تصنيف عمليات اللحام: 7 أنواع

تلقي هذه المقالة الضوء على الأنواع الرئيسية السبعة لعمليات اللحام. الأنواع هي: 1. اللحام اليدوي 2. اللحام شبه الأوتوماتيكي 3. اللحام الأوتوماتيكي 4. اللحام الآلي 5. التحكم التكيفي 6. اللحام عن بعد 7. اللحام الآلي.

اكتب # 1. لحام دليل:

وهو يعني ضمناً أن جميع العمليات الثمانية لتسلسل اللحام تتم يدوياً. ومع ذلك ، لاحظ أن المرحلة 4 التي هي "الحركة النسبية بين رأس اللحام والعمل" قد تتضمن بعض المساعدة الميكانيكية مثل مناور اللحام الذي يحرك قطعة العمل عند السرعة المناسبة للحام.

يُظهر الشكل 21.1 أحد هذه المناول يسمى محرك الجاذبية ، حيث يعمل اللحام على رفع الوزن ثم يتحكم في سرعة الطاولة عن طريق تثبيت الحافة والسماح لها بالتمرير من خلال أصابعه بالسرعة المرغوبة التي تمكنه من إنتاج اللحامات المستمرة والمتقنة. الحيل الدائرية في موقف لحام downhand.

اللحام اليدوي هو الأكثر شعبية مع SMAW ، GTAW ، لحام غاز الأكسجين ، عمليات لحام قوس البلازما.

اكتب # 2. اللحام شبه التلقائي:

في هذا النظام ، تكون المرحلة الخامسة هي "التحكم في متغيرات اللحام مثل سرعة تغذية السلك في GMAW أو مدة التيار في اللحام بالمقاومة مع جهاز لحام البندقية ، هو تلقائي" ولكن يتم الاحتفاظ بوسائل اللحام في اليد. إن المرحلة 4 ، وهي الحركة النسبية بين رأس اللحام والعمل عادة ما تكون يدوية ولكن يمكن استخدام وسائل ميكانيكية مثل الحزام الناقل أو مناور العمل. وبالتالي ، يمكن استخدام عملية GMAW بالتزامن مع محرك الجاذبية لتحسين الجودة والإنتاجية في اللحام.

يمكن تنفيذ العمليات المختلفة في المرحلتين 3 و 6 وهي "بدء التشغيل ووقفه" بالتسلسل تلقائيًا بمساعدة مفتاح تبديل منفرد.

نظام اللحام شبه الأوتوماتيكي هو الأكثر شعبية مع GMAW و FCAW. على الرغم من أنه من الممكن استخدام هذه التقنية مع عمليات GTAW و SAW و ESW إلا أنه نادرًا ما يتم استخدامها.

اكتب # 3. لحام تلقائي:

وهو نظام تكون فيه المرحلة 5 على الأقل هي "التحكم في متغيرات اللحام" ، والمرحلة 4 أي "الحركة النسبية بين رأس اللحام والعمل" هي آلية. عادة ما يعمل مفتاح واحد يعمل من خلال جهاز التسلسل على أدوات التحكم في الطاقة والمواد الاستهلاكية مثل الأسلاك والغاز. وقد يؤدي ذلك أيضًا إلى جلب جهاز ملء الحفرة ، إذا تم دمجه ، تلقائيًا. يوضح الشكل 21.2 رسمًا تخطيطيًا لنظام لحام أوتوماتيكي نموذجي.

في مراحل اللحام الأوتوماتيكية يتم تنفيذ المراحل 1 و 2 و 7 و 8 يدويًا أو يتم البدء بها يدويًا. حسب المنطق أعلاه ، يتم تصنيف لحام الجاذبية كطريقة لحام أوتوماتيكية محمولة.

نظام اللحام الآلي هو الأكثر شعبية مع عمليات SAW و ESW. كما يتم استخدامه ، إلى حد محدود ، مع GTAW ، GMAW ، FCAW ، وعمليات لحام القوس البلازما.

النوع # 4. اللحام الآلي:

يقوم نظام اللحام الآلي بتنفيذ جميع المراحل الثمانية من التجميع ونقل الأجزاء إلى رأس اللحام دون تعديل عناصر التحكم من قبل مشغل اللحام. يتم إجراء اللحام الذي يمكن إنجازه في مرحلة واحدة أو مجرد مراحل ، والطرد النهائي للمنتج المكتمل ميكانيكيًا دون تدخل يدوي. أحد الجوانب الهامة للحام الآلي هو أن المشغل لا يحتاج إلى مراقبة العملية باستمرار. مقارنة باللحام التلقائي ، يميل هذا إلى زيادة الإنتاجية وتحسين الجودة وتقليل كلال المشغل.

يوضح الشكل 21.3 مخططًا تخطيطيًا لنظام لحام مؤتمت يستخدم حاسوبًا صغيرًا ومبرمجًا متعددًا ووحدة تتبع احتيال. تستخدم أنظمة اللحام الآلي بشكل شائع مع عمليات SAW و GMAW و FCAW. إلى حدٍ ما ، تُستخدم GTAW و PAW و ESW أيضًا في أوضاع تلقائية.

الشكل. 21.3 رسم تخطيطي لنظام لحام أوتوماتيكي

النوع # 5. عناصر التحكم التكييفية:

مع زيادة استخدام أنظمة اللحام الأوتوماتيكية والآلية من الضروري الحفاظ على رأس اللحام يتحرك بالضبط على طول مسار المفصل ولتحقيق اللحامات من المواصفات والجودة المطلوبة. ويتم ذلك عادة عن طريق استخدام أجهزة تسمى الضوابط التكيفية.

لذلك ، تحقق الضوابط التكيفية في أنظمة اللحام هدفين ، تتبع الاحتيال ومراقبة الجودة.

هناك عدة أنواع من أجهزة تتبع التماس. أبسط واحد هو مبين في الشكل. 21.4. هو متابع ميكانيكي يستخدم العجلات المحملة بزنبرك لمتابعة خط التماس المشترك. يعمل هذا النظام بشكل مُرضٍ للمسارات الأفقية أو العمودية الطويلة ، ولكنه قد لا يكون مفيدًا لتتبع التماس على طول مسار منحني كما هو واضح من موقعين لهذا النوع من متتبعي الخداع المبين في الشكل 21.5.

وتشمل أنظمة تتبع التماس الأخرى الأجهزة الكهروميكانيكية التي تستخدم تحقيقات إلكترونية خفيفة الوزن. ومع ذلك ، فهي محدودة في قدرتها على تتبع اللحامات تمرير متعددة ولحامات الأخدود مربع. هذه هي أيضا تتأثر سلبا من حرارة اللحام.

تعتمد بعض الأنظمة الأخرى المستخدمة مع عملية GTAW على استشعار القوس باستخدام التحكم في الجهد القوسي للمحافظة على المسار. تستخدم الإصدارات الأكثر تطوراً لتتبع وصلة القوس آلية لتذبذب القوس وتفسير الاختلاف في خصائص القوس لإحساس موقع المفصل. قد يكون هذا النظام مرغوبًا أو غير مرغوب فيه مع عملية لحام معينة وقد يكون محدودًا في سرعة التنقل وفقًا لمتطلبات التذبذب.

إلى حد بعيد ، فإن أكثر أنظمة التتبع احتيالية هي أنواع بصرية تستخدم كاميرات الفيديو كما هو موضح في الشكل 21.6 أو غيرها من الأجهزة للحصول على صورة ثنائية أو ثلاثية لمفصل اللحام. يتم استخدام هذه الصور بواسطة نظام كمبيوتر لجعل رأس اللحام يتبع بدقة مسار المفصل.

إن نظام تتبع التماس الضوئي باستخدام شعاع الليزر هو أحدث طريقة لتحقيق دقة عالية في تتبع المسار المطلوب للحام. ومع ذلك ، فإن الزوايا الحادة وتأثير حرارة اللحام والدخان لا يزالان يخلقان مشكلات لم يتم التغلب عليها تمامًا.

تسمح الضوابط التكيفية عند استخدامها في التحكم في الجودة في عملية اللحام بالمقاومة لاستمرار العملية حتى يتم تشكيل كتلة صلبة من الحجم المناسب.

عند استخدام بعض أشكال الضبط التكيفي ، تتم إضافة الكلمات - "مع تتبع الفضيحة" أو "مع التحكم التكييفي" - إلى وضع العملية الرئيسي ، على سبيل المثال ، "اللحام الآلي مع تتبع الاحتيال أو اللحام بالمقاومة البقعة مع التحكم في الجودة داخل العملية" .

اكتب # 6. لحام عن بعد:

اللحام عن بعد واللحام الآلي لديها الكثير من القواسم المشتركة. في كلتا الحالتين تتم عملية اللحام دون التواجد الفوري لمشغل لحام بشري. في حالة اللحام الأوتوماتيكي ، قد يكون المشغل على بعد أمتار قليلة فقط من عملية اللحام ، ولكن يمكن لحام أن يكون على بعد عدة أمتار.

وذلك لأن المراقبة والتعديلات ليست مطلوبة أثناء العمليات. في العديد من الحالات ، يتم إجراء عملية اللحام خلف الستائر بحيث لا يستطيع المشغل رؤية العمليات أو لا يتأثر بالقوس.

اللحام عن بعد يشبه إلى حد كبير اللحام الآلي في أن عامل اللحام ليس في موقع اللحام ويمكن أن يكون على مسافة بعيدة عنه. ومع ذلك ، فإن الفرق هو أن اللحام الآلي مصمم بشكل طبيعي لصنع نفس اللحام مرة بعد مرة. عادة ما ينطوي اللحام عن بعد على عمليات صيانة حيث قد يختلف كل لحام عن السابق.

عند إجراء اللحام نفسه مرارا وتكرارا ، يصبح اللحام عن بعد مشابها للحام الآلي. أصبح استخدام اللحام عن بعد أكثر انتشارًا مع زيادة إنشاء محطات الطاقة النووية. بشكل عام ، يتم إجراء العملية في الأماكن التي لا يمكن أن يتواجد فيها البشر بسبب جو معادٍ ، مثل وجود مستوى عالٍ من النشاط الإشعاعي. لذلك ، يجب أن تشمل وحدات الصيانة العمل عن بعد بما في ذلك اللحام.

بعض التطبيقات النموذجية للحام عن بعد تشمل ختم المواد المشعة النشطة في حاويات معدنية. يتم أيضًا تنفيذ عملية ختم عناصر الوقود والقضبان المستهدفة في الصناعة النووية عن طريق اللحام عن بعد كما هو موضح في الشكل 21.12.

يلتمس اللحام عن بعد التطبيق في بعض معامل المعالجة الكيميائية للراديو حيث يتم التعامل مع الحلول عالية التآكل. ويتم ذلك أيضا حول المفاعلات النووية حيث تتطلب شروط الخدمة أعلى جودة لحام يمكن الحصول عليها. توصيل أنابيب التسخين الحراري في محطات الطاقة النووية هو تطبيق آخر للحام عن بعد باستخدام وحدة GTAW الآلية.

كما يتم إجراء وصلات أنابيب اللحام في الجو الراديوي عن بعد باستخدام رؤوس GTAW الأوتوماتيكية. تصنع اللحامات البعيدة في الأنابيب والأنابيب كما ستصنع مع المعدات في الظروف العادية.

النوع # 7. اللحام الآلي:

يعتبر اللحام الآلي جزءًا أساسيًا من نظام اللحام الآلي ، إلا أنه يُنظر فيه بشكل منفصل لأن جميع الروبوتات المتوفرة حاليًا ربما تكون الأكثر إثارة وبالتالي فهي تحتاج إلى مرجع خاص في عملية اللحام الآلي. يمكن للروبوتات المفصلية أن تحاكي عن كثب الأعمال الإنتاجية لرجل في بيئة اللحام ، وضمن الحدود توفر بديلاً مقبولاً لأداء العديد من المهام الرتيبة وبالتالي المجهدة التي يمكن مواجهتها في الصناعة بكثرة. في هذا السياق ، يمكن للروبوت أن يكون حلا فعالا من حيث التكلفة للعديد من مهام اللحام القوسي.

في أبسطها ، إن الروبوت هو مناور يمكن برمجته في الإرادة. يتم تشغيل المناول عن طريق المحركات مثل المحركات الكهربائية ويتم التحكم فيها عن طريق الكمبيوتر. تحتوي معظم روبوتات اللحام على خمسة أو ستة محاور تتحرك حولها. بعض هذه المحاور خطية وأخرى بالتناوب.

يجعل الجمع بين المحاور الخطية والتناوب الروبوت أكثر أو أقل ملاءمة لمهمة معينة أو مجموعة من المهام. تحتوي وحدة تحكم الروبوت على ذاكرة يمكن تخزين البرامج فيها ويمكن تشغيل هذه البرامج حسب الرغبة. وبهذه الطريقة يمكن التقاط البرامج التي يتم تدريسها للاستخدام في المستقبل. ولأن الروبوتات تتمتع بهذه المرونة ، فإنها تختلف عن الأتمتة الثابتة المخصصة لمهمة واحدة فقط. يوضح الشكل 21.13 العناصر الأساسية لنظام اللحام الآلي باستخدام روبوت مفصلي.

لا شك أن الروبوتات لا تستطيع القيام بكل الأعمال التي يقوم بها البشر حالياً ، ومن المشكوك فيه ما إذا كانوا سيفعلون ذلك. عندما تكون المواد الغريبة ملحومة أو عندما تكون إمكانية الوصول محدودة للغاية ، حيث يكون التسامح مع عمليات ما قبل اللحام غير خفيف بما فيه الكفاية أو حيث لا يمكن تثبيت المكونات بشكل مناسب أثناء اللحام ، يتم تقليل نطاق استخدام الروبوت.

على الرغم من هذه القيود ، هناك الكثير من التطبيقات التي يثبت فيها نظام الروبوت قيمته ، لأن عملية اللحام بالكاد تفشل في أن تكون منطقة نمو ، حيث أن العملية كثيفة الاستخدام في كثير من الأحيان ، وكثيراً ما تكون متكررة للغاية ، وهي مهنة غير سارة بيئياً وبالتالي فهي تتطلب مهارات ومن السهل أيضًا أن يتم تحويلها إلى الروبوت. ومن المصادفات أن اللحام غالباً ما ينطوي على استخدام مناور العمل ، وهو جهاز يمكن بحكم حركته تبسيط البرنامج الذي يحتاج إلى تعليمه إلى الروبوت ويمكن بسهولة التواصل مع هذا الأخير.

وبالتالي ، فإن اللحام الآلي الفعال ليس مجرد مسألة ربط بين أجهزة التحكم الإلكترونية وحزمة اللحام فحسب ، بل يتوقف أيضًا على معدات معالجة الشغل القابلة للبرمجة المصنعة بدقة ، والتي تعمل ضمن نطاقات ضيقة جدًا.

أنواع روبوت اللحام:

في مجال اللحام ، تم تقديم الروبوتات لأول مرة للحام البقعة في صناعة السيارات ، وهي راسخة في هذا المجال. ومع ذلك ، فإن التركيز الحالي هو على تطوير الروبوتات لحام MIG. لقد تم تطوير روبوتات لحام TIG حتى الآن لأن لحام TIG هو عمل بطيء وبطيء وبالتالي متعب حيث يجب أن يثبت شعلة اللحام في موضعها بدقة ويجب على اللحام أن يوضع مع قوس القطب التنغستن النابض بقوة.

في حالة ما إذا كان المفصل يتطلب سلك حشو ، فإن الوضع أسوأ من ناحية أخرى ، حيث يجب أن يغذي السلك في الزاوية الصحيحة وبدقة متساوية. عندما تكون قطعة الشغل ذات شكل معقد مع عدة مفاصل قصيرة في زوايا مختلفة ، أو في حالة وصلة الأنبوب غير المتماثلة ، لم تكن هناك حتى الآن معدات مناسبة متاحة. بما أن TIG welding يلجأ إليه فقط عندما تكون المادة الأم هي سبيكة خاصة أو عندما يتم منح الإختراق الكامل بدون أي عيوب لحام في الإنتاج ، فإنه من الشائع فقط لبعض التطبيقات الخاصة.

ومع ذلك ، ولأنها تستخدم في تصنيع المفاصل الحرجة في الصناعات التي تشمل هندسة الطائرات ، وتصنيع الآلات الغذائية ، وهندسة صناعة العمليات الكيميائية ، وذراع الحرائق ، وتصنيع الأدوات الدقيقة ، فقد تم تطوير روبوتات لحام TIG للاستخدام الصناعي حيث تتعامل مع بندقية لحام وتغذي الأسلاك المالئة في المفصل. يوضح الشكل 21.14 العناصر الأساسية لنظام لحام TIG باستخدام ماسح الأشعة تحت الحمراء لتتبع التماس.

الشكل. 21.14 نظام روبوت لحام TIG باستخدام ماسح الأشعة تحت الحمراء لتتبع احتيال

التطور الأخير في صناعة روبوت اللحام هو إدخال روبوت يستخدم نظام رؤية يعتمد على الليزر لقوس اللحام عندما تعرض الأجزاء الملحمة مخالفات كبيرة. مثل هذا الروبوت يمكن أن يستشعر الاختلافات وتصحيحها كما يفعل البشر في الوقت الحقيقي.

من أجل الاستخدام الفعال لروبوت اللحام ، من الضروري اتباع الإجراء المحدد ، وإلا فقد يؤدي ذلك إلى توقف القوس مع اللحامات ذات الجودة الرديئة كما هو موضح للحامتي اللحامتين في الشكل 21.15 و 21.16 على التوالي. علاوة على ذلك ، قد يستلزم إجراء سيئ حركة إضافية لقطعة العمل ، كما هو موضح في الشكل 21.17 مما ينتج عنه تأخير في التصنيع وتكلفة المنتج المحسنة.

الاحتياطات في استخدام الروبوتات :

لا يتجنب استخدام الروبوت بأي حال من الأحوال متطلبات السلامة الحالية لأي إعداد لحام. سيساعد الروبوت بالتأكيد لأن استخدامه يسمح للأشخاص بإزالتهم من المواقف الخطيرة أو غير الصحية. وهذا لا يحسِّن علاقات العمل فحسب ، بل يمكنه أيضًا زيادة الإنتاجية من خلال القضاء على فترات الراحة التي غالباً ما يتطلبها القانون في بعض الظروف.

من الأفضل فهم الخطر الذي يقدمه الروبوت في البيئة إذا اعتبر الروبوت آلية أعمى ، صماء ، وأبكم تستجيب فقط للإشارات المحقونة مباشرة في الدماغ. ومع ذلك ، يمكن للروبوتات أن تقلد مهارات الإنسان عن كثب ، لكن هذا هو الحال فقط إذا ظلت البيئة ثابتة.

أكبر قوة للروبوت هي أنه يستطيع أن يتجاهل الحرارة والضوء والإشعاع وما إلى ذلك. ضعفه الأكبر هو أنه لا يوجد لديه تفاعل متأصل يجعلنا بشرًا في محيطنا. في ضوء هذه الحقائق ، ينبغي إدراك أن الروبوتات والناس لا يختلطون بشكل جيد ويجب أن يتم إصدار تصاريح لأولئك الموظفين المسموح لهم بالاتصال بنظام الروبوت.

أنظمة الروبوت هي تفاعلات معقدة من إلكترونيات الكمبيوتر ، وأنظمة التحكم الميكانيكية. يمكن أن تنهار بطرق غير متوقعة ويجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لحماية الأشخاص والعمليات المحيطة. وهذا ما يسمى بالفشل الآمن. يجب أن يكون هناك دائمًا حكم للتجاوز اليدوي في حالات الطوارئ.

التطبيقات:

تأتي الروبوتات الخاصة بها في العمل التي قد تكون خطرة على البشر ، أو على وظائف قذرة أو متعبة حيث يصعب الحفاظ على الكفاءة. وبصرف النظر عن خفض التكاليف من خلال زيادة الإنتاجية ، فإن المزايا الأخرى للروبوتات تتمثل في الدقة المتناسقة ، والهدر الأدنى للمواد ، ورسوم العمل المستقرة لأن العمل لا يعني عدم الدفع ، وأخيراً لن يكون هناك نقص في الموظفين المهرة.

من الناحية النظرية ، يمكن استخدام الروبوت حتى في وظيفة لمرة واحدة ، ولكن من الواضح أنه سيكون مضيعة للوقت ليكون برمجة الروبوت باستمرار عندما يمكن الانتهاء من المهمة في نفس الوقت بالطرق التقليدية. ومع ذلك ، إذا كان إنتاج الدُفعات يتكرر ويتكرر مع أي انتظام ، قل أسبوعيًا أو شهريًا ، وإذا كان من الممكن وضع التركيبات بدقة بعد استخدامها لأول عملية لحام ، فيمكن عندئذٍ استخدام روبوت على العديد من المكونات .

عندما يصبح حجم الدُفعة أكبر من اللازم ، يجب فحص الروبوت مرة أخرى لمعرفة ما إذا كانت الأتمتة الثابتة قد لا تكون أفضل عرضًا. في هذه الظروف ، يمكن تبرير استخدام الروبوتات إذا كانت الدفعة تتغير كل عام بحيث يمكن الحد من تكاليف إعادة الأدوات.

لا يوفر حجم اللحام عادة أي صعوبة في التعامل مع الوصول المتاح ويمكن الحفاظ عليه. من ناحية أخرى ، فإن سمك المادة التي يجب أن تكون ملحومة للمستندات تفرض العديد من القيود ، على سبيل المثال ، عندما يصبح المعدن نحيفًا جدًا ، على سبيل المثال أقل من 1 ملم ، يصبح اللحام أكثر وأكثر أهمية.

يجب وضع اللحام بسرعة كبيرة لتجنب الحرق من خلال "واللحام عرضة للتشويه الشديد أثناء اللحام. هذه الشروط غير المرغوب فيها لا تناسب الروبوت الذي يتوقع أساسا مجموعة مستقرة نسبيا من ظروف اللحام. عند مواجهة صعوبات ، قد يكون من الممكن في بعض الأحيان إما إعادة تصميم المنتج أو إعادة تخطيط العمل ليتناسب مع الروبوت. ولذلك ، فإن استخدام روبوت اللحام من المرجح أيضًا أن يحفز التغييرات في تصميم المنتج بحيث يكون الوصول إلى المفاصل أسهل ، وبسبب جودة سطح اللحام المحسنة ، يمكن تحديد المزيد من اللحامات الخارجية.

تكاليف الروبوت :

قد تختلف تكلفة نظام روبوت لحام القوس بين Rs.25 لكح إلى Rs.30 لكح. ومن المتوقع أن يوفر نظام لحام القوس الآلي فترة خدمة تتراوح من 10 إلى 20 عامًا. إذا أصبح النظام أقدم من ذلك ، فمن المحتمل أن يكون قديماً وغير فعال نسبياً. أيضا ، ليس من المعقول أن نتوقع من موردي الروبوت الاحتفاظ بقطع غيار للروبوتات من كل طراز إلى أجل غير مسمى.

من حيث الإنتاجية ، من المتوقع أن تعطي الروبوتات زيادة تتراوح من 200 إلى 300 في المائة على أفضل إنتاجية يدوية.

في ظل الظروف العادية ، سيدفع الروبوت نفسه خلال فترة تتراوح بين سنتين وثلاث سنوات. تكون تكاليف الصيانة منخفضة نسبيًا ويعمل الروبوت العادي لمدة 500 ساعة تقريبًا أو حوالي 3 أشهر من وقت العمل بين الأعطال.