكنه حول سلك اللحام.

▪️ Flux cored arc welding – FCAW.

لحام القوس الكهربائي المتدفق FCAW هي عملية اوتوماتيكية أو شبه اوتوماتيكي تشبه الى حد كبير نفس العمليه GMAW او MIG ويمكن استخدام نفس المعدات تقريباً والفرق الوحيد مايجعل عمليه FCAW فريدة من نوعها هو سلك اللحام (الالكترود) مجوف ومملوء بمادة الفلكس بدلاً من غاز التدريع وبتالي نستطيع القول أن له طريقة الوقاية الخاصة به.

كما يوفر اللحام المتدفق FCAW اختراق أكبر للعمل على وصلات اللحام السميكة ويعمل على جميع الاتجاهات وكل مواقف اللحام فعندما يتم انشاء القوس يعمل التيار على اذابة سلك اللحام والمعادن الأساسية ثم تبدأ مادة الفلكس بتكوين سحابة غازية تحمي سطح اللحام من خلال تداخلها وتغلغلها في معدن اللحام المصهور ثم يتم تجميع الشوائب العالقة وتنقية اللحام ، ثم تطفو على السطح لتشكيل طبقة من الخبث في اثناء عمليه التبريد.

كما تسمح مادة الفلكس المتدفق ببطئ عملية التبريد التي تجعل اللحام اكثر متانة وثبات وعلى الرغم من ذلك يجب تنظيف الخبث في لحام FCAW بعد الانتهاء من كل شوط، ومايميز هذه العملية هي انتاج لحامات علية الجودة وسرعة الاداء حيث يمكنها ايداع حوالي ١٠ كيلو من مواد الحشو / الساعة بالمقارنه مع GMAW التي تودع ٤ كيلو وبالتالي ولا تحتاج مزيد من المهارة.

▪️ Oxyacetylene Welding, Brazing.

اللحام بواسطة الاوكسي اسيتيلين بالانجليزية Oxyacetylene Welding يشار إليه باختصار OAW واللحام بواسطة النحاس الاصفر باستخدام المسدس torch brazing ويشار اليه TB.

في عمليات اللحام يتم اذابة المعدن الاساسي واضافة معدن الحشو يدوياً لتعزيز اللحام وغير مطلوب اضافة مادة الفلكس، وفي عمليات TB يتم تسخين المعدن الاساسي لدرجه حرارة كافية تحت درجة الانصهار بحيث يمكن اذابة الالكترود النحاسي او السبيكة النحاسية وربطها بالمعادن الاساسية الساخنه وهي طريقة مستخدمة في لحام المعادن الرقيقة.

_ عمليات القطع الحرارية Thermal Cutting Processes.

هناك عدد من عمليات القطع الحرارية مثل قطع الاكسجين بالانجليزية oxyfuel cutting ويشار اليه OFC والقطع بقوس البلازما بالانجليزية plasma arc cutting ويشار اليه PAC وهما العمليات الأكثر شيوعاً في معظم مجالات اللحام بالرغم من ذلك هناك عمليات القطع بقوس الهواء الكربوني Air carbon arc واستخدام شعاع الليزر laser beam cutting.

١. القطع بواسطة الأكسجين OFC.

يستخدم نفس المعدات الموضحة بالشكل اعلاه مع تغيير نوع مسدس الشعلة والذي يعمل على تسخين سطح قطعة من الصلب بيحث يعمل على توجيه تيار قوي من الأكسجين إلى نقطه معينه مما يؤدي إلى حرق قطعة الصلب الساخنة محدثاً فجوة او قطع. وتتسبب الفجوة في حدوث اكسدة سريعة جداً للمعادن الفولاذية عند درجات الحرارة المرتفعة ومع استمرار الحركة في الاتجاه يتم قطع المعادن كما يمكن استخدام هذه التقنية على انواع محددة من السبائك المعدنية من الفولاذ الصلب.

٢. القطع بقوس البلازما PAC .

يستخدم قوس البلازما عموداً صلباً شديد التأين ونوع غاز حار للغاية يعمل على تبخير المعدن الذي يتم قطعه على الفور. وغالباً يتم تشكيل معظم البلازما المؤينة عندما يتم توجيه الهواء عالي الضغط من خلال فتحة صغيرة جداً بين قطب التنغستن وطرف الشعلة.

ومع تأين الهواء ترتفع درجة حرارته ويندفع من طرف الشعلة بسرعات تفوق سرعة الصوت. كما ان PAC لا يعتمد على الأكسدة السريعة للمعادن التي يتم قطعها كما يحدث بالقطع بواسطة الاكسجين OFC ولذلك يمكن تقطيع أي معدن أو سبيكة معدنية عالية السمك.

تتكون معدات القطع بقوس البلازما PA من مزود طاقة (المحول) المشعل وكابل البلازما مع سلك العمل والمشبك وإمدادات الهواء. كما تحتوي بعض معدات PA على ضواغط هواء قائمة بذاتها. نظراً لأنه يمكن إجراء عملية القطع في بعض السرعات العالية جداً ويتم استخدامها غالباً على آلات القطع الآلية وتساعد السرعات العالية والمدخلات الحرارية المنخفضة على تقليل تشويه الأجزاء والحواف المعدنية التي تعد مشكلة في OFC.

المراجع :

بحث كامل عن اللحام Welding معلومات هندسية متخصصة / https://engineermind-com

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى