تقنيات محددة من اللحام

تلقي هذه المقالة الضوء على التقنيات المحددة الثلاثة للحام. التقنيات هي: 1. MIAB (مغناطيسيا الدافع قوس بات بوت) اللحام 2. إنتاج الأنابيب من اللحام 3. ضيق الفجوة اللحام.

تقنية # 1. miab (بعقب قوس المغناطيس مغناطيسيا) اللحام:

في اللحام MIAB ، المستخدم لقطع اللحام الأنبوبي أو المجوف المقطع معاً ، يتم فصل وجه الأنابيب المراد ربطها بفاصل صغير يبلغ 1-2 مم ويتم ضرب قوس اللحام بتصريف عالي التردد عبر الفجوة ، باستخدام مصدر طاقة تيار مستمر ، كما هو موضح في الشكل 22.25. في نفس الوقت يتم وضع مجال مغناطيسي شعاعي ثابت يتم إنشاؤه بمساعدة لفائف مغناطيسية مفصلية في الفجوة التي تتسبب في تحرك القوس حول أطراف الأنبوب نتيجة للتفاعل مع المجال المغناطيسي.

سرعة دوران القوس عالية للغاية ، تصل إلى 150 م / ث أو أكثر ، مما يؤدي إلى تسخين سريع وموحد للأنابيب. الوقت اللازم للوصول إلى التسخين المرغوب هو ½ إلى ثانيتين اعتمادًا على كتلة المعدن المطلوب تسخينها. غالبًا ما يستخدم ثاني أكسيد الكربون كغاز درع لحماية القوس والمعدن المنصهر. بمجرد تسخينها ، يتم تشكيل نهايات الأنبوب معا تحت ضغط يصل إلى حوالي 2200 نيوتن. الحد الأقصى لتيار اللحام المستخدم هو عادة 1000 أ.

اللحام ذو المرحلة الصلبة الذي يتم إنتاجه بواسطة لحام MIAB يحتوي على وميض مميز تم الحصول عليه بسبب عمل مزعج. قوة ونوعية اللحامات مقارنة إيجابية مع اللحامات التي تنتجها لحام الاحتكاك وعمليات لحام بعقب فلاش. وتتمثل المزايا الرئيسية التي يُطالب بها لحام MIAB على عمليات اللحام الباعثة على المقاومة البديلة ، والوميض ، واللحام الاحتكاري في سرعات عالية في اللحام ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وسهولة التشغيل الآلي ، والقدرة على الانضمام إلى الأنابيب غير الدائرية.

إن تحضير الوجوه الأنبوبية ليس أمرًا بالغ الأهمية ، لذلك فإن أي سطح من الأرض إلى ذلك القطع بواسطة المنشار يعد مناسبًا للحام بواسطة لحام MIAB. ومع ذلك ، تتطلب اللحامات ذات القطر الكبير (أكثر من 100 مم) اتصالًا متساويًا حتى في جميع أنحاء المحيط لضمان دوران قوس جيد. يمكن أن يكون معدل الإنتاج مع لحام MIAB 8-10 مرات من الاحتكاك ، وعمليات لحام بعقب الفلاش.

لقد تم حتى الآن استغلال اللحام MIAB بشكل رئيسي من قبل صناعة السيارات الأوروبية لحمل مكونات منخفضة الكربون ، وسبائك منخفضة ، ومقاومة للصدأ. وتشمل التطبيقات المحددة للعملية الانضمام إلى أعمدة المروحة ، وأعمدة القيادة ، ونهايات المحور الخلفي ، وامتصاص الصدمات (الغطاء الملحوم في نهاية الأنبوب) ، والدعامات المملوءة بالغاز. في الوقت الحاضر يبلغ نطاق أقطار الأنبوب التي يمكن لحامها بواسطة لحام MIAB حوالي 10-300 ملم مع سمك الجدار من 0.7 إلى 13 ملم.

لقد تم تطوير معدات المعالجة لتصنيعها في المتاجر والميدان.

لا يمكن استخدام هذه العملية لشريط لحام صلب ، ولا يمكن ضمان جودة الوصلة بواسطة NDT لأنه من الممكن أن تحتوي على طبقات رقيقة جدًا من الأكسدة أو المسطحات المستوية على خط اللحام. ومع ذلك ، وبالرغم من هذه القيود ، فمن المتوقع أن تجد العملية استخدامًا واسع النطاق في صناعات مثل الأجهزة المنزلية ، وتكييف الهواء ، والتبريد ، وتصنيع الأثاث.

تقنية # 2. إنتاج الأنابيب بواسطة لحام:

يتم تحقيق إنتاج نسبة عالية من الأنابيب والأنابيب من خلال المتغيرات الثلاثة التالية لحام لحام المقاومة:

(ط) اللحام بعقب اللحام المقاومة الكهربائية (عملية المتفجرات من مخلفات الحرب) ،

(2) اللحام عالي المقاومة للتردد (HFRW) ، و

(3) لحام الحث عالي التردد (HFIW).

(ط) عملية المتفجرات من مخلفات الحرب:

يتم تصنيع كميات كبيرة من الأنابيب والأنابيب الفولاذية بواسطة لحام التماس بعقب المقاومة من الشريط الذي يتم قصه باستمرار ويتم لفه في أنبوب القطر المطلوب قبل اللحام. يتم إدخال التيار المتناوب حتى 4000 أمبير عند حوالي 5 فولت عبر المفصل عن طريق الأقطاب الكهربائية لنوع الأسطوانة المنفصلة ويتم تطبيق القوة بواسطة لفات الضغط كما هو موضح في الشكل 22.26. لإدخال التيار الثقيل مباشرة إلى الأقطاب الكهربائية المتحركة يتم استخدام محول دوار مع حلقات الانزلاق على الجانب الأساسي. بخلاف اللحام العادي ، فإن الحركة الحالية والعملية مستمرة في هذه العملية.

الحد الأقصى لمعدل الإنتاج محدود بسبب تردد اللحام الحالي لأنه مع زيادة سرعة اللحام ، فإن نصف دورات التيار الفردية تؤدي في النهاية إلى لحام البقعة بدلاً من اللحام. للتغلب على هذه الصعوبة ، يزداد التردد الحالي إلى 350 هيرتز لتحقيق سرعة لحام تبلغ 36 م / دقيقة.

يحتوي الأنبوب الناتج عن هذه العملية على زعنفة من المعدن المضطرب على طول وصلة اللحام من الداخل والخارج والتي عادة ما تتم إزالتها عن طريق تركيب القواطع المناسبة على خط الإنتاج. يتم قطع الأنبوب إلى الأطوال المرغوبة عن طريق استخدام قاطع يتحرك على طول الأنبوب ويتم مزامنته لقطع الطول المطلوب في المدى المتاح في دورة معينة.

(2) عملية HFRW:

في هذه العملية ، يتم تشكيل الأنبوب بواسطة أسطوانات بنفس الطريقة كما في عملية المتفجرات من مخلفات الحرب ولكن التيار في نطاق 500 - 5000A على تردد يصل إلى 500 كيلوهرتز وبجهد حوالي 100 فولت ، يتم إدخاله من خلال مجسات مصنوعة من سبائك النحاس والفضة منشغلة بالماء النحاسي المبرد بالماء الثقيل. تتراوح أحجام أطراف الاتصال بين 15 - 650 ملم ² اعتمادًا على التيار المطلوب.

في حين أنه في المتفجرات من مخلفات الحرب تتولد الحرارة بشكل رئيسي من خلال مقاومة التلامس بين السطحي ، وينتج عن طريق تأثير الجلد الذي يتدفق بسببه التيار في عمق ضحل للموصل ويتناسب مع √1 / f. يتم تثبيت بكرات الضغط لتوفير ضغط تزوير مسافة قصيرة أسفل الخط من المسابر الحالية كما هو موضح في الشكل 22.27. بسبب تأثير الجلد ، يقع مسار التدفق الحالي على طول الشريط من خلال قمة Vee التي شكلتها أسطح faying التي تقابل بزاوية 4 ° -7 ° لأنها قريبة من تشكيل الأنبوب. وعموما أقل من 0،8 ملم في المنطقة الساخنة ، وبالتالي توفر الشرط الأمثل لمفاصل اللحام.

في عملية ذوبان المتفجرات من مخلفات الحرب لا يحدث ذلك ، فاللحام ينطوي على تشوه كبير للمعادن المسخنة من أجل تمزق طبقة الأكسيد من أجل إجراء اتصال معادن للحام جودة. ومع ذلك ، في HFRW قد يحدث انصهار سطحي ويتم بثق المعدن المصهور الذي يتم إنتاجه تحت ضغط تزوير لفات مما يؤدي إلى الضغط من المواد المؤكسدة أو الشوائب الأخرى. هذا الإجراء يجعل هذه العملية قابلة للتطبيق على لحام المعادن غير الحديدية حيث تتشكل طبقة الأكسدة الحرارية بسرعة كبيرة بسبب التسخين.

يساعد استخدام الجهد العالي والتردد العالي في تحقيق اتصال جيد بين المسابير والمواد الأنبوبية حتى إذا كان يحتوي على مقياس لها. المسابر المبردة بالماء لها عمر طويل ويمكنها لحام آلاف الأمتار من الأنبوب قبل أن يتم استبدالها ليرتدي. قد تكون مجسات الاتصال المستخدمة في HFRW للمعادن غير الحديدية ثلاثة أضعاف حياة المجسات المستخدمة للمعادن الحديدية. لحام 100،000 متر من الأنابيب غير الحديدية مع مجموعة واحدة من المجسات ليس من غير المألوف.

لأن سرعة اللحام تعتمد على سماكة الأنبوب وليس على القطر وهذا هو السبب في أن سرعة اللحام العالية تصل إلى 150 م / دقيقة يمكن تحقيقها لأنبوب HFRW ذي الأنابيب الرقيقة. باستخدام وحدة طاقة بقوة 160 كيلواط في إمدادات الطاقة 400 كيلو هرتز ، يمكن تصنيع أنابيب وأنابيب الصلب والألمنيوم بمعدل إنتاج مرتفع اعتمادًا على سماكة الجدار كما هو موضح في الجدول 22.6.

في اللحام HF من الأنابيب والأنابيب يتدفق التيار على السطح الداخلي للأنابيب وكذلك على السطح الخارجي. هذا التيار الإضافي الذي يتدفق بالتوازي مع تيار اللحام يؤدي إلى فقدان الطاقة. لتقليل فقدان الطاقة هذا ، يتم وضع قلب مغناطيسي أو عائق مصنوع من مادة الفريت مثل الحديد المطاوع داخل الأنبوب.

يزيد المانع من التفاعل الحثي لمسار الكشمش حول السطح الداخلي للأنبوب مما يحد من التيار الداخلي غير المرغوب فيه وبالتالي يزيد التيار الخارجي. هذا يؤدي إلى ارتفاع معدلات الإنتاج. عادة ما يتم تبريد الماء المانع لإبقاء درجة حرارته منخفضة حتى لا تفقد خصائصه المغناطيسية. لتفادي رصف المواسير ذات الجدران الرقيقة ، يمكن تزويد المرأب ببكرات دعم ، كما هو موضح في الشكل 22.28 ، داخل الأنبوب الذي يتم لحامه.

تستخدم عملية HFRW لإنتاج الأنابيب والأنابيب بأقطار تتراوح ما بين 12 إلى 1270 ملم مع سمك الجدار من 0.25 إلى 25 ملم. يمكن لحام أي معدن بهذه العملية مع سرعة تتراوح من 5 إلى 300 متر / دقيقة حسب سماكة الجدار.

يمكن أيضاً استخدام عملية HFRW لتصنيع الأنابيب والمواسير اللولبية والزعنفة. يوضح الشكل 22.29 خط نقل مصمم لتصنيع أنابيب ملحومة حلزونيا من ملفات skelp. يحتوي على بند للفتل الأوتوماتيكي وارتداء الملابس ، قطع الغايات ، اللحام الأوتوماتيكي ، المعالجة الحرارية للحام ، وقطع الأنبوب إلى الطول.

يوضح الشكل 22.30 ترتيب زعانف لولبية اللحام على الأنابيب. يمكن ملامسة توليفات معدنية متشابهة من الأنبوب ومواد الزعنفة بواسطة HFRW. تشمل التوليفات الملحومة في الغالب أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ، زعانف الفولاذ الطري. أنبوب cupronickel وزعنفة الألومنيوم. أنبوب الصلب المعتدل و زعانف الفولاذ الطري.

تتراوح الأقطار من 15 ملم إلى 250 ملم. يمكن أن تساوي زعانف الزعنفة النموذجية نصف قطر الأنبوب ، وقد يصل سمك الزعنفة إلى 6 مم ، ويمكن أن تكون درجة زعنفة الإنحناء أقل من 1-2 في الطول. كما يمكن لحام أنواع مختلفة من الزعانف المسننة أو المطوية للأنابيب.

(3) عملية HFIW:

اللحام العالي التردد للأنابيب يشبه لحام المقاومة العالية التردد إلا أن الحرارة المتولدة في مادة العمل هي بواسطة التيار المحرض فيه. نظرًا لعدم وجود اتصال كهربائي بالعمل ، يمكن استخدام هذه العملية فقط عندما يكون هناك مسار حالي كامل أو حلقة مغلقة تمامًا داخل العمل. تدفق التيار المستحث ليس فقط من خلال منطقة اللحام ولكن أيضًا من خلال أجزاء أخرى من العمل.

يتم جمع حواف الأنبوب معًا بنفس الطريقة التي تتم بها عمليات المتفجرات من مخلفات الحرب أو عمليات التزويد بالمياه. إن ملف الحث المبرد بالماء أو المحث المصنوع من النحاس يحيط الأنبوب الموجود في النهاية المفتوحة للجبهة كما هو موضح في الشكل 22.31. يقوم تيار التردد العالي عبر الملف بتحفيز تيار دائري حول السطح الخارجي للأنبوب وعلى طول حواف الوريد ، وتسخينه إلى درجة حرارة اللحام. يتم تطبيق الضغط لإنجاز اللحام كما في HFRW.

HFIW مناسبة للأنابيب المصنوعة من أي معدن يتراوح قطره من 12 إلى 150 ملم مع سمك الجدار من 0.15 إلى 10 ملم في سرعة لحام تتراوح بين 5 إلى 300 متر / دقيقة.

لا يقتصر HFIW على تصنيع الأنبوب ولكن يمكن استخدامه لصنع اللحامات المحيطية لغطاء اللحام إلى الأنبوب. يمكن استخدام هذه العملية بشكل مفيد للأنابيب المطلية ، أنابيب صغيرة أو رقيقة الجدران ؛ ويزيل العلامات السطحية بواسطة الاتصالات الكهربائية. ومع ذلك ، فإن هذه العملية ليست مناسبة لحام المعادن عالية التوصيل أو تلك التي تكون من أكاسيد حرارية

لا توجد آلية فعالة للتخلص من أكسيد. بشكل عام ، تكون عملية HFIW أقل كفاءة من عملية HFRW خاصة عند لحام أحجام كبيرة من الأنبوب والأنبوب.

تقنية # 3. لحام الفجوة الضيقة:

لحام الفجوات الضيق هو المصطلح المطبق على أي عملية لحام تستخدم لربط الأجزاء الثقيلة (> 30 ملم) بعقب مربع أو بالقرب من حافة حافة متوازية من جانب وفتحة صغيرة من حوالي 6.5 إلى 9.5 ملم لإعطاء اللحام مع حجم منخفض اللحام فلز. عادة ما يتم استخدام عملية GMAW لصنع اللحامات ولكن تم استخدام عمليات أخرى مثل SAW و GTAW بنجاح.

الهدف الرئيسي من اللحام الضيق هو تقليل اللحام من أجل تحقيق انخفاض التكلفة ، وارتفاع سرعة اللحام ، وتقليل التشوه والتوتر ، واستخدام تقنية اللحام من جانب واحد. قد يكون حجم معدن اللحام منخفضًا حتى 20٪ من الطرق التقليدية كما يتضح من المقارنة بين إعداد حافة SAW لأقسام 150 مم بالطرق التقليدية والضيقة الموضحة في الشكل 22.32.

مصدر الطاقة المستخدم في عملية الفجوة الضيقة GMAW هو من نوع الجهد الثابت مع وحدة تغذية بسلك ثابت السرعة ولكن رأس اللحام والفوهات ذات تصميمات خاصة بحيث يتم استيعابها في الفجوة الضيقة. عملية الفجوة الضيقة GMAW هي طريقة أوتوماتيكية بالكامل ويمكن استخدامها في مواقف الضعف. عادة يتم استخدام سلكين كهربائيين يبلغ قطر كل منهما 1 مم في وقت واحد مع سلك واحد موجه إلى كل من الجدران. يتطلب كل قطب مصدر تيار مستمر للتيار المستمر للتيار المستمر ونظام تغذية سلكي.

يتم تركيب أنابيب الاتصال على عربة مع مسافة ثابتة بينهما. ومع ذلك ، يمكن استخدام طريقة الفجوة الضيقة مع سلك كهربائي واحد أيضاً ، والذي قد يتأرجح لتحقيق إيداع لحام منتظم. غاز التدريع المستخدم عبارة عن خليط من الأرجون مع 20 إلى 25٪ CO ₂ .

التيار المستخدم هو حوالي 230 إلى 250 ألف لسلك كهربائي قطره 1 ملم مع القطب إيجابية في 25 إلى 26 فولت.

وتبلغ سرعة السير حوالي 1-1.25 متر / دقيقة مما يؤدي إلى إدخال حرارة من حوالي 300 إلى 450 ي / مم لكل إلكترود لكل ممر. يتم الاحتفاظ بمسافة رأس الفوهة إلى العمل ثابتة عند حوالي 13 ملم. مطلوب شريط الدعم لبدء عملية اللحام. بعد ذلك يجب إزالة هذا عادة عن طريق التلاعب بالهواء القوسي والطحن قبل تشغيل الجذور. هذا ليس فقط باهظة الثمن ويستغرق وقتا طويلا ولكن أيضا يضعف جودة اللحام. مطلوب حوالي 4 تمريرات لكل سم من سمك العمل الملحومة.

للتغلب على عدم وجود الانصهار بالجدار الجانبي يتم ترتيب أنابيب التلامس بحيث يتم توجيه سلك الإلكترود إلى النقطة المناسبة على الجدار الجانبي ، فيتم استخدام مغذيات إلكترودات خاصة لتوفير انحناء أو تمويج ضروري على سلك الإلكترود كما هو موضح في الشكل 22.33 ، على الفور قبل أن ينتقل إلى أنبوب الاتصال. عادةً ما يتم تبريد أنابيب التلامس وعزلها لتجنب الدائرة القصيرة عن طريق ملامستها للجدران الجانبية.

تتضمن قيود لحام الفجوات الضيقة رؤوس لحام هشة نسبياً ، والصعوبات المرتبطة بإصلاحات اللحامات الضيقة. يتم الآن التغلب على هذه الصعوبات من خلال استخدام عملية مع فجوة من 14 إلى 20 ملم وتوظيف 3 أسلاك قطب كهربائي. ﻋﻧد اﺳﺗﺧدام ﻋﻣﻟﯾﺔ SAW أو FCAW ، ﯾﺗم ﺗﻧﻔﯾذ اﻟﻟﺣﺎم ﻓﻲ ﻣوﺿﻊ ﻟﺣﺎم ﻣﺳﻘط ، وﻟﮐن ﻟﻌﻣﻟﯾﺔ ﻟﺣﺎم ﺟﻣﯾﻊ اﻟﻣواﻗﻊ (GMAW) ﯾﺗم اﺳﺗﺧدام ﻋﻣﻟﯾﺔ ﻟﺣﺎم GMAW ﺑﻘطﺎر واﺣد ﯾﺑﻟﻎ ﻗطرھﺎ 3.2 ﻣم ﻣﻊ إﻋداد ﺣﺎﻟﻲ ﻣن 400-450 ﻧطﺎق اﻟﺟﮭد اﻟﮐﮭرﺑﺎﺋﻲ ﻣن 30 37 فولت. عادة ما يكون غاز التدريع المستخدم خليطًا من الهليوم والأرجون وثاني أكسيد الكربون بنسب متساوية.

تبلغ سرعة السير حوالي 40 سم / دقيقة. مصدر الطاقة المستخدم من التيار الكهربائي المستمر ، نوع الجهد الثابت ، ولكن قطبية القطب السلبية تستخدم. في حين أن النقل المعدني مع لحام الفجوات الضيق هو من وضع الرش ، فهو كروي مع فجوات أوسع. في هذه الطريقة ، لا يمتد أنبوب التلامس داخل الفجوة ، وبالتالي فإنه يوفر مخالفة طويلة مع التسخين الناتج عن مقاومة كبيرة لسلك الإلكترود.

والمشكلة الرئيسية التي ينطوي عليها كلا الإصدارين من اللحام الفجوي الضيق هي إعداد وصلة اللحام بحيث تكون الفجوة بين الجزئين المطلوب لحامها موحدة. في حين يسمح التسامح على الهندسة الفجوة

ويمكن استخدام لحام الفجوة الضيقة لحام الفولاذ الكربوني ، والفولاذ القوي Q & T ، والألمنيوم والتيتانيوم. وتشمل التطبيقات المحددة لعملية اللحام أوعية ضغط المفاعل وأجهزة الاستقبال بالبخار والمبادلات الحرارية وأعمدة الإدارة ذات القطر الكبير ومغذيات المياه ذات الضغط العالي الجدران والمواسير ذات الجدران السميكة ولحامات الاختراق الكاملة في مكونات تصل إلى 900 مم في هندسة الطاقة النووية.