تحقيق القوة المثلى في المفصل النحاسي: 6 خطوات
من أجل تحقيق القوة المثلى في المفصل الملحوظ ، يتم اتباع الخطوات التالية عادة: 1. تصميم مشترك 2. تنظيف الوجوه المشتركة 3. اختيار التدفق 4. اختيار عملية اللحام 5. بعد التنظيف والتفتيش 6. الحرارة علاج المكونات ملحومة.
الخطوة # 1. التصميم المشترك:
هناك نوعان رئيسيان من المفاصل المستخدمة في لحام مختلط هما LAP JOINT و BUTT JOINT. عادةً يتم تعريض مفاصل اللف عادة لتحميل القص بينما تتعرض المفاصل المؤدية إلى تحميل الشد أو الانضغاط. يتم اختيار SCARF JOINT في بعض الأحيان على أساس متطلبات الخدمة مثل القوة الميكانيكية ، وضيق الضغط والتوصيل الكهربائي ، وكذلك على عملية اللحام المستخدمة ، وتقنيات التصنيع وعدد الوصلات التي سيتم إنتاجها.
يستخدم اللفة المشتركة حيث القوة هي الاعتبار الأساسي. يمكن تصميم هذا المفصل لتوفير مساحة نحاس كافية لتحقيق قوة مشتركة مساوية لتلك الخاصة بالمعادن الرئيسية. لتحقيق الحد الأقصى من الكفاءة المشتركة التداخل من ثلاثة ليمز مطلوب سمك أنحف العضو. التداخلات التي تزيد عن هذا تؤدي إلى ضعف المفاصل بسبب الاختراق غير الكافي ، والتضمين ، إلخ.
ينصح أيضًا باستخدام مفصل اللفة عند الحاجة إلى ضيق التسرب والتوصيل الكهربائي الجيد. ومع ذلك ، فإن مفاصل اللفة لديها ميل إلى أن يكون غير متوازن مما يؤدي إلى تركيز الإجهاد ويؤثر سلبًا على قوة المفصل. يجب بذل كل جهد لتوفير مفصل متوازن لحمل الحمولة بشكل صحيح.
يمكن أن يوفر مفصل البطانة وصلة ناعمة بسماكة دنيا ، ولكن لأنه يوفر مساحة محدودة للنحاس ، ولأن قوة مادة الحشو عادة ما تكون أقل من قوة المعدن الأم ، فإن وصلة الوصلة لن توفر 100 ٪ كفاءة مشتركة.
وصلة وصلة التشنج (Tic scarf joint) هي حل وسط بين مفصل اللفة ومفصل البطانة من حيث أنه يمكنها الحفاظ على الكفاف السلس لمفصل البطانة وفي نفس الوقت توفر منطقة مشتركة كبيرة من مفصل اللفة. كل من الوشاح و الوصلات المفصلية بشكل صحيح مع السبائك النحاسية الفضية أقوى بكثير من المادة الأم. ومما يؤسف له أن وصلات الوصلات تكون أكثر صعوبة في محاذاةها من مفاصل مربعة الشكل أو اللفة.
التخليص المشترك:
التخليص المشترك مقابل قوة القص للمفاصل النحاسية. التخليص المشترك هو المسافة بين أسطح الفلك. إذا كان التطهير المشترك صغيرًا جدًا ، فلن يسمح للعمل الشعري بالتسبب في انسياب معدن الحشو بشكل موحد في كامل منطقة المفصل.
إذا كان أكبر من اللازم ، فقد لا يتدفق فلول المعدن في جميع أنحاء المفصل مما يؤدي إلى وصلة ملحومة بقشرة منخفضة. عندما تكون التدفقات مطلوبة ، تكون الموافقات المستخدمة عادة أكبر وقد تتراوح ما بين 0-025 إلى 0353 ملم. بالنسبة إلى أي تركيبة محددة من معادن الأمهات والحشو ، يكون هناك خلوص مفصل مثالي كما هو محدد بواسطة المنحنى في الشكل 17.7.
الشكل. 17.7 التخليص المشترك مقابل قوة القص للمفاصل النحاسية
عندما يحيط عضو واحد آخر بمفرده ، كما هو الحال في أنابيب التلسكوب ، والعضو الداخلي لديه معامل تمدد أعلى من التخفيض سوف ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. في مثل هذه الحالة يجب استخدام الحد الأقصى المسموح به. أيضا ، أثناء التبريد سوف يتقلص العضو الداخلي أكثر مما قد يؤدي إلى الكسر. ولذلك من الضروري اختيار مادة الحشو المناسبة ، أي التي تحتوي على درجة حرارة طويلة تتراوح بين المادة الصلبة والسائل ذي التدفق البطيء حتى تتمكن من سد فجوات كبيرة والحفاظ على قوة كافية لمقاومة التشقق في التبريد.
الخطوة # 2. تنظيف الوجوه المشتركة:
بالنسبة للوصلات القوية ذات الجودة العالية ، يجب تنظيف الأجزاء المراد وصلها دون استخدام الزيوت والأوساخ والشحوم والأكاسيد ، وإلا قد لا يحدث الإجراء الشعري. قد يتم التنظيف ميكانيكياً أو كيميائياً. ومع ذلك ، فإن الطريقة الأخيرة تعطي نتائج أفضل.
يتكون التنظيف الميكانيكي من التنظيف بالفرشاة ، الإيداع ، التفجير بالرمل ، التصنيع ، الطحن أو التنظيف بالصوف الفولاذي. عند استخدام السوائل أثناء عملية التصنيع ، يجب تنظيف نفس المواد كيميائياً. التنظيف الميكانيكي يزيل الأكاسيد والمقاييس ويخفف أيضا أسطح التزاوج لتحسين التدفق الشعري والترطيب لمعدن حشو مختلط.
ينطوي التنظيف الكيميائي للشحوم والزيوت والأوساخ وما إلى ذلك على استخدام رابع كلوريد الكربون أو ثلاثي كلور الإيثيلين أو ثلاثي الفوسفات ؛ ومع ذلك يتم إزالة أكاسيد مع الأحماض النيتريك أو الكبريتيك. يتم تسويق مجموعة متنوعة من عمال النظافة الشخصية لتطبيقات محددة.
الخطوة # 3. اختيار تدفق:
بعد تنظيف قطعة الشغل ، يتم استخدام تدفق لحماية السطح من الأكسدة أو أي إجراء كيميائي غير مرغوب فيه أثناء عملية التسخين والنحاس. تدفقات اللحام هي عبارة عن مخاليط مالئمة للعديد من هذه في التدرجات وهي متوفرة بشكل عام بأشكال المسحوق أو العجينة أو السائل.
وقد استخدمت البوراكس كدفق مختلط لعدة قرون. يتم تقليل البوراكس وحمض البوريك بواسطة معادن نشطة كيميائيا مثل الكروم لتشكيل بُورِيدات ذات درجة انصهار منخفضة. ومع ذلك ، فإن بقايا تدفق البوراكس بعد النحافة غالباً ما تكون زجاجية ويمكن إزالتها فقط عن طريق إخماد (الصدمة الحرارية) أو العمل الكاشطة أو الكيميائية.
يتم تطبيق التدفقات الأكثر شيوعًا في صورة معجون أو سائل بسبب حالة التطبيق على الأجزاء الصغيرة والالتزام بها في أي موضع. غالباً ما يكون من المفيد تسخين المعجون قليلاً قبل التطبيق. يتفاعل الجريان مع الأكسجين وعندما يصبح مشبعاً معه ، فإنه يفقد كل فعاليته.
أحيانًا يتم استخدام جو أو فراغ خاضع للتحكم للمساعدة في منع الأكسدة أثناء اللحام بالنحاس. الفراغ وبعض الأجواء تقضي على الحاجة إلى التدفق. الغازات المستخدمة لخلق الجو المرغوب هي ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والنيتروجين والهيدروجين أو عن طريق استخدام الغازات الخاملة مثل الأرجون والهيليوم. الفراغ مناسب بشكل خاص للمعادن النحاسية مثل التيتانيوم ، الزركونيوم ، الكولومبيوم ، الموليبدينوم والتنتالوم.
المواد حشو ومكانها:
في تصنيف AWS ، تنقسم مواد الحشو بالنحاس الأصفر إلى سبع مجموعات ، سبائك الألومنيوم والسيليكون ، وسبائك المغنيسيوم ، وسبائك النحاس والفوسفور ، وسبائك النحاس والنحاس والزنك ، والسبائك الفضية ، والمعادن الثمينة (النحاس والذهب) والمواد المقاومة للحرارة. أو سبائك النيكل.
تُستخدم الاختصارات لتحديد مواد الحشو هذه ؛ B تعني الاختصار و RB يعني أنه يمكن استخدام مادة الحشو لكل من اللحام واللحام. وهكذا ، فإن تصنيف RB CuZn-D ، Cu و Zn يشير إلى المكونات الأساسية للحشو (47٪ Cu ، 42٪ Zn) بينما يشير D إلى أنه يحتوي على 11٪ Ni كذلك.
مما لا شك فيه أن المجموعة الأكثر شعبية من مواد اللحام هي سبائك الفضة التي يشار إليها أحيانًا خطأ باسم "الفضة".
النحاس النقي مناسب بشكل خاص للفولاذ الصلب في اختزال الجو.
تستخدم مواد حشو مقاومة للحرارة للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية مثل التوربين الغازي وتستخدم في كثير من الأحيان للأجزاء النحاسية المصنوعة من الفولاذ عالي المقاومة للنيكل والفولاذ المقاوم للصدأ.
B Ag-10 التي تحتوي على 92٪ من الفضة و 8٪ من النحاس و B-13 تحتوي على 56٪ من الفضة و 42٪ من النحاس و 2٪ من النيكل يمكن أن تحتفظ بقوة تصل إلى حوالي 870 درجة مئوية.
BNi-1 يحتوي على 14٪ كروم ، 3٪ بورون ، 4٪ سيليكون ، 4٪ حديد ، 75٪ نيكل. و BNi-5 التي تحتوي على 19٪ من الكروم و 10٪ من السيليكون و 71٪ من النيكل يمكن أن تحافظ على قوتها حتى ما يقرب من 1050 درجة مئوية.
يضاف البورون إلى مادة حشو مقاومة للحرارة لأنه ينتشر بسرعة في الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة. هذا يعزز الترطيب والانتشار.
تتوفر معادن حشو مختلط بشعبية في شكل سلك أو قضيب. ولكن في بعض الأحيان تكون متوفرة أيضًا على هيئة صفيحة ومسحوق ولصق أو حتى كأنها سطح ملتف للجزء الذي يتم تثبيته.
يمكن أن يؤثر موضع حشو المعدن على جودة المفصل. بالنسبة لمفاصل اللفة الشائع الاستخدام ، يجب أن يتم توريد معادن الحشو من جهة واحدة ويسمح بالتدفق الكامل من خلال المفصل عن طريق العمل الشعري. إذا تم توفيره من كلا الطرفين فإنه قد يؤدي إلى تسبب في وجود فراغات قد تقلل بشكل كبير من قوة المفصل. ومع ذلك ، يمكن أن نضع في اعتبارنا أن معدن الحشو لا يمكن أن تتدفق من خلال العمل الشعري في مفصل أعمى.
الخطوة # 4. اختيار عملية مختلط:
على الرغم من وجود عدد كبير من العمليات المختلطة إلا أن تلك الاستخدامات والأهمية الصناعية الحالية تشمل ما يلي:
1. الشعلة مختلط.
2. فرن بفرز.
3. تراجع مختلط.
4. التعريفي مختلط.
5. المقاومة مختلط.
6. الأشعة تحت الحمراء مختلط.
وتشمل عمليات اللحام الأخرى عملية تجليد اللحام بالنحاس ، والقوس المزدوج الكربوني ، والنحاس بالموجات فوق الصوتية ، والنحاس العادم للحرارة ، وعملية قوس الغاز التنغستن ، وعملية لحام قوس البلازما.
1. الشعلة مختلط:
يتم إجراء عملية اللحام بالنحاس عن طريق تسخين الأجزاء باستخدام لهب الأوكسي إيسيلين بشكل عام الذي يستخدم شعلة لحام غاز عادية. قد يكون النشا اليدوي للشعلة طريقة اللحام الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. الشعلة المستخدمة هي محايدة أو خفض طفيف.
يمكن تحضير معادن حشو من مادة حامضة في المفصل في شكل حلقات ، أو حلقات ، أو شرائط ، أو رخويات ، أو مسحوق ، أو ما إلى ذلك ، أو قد يتم تغذيتها من معدن حشو محمول باليد. في الحالة الأخيرة يتم لمس معدن الحشو للمفصل عندما يصبح التدفق سائلًا وواضحًا كماء. يتم نقل الحرارة إلى معدن الحشو من المعدن الأم وليس من اللهب.
يتم استخدام مشابك الشعلة عندما يكون الجزء المراد تثبيته بالنحاس أكبر من اللازم ، أو أنه ذو شكل غير عادي ، أو لا يمكن تسخينه بطرق أخرى. يُعد لحام اللُحام اليدوي مفيدًا بشكل خاص في التجمعات التي تشتمل على أجزاء من كتل غير متساوية ولأعمال الإصلاح.
2. فرن حام:
تتم عملية لحام النحاس عن طريق وضع الأجزاء النظيفة والمحاذاة الذاتية والجاهزة والمجمعة في أفران بها مواد حشو من مادة حامضية مزروعة في شكل أسلاك أو رقائق أو برادة أو رخويات أو مسحوق أو عجينة أو شريط. عادة ما تكون الأفران من نوع المقاومة الكهربائية مع التحكم التلقائي في درجة الحرارة بحيث يمكن برمجتها لدورات التدفئة والتبريد.
غالباً ما تتم عملية اللحام بالنحاس بدون استخدام التدفق ، إلا أن الغازات الخاملة مثل الأرجون والهيليوم تستخدم في بعض الأحيان للحصول على خصائص خاصة.
كما يمكن استخدام الفرشاة في صناعة اللحام بالنحاس الخوائي الذي يستخدم على نطاق واسع في الفضاء الجوي والتصنيع النووي عندما يتم ربط المعادن التفاعلية أو عندما لا يكون هناك احتمال في تدفق التدفقات المحبوسة.
يمكن أيضاً أن تتم عملية لحام النحاس بواسطة حزام من نوع ناقل ، كما هو موضح في الشكل 17.8 ، الذي ينظم سرعة وقت التسخين.
هو الأنسب لحام الفرن للأجزاء التي هي من كتلة موحدة تماما ، على الرغم من أنه يمكن استخدامها لأجزاء مختلط من جميع الأحجام وجود مفاصل متعددة والمفاصل الخفية.
3. تراجع مختلط:
يتم إنجاز الغمر بالنحاس عن طريق غمر الأجزاء النظيفة والمجمعة في حوض مائي موجود في وعاء مناسب. هناك طريقتان من النحاس مختلط. حمام كيميائيّ يغمس حام بالنحاس المعدني والمحلول المعدني يغمس حام.
في الحمام الكيميائي يتم وضع مادة اللحام بالنحاس المعدني في صورة مناسبة ويتم غمر التجميع في حوض الملح المصهور الذي يعمل كدفق. يوفر الحمام الحرارة اللازمة والحماية اللازمة من الأكسدة. ويرد حمام الملح في الفرن كما هو مبين في الشكل 17.9. يتم تسخين الفرن عن طريق المقاومة الكهربائية أو بفقدان I 2 R في الحمام نفسه.
عادة يتم تسخين الأجزاء التي يتم لحامها في فرن دوران الهواء قبل أن تغمر في حمام الملح.
في الحمام المنصهر يغمس الفرملة تنغمس الأجزاء في حوض من معدن حشو مختلط محتوي في وعاء. يتم الحفاظ على غطاء التدفق على سطح الحمام المعدن المنصهر. تتدفق المادة المختزلة المنصهرة في المفصل المراد تثبيته بواسطة العمل الشعري. تقتصر العملية إلى حد كبير على تجزئة الأجزاء الصغيرة ، مثل الأسلاك أو أشرطة معدنية ضيقة.
بسبب التسخين المتجانس ، فإن الأجزاء النحاسية المنحدرة تشوه أقل من الأجزاء المشبعة بالفلور. هذه العملية هي الأنسب لعمليات الإنتاج المتوسطة إلى العالية حيث أن الأدوات معقدة إلى حد ما.
ويفضل اختتام النصل للانضمام إلى أجزاء صغيرة إلى متوسطة الحجم مع وصلات متعددة أو مخفية. كما أنها تتكيف بشكل جيد مع أجزاء من شكل غير منتظم. على الرغم من إمكانية استخدام هذه العملية في جميع المعادن التي يمكن لحامها بالنحاس ، إلا أنها مناسبة بشكل خاص لربط المعادن التي تحتوي على نقاط انصهار قريبة جدًا من درجة حرارة اللحام ، مثل الألومنيوم.
4. التعريفي مختلط:
في الحث يتم اشتقاق الحرارة بالمحرك عن طريق إحداث تيار كهربائي عالي التردد (5000 إلى 5000000 هيرتز) في العمل من ملف تبريد بالماء من الشكل المرغوب الذي يحيط بالعمل.
يمكن تحديد عمق التسخين بالتردد المستخدم: ينتج مصدر الطاقة ذو التردد العالي تسخين الجلد في الأجزاء بينما ينتج تيار أقل ترددًا عن تسخين أعمق وبالتالي يستخدم في تجزئة الأجزاء الثقيلة. عادة ما يتم إنجاز التسخين إلى درجة الحرارة المطلوبة خلال 10 إلى 60 ثانية.
قد يكون أو لا يتم استخدام تدفق مختلط. تساهم معدلات التسخين السريع للنحاس بالحث الحثي في جعله مناسبًا لسبك النحاس مع السبائك المعدنية التي تميل إلى التبخير أو الفصل.
مدخلات حرارية مسيطر عليها مع معدلات التسخين السريع والأسلوب الأوتوماتيكي تجعلها عملية معدل إنتاج عالية والتي يمكن استخدامها في الهواء الطلق. ومع ذلك ، فإن عيب اللحام بالنحاس الأصفر هو أن الحرارة قد لا تكون موحدة.
5. المقاومة مختلط:
في المقاومة ، تتم صناعة قطع العمل المراد تسبيكها في جزء من الدائرة الكهربائية. وبالتالي ، يتم الحصول على الحرارة المطلوبة للنحاس بواسطة المقاومة لتدفق التيار من خلال المفصل الذي يتم لحامه.
يتم تثبيت الأجزاء المراد تثبيتها بين قطبين في حين يمر التيار الصحيح تحت الضغط المطبق المطلوب. قد تكون الأقطاب الكهربائية المستخدمة من الكربون أو الجرافيت أو المعادن الحرارية أو سبائك النحاس وفقا للموصلية المطلوبة. يعمل التيار المتردد مع التيار العالي والجهد المنخفض عادة.
يتم استخدام تدفقات الموصلية المطلوبة. وبالتالي ، قد لا تكون التدفقات الحرارية العادية التي تكون عوازل عندما تكون باردة وجافة مفيدة. في مقاومة المقاومة يتم عادةً وضع معدن اللحام على الرغم من إمكانية استخدام تغذية الوجه في حالات خاصة.
عادةً ما يستخدم لحام النحاس المقاوم للإنتاج منخفض الحجم حيث يتم تسخين التدفئة في المنطقة التي يتم تثبيتها.
6. الأشعة تحت الحمراء المختلط:
يتم الحصول على الحرارة من الأشعة تحت الحمراء من مصابيح الأشعة تحت الحمراء القادرة على توصيل ما يصل إلى 5000 واط من الطاقة المشعة. يمكن تركيز الأشعة الحرارية في المكان المرغوب باستخدام عاكسات تركيز الإشعاع.
في الأمعاء تحت الحمراء يمكن تعليق الأجزاء المراد تثبيتها في الهواء ، أو في جو خامل أو في الفراغ. بالنسبة للأجواء الخاملة أو فراغ الفرملة ، يمكن وضع الأجزاء المجمعة في حاوية أو كل من التجميع ومصباح الأشعة تحت الحمراء. ثم يتم تسخين الأجزاء إلى درجة الحرارة المطلوبة كما هو محدد بواسطة المزدوجات الحرارية. يوضح الشكل 17.10 الترتيب للنحاس الأصفر بالأحمر ؛ يتم نقل الأجزاء إلى أسطوانات التبريد بعد لحام.
تتم عملية اللحام بالأشعة تحت الحمراء في وضع تلقائي وليست مناسبة للتطبيق اليدوي. عادةً ما تكون الأجزاء التي يتم تثبيتها بالنحاس هي ذاتية الالتصاق ويتم وضع مادة الحشو في موضعها في المفصل.
الخطوة # 5. بعد التنظيف والتفتيش:
من الضروري إزالة كل بقايا التدفق بعد إتمام عملية اللحام بالنواة ، وإلا فقد تتآكل الأجزاء. يمكن إزالة تدفق بشكل عام بالماء الجاري الساخن. إذا كان ذلك لا يخدم الغرض ، فيمكن استخدام بخار مباشر منخفض الضغط.
إذا كان بقايا الصهريج صعبًا ولزجًا فإنه قد يتم إعطاؤه صدمة حرارية عن طريق التبريد لإخراجه وإزالته. إذا تم تسخين الأجزاء أثناء اللحام بالنحاس ، فيجب استخدام حمام كيميائي مع شطف ماء معادل بعد ذلك.
قد يشمل فحص الأجزاء النحاسية التفتيش البصري واختبار الأدلة واختبار التسرب واختبار النفاذية السائلة والفحص بالموجات فوق الصوتية والتفتيش الإشعاعي.
في حالة الفحص البصري ، من الأفضل الحصول على عينة قياسية للمقارنة لمعرفة ما هو مقبول.
كما يمكن استخدام الاختبارات المدمرة مثل اختبار التقشير ، واختبار الالتواء والتوتر واختبارات القص للأجزاء القليلة الأولى ، ويتم إجراء الفحوصات الموضعية كلما دعت الحاجة.
الخطوة # 6. المعالجة الحرارية للمكونات الملحومة:
يمكن إجراء المعالجة الحرارية أثناء عملية اللحام بالنحاس أو بعد الانتهاء منه. في الحالة الأولى ، يكون معدن الحشو مستخدمًا لدرجة أنه يتصلب فوق درجة حرارة المعالجة المطلوبة في حين أنه في الحالة الأخيرة يجب أن تكون مواد الحشو متجانسة في نفس درجة الحرارة المطلوبة للمعالجة الحرارية.
