المبادئ الأساسية للحام

يمكن تعريف اللحام على أنه حدوث معادن تنتج عن طريق التسخين إلى درجة حرارة مناسبة مع أو بدون تطبيق الضغط ، ومع أو بدون استخدام مادة الحشو.

في لحام الانصهار ، يولد مصدر الحرارة حرارة كافية لإنشاء وصيانة مجموعة من المعادن من الحجم المطلوب. قد يتم توفير الحرارة عن طريق الكهرباء أو شعاع الغاز. يمكن اعتبار لحام المقاومة الكهربائية لحام الانصهار لأن بعض المعادن المنصهرة تتشكل.

تنتج عمليات المرحلة الصلبة اللحامات دون ذوبان المادة الأساسية وبدون إضافة معدن حشو. يتم استخدام الضغط دائمًا ، ويتم توفير بعض الحرارة بشكل عام. تم تطوير الحرارة الاحتكاكية في الموجات فوق الصوتية وربط الاحتكاك ، وعادة ما يتم استخدام تسخين الفرن في رابطة الانتشار.

القوس الكهربائي المستخدم في اللحام هو تصريف عالي الجهد منخفضة الجهد بشكل عام في النطاق 10-2000 أمبير في 10-50 فولت. عمود القوس معقد ، ولكن ، على نطاق واسع ، يتكون من الكاثود الذي ينبعث من الإلكترونات ، وبلازما غاز للتوصيل الحالي ، ومنطقة الأنود التي تصبح أكثر سخونة نسبيًا من الكاثود بسبب قصف الإلكترون. عادةً ما يتم استخدام قوس التيار المباشر (DC) ، ولكن يمكن استخدام ARCs المتناوبة (AC).

يتجاوز إجمالي مدخلات الطاقة في جميع عمليات اللحام ما هو مطلوب لإنتاج مفصل ، لأنه لا يمكن استخدام كل الحرارة المولدة بشكل فعال. تتراوح الكفاءة من 60 إلى 90 في المائة ، اعتمادًا على العملية ؛ بعض العمليات الخاصة تنحرف على نطاق واسع عن هذا الرقم. يتم فقدان الحرارة عن طريق التوصيل من خلال المعدن الأساسي والإشعاع إلى المناطق المحيطة.

معظم المعادن ، عند تسخينها ، تتفاعل مع الغلاف الجوي أو غيرها من المعادن القريبة. يمكن أن تكون ردود الفعل هذه ضارة للغاية لخصائص مفصل ملحومة. معظم المعادن ، على سبيل المثال ، تتأكسد بسرعة عندما ينام. طبقة من الأكسيد يمكن أن تمنع الترابط السليم للمعدن. تصبح القطرات المعدنية المنصهرة المطلية بأكسيد محتجزًا في اللحام وجعل المفصل هشًا. تتفاعل بعض المواد القيمة المضافة لخصائص محددة بسرعة كبيرة على التعرض للهواء الذي ترسب المعدن ليس له نفس التركيبة كما كان في البداية. أدت هذه المشاكل إلى استخدام التدفقات والأجواء الخاملة.

في لحام الانصهار ، يكون للتدفق دورًا وقائيًا في تسهيل التفاعل المتحكم في المعدن ثم منع الأكسدة عن طريق تكوين بطانية على المادة المنصهرة. يمكن أن تكون التدفقات نشطة وتساعد في هذه العملية أو غير نشطة وحماية الأسطح ببساطة أثناء الانضمام.

تلعب الأجواء الخاملة دورًا وقائيًا مشابهًا لتدفقات التدفقات. في لحام القوس المعدني المحمي من الغاز واللحام التنغستن الذي يحمي الغاز غاز خامل-عادةً ما يتألف الأرجون-من حلق يحيط بالشعلة في تيار مستمر ، مما يشرد الهواء من جميع أنحاء القوس. لا يتفاعل الغاز كيميائيًا مع المعدن ولكنه ببساطة يحميه من ملامسة الأكسجين في الهواء.

تعتبر المعادن للربط المعدني مهمًا للقدرات الوظيفية للمفصل. يوضح Arc Weld جميع الميزات الأساسية للمفصل. تنتج ثلاث مناطق عن مرور قوس اللحام: (1) معدن اللحام ، أو منطقة الانصهار ، (2) المنطقة المتأثرة بالحرارة ، و (3) المنطقة غير المتأثرة. معدن اللحام هو ذلك الجزء من المفصل الذي ذاب أثناء اللحام. المنطقة المتأثرة بالحرارة هي منطقة مجاورة للمعادن اللحام التي لم يتم لحامها ولكنها خضعت لتغيير في البنية المجهرية أو الخواص الميكانيكية بسبب حرارة اللحام. المادة غير المتأثرة هي التي لم يتم تسخينها بما فيه الكفاية لتغيير خصائصها.

يؤثر التركيبة المعدنية اللحام والظروف التي يتجمد فيها (تصلب) بشكل كبير على قدرة المفصل على تلبية متطلبات الخدمة. في اللحام القوس ، يضم معدن اللحام مادة حشو بالإضافة إلى المعدن الأساسي الذي ذاب. بعد مرور القوس ، يحدث التبريد السريع للمعدن اللحام. يحتوي لحام تمريرة واحدة على بنية يلقي مع حبيبات عمودية تمتد من حافة المسبح المنصهر إلى مركز اللحام. في لحام متعدد الفقرة ، يمكن تعديل هذا الهيكل المصبوب ، اعتمادًا على المعدن المعين الذي يتم لحامه.

يتعرض المعدن الأساسي المتاخم للحام ، أو المنطقة المتأثرة بالحرارة ، لمجموعة من دورات درجة الحرارة ، ويترتبط التغير في الهيكل مباشرة بدرجة حرارة الذروة في أي نقطة معينة ، ووقت التعرض ، ومعدلات التبريد. أنواع المعادن الأساسية كثيرة للغاية التي يجب مناقشتها هنا ، ولكن يمكن تجميعها في ثلاث فئات: (1) مواد لا تتأثر بحرارة اللحام ، (2) مواد تصلب بسبب التغيير الهيكلي ، (3) مواد تصلب عمليات هطول الأمطار.

اللحام ينتج ضغوطًا في المواد. يتم إحداث هذه القوى عن طريق تقلص معدن اللحام ومن خلال التوسع ثم تقلص المنطقة المتأثرة بالحرارة. يفرض المعدن غير المريح ضبطًا على ما سبق ، وكما يسود الانكماش ، لا يمكن للمعدن اللحام الانقباض بحرية ، ويتم بناء الضغط في المفصل. يُعرف هذا بشكل عام بالضغط المتبقي ، ويجب إزالة بعض التطبيقات الحرجة عن طريق المعالجة الحرارية في التصنيع بأكمله. لا يمكن تجنب الإجهاد المتبقي في جميع الهياكل الملحومة ، وإذا لم يتم التحكم في الركوع أو تشويه اللحام سيحدث. تمارس التحكم عن طريق تقنية اللحام ، والرقص والتركيبات ، وإجراءات التصنيع ، والمعالجة الحرارية النهائية.