في هذا المقال سوف نضع لكم تقرير عن اللحام و أنواعه لان لحام المعادن من أهم العمليات الصناعية المستخدمة في تصنيع المنتجات المعدنية، ويستخدم هذا النوع من اللحام في العديد من التطبيقات مثل تصنيع السيارات، الطائرات، والسفن، إلى جانب الصناعات الكيميائية والبترولية تتضمن عملية اللحام إذابة المعادن المراد وصلها معًا باستخدام حرارة عالية، وتستخدم الكهرباء في بعض الأحيان لتوليد الحرارة اللازمة للانصهار. يتم استخدام سبائك وفلزات خاصة لتوصيل المعادن معًا، وتختلف السبائك المستخدمة باختلاف التطبيق تتميز عملية لحام المعادن بأنها قابلة للتكيف مع أشكال وأحجام مختلفة من المواد المعدنية، كما أنها توفر وصلات قوية ودائمة تقاوم التآكل والتآكل. ولكن، يجب مراعاة العديد من العوامل عند تنفيذ عملية اللحام لضمان جودة اللحام وسلامة المنتج النهائي.
ما هو لحام المعادن وكيف يتم ذالك؟
أولًا، يجب تحديد التقنية المناسبة لعملية اللحام، والتي يتم اختيارها بناءً على خواص المواد المراد وصلها والتطبيق المخطط للمنتج النهائي. تتضمن بعض التقنيات الشائعة للحام مثل اللحام بالقوس الكهربائي، واللحام بالغاز، واللحام بالليزر.
ثانيًا، يجب مراعاة عوامل السلامة والوقاية من المخاطر الناجمة عن عملية اللحام، والتي تتضمن التعرض للحرارة والأشعة فوق البنفسجية والضوضاء والمواد الكيميائية الخطرة. يجب ارتداء الملابس والقفازات والأقنعة الواقية والاحذية
تعريف اللحام:
أنواع اللحام:
1- لحام القوس الكهربائي:
وهو النوع الأكثر استخدامًا في الصناعة، ويستخدم تيارًا كهربائيًا لإنشاء قوس كهربائي بين قطعتي المعدن المراد وصلهما، وتذوب نهايات القطعتين بفعل الحرارة الناتجة عن القوس الكهربائي.
2- لحام الغاز:
وهو النوع الذي يستخدم غازًا لإنتاج الحرارة اللازمة لدمج المعادن، ويتم التحكم في الحرارة بواسطة ضبط كمية الغاز المستخدمة.
3- لحام الضغط:
ويستخدم في هذا النوع الضغط العالي لدمج المعادن، ويتميز بسرعة الإنجاز وجودة الوصلة الناتجة عنه.
4- لحام الليزر:
ويستخدم شعاع ليزر عالي الكثافة للتحكم في نقطة الانصهار بين المعادن ودمجهما معًا، ويتميز بدقته وسرعته العالية.
5- لحام الاحتكاك:
ويستخدم في هذا النوع الاحتكاك بين القطعتين المراد وصلهما لتوليد الحرارة اللازمة للحام، ويعتبر من الأساليب الحديثة التي تسمح بوصلات متينة ودقيقة.
مميزات اللحام:
1- قوة الوصلة:
يتميز اللحام بقوة الوصلة التي ينتج عنها، حيث يمكن للحام أن يصل قوة الوصلة إلى درجة تجعل المعدن الملحوم يتحمل الأحمال الثقيلة والاهتزازات.
2- المرونة والتكيف:
يمكن للحام التكيف مع أشكال وأحجام مختلفة من الأجزاء المعدنية المراد وصلها، ويمكن استخدام التقنيات المختلفة للحام مع أنواع مختلفة من المعادن.
3- الدقة والتحكم:
يمكن للحام أن ينتج وصلات دقيقة ومحكمة الإغلاق، كما أنه يتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة والوقت المناسب لضمان نوعية الوصلة وقوتها.
4- الاقتصادية:
يعتبر لحام المعادن طريقة اقتصادية للتصنيع والإصلاح، حيث يمكن استخدام قطع معدنية مختلفة وتجميعها بواسطة اللحام بدلاً من استخدام قطع مصنوعة بالكامل.
5- السرعة:
يمكن إنجاز اللحام بسرعة وكفاءة، مما يجعلها تقنية مناسبة للاستخدام في الإنتاج الصناعي الضخم بالإضافة إلى هذه المميزات، يمكن للحام أن يقلل من وقت الإنتاج والتكاليف ويساعد في توفير الوقت والجهد في إصلاح الأجزاء المعدنية، مما يجعلها طريقة مهمة لتوفير الوقت والجهد في عمليات التصنيع والإصلاح.
معدات اللحام:
1- ماكينة اللحام:
هي الأداة الرئيسية في عملية اللحام والتي تستخدم لتوصيل الأجزاء المعدنية. تختلف أنواع ماكينات اللحام حسب طريقة اللحام المستخدمة، فمنها ماكينات اللحام القوسي وماكينات اللحام بالليزر والتي تختلف في شدة الحرارة المستخدمة والوقت اللازم للحام.
2- الأقطاب:
هي الأجهزة الصغيرة التي تستخدم في ماكينة اللحام القوسي لنقل التيار الكهربائي إلى الأجزاء المراد وصلها، وتحتوي الأقطاب على مادة توصيل كهربائية مثل الكربون أو النحاس.
3- الشعلة:
تستخدم في ماكينة اللحام باللهب وتعمل على إنتاج اللهب اللازم للحام، وتحتوي الشعلة على خرطوم للغاز وآلية لتحديد مستوى اللهب.
4- الأسلاك:
تستخدم في اللحام بالأسلاك وتكون مغلفة بمواد مختلفة لتمنح الأسلاك خواص مختلفة تتناسب مع نوع اللحام.
5- الخوذة الواقية:
تستخدم لحماية العينين والوجه من الشرر الذي ينتج عن عملية اللحام.
6- القفازات والملابس الواقية:
تستخدم لحماية اليدين والجسم من الحرارة والشرر.
ماكينات اللحام الحديثة و أنواعها:
1- ماكينات اللحام بالقوس الكهربائي:
تستخدم هذه الماكينات تيار كهربائي عالي التردد لإشعال القوس بين القطب الكهربائي والمعدن المراد لحامه، ويتم ضبط تيار اللحام حسب نوع المعدن المستخدم وسمكه. وتستخدم ماكينات اللحام في العديد من التطبيقات مثل لحام الألومنيوم والفولاذ.
2- ماكينات اللحام بالغاز الحماية:
تستخدم هذه الماكينات غازاً خاصاً لحماية المعدن المراد لحامه من التأكسد والتلف، ويتم تطبيق اللحام بواسطة قوس كهربائي. وتستخدم هذه الماكينات في العديد من التطبيقات مثل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم.
3- ماكينات اللحام بالليزر:
تستخدم هذه الماكينات الأشعة الليزرية لتسخين المعدن المراد لحامه وتتميز بدقة عالية وكفاءة أفضل. وتستخدم هذه الماكينات في العديد من التطبيقات مثل لحام المعادن الرقيقة والحساسة.
4- ماكينات اللحام بالاحتكاك:
تستخدم هذه الماكينات احتكاك المعادن لإنتاج اللحام، وتعتمد هذه العملية على توليد حرارة بواسطة الاحتكاك الذي يتولد بين المعدنين المراد لحامهما، حيث يتم تحريك المعدنين بسرعة عالية لإنتاج الحرارة اللازمة لإنصهار الأطراف المراد لحامها، وتتميز هذه الماكينات بسرعة عالية وكفاءة أفضل، وتستخدم في تطبيقات مثل لحام أجزاء المحركات والأجهزة الطبية.
5- ماكينات اللحام بالموجات فوق الصوتية:
تستخدم هذه الماكينات الموجات فوق الصوتية لإنتاج اللحام، حيث يتم وضع أجزاء المعدن المراد لحامها على بعضها البعض وتطبيق موجات فوق الصوتية عليها لتسخينها وإنصهارها. وتتميز هذه الماكينات بدقة عالية وكفاءة أفضل، وتستخدم في تطبيقات مثل لحام المعادن الرقيقة والحساسة والتي يصعب لحامها بالطرق التقليدية.
6- ماكينات اللحام بالبلازما:
تستخدم ماكينات البلازما لتسخين المعدن المراد لحامه وإنصهاره، وتتميز بدقة عالية وكفاءة أفضل، وتستخدم في تطبيقات مثل لحام الألومنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ.
كيف يمكن لحام المعادن غير الحديدية؟
1- لحام الألومنيوم:
يمكن لحام الألومنيوم باستخدام تقنية اللحام بالتحليل الحراري (TIG)، والتي تستخدم قوسًا كهربائيًا لتسخين وإنصهار حواف المعدن المراد لحامه. يتم استخدام قطب كهربائي خاص ورأس لحام مسطح لتسهيل العملية.
2- لحام النحاس:
يمكن لحام النحاس باستخدام تقنية اللحام بالتحليل الحراري (TIG)، وكذلك تقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز (MIG)، والتي تستخدم غازًا حماية لحماية السطح المراد لحامه من التلف أثناء عملية اللحام.
3- لحام الفولاذ المقاوم للصدأ:
يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام تقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز (MIG)، والتي تستخدم غازًا حماية لحماية السطح المراد لحامه من التلف أثناء عملية اللحام.
4- لحام التيتانيوم:
يمكن لحام التيتانيوم باستخدام تقنية اللحام بالتحليل الحراري (TIG)، والتي تستخدم قوسًا كهربائيًا لتسخين وإنصهار حواف المعدن المراد لحامه. كما يمكن استخدام تقنية اللحام بالقوس.
كيف يمكن لحام المعادن الغير متشابهة؟
1- لحام بالتوصيل الكهربائي (Electric resistance welding) :
وهي عملية لحام تستخدم تيار كهربائي لتوليد حرارة وصهر المعادن. يتم تطبيق الكهرباء على المعدنين المراد لحامهما لتسخينهما ومن ثم يتم الضغط على المعادن المتشابهة لإنشاء اللحام.
2- لحام بالطرد المركزي (Friction welding):
وهي تقنية تستخدم للحام المعادن غير المتشابهة حيث يتم تسخين الأجزاء المراد لحامها بالاحتكاك لفترة قصيرة، ثم يتم وضع الأجزاء المراد لحامها معًا وتعرضها لقوة عالية من الضغط والطرد المركزي لإنشاء اللحام.
3- لحام بالليزر (Laser welding):
وهي تقنية تستخدم شعاعًا ليزر لتسخين وصهر المعادن المراد لحامها. يتم توجيه شعاع الليزر على الأجزاء المراد لحامها لتسخينها، ثم يتم وضع الأجزاء معًا وتعرضها لضغط عالي لإنشاء اللحام.
تعد هذه التقنيات هي بعض الأمثلة عن كيفية لحام المعادن الغير متشابهة، ومن المهم اختيار التقنية المناسبة والتحضير المناسب للأجزاء المراد لحامها للحصول على نتائج جيدة وعملية لحام فعالة. كما يمكن استخدام تقنية اللحام بالصهر للحام المعادن الغير متشابهة، حيث يتم صهر قطعتي المعدن ودمجهما معًا باستخدام مادة ملء تساعد على خفض درجة حرارة الانصهار.
علاوة على ذلك، يمكن استخدام تقنيات مثل لحام الاندماج بالغاز ولحام القوس الكهربائي للحام المعادن الغير متشابهة، إلا أنه يتطلب التحضير الجيد للمعادن واستخدام مواد تعبئة مناسبة لضمان اللحام الجيد.
يتطلب اللحام المعادن الغير متشابهة معدات مختلفة ومهارات خاصة لتحقيق نتائج مرضية. ومن أجل الحصول على لحامات جيدة، ينبغي القيام بتحضير السطح بشكل جيد واستخدام مواد ملء وأدوات لحام مناسبة للمعادن المراد لحامها. كما ينبغي اختيار التقنية المناسبة للمعادن المراد لحامها وضبط الإعدادات المناسبة للحصول على درجة حرارة الانصهار المناسبة للمعادن.