اللحام بالدرز الكهربائي 101: كل ما تحتاج إلى معرفته

ماذا يعني لحام الستود بالقوس؟ العملية والمكونات الموضحة

التعريف الأساسي لـ لحام المسامير الكهربائي

تعمل لحام المسامير القوسية عن طريق ربط المسامير المعدنية بالمواد الأساسية باستخدام طاقة القوس الكهربائي. ما يميز هذه التقنية هو قدرتها على إنشاء وصلات دائمة وقوية دون الحاجة إلى الكثير من التحضير للسطوح involved. ولذلك، اعتمد العديد من المصانع في مختلف الصناعات عليها في خطوط إنتاجهم. وبحسب تقارير خبراء اللحام في الجمعية الأمريكية للحام (AWS)، فإن تكاليف العمالة تنخفض بشكل ملحوظ مقارنة بالتقنيات الأقدم. كما أن العملية تتم بشكل أسرع، مما يعني أن العمال يقضون وقتًا أقل على كل وصلة. ميزة إضافية حقيقية هي الطريقة التي يبقى فيها الحرارة مركزة أثناء اللحام. تقلل هذه التسخين المحلي من تشويه المادة الأساسية، وهو أمر مهم للغاية عندما تحتاج القوة الهيكلية إلى الحفاظ عليها بعد اكتمال اللحام.

المكونات الرئيسية: المسcrew، الفريولة، ومصدر الطاقة

فهم المكونات الأساسية للحام بالقوس الكهربائي ضروري لإتقان العملية. هذه المكونات تشمل:

1. دبوس : العنصر الأساسي الذي يتم لحامه، وهو المسcrew المعدني نفسه
2. حلقة الفرشاة : إكسسوار خزفي يوفر درعًا واقٍ أثناء اللحام، مما يمنع التطاير ويضمن الحفاظ على السليمة.
3. مصدر الطاقة : مصدر الطاقة الكهربائية اللازمة للحام، المؤثر في جودة اللحام وسرعته.

عند اختيار مواد المسامير، يلعب التوافق مع نوع المعدن الأساسي الذي نعمل معه دوراً كبيراً. يتجه معظم المراكز إلى استخدام الصلب أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم لأنها تعمل بشكل جيد معاً في معظم التطبيقات. كما يسهم اختيار مصدر الطاقة في فارق كبير. يلتزم بعض اللحامين بوحدات التيار المتردد (AC)، بينما يفضل آخرون آلات اللحام بالتيار المستمر (DC) اعتماداً على نوع النتائج المرجوة. إذ إن نوع التيار المستخدم يغير فعلاً من كفاءة العملية برمتها ويؤثر بشكل كبير على جودة اللحام النهائي. اختيار المعدات المناسبة يوفّر الوقت والمال على المدى الطويل لأي عملية لحام.

كيف يعمل عملية لحام الأعمدة بالقوس الكهربائي

تبدأ لحام المسامير القوسية بوضع المسامير في المكان المناسب، مع قيام الكوبولا بدور العازل عندما يبدأ القوس الكهربائي. بمجرد تشكل القوس فعليًا، ترتفع الحرارة بسرعة كبيرة - وعادةً ما تكون حوالي 1000 درجة مئوية، وهو ما يكفي لصهر ليس المسامير فحسب، بل أيضًا جزء من السطح الذي يتم تثبيتها عليه. ما يحدث بعد ذلك يُنتج ما يُعرف لدى اللحامات باتصال معدني قوي بين المواد. عندما يتوقف تدفق الكهرباء، تبرد كل هذه المواد المُصهورة بسرعة كبيرة، وعادةً ما يحدث ذلك خلال بضع ثوانٍ على الأكثر. يساعد هذا التبريد السريع في جعل الوصلة صلبة وموثوقة. وبما أن كل شيء يحدث بسرعة كبيرة، يظل لحام المسامير القوسي شائع الاستخدام في العديد من بيئات التصنيع حيث تكون السرعة مهمة دون التفريط في معايير الجودة.

أنواع لحام القوس: طرق لمختلف المواد

لحام القوس المستخرج للمعادن السميكه

تعمل عملية لحام القوس المُستخرج بشكل جيد على المعادن السميكة لأنها تولّد حرارة كبيرة وتنفذ بعمق داخل المادة. تعتمد هذه العملية على شيء يُسمى الحلقة الفيرومغناطيسية (ferrule) التي تعمل بشكل أساسي كحماية للقوس الكهربائي، وتساعد في الحفاظ على الاستقرار أثناء العمل على بركة اللحام والتحكم في عمقها. نجد هذه التقنية منتشرة في كل مكان تحتاج فيه القوة إلى أهمية قصوى، مثل بناء الهياكل الكبيرة أو تركيب تلك الآلات الضخمة المستخدمة في المصانع. ما يميز لحام القوس المستخرج عن تقنيات اللحام الأخرى هو قدرته على التعامل مع المسامير والأجزاء المتصلة الأكبر حجمًا دون مشاكل. مما يجعله خيارًا مفضلاً في العديد من الصناعات عند التعامل مع مشاريع ضخمة تتطلب متانة عالية.

لحام التفريغ الرأسمالي للمواد الرقيقة

تعمل عملية اللحام بالتفريغ الكهربائي بشكل جيد للغاية مع المواد الرقيقة، لأنها توفر طاقة بشكل سريع، مما يقلل من الضرر الناتج عن الحرارة. لا تسمح هذه العملية للمواد بالسخونة الزائدة، لذا تظل المادة سليمة لكنها تشكل اتصالات قوية. يعتمد مصنّعو السيارات بشكل كبير على هذه التقنية في أشياء مثل ألواح الهيكل المصنوعة من صفائح رقيقة ومختلف المكونات الكهربائية المنتشرة في المركبات. بالنسبة للمحلات التي تبحث عن توفير المال مع تحقيق نتائج جيدة، فإن لحام التفريغ الكهربائي (CD) يُعد خيارًا منطقيًا عند العمل مع مواد رقيقة حساسة حيث تكون الدقة هي الأهم دون إحداث تغيير في خصائص المادة.

اختيار بين طرق CD والقوس المستخرج

يعتمد اختيار بين لحام التفريغ السعوي (CD) واللحام القوسي المستخرج على متطلبات العمل نفسها. كما تلعب سماكة المادة دوراً كبيراً هنا، إلى جانب نوع الوصلة التي نحتاجها ودرجة قوتها المطلوبة. يعمل اللحام السعوي (CD) بشكل جيد في الأعمال الخفيفة حيث تكون المعادن رقيقة، بينما يتعامل اللحام القوسي المستخرج بشكل أفضل مع المواد السميكة التي تتطلب وصلات أكثر متانة. قبل اتخاذ القرار، ينظر اللحامون إلى عدة عوامل تشمل جودة اللحام النهائية، وسرعة الإنجاز، ومدى اقتصادية خيار مقابل الآخر على المدى الطويل. إن اتخاذ الخيار الصحيح يُحدث فرقاً كبيراً في ضمان ثبات اللحامات تحت الضغط في مختلف التطبيقات، من إصلاحات السيارات إلى مشاريع التصنيع الصناعي.

عملية اللحام بالدرفلة خطوة بخطوة

تقنيات إعداد السطح للحصول على ربط مثالي

إن إعداد السطح بشكل صحيح قبل القيام بعملية لحام المسامير القوسية يُحدث فرقاً كبيراً في تكوين روابط جيدة بين المواد. تشير إرشادات الجمعية الأمريكية للحام (AWS D1.1) إلى ضرورة خلو الأسطح من المواد مثل الزيوت والشحوم والصدأ إذا أردنا أن تتحمل اللحامات الظروف المناسبة. يخلص معظم الأشخاص من هذه الملوثات باستخدام تقنيات الطحن أو عن طريق الصنفرة الخفيفة، وأحيانًا يستخدمون حلولاً كيميائية للتنظيف الجيد والكامل. إن جودة إعداد السطح تؤثر بشكل مباشر على قوة اللحام النهائي. فماذا يحدث إذا لم تُنظف الأسطح بشكل كافٍ مسبقًا؟ في هذه الحالة، نحصل على نقاط ضعيف في الوصلات لن تتحمل الإجهاد الميكانيكي الطبيعي على المدى الطويل.

إعداد التيار الكهربائي ووقت اللحام الصحيح

الحصول على لحام جيد عند استخدام لحام القوس الكهربائي للبراغي يعتمد حقًا على ضبط التيار الكهربائي ووقت اللحام بشكل صحيح. تختلف الأرقام الفعلية المطلوبة حسب حجم البرغي ونوع المعدن الذي نتعامل معه. يتضمن معظم المصنّعين مخطط مرجعي أو دليلاً للتوصيات يمكن للحاملي الاعتماد عليه أثناء ضبط إعدادات معداتهم بدقة. بدون إعداد صحيح، يمكن أن تحدث مشاكل بسرعة. إذا كان التيار منخفضًا جدًا، فلن يلتصق اللحام بشكل صحيح، مما يؤدي إلى اتصالات ضعيفة تفشل تحت الضغط. من ناحية أخرى، يؤدي زيادة الطاقة بشكل مفرط إلى خطر حرق المادة أو تشويهها تمامًا، وهو أمر لا يرغب أحد في رؤيته بعد قضاء ساعات في الإعداد.

الوضع الصحيح والمحاذاة الدقيقة للدرف

يبدأ الحصول على لحامات جيدة بوضع هذه المسامير في المكان الصحيح والتأكد من ترتيبها بشكل مناسب. عندما نتحدث عن التوضع، يجب أن تظل المسمار عمودية بشكل مستقيم من أي سطح موضوعة عليه. يساعد هذا في منع حدوث العديد من المشاكل في اللحام النهائي. إذا لم يتم توضع المسمار بشكل صحيح، فقد لا يخترق اللحام بشكل متساوٍ، مما يضعف الوصلة ويجعل مظهرها غير جيد أيضًا. بالنسبة للمهام التي تتطلب دقة كبيرة، يعتمد معظم اللحامين على تجهيزات أو أدوات خاصة لضمان التخطيط الدقيق خلال العملية. تساعد هذه الأدوات الصغيرة في الحفاظ على توجيه المسمار بشكل صحيح أثناء العمل، مما يجعل المنتج النهائي أكثر تماسكًا وأداءً أفضل على المدى الطويل.

حل مشاكل اللحام بالقوس الكهربائي للمسامير

التعرف على الانصهار السيئ أو الاتصالات الضعيفة

غالبًا ما تواجه عملية لحام المسامير بالقوس الكهربائي مشاكل مثل انصهار ضعيف أو وصلات غير قوية، وهي مشكلة يستطيع معظم اللحامات اكتشافها أثناء الفحص البصري الروتيني. عندما تبدو الحبات غير متساوية أو تظهر فجوات بين القطع المعدنية، فإن هذه علامات تحذيرية واضحة على وجود خلل ما. وللتأكد فعليًا من جودة اللحام، يجب على الورش إجراء اختبارات منتظمة مرة كل بضعة أسابيع على الأقل. يعمل اختبار الموجات فوق الصوتية بشكل رائع في اكتشاف تلك الضعف الخفي الذي لا يظهر على السطح. على سبيل المثال، في ورشتنا، تم اكتشاف ثلاث لحامات معيبة الشهر الماضي بدت سليمة من الخارج ولكنها فشلت تحت اختبارات الضغط. إن الاطلاع بدقة على إعدادات اللحام نفسها يُحدث فرقًا أيضًا. الإعدادات المناسبة تشمل سرعة تتراوح بين 150-200 بوصة في الدقيقة، وزاوية إلكترود تتراوح بين 60-75 درجة، والتحكم الجيد في التيار الكهربائي (عادةً ما يتراوح بين 800-1200 أمبير حسب حجم المسامير)، وكلها تؤثر بشكل كبير على مدى تماسك المعادن معًا. يمكن أن تؤدي التعديلات الصغيرة هنا إلى تقوية الوصلات بشكل ملحوظ على المدى الطويل.

إصلاح اختراق اللحام غير المتسق

تحدث مشاكل اختراق اللحام في كثير من الأحيان عندما تكون الإعدادات غير صحيحة، وعادةً ما تكون بسبب مستويات الأمبير المتقلبة أو موقع الدبوس أثناء الإعداد. عند التعامل مع هذا النوع من المشكلة، يحتاج اللحام إلى التحقق من كل إعدادات المعامل بعناية قبل إجراء تعديلات بسيطة تدريجياً حتى تتساوى جميع الإعدادات بشكل صحيح. إن تحقيق اختراق جيد لا يتعلق فقط بالأرقام على العداد، بل هو مهم أيضًا للسلامة الهيكلية. في بعض الأحيان، لا تتناسب بعض المعادن مع بعضها البعض بغض النظر عن عدد مرات تعديل التقنية. ولهذا السبب، يقوم الفنيون ذوو الخبرة بتغيير الطرق بالكامل عند التعامل مع مجموعات صعبة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ مع السبائك الكربونية، حيث نادراً ما تعطي هاتان المادتان نتائج متسقة عند استخدام الإجراءات القياسية.

معالجة العيوب المتعلقة بالمفاصل

في الواقع، تعود معظم المشاكل المتعلقة بالشفاطات أثناء عملية اللحام إلى طريقة التعامل معها، أو تركيبها بشكل خاطئ، أو استخدام شفاطات معيبة منذ البداية. وعند حدوث ذلك، نلاحظ عادة ظهور مشاكل كبيرة مثل تأثيرات درعية سيئة تؤثر بشكل كبير على جودة اللحامات. ويمكن تقليل هذه المشاكل عن طريق فحص الشفاطات بدقة قبل وضعها في الخدمة. ف spending بضع دقائق إضافية في الفحص يسهم بشكل كبير في تجنب مشاكل الدروع المحبطة لاحقًا. وإذا استمرت المشاكل رغم اتباع الإجراءات الصحيحة، فقد يكون من الجدير التحقق مما إذا كانت مادة الشفاطة متوافقة مع المادة التي يتم لحامها. ففي بعض الأحيان، يُحدث التوافق الصحيح للمواد كل الفرق. والالتزام من هذا النوع بالصيانة الوقائية يحافظ على سير العمليات بسلاسة، ويقلل من عدد المنتجات المرفوضة الناتجة عن لحامات سيئة بشكل عام.

الأسئلة الشائعة

ما هي المواد التي يمكن استخدامها في لحام الأعمدة بالقوس الكهربائي؟

تُستخدم الفولاذ والستانلس ستيل والألومنيوم بشكل شائع في لحام القوس الكهربائي بسبب توافقها مع المعادن الأساسية المختلفة.

كيف يختلف لحام القوس الكهربائي عن طرق اللحام الأخرى؟

لحام القوس الكهربائي أسرع ويحتاج إلى تحضير سطح أقل مقارنة بالطرق التقليدية، مما يجعله أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة لبعض التطبيقات.

ما هي المخاوف الرئيسية المتعلقة بالسلامة في لحام القوس الكهربائي؟

تتضمن مخاوف السلامة الرئيسية التعرض لأشعة UV والشظايا الطائرة وحوادث الرذاذ واستنشاق الأبخرة. تعتبر استخدامات PPE المناسبة والتهوية ضرورية للتعامل مع هذه المخاطر.

لماذا يعتبر الفرول مهمًا في لحام الدرفلة بالقوس الكهربائي؟

يعمل الفرول كدرع وقائي لمنع الرذاذ وضمان سلامة اللحام من خلال توفير عزل كافٍ أثناء عملية لحام الدرفلة بالقوس الكهربائي.

هل يمكن استخدام لحام الدرفلة بالقوس الكهربائي لكل من المواد السميكة والرقيقة؟

نعم، طرق لحام الدرفلة بالقوس الكهربائي مثل لحام القوس المستخرج مناسبة للمواد السميكة، بينما يكون لحام التفريغ الكابسيتي مثاليًا للمواد الرقيقة بسبب تفريغ طاقته بطريقة متحكم بها.