تم تطوير أول طريقة لحام بالقوس في القرن التاسع عشر ، وأصبحت ذات أهمية تجارية في بناء السفن طوال الحرب العالمية الثانية. في الوقت الحاضر ، لا تزال عملية مهمة للمركبات وكذلك تصنيع الهياكل الفولاذية. هذه إحدى طرق اللحام الشهيرة التي تستخدم لربط المعادن في الصناعات. في هذا النوع من اللحام ، يمكن تشكيل الوصلة عن طريق صهر المعدن بمساعدة كهرباء . ولهذا السبب سميت بالقوس الكهربائي. الميزة الرئيسية لهذا اللحام هي أنه يمكن تطوير درجة حرارة عالية بسهولة للحام. سيكون نطاق درجة حرارة اللحام القوسي من 6k درجة مئوية إلى 7k درجة مئوية. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على لحام القوس الكهربائي.
ما هو اللحام بالقوس الكهربائي؟
تعريف اللحام بالقوس الكهربائي هو عملية لحام تستخدم في لحام المعادن بمساعدة الكهرباء لتوليد حرارة كافية للتليين المعدن ، وكذلك عندما يتم تبريد المعدن المرن ، سيتم لحام المعادن. يستخدم هذا النوع من اللحام مصدر طاقة لعمل قوس بين عصا معدنية والمواد الأساسية لتليين المعادن في نهاية التلامس.
لحام القوس الكهربائي
يمكن استخدام هؤلاء عمال اللحام DC خلاف ذلك AC ، والأقطاب الكهربائية مثل المواد المستهلكة وغير القابلة للاستهلاك. بشكل عام ، يمكن الدفاع عن موقع اللحام بنوع من غاز التدريع ، أو الخبث ، أو البخار. يمكن أن تكون عملية اللحام هذه يدوية أو كاملة أو شبه آلية.
مخطط الرسم البياني
في عملية اللحام بالقوس الكهربائي ، يمكن توليد الحرارة من خلال قوس كهربائي مضروب بين قطب كهربائي وكذلك من خلال قطعة العمل. يتوهج القوس الكهربائي بتفريغ كهربائي بين قطبين باستخدام الغاز المتأين.
يعتمد أي نوع من تقنيات اللحام بالقوس على دائرة كهربائية تشتمل بشكل أساسي على أجزاء مختلفة مثل مزود الطاقة ، وقطع العمل ، وقطب اللحام والكابلات الكهربائية لتوصيل القطب وكذلك قطعة العمل نحو مصدر الطاقة.
دائرة لحام القوس
ال دائرة لف القوس الكهربائي يمكن تشكيلها بواسطة قوس كهربائي بين القطب وكذلك الشغل. قد تصل درجة حرارة القوس إلى 5500 درجة مئوية (10000 درجة فهرنهايت) ، وهو ما يكفي لدمج حواف قطعة العمل.
بمجرد أن تكون الوصلة الطويلة ضرورية ، يمكن نقل القوس عبر الخط المشترك. يعمل حوض اللحام في الحافة الأمامية على إذابة السطح الملحوم بمجرد أن تصلب الحافة الخلفية للمسبح لتشكيل المفصل.
بمجرد أن يكون معدن الحشو ضروريًا لتعزيز الترابط ، يمكن استخدام السلك خارج المادة التي يتم تغذيتها في منطقة القوس ، والتي تعمل على إذابة حوض اللحام وتحميله. يرتبط التركيب الكيميائي لمعدن الحشو بتركيب قطعة الشغل.
يمكن أن يكون المعدن المنصهر داخل حوض اللحام نشطًا كيميائيًا ويستجيب من خلال الغلاف الجوي القريب. وبالتالي ، قد يصاب اللحام بالعدوى من خلال الأكسيد وكذلك النيتريد لإضعاف خواصه الميكانيكية. لذلك ، يمكن حماية حوض اللحام من خلال غازات الحماية المحايدة مثل الهيليوم والأرجون وتدفق الحماية من التلوث. يتم توفير الدروع لمنطقة اللحام على شكل طلاء متدفق للإلكترود وإلا في أشكال أخرى.
مبدأ العمل
ال مبدأ عمل لف القوس هو ، في عملية اللحام ، يمكن توليد الحرارة بضربة قوس كهربائي بين قطعة العمل بالإضافة إلى قطب كهربائي. هذا هو التفريغ الكهربائي المتوهج بين قطبين في جميع أنحاء الغاز المتأين.
ال معدات لحام القوس يتضمن بشكل أساسي آلة التيار المتردد ، وإلا آلة التيار المستمر ، والقطب الكهربي ، وحامل القطب ، والكابلات ، موصلات للكابلات ، ومشابك التأريض ، ومطرقة التقطيع ، والخوذة ، والفرشاة السلكية ، والقفازات اليدوية ، ونظارات السلامة ، والأكمام ، والمآزر ، إلخ.
أنواع اللحام بالقوس الكهربائي
يتم تصنيف اللحام بالقوس الكهربائي إلى أنواع مختلفة تشمل ما يلي.
- لحام قوس البلازما
- لحام القوس المعدني
- لحام القوس الكربوني
- التنغستن الغاز لحام القوس
- لحام الغاز المعادن قوس
- لحام القوس المغمور
- SMAW - لحام القوس المعدني المحمي
- FCAW (لحام القوس بقلب متدفق)
- ESW (اللحام بالسكتة الدماغية الكهربائية)
- لحام مسمار القوس
لحام قوس البلازما
يشبه لحام قوس البلازما (PAW) لحام التنغستن بالغاز GTAW. في هذا النوع من عمليات اللحام ، سينتج القوس بين جزء العمل بالإضافة إلى قطب التنغستن. الاختلاف الرئيسي بين لحام قوس البلازما ولحام التنغستن بالغاز هو أن القطب يقع داخل شعلة لحام قوس البلازما. يمكن تسخين الغاز في درجة الحرارة 30000 درجة فهرنهايت وتغييرها إلى بلازما لمهاجمة منطقة اللحام.
لحام القوس المعدني
تستخدم عملية اللحام بالقوس المعدني (MAW) بشكل أساسي قطبًا كهربائيًا معدنيًا لعملية اللحام. يمكن أن يكون هذا القطب المعدني إما مستهلكًا أو غير قابل للاستهلاك بناءً على المتطلبات. يمكن تغطية معظم الأقطاب الكهربائية المستهلكة بالتدفق ، وتتمثل الفائدة الرئيسية لهذا النوع من عمليات اللحام في أنها تتطلب درجة حرارة منخفضة مقارنة بالآخرين.
لحام القوس الكربوني
تستخدم عملية اللحام بالقوس الكربوني (CAW) بشكل أساسي قضيب كربون مثل القطب الكهربائي لحام الوصلة المعدنية. هذا النوع من اللحام بالقوس هو أقدم عملية لحام بالقوس ويتطلب تيارًا عاليًا وجهدًا منخفضًا لتوليد القوس. في بعض الحالات ، يمكن إنشاء قوس بين قطبين كربونين يسمى لحام القوس الكربوني المزدوج.
التنغستن الغاز لحام القوس
يُطلق على لحام القوس التنغستن الغازي (GTAW) أيضًا اسم اللحام بالغاز الخامل بالتنغستن (TIGW). في هذا النوع من عمليات اللحام ، يمكن استخدام قطب التنغستن غير القابل للاستهلاك في لحام المادة. يمكن إحاطة القطب المستخدم في هذا اللحام بغازات مثل الأرجون والهيليوم وما إلى ذلك. ستحمي هذه الغازات منطقة اللحام من الأكسدة. يمكن استخدام هذا النوع من اللحام في لحام الصفائح الرقيقة.
لحام الغاز المعادن قوس
لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW) يسمى أيضًا اللحام بالغاز الخامل المعدني (MIGW). إنها تستخدم قطبًا معدنيًا جديدًا محميًا بالغاز مثل الهليوم والأرجون وما إلى ذلك. ستحمي هذه الغازات منطقة الوصل من الأكسدة وتولد طبقات متعددة من مواد اللحام. في هذا النوع من عمليات اللحام بالقوس الكهربائي ، يمكن تغذية سلك حشو باستمرار باستخدام قطب كهربائي معدني غير قابل للاستهلاك من أجل لحام المعدن.
لحام القوس المغمور
يمكن استخدام لحام القوس المغمور (SAW) على نطاق واسع ضمن طريقة اللحام الأوتوماتيكي. في هذا النوع من عمليات اللحام ، يتم غمر قطب كهربي بالكامل بواسطة الطلاء الحبيبي للصهر ، ويمكن لهذا التدفق أن موصل كهربائي لن يعارض التيار الكهربائي. يمنع الطلاء الصلب من التدفق المعدن المنصهر من الأشعة فوق البنفسجية والغلاف الجوي.
SMAW - لحام القوس المعدني المحمي
يرمز المصطلح SMAW إلى 'اللحام بالقوس المعدني المحمي' والذي يسمى أيضًا اللحام القوسي المحمي بتدفق اللحام أو اللحام اليدوي بالقوس المعدني (MMA / MMAW). يتم استخدام هذا النوع من اللحام حيث يتم ضرب القوس بين قطعة العمل وكذلك القضيب المعدني. لذلك يمكن أن يذوب سطح كلاهما ليشكل حوض لحام.
عندما يذوب طلاء التدفق فورًا على القضيب ، فإنه سيشكل خبثًا وغازًا لحماية حوض اللحام من البيئة المحيطة. هذه طريقة مرنة ومناسبة لربط المواد الحديدية وغير الحديدية من خلال مادة سميكة في جميع المواقع.
FCAW (لحام القوس بقلب متدفق)
هذا النوع من اللحام هو بديل لحام القوس المعدني. يعمل هذا اللحام القوسي ذو القلب المتدفق مع قطب كهربائي بالإضافة إلى مصدر طاقة ثابت الجهد بحيث يوفر طول قوس ثابت. تعمل هذه الطريقة باستخدام غاز التدريع أو الغاز الذي يتكون من خلال التدفق لتوفير الأمان من العدوى.
ESW (اللحام بالسكتة الدماغية الكهربائية)
في هذا النوع من اللحام ، يتم إنتاج الحرارة من خلال التيار وتمر بين المعدن الحشو وكذلك قطعة العمل باستخدام الخبث المنصهر على سطح اللحام. هنا ، يتم استخدام تدفق اللحام لملء الفجوة بين قطعتي العمل. يمكن أن يبدأ هذا النوع من اللحام من خلال قوس بين القطب وكذلك من خلال قطعة الشغل.
يولد القوس الحرارة لإذابة المسحوق المتدفق ويصنع الخبث المصهور. هنا يتضمن الخبث موصلية كهربائية أقل يمكن الحفاظ عليها في حالة السائل بسبب الحرارة المتولدة من خلال التيار الكهربائي. يحصل الخبث على درجة حرارة 3500 درجة فهرنهايت وهو مناسب لصهر حواف قطعة العمل والإلكترود المستهلك. ستنخفض القطرات المعدنية نحو حوض اللحام وتربط قطع العمل. هذا النوع من اللحام قابل للتطبيق بشكل أساسي على الفولاذ.
لحام مسمار القوس
هذا النوع من اللحام موثوق للغاية ويستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات. تُستخدم هذه الطريقة في لحام أي حجم من المعدن بقطعة عمل من خلال أعلى اختراق للحام.
يمكن لهذا النوع من اللحام أن يخلق لحامات صلبة على جانب واحد فوق المعادن الأساسية بسمك 0.048 بوصة. يمكن تشكيل هذا القوس باستخدام حلقات تثبيت معدنية لإمداد الطاقة بالتيار المستمر ومسدس لحام. في هذا اللحام ، هناك ثلاث طرق شائعة تستخدم مثل القوس المسحوب وقوس القوس القصير واللحام بمسمار القوس الغازي.
تعمل طريقة القوس المسحوب مع التدفق من خلال تثبيته داخل الحلق لتنظيف سطح المعدن خلال اللحام. خلال الانحناء ، يمكن تبخير التدفق والاستجابة من خلال العناصر الملوثة داخل البيئة للحفاظ على منطقة اللحام نظيفة.
تشبه طريقة القوس القصير طريقة القوس المسحوب ، بصرف النظر عن أنها لا تستخدم حمل تدفق بخلاف الطويق. لذلك ، تعطي هذه الطريقة أقصر أوقات اللحام لتقنيات لحام مسمار القوس. تعمل طريقة مسمار القوس الغازي من خلال غاز التدريع الثابت بدون حلقة أو تدفق مما يسهل التشغيل الآلي.
أنواع أخرى من اللحام بالقوس الكهربائي
نحن نعلم أن معظم الصناعات تستخدم التصميم المعدني وأن عمليات اللحام الأكثر شيوعًا تمت مناقشتها أعلاه. ولكن هناك عدة طرق أخرى يمكنها أيضًا لحام معدنين أو أكثر معًا كما يلي.
لحام الشعاع الإلكتروني
يتم استخدام اللحام بالشعاع الإلكتروني أو EBM لربط المعادن حيث يتم إطلاق موجات الإلكترون بسرعة عالية للحام سطح معدني بآخر. بمجرد أن تصل موجة الإلكترون إلى هدفها ، فإن البقعة المصابة سوف تذوب بدرجة كافية لدمج الجزء المجاور في مكانه.
هذا النوع من اللحام يحظى بشعبية كبيرة في المنطقة الصناعية. هذه التقنية مفيدة بشكل خاص لمصنعي صناعة الطيران والسيارات ، الذين يستخدمون هذا اللحام لدمج العديد من الأجزاء المعدنية داخل الشاحنات والسيارات والطائرات والمركبات الفضائية. نظرًا لطبيعة لحام الحزمة الإلكترونية على أساس الفراغ ، فإن الطريقة آمنة للعمل في الأزمات في المنازل والمباني المهجورة.
لحام الهيدروجين الذري
يعتبر لحام AHW أو لحام الهيدروجين الذري تقنية قديمة لربط المعادن التي تسقط كثيرًا من خلال الحافة لتقنيات أكثر كفاءة مثل لحام القوس المعدني بالغاز. إحدى المناطق التي لا يزال لحام الهيدروجين الأوتوماتيكي مألوفًا فيها هي لحام التنغستن. نظرًا لأن التنغستن يستجيب للغاية للحرارة ، فإن هذا اللحام آمن لهذه الطريقة.
اللحام بالكهرباء
هذا هو اللحام السريع ، اخترع خلال الخمسينيات. هذا النوع من اللحام يربط المعادن الثقيلة لاستخدامها في المعدات والآلات في الصناعات. كما يوحي الاسم ، فهو مأخوذ من حوامل المياه النحاسية المرفقة بالأداة المستخدمة في اللحام بالكهرباء. يوقف الماء الخبث السائل من التسرب إلى مناطق أخرى خلال جلسة اللحام.
لحام القوس الكربوني
اللحام بالقوس الكربوني أو CAW عبارة عن تقنية ربط تُستخدم لربط المعادن عن طريق تطبيق درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية. في هذا النوع من اللحام ، يمكن أن يتشكل قوس بين الأقطاب الكهربائية وكذلك بين أسطح المعدن. كانت هذه التقنية شائعة مرة واحدة ، لكنها أصبحت الآن قديمة بسبب اللحام المزدوج بالكربون.
لحام الأكسجين
هذا النوع من اللحام هو طريقة تستخدم الأكسجين والوقود السائل لدمج المعدن في الشكل. تم اختراع المهندسين الفرنسيين تشارلز بيكار وإدموند فوشيه في القرن العشرين. في هذه العملية ، يتم استخدام درجة الحرارة الناتجة عن الأكسجين في مناطق الأسطح المعدنية. يتم هذا اللحام في جو داخلي.
لحام بقعة المقاومة
يتم استخدام لحام البقعة المقاومة حيث تربط الحرارة أسطح المعدن. يمكن توليد الحرارة من مقاومة التيارات الكهربائية. ينتمي هذا النوع من اللحام إلى مجموعة من تقنيات اللحام تسمى لحام المقاومة الكهربائية.
لحام التماس المقاومة
لحام التماس بالمقاومة هو تقنية تنتج الحرارة بين الأسطح المعدنية من خلال الخصائص ذات الصلة. يبدأ هذا النوع من اللحام على وجه واحد للمفصل ويعمل في وضعه على الطرف الآخر. لذلك ، تعتمد هذه الطريقة بشكل أساسي على الأقطاب الكهربائية المزدوجة والتي عادة ما تكون مصنوعة من مادة النحاس.
لحام الإسقاط
لحام الإسقاط هو طريقة تقيد الحرارة في منطقة محددة للوضع. هذه الطريقة شائعة جدًا في المشاريع التي تستخدم المسامير والصواميل وغيرها من أدوات التثبيت المعدنية والأسلاك والقضبان المتقاطعة.
اللحام البارد
الاسم البديل لهذا اللحام هو اللحام بالتلامس. يستخدم هذا النوع من اللحام لربط أسطح المعادن دون الذوبان بالحرارة.
مزايا اللحام بالقوس الكهربائي
تشمل مزايا اللحام بالقوس الكهربائي بشكل أساسي ما يلي.
- لحام القوس لديه سرعة عالية وكذلك كفاءة اللحام
- يتضمن جهاز لحام بسيط.
- إنه ببساطة متحرك.
- يشكل اللحام القوسي الرابطة القوية جسديًا بين المعادن الملحومة.
- يوفر جودة لحام موثوقة
- يوفر اللحام بالقوس أجواء لحام ممتازة.
- ال مصدر الطاقة هذا اللحام غير مكلف.
- هذا اللحام هو عملية سريعة ومتسقة.
- يمكن لآلة اللحام استخدام التيار المحلي العادي.
عيوب اللحام بالقوس الكهربائي
تشمل عيوب اللحام القوسي ما يلي.
- عامل ذو خبرة عالية ضروري لأداء لحام القوس.
- يمكن أن يكون معدل الترسيب غير مكتمل حيث يميل غطاء القطب إلى الاحتراق والنقصان
- يبلغ طول القطب 35 مم ويحتاج إلى تغيير قطب كهربائي لمعدل الإنتاج بالكامل.
- هذه ليست نظيفة بالنسبة للمعادن التفاعلية مثل التيتانيوم والألومنيوم
التطبيقات
تشمل تطبيقات Arc Welding ما يلي.
- تستخدم في لحام الصفائح المعدنية
- لحام المعادن الرقيقة والحديدية وغير الحديدية
- تستخدم لتصميم أوعية الضغط والضغط
- تطورات الأنابيب في الصناعات
- تستخدم في مجالات السيارات وتأثيث المنزل
- صناعات بناء السفن
- تستخدم في صناعة الطائرات والفضاء
- ترميمات جسم السيارة
- سكك حديدية
- صناعات مثل البناء والسيارات والميكانيكية ، إلخ
- يستخدم لحام القوس بالتنغستن الغازي في صناعات الطيران لربط العديد من المجالات مثل الصفائح المعدنية
- تستخدم عمليات اللحام هذه لإصلاح القوالب والأدوات ، وفي الغالب على المعادن المصنوعة من المغنيسيوم والألمنيوم.
- تستخدم معظم صناعات التصنيع GTAW في لحام قطع العمل الرقيقة ، وخاصة المعادن غير الحديدية.
- يتم استخدام عمليات اللحام GTAW حيث تكون المقاومة الشديدة للتآكل وكذلك التصدع على مدى فترة طويلة من الجودة مطلوبة.
- يتم استخدامه في تصنيع المركبات الفضائية
- تستخدم في لحام الأجزاء ذات القطر الصغير ، وأنابيب الجدران الرقيقة ، مما يجعلها قابلة للتطبيق في صناعات الدراجات
وبالتالي فإن هذا كله يتعلق باللحام بالقوس الكهربائي ، وهو طريقة اللحام المرنة. الكهرباء تطبيقات لحام القوس المشاركة في الصناعات التحويلية لتوليد وصلات قوية في جميع أنحاء العالم بسبب ميزاتها مثل سهولة وكفاءة اللحام الفائقة. يستخدم على نطاق واسع في الصناعات المختلفة لحماية أعمال التجديد مثل السيارات والبناء وبناء السفن والفضاء. إليك سؤال لك ، ما هو نطاق درجة حرارة اللحام بالقوس الكهربائي؟
