أعلى 5 عمليات اللحام الصلبة
تلقي هذه المقالة الضوء على عمليات اللحام الخمسة الصلبة. هذه هي: 1. تشكيل لحام 2. لحام الاحتكاك 3. لحام ناسفة 4. ارتباط الضغط الحراري 5. ارتباط نشر.
عملية لحام الحالة الصلبة # 1. تشكيل لحام:
يعتبر لحام اللحام أو اللحام سميث أقدم عملية لحام معروفة وقد تم الإبلاغ عن استخدامه منذ عام 1400 قبل الميلاد. ويتم تسخين القطع المراد لحامها إلى ما يزيد عن 1000 درجة مئوية ثم يتم وضعها معًا وضرب الصدمات عن طريق الطرق. في الشكل الأكثر حداثة من اللحام الكبير ، يتم تطبيق الضغط عن طريق التدحرج والرسم والضغط لتحقيق عملية تزوير.
يتم استبعاد الأكاسيد بفضل تصميم قطع الشغل أو باستخدام درجة حرارة مناسبة وكذلك تدفقات. التدفقات المستخدمة عادة لصهر لحام منخفض الكربون هي الرمال ، الفلورسبار والبوراكس. فهي تساعد في إذابة الأكاسيد ، إذا تم تشكيلها.
التسخين الصحيح لقطع الشغل هو متغير اللحام الرئيسي الذي يتحكم في جودة المفصل. قد لا يؤثر التسخين غير الكافي على المفصل في حين أن التسخين الزائد ينتج عنه مفصل هش ذو قوة منخفضة. أيضا ، تميل الأجزاء المحمومة للأكسدة التي تظهر من خلال مظهر إسفنجي.
المفاصل الأكثر استخدامًا هي الوشاح ، والعقب ، والشق ، وأنواع اللفة ، كما هو موضح في الشكل 2.32.
ومن الأمثلة الحية الممتازة لمكونات اللحام الملحومة في الأيام القديمة ، عمود الحديد في دلهي الذي يبلغ طوله من 7 إلى 6 أمتار ويبلغ قطره المتوسط 350 ملم ويزن 5.4 طن. في هذه الأيام ، يتم استخدام هذه العملية بشكل رئيسي في لحام أجزاء من الفولاذ الكربوني المنخفض عادة للأدوات الزراعية في المناطق الريفية في بلدان العالم الثالث.
عملية لحام الحالة الصلبة # 2. لحام الاحتكاك:
في اللحام الاحتكاري يتم وضع قطعة واحدة ثابتة ويتم تدوير الآخر في آلة لحام الاحتكاك. بما أنّ هم يحضرون أن يفرك [إفري تو] أخرى تحت ضغط ، يحصل هم يسخّن بسبب احتكاك. عندما يتم الوصول إلى درجة حرارة التمليط المطلوبة خلال المقطع العرضي للفرك من قطع العمل ، يتوقف الدوران فجأة ويزداد الضغط المحوري ليسبب عملية تزوير وبالتالي لحام. تم استخدام هذه الطريقة في لحام اللدائن الحرارية منذ عام 1945 ، ولكن تم لحام المعادن لأول مرة بنجاح في عام 1956.
إن الآلة المستخدمة في لحام الاحتكاك تشبه المخرطة ولكنها أكثر ثباتًا من ذلك. تتمثل الميزات الأساسية للجهاز في قدرته على تحمل الضغط المحوري العالي بترتيب 50000 نيوتن / سم 2 وتكون قادرة على توفير سرعة مغزل عالية تصل إلى 12000 دورة في الدقيقة على الرغم من أن المدى المعتاد قد نادراً ما يتجاوز 5000 دورة في الدقيقة.
ويسمى الشكل الأقل شيوعًا في هذه العملية بـ INERTIA WELDING الذي يتم فيه اللحام عن طريق دوران الحدافة التي يتم فصلها في اللحظة المرغوبة وتنتهي في الوقت المحدد ، وبالتالي القضاء على وحدة الكبح. يوضح الشكل 2.33 مبادئ عمليات اللحام الاحتكاكية من نوع القيادة والقصور الذاتي.
لحام الاحتكاك هو عملية عالية السرعة مناسبة لحام الإنتاج. ومع ذلك ، هناك حاجة لتجارب أولية لتوحيد معايير العملية لمهمة معينة. نادرا ما يستغرق اللحام الاحتكاكي للقطعتين أكثر من 100 ثانية على الرغم من أنه قد يكون حوالي 20 ثانية فقط للمكونات الصغيرة.
يجب أن يكون أحد الأجزاء التي يجب أن تكون ملحومة بالإحتكاك مستديرًا مما يضع قيودًا خطيرة على استخدام هذه العملية. ومع ذلك ، فإنه يزداد في شعبيته ويمكنه لحام معظم المعادن ومجموعاتها غير المتشابهة مثل النحاس والصلب والألمنيوم والصلب والألمنيوم والتيتانيوم ، إلخ. وتشمل التطبيقات النموذجية لعملية لحام بتات الحفر إلى السيقان ، أي صمام المحرك من الرؤوس إلى السيقان ، محور محور العجلة الخلفي للسيارات إلى الغلاف المحوري.
عملية لحام الحالة الصلبة # 3. لحام التفجير:
في عملية لحام التفجير أو الانفجار يتم تحقيق اللحام عن طريق جعل جزء واحد ضد الآخر بسرعة عالية ولكن بسرعة دون سرعة الصوت. ويتحقق ذلك عن طريق استخدام المتفجرات عادة لقاعدة نترات الأمونيوم. اكتمال العملية بالثواني الصغير.
ويبين الشكل 2.34 الإعداد ، المستخدم من حيث المبدأ للحام التفجير. ويظهر اللوحان اللذان يتم لحامهما عند الميل إلى بعضهما البعض. تتراوح الزاوية المشمولة بين 1 و 10 °. يتم وضع اللوحة الأكثر سمكًا والتي تسمى لوحة الهدف على سندان ، ولوحة رقيقة تسمى لوحة النشرات تحتوي على لوحة عازلة من PVC أو المطاط ، بينها وبين الشحنة المتفجرة ، للحماية من التلف السطحي.
تنفجر الشحنة بواسطة مفجر يوضع في أحد طرفي لوحة النشر. عندما تنفجر الشحنة ، تتحرك لوحة النشرات نحو اللوح المستهدف بسرعة 150 إلى 550 م / ثانية والضغط الناتج في واجهة الصفائح المؤثرة بهذه السرعة العالية يصل إلى 70،000 إلى 700،000 N / cm 2 .
تحت هذه السرعة العالية والضغط يتدفق المعدن قبل جبهة الانضمام مثل نفاثة السوائل مما يؤدي إلى رابطة من نوع المتشابكة كما هو موضح في الشكل 2.35. هذا التشابك هو جانب أساسي من جوانب انفجار الانفجار وهو سبب قوته. يمكن تحقيق قوة اللحام التي تساوي قوة الأضعف للمكونين (المعادن).
لحام التفجير عادة ما يكون عملية خارجية ويحتاج إلى مساحة كبيرة لدرء الأشخاص الذين يقتربون من موقع الانفجار وخاصة عندما تكون هناك حاجة لتفجير شحنة متفجرة ذات قوة عالية.
يمكن استخدام اللحام المتفجَّر في لحام تركيبات المعادن غير المتشابهة مثل النحاس والصلب والألمنيوم والفولاذ المعتدل والألمنيوم و Inconel (76٪ Ni + 15٪ Cr + Fe) والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ ، إلخ. ويمكن أيضًا استخدامه في لحام التنتالوم والتيتانيوم ومكونات النيكل.
وتشمل التطبيقات النموذجية للحام التفجيرية تكسية الألواح السميكة بأغطية رقيقة ، وحتى الرقاقات. يمكن تحقيق هذا الأنبوب بنجاح من خلال هذه العملية إلى وصلات ألواح الصنبور في المبادلات الحرارية ، والصمامات إلى أنابيب المواسير ، وكذلك منع أنابيب التسرب في الغلايات.
عملية لحام الحالة الصلبة # 4. ارتباط الضغط الحراري :
إنها عملية لحام الضغط التي تستخدم في درجة حرارة أعلى من 200 درجة مئوية. تتعامل هذه العملية مع مكونات صغيرة في الصناعات الكهربائية والإلكترونية لأسلاك اللحام الدقيقة التي يبلغ قطرها حوالي 0.025 مم لأغشية معدنية على الزجاج أو السيراميك.
هناك العديد من إصدارات هذه العملية ، ثلاثة منها مبينة في الشكل 2.41 ويشار إليها باسم رابطة الإزميل أو الإسفين ، والرابطة الكرة ، وسند الفجوة المتوازي. في سلك الإزميل أو الإسفين يتم تشويه السلك ، تحت الضغط ، ويلحم بالفيلم بمساعدة إسنتد على شكل إسفين. في الرابطة الكروية يتم تسخين السلك بواسطة لهب الهيدروجين الصغري لتشكيل كرة عند طرف السلك كما هو موضح في الشكل (ب) ، والذي يتم لحامه لاحقًا للفيلم الساخن على الركيزة بواسطة الضغط الممارس من خلال الموجة المثقوبة المثقوبة.
في رابطة الفجوة المتوازية يتم الضغط على الأسلاك أو الشريط إلى الفيلم بمساعدة قطب كهربائي مزدوج مصنوع من مادة مقاومة عالية مثل التنغستن. تدفق التيار عبر السلك أو الشريط يقوم بتسخينه محليًا ، مما يجعل الحرارة مقتصرة على المنطقة الصغيرة المحيطة به.
لكل هذه المتغيرات من العملية ، يتم إنشاء جو خامل محلي حول الارتباط المشترك. استبدال الاهتزازات فوق الصوتية التدفئة في بعض التطبيقات لجميع هذه الأساليب في هذه العملية.
وتشمل التطبيقات التجارية للعملية لحام المعادن النبيلة والألمنيوم والنحاس إلى ركائز الزجاج أو السيراميك.
عملية لحام الحالة الصلبة # 5. ارتباط الانتشار:
في اللحام بالانتشار أو اللحام بالانتشار ، يتم تحقيق اللحام بتطبيق الضغط ، من 5 إلى 75 نيوتن / مم 2 ، في حين يتم الاحتفاظ بالقطعة عند درجة حرارة عالية ، عادة حوالي 70٪ من نقطة الانصهار بالدرجات المطلقة أي حوالي 1000 درجة مئوية للصلب. وتستند هذه العملية على انتشار المرحلة الصلبة التي ، من الواضح ، تسارع مع ارتفاع في درجة الحرارة.
يحدث الانتشار في المعادن بسبب وجود مواقع شبكية شاغرة أو على طول حدود الحبوب ، ويعبر عنها بالعلاقة الرياضية التالية:
D = D 0 e -ERT
أين،
د = معدل الانتشار.
D 0 = ثابت له نفس البعد D ،
E = طاقة التنشيط ،
R = ثابت الغاز ،
T = درجة الحرارة المطلقة التي تقام عليها قطع العمل.
اعتمادًا على مدى الانتشار المطلوب ، قد تكتمل العملية خلال دقيقتين إلى 3 دقائق أو قد تستغرق عدة دقائق أو حتى ساعات. تلعب جودة الأسطح الملولبة دوراً هاماً. يكون السطح ذو النوعية الجيدة ، أو المطحون أو المطحون إلى مستوى 0-4 إلى 0-2 ميكرومتر * CLA (متوسط خط الوسط) مناسبًا عادة. يجب إزالة الشحوم من السطح قبل اللحام باستخدام مسحة الأسيتون أو الأثير البترولي.
وجود طبقات الأكسيد على الأسطح التي يتم ربطها تعوق الانتشار ولكنها تتشتت على مدى فترة من الزمن. وهكذا ، فإن المعادن التي تذوب أكاسيدها الخاصة مثل الحديد والتيتانيوم ، تترابط بسهولة. على العكس من ذلك ، المعادن التي تشكل طبقات أكسيد صلبة مقاومة ، مثل الألومنيوم ، يصعب نشرها.
يمكن تحقيق الترابط الانتشاري بواسطة ثلاث طرق:
1. ربط ضغط الغاز ،
2. الترابط فراغ الاندماج ، و
3. الترابط الانصهار الترابط.
في ترابط ضغط الغاز ، يتم تثبيت الأجزاء معاً في جو خامل ويتم تسخينها إلى درجة حرارة 800 درجة مئوية بواسطة نظام يشبه الأوتوكلاف. أثناء التسخين ، يوفر الضغط العالي ضغطًا موحدًا على جميع الأسطح. تستخدم هذه الطريقة لترابط المعادن غير الحديدية فقط لأنها تتطلب درجات حرارة عالية للفولاذ.
في الترابط بالشفط الفراغي يتم تثبيت الأجزاء في اتصال حميم في غرفة التفريغ. يتم تطبيق الضغط على الأجزاء بالوسائل الميكانيكية أو المضخة الهيدروليكية ، ويتم التسخين بنفس الطريقة كما في لحام ضغط الغاز. يوضح الشكل 2.42 مخططًا تخطيطيًا لربط الترابط بالفراغ.
يجب استخدام نظام ضخ الفراغ الذي يمكن أن يقلل الضغط بسرعة إلى حوالي 10-3 torr (mm من الزئبق). الضغط العالي الناتج عن استخدام الوسائل الميكانيكية أو الهيدروليكية يجعل من الممكن نشر صلب السندات بهذه الطريقة. يمكن تحقيق النجاح في الانضمام للصلب عند درجة حرارة حوالي 1150 درجة مئوية تحت ضغط مطبق من حوالي 70 نيوتن / مم 2 .
في الترابط الانصهاري للانصهار يتم وضع قطعة رقيقة من مادة معينة بين الأسطح المراد لحامها. وهذا يؤدي إلى تكوين مركب سهل الانصهار بالانتشار عند درجة حرارة مرتفعة وقد تختفي القطعة تمامًا وتشكل سبيكة (سبيكة) سهلة الانصهار عند السطح البيني. عادة ما تكون المواد المستخدمة لوضعها بين الجزأين عبارة عن معدن غير متماثل في شكل رقائق بسمك 0-005 إلى 0-025 ملم.
يمكن استخدام الترابط الانتشاري للانضمام إلى المعادن غير المتشابهة ، على سبيل المثال ، يمكن لحام الفولاذ إلى الألومنيوم ، التنغستن ، التيتانيوم ، الموليبدينوم ، سيرميت (مركبات السيراميك والمعادن) ، النحاس إلى التيتانيوم ، التيتانيوم إلى البلاتين ، وما إلى ذلك. يجد استخدامه في الهندسة الراديوية ، الالكترونيات وصناعة الآلات والصواريخ والطائرات والنووية والصناعات الفضائية.
تتضمن التطبيقات النموذجية لربط الانتشار أدوات التقشير الثقيلة مع نصائح الكربيد أو السبائك الصلبة ، والانضمام إلى مكونات الأنبوب المفرغ ، وتصنيع سخانات الحرارة العالية من مبيدات الموليبدينوم في فرن المقاوم الذي يمكن أن يعمل في جو مؤكسد حتى 1650 درجة مئوية. في صناعة الطيران يتم استخدامه لتصنيع مكونات معقدة من التيتانيوم من أشكال هيكلية بسيطة. كما يستخدم أيضًا في تسطيح المكونات لمقاومة التآكل أو الحرارة أو التآكل.
