ماكينات اللحام بالقوس المغمور مقابل GMAW: ما الذي يقلل تكلفة المرور الواحد بنسبة 50٪؟
في اللحام الصناعي، يؤثر اختيار العملية الصحيحة بشكل مباشر على الإنتاجية والجودة والتكاليف. إن الطريقتين الشعبيتين هما لحام القوس المغمور (SAW) باستخدام ماكينات اللحام بالقوس المغمور ولحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، والمعروف أيضًا باسم لحام MIG. تقوم كلتا العمليتين بربط المعادن باستخدام قوس كهربائي، ولكن تختلف تصميماتهما وقدراتهما وتكاليفهما بشكل كبير. السؤال الرئيسي بالنسبة للمصنعين والمشغلين هو: أي من العمليتين تقلل التكلفة لكل مرور - ماكينات اللحام بالقوس المغمور أو GMAW؟ يقارن هذا الدليل بين الطريقتين، ويتناول عوامل مثل معدلات الترسيب واستخدام المواد والعمالة وتكاليف الطاقة لتحديد الخيار الذي يمكنه تقليص التكاليف لكل مرور بنسبة 50٪.
فهم آلات لحام القوس المغمور وGMAW
ماكينات اللحام بالقوس المغمور
يستخدم لحام القوس المغمور سلكًا كهربائيًا مستمرًا يتم تغذيته إلى مفصل اللحام، مع حماية القوس وبركة اللحام المنصهرة بطبقة من التدفق الحبيبي. ينصهر التدفق ليشكل رمادًا واقيًا يمنع التلوث من الهواء ويحسن جودة اللحام. يُعرف لحام القوس المغمور بمعدلات الترسيب العالية والاختراق العميق وملاءمته للمواد السميكة (6 مم فأكثر). ويُستخدم غالبًا في الصناعات الثقيلة مثل بناء السفن وتركيب الأنابيب وتصنيع الفولاذ الهيكلي.
GMAW (لحام القوس المعدني بالغاز)
يستخدم GMAW سلكًا كهربائيًا مستمرًا يتم تغذيته عبر مسدس لحام، مع حماية القوس بغاز واقٍ (مثل الأرجون أو ثاني أكسيد الكربون). يحمي الغاز بركة اللحام من الأكسجين والنيتروجين، مما يضمن انصهارًا نظيفًا. يتميز GMAW بالمرونة في الاستخدام، ويُستخدم للمواد الرقيقة إلى متوسطة السمك (من 0,5 إلى 12 مم)، وهو شائع في صناعة السيارات والتصنيع وأعمال الإصلاح بفضل قابلية نقله وسهولة استخدامه.
عوامل التكلفة الرئيسية: مقارنة لكل مرحلة
يتم حساب تكلفة المرور الواحد من خلال دمج المصروفات مثل المواد الاستهلاكية والعمالة والطاقة واهتراء المعدات. دعونا نستعرض أداء معدات اللحام القوسي المغمور و GMAW في كل فئة.
1. معدل الترسيب والإنتاجية
معدل الترسيب - كمية المعدن المالئ التي تُرسَّب في الساعة - تؤثر بشكل مباشر على تكاليف المرور الواحد. كلما زادت المعدلات، قل عدد المرور المطلوب لملء الوصلة، مما يقلل من تكاليف العمالة والوقت.
- ماكينات اللحام بالقوس المغمور : تتميز هذه المعدات بمعدلات ترسيب عالية، تتراوح عادةً بين 5 إلى 20 كجم في الساعة. يمكن لمعدات اللحام القوسي المغمور ذات القدرة العالية الوصول إلى 30 كجم/ساعة من أجل المواد السميكة. هذا الإنتاج العالي يعني أن المرور الواحد يمكنه ملء الوصلات الكبيرة، مما يقلل عدد المرور المطلوب مقارنة بـ GMAW. على سبيل المثال، قد يستغرق لحام لوحة فولاذية بسماكة 20 مم 2-3 مرور باستخدام معدات اللحام القوسي المغمور مقابل 5-7 مرور باستخدام GMAW.
- جي إم إيه دبليو : معدلات الترسيب تكون أقل، وعادة ما تتراوح بين 1 إلى 8 كجم في الساعة. تكون العملية أبطأ لأن الغاز الواقي يحد من كمية التيار التي يمكن تطبيقها دون التسبب في تناثر أو مسامية. تتطلب المواد السميكة المزيد من المرور، مما يزيد من إجمالي الوقت وتكاليف العمالة لكل وصلة.
معدلات الترسيب الأعلى تجعل ماكينات اللحام المغمور أكثر إنتاجية، حيث تقلل بشكل كبير من الوقت والتكاليف العمالية لكل مرور.
2. تكاليف المواد الاستهلاكية: القطب، الم flux، والغاز
المواد الاستهلاكية (سلك القطب، المflux، والغاز الواقي) تشكل جزءاً كبيراً من تكاليف كل مرور.
- ماكينات اللحام بالقوس المغمور : تشمل المواد الاستهلاكية سلك القطب والمflux. يكون المflux عادةً منخفض التكلفة، ويمكن استعادة جزء من المflux غير المستخدم وإعادة استخدامه (حتى 50–70% في بعض الإعدادات)، مما يقلل من الهدر. يكون سلك القطب لعملية اللحام المغمور غالباً أرخص لكل كجم مقارنة بسلك اللحام في عملية اللحام القوسي المعدني الغازي (GMAW) لأنه لا يتطلب طلاءات خاصة للتوافق مع الغاز.
- جي إم إيه دبليو : تشمل المواد الاستهلاكية سلك الإلكترود والغاز الواقي. ويعد الغاز الواقي تكلفة متكررة؛ حيث يمكن أن تصل تكلفة الأسطوانة النموذجية إلى 50-100 دولار وتستمر لمدة 8-12 ساعة من الاستخدام المستمر. كما أن سلك GMAW أكثر تكلفة من سلك SAW بسبب الطلاءات الخاصة. بالإضافة إلى ذلك، ينتج GMAW بذرات أكثر، مما يؤدي إلى هدر السلك ويتطلب تنظيفًا بعد اللحام، مما يضيف تكاليف غير مباشرة.
لدى آلات اللحام القوسي المغمور تكاليف استهلاكية أقل لكل كيلوغرام من المعدن المترسب، خاصة مع استعادة استخدام الفلوكس.
3. تكاليف العمالة
تعتمد تكاليف العمالة على مدة الوقت التي يقضيها اللحام في كل ممر وعلى مستوى المهارة المطلوب.
- ماكينات اللحام بالقوس المغمور : يمكن أن تكون عملية اللحام بالقوس المغمور آلية أو شبه آلية، مما يقلل الحاجة إلى مشغلين من ذوي المهارات العالية. بمجرد ضبط المعايير، يمكن للآلة أن تعمل باستمرار، حيث يقوم المشغلون بمراقبة التقدم بدلاً من توجيه القوس يدويًا. هذا يقلل من تكاليف العمالة لكل ممر، حيث يمكن لمشغل واحد الإشراف على عدة آلات.
- جي إم إيه دبليو : إن عملية اللحام بقوس معدني محمي (GMAW) غالبًا ما تكون يدوية، ويتطلب ذلك وجود لحامين مهرة يقومون بالتحكم في البندقية، والحفاظ على سرعة السير، والتعديل وفقًا لتغيرات المفصل. إن العملية اليدوية أبطأ وتحتاج إلى جهد أكبر، خاصة بالنسبة للمفاصل الكبيرة التي تحتاج إلى تمريرات متعددة. كما يتقاضى اللحامون المهرة في عملية (GMAW) أجورًا أعلى لكل ساعة، مما يزيد من تكلفة التمريرة الواحدة.
تقلل عملية الأتمتة مع ماكينات اللحام بقوس كهربائي مغمور من تكاليف العمالة، وهي عامل رئيسي في خفض تكاليف التمريرة.
4. الكفاءة الطاقوية
إن استهلاك الطاقة يؤثر على تكاليف التشغيل، خاصة في حالة اللحام بكميات كبيرة.
- ماكينات اللحام بالقوس المغمور : تستخدم عملية اللحام بقوس مغمور تيارًا أعلى (300–1000 أمبير) ولكنها فعالة للغاية في تحويل الطاقة إلى حرارة للحام. يساعد التدفق على تركيز الحرارة في بركة اللحام، مما يقلل من هدر الطاقة.
- جي إم إيه دبليو : تستخدم عملية اللحام بقوس معدني محمي (GMAW) تيارًا أقل (100–400 أمبير) ولكنها أقل كفاءة من حيث استخدام الطاقة. تضيع طاقة أكبر في شكل رذاذ أو تبدد حراري، كما أن الحاجة إلى تمريرات متعددة تزيد من إجمالي استهلاك الطاقة لكل مفصل.
على الرغم من أن معدات اللحام القوسي المغمور تستخدم طاقة أكثر في كل ساعة، إلا أن معدلات الترسيب الأعلى تعني استخدام طاقة إجمالية أقل لكل كيلوغرام من المعدن الملحوم، مما يقلل من تكاليف الطاقة لكل ممر.
5. تنظيف ما بعد اللحام وإجراء التعديلات
تزيد التكاليف الناتجة عن التنظيف والتعديلات من المصروفات لكل ممر.
- ماكينات اللحام بالقوس المغمور : ينتج اللحام القوسي المغمور كمية ضئيلة من التناثر ويكون طبقة رمادية تحمي اللحام أثناء تبريده. يُزال الرماد بسهولة باستخدام مطرقة رمادية، مما يقلل من وقت التنظيف. يتميز اللحام بجودة عالية، مع وجود عيوب أقل مثل المسامية أو عدم الاختلاط، مما يقلل من تكاليف التعديل.
- جي إم إيه دبليو : ينتج اللحام القوسي بغاز الحماية (GMAW) كمية أكبر من التناثر، مما يتطلب التلميع أو الكشط لإزالته. قد تؤدي التغطية الغازية غير الكافية إلى المسامية، وقد تؤدي سرعة السير غير المنتظمة إلى تشكل خيوط غير متساوية، مما يزيد من الحاجة إلى التعديلات. تضيف هذه الخطوات الإضافية وقتًا وتكاليف عمالة إضافية لكل ممر.
تقلل معدات اللحام القوسي المغمور من المصروفات بعد اللحام، مما يقلل أكثر من تكاليف كل ممر.
مقارنة التكاليف الواقعية: دراسة حالة
لتوضيح الاختلاف، دعونا نقارن تكاليف اللوحة الواحدة لحام مشترك من صفيحة فولاذية بسماكة 15 مم (بطول 1 متر) باستخدام كلا العمليتين. باستخدام آلة لحام قوس مغمور، تكون نسبة الترسيب 10 كجم/ساعة، وتحتاج إلى مرورين لإكمال المشترك. تبلغ تكاليف العمالة 30 دولارًا لكل ساعة بسبب الأتمتة، وتكلف المواد الاستهلاكية (السلك والفلوكس) 1.20 دولار لكل كجم. تبلغ تكاليف الطاقة 0.15 دولار لكل كيلوواط ساعة، ويظل الإنفاق الإضافي منخفضًا بفضل التنظيف البسيط. وبالتالي، تصل تكلفة اللوحة الواحدة لآلة اللحام القوسية المغمورة إلى 18.50 دولار.
أما بالنسبة لعملية اللحام بغاز الحماية (GMAW)، فإن نسبة الترسيب تكون أقل، حيث تصل إلى 3 كجم/ساعة، وتحتاج إلى 5 مرات عبور لإكمال المشترك نفسه. تكون تكاليف العمالة أعلى، حيث تصل إلى 45 دولارًا لكل ساعة بسبب التشغيل اليدوي، وتكلف المواد الاستهلاكية (السلك والغاز) 2.50 دولار لكل كجم. كما أن تناثر المعادن بشكل أكبر يعني الحاجة إلى وقت إضافي للتنظيف، وتكون استهلاك الطاقة أعلى بسبب العدد المتزايد من مرات العبور. وبالتالي، تصل تكلفة اللوحة الواحدة لعملية اللحام بغاز الحماية (GMAW) إلى 42.30 دولار.
في هذا السيناريو، تقلل آلات اللحام القوسي المغمور من تكاليف اللحام لكل مرحلة بنسبة تزيد عن 50٪ مقارنة بـ GMAW، وذلك بفضل الإنتاجية الأعلى وتكاليف أقل للاستهلاك وانخفاض احتياجات العمل.
متى يوفر GMAW وفورات أكبر في التكاليف؟
بينما تتفوق آلات اللحام القوسي المغمور في التطبيقات الثقيلة، قد يكون لحام GMAW أرخص في سيناريوهات معينة:
- المواد الرقيقة : بالنسبة للمواد الأقل من 6 مم، يتطلب GMAW خطوات أقل في الإعداد ويمكنه إتمام الوصلات في مرحلتين أو أقل، مما يجنب التكاليف الأعلى في الإعداد الأولي لـ SAW.
- الوصلات الصغيرة والمعقدة : تجعله قابلية النقل والتحكم اليدوي الخاصة بـ GMAW خيارًا أفضل في حالة الوصلات المعقدة أو القطع الصغيرة حيث تكون الأتمتة غير عملية.
- إنتاج بكميات قليلة : بالنسبة للمهام اللحام التالية، تكون تكاليف شراء وصيانة معدات GMAW أقل من آلة اللحام القوسي المغمور، مما يقلل التكاليف الإجمالية.
الأسئلة الشائعة
هل سعر آلة اللحام القوسي المغمور أعلى من سعر آلة GMAW؟
نعم، الاستثمار الأولي لحاملي القوس المغمور أعلى (10000 - 50000 دولار أمريكي) مقارنة بآلات GMAW (2000 - 15000 دولار أمريكي). ولكن، في الإنتاج بكميات كبيرة، تؤدي التوفير في التكلفة لكل مرحلة إلى تعويض التكلفة الأولية بسرعة.
هل يمكن استخدام آلات القوس المغمور في المواد الرقيقة؟
ليست مثالية. يمكن أن يؤدي الإدخال الحراري العالي لتقنية SAW إلى احتراق المادة عند أقل من 6 مم. يُفضل استخدام GMAW للمعادن الرقيقة.
هل يؤدي استعادة اللحام بالفعل إلى تقليل التكاليف بالنسبة لآلات القوس المغمور؟
نعم. يمكن أن تؤدي استعادة واستخدام اللحام مجددًا إلى خفض تكاليف المواد الاستهلاكية بنسبة 30-40٪، مما يجعل SAW أكثر فعالية من حيث التكلفة للمشاريع الكبيرة.
هل GMAW أسرع في الأعمال الصغيرة؟
نعم. يتطلب GMAW وقتًا أقل للإعداد مقارنة بآلات SAW، مما يجعله أسرع في الوصلات البسيطة أو الأعمال ذات الحجم المنخفض.
هل تحتاج آلات القوس المغمور إلى صيانة أكثر من آلات GMAW؟
لا. تحتوي SAW على عدد أقل من الأجزاء المتحركة مقارنة ببنادق GMAW، التي تحتاج إلى تنظيف دوري للفوهة واستبدال البطانة. تتركز صيانة SAW على أنظمة اللحام ومقصات التغذية، وهي أقل تكرارًا.
Hot News
EN
