لحام.

لحام 

اللحام هي عبارة عن عملية يتم فيها وصل مادتين (عادة معدنيين) ببعض بشكل يعطى صلادة دائمة. ويتم ذلك عن طريق رفع درجة الحرارة والضغط أو بدون ضغط حسب الحالة الميتالورجية المطلوبة للوصلة.

حيث يمكن تعريف اللحام بأنه العملية التي تتم في العادة من خلال صهر المعدن عن طريق رفع درجة حرارة الوصلة ويمكن الحصول على الحرارة اللازمة لعملية الصهر من خلال الغاز أو القوس الكهربي أو من خلال مركبات كيميائية، كما يمكن الوصول لدرجة الحرارة اللازمة من خلال استعمال الحث الكهربي كما أنه يمكن أن يتم اللحام على البارد. تعد عملية اللحام من أهم الطرق المستعملة في وصل لمعادن.

تاريخ اللحام

تعتبر عمليات اللحام من العمليات القديمة جدا المستعملة في وصل المعادن والتي تعود لآلاف السنين، وتعود أقدم الأثار على عمليات اللحام إلى العصر البرونزي والعصر الحديدي في الشرق الأوسط وأوروبا. فأسلوب اللحام بالتطريق يعد أقدم أساليب اللحام. كما أن بوري اللحام ليس وليد العصر الحالي بل إن قدماء المصريين واليونانيين قد استخدموا بوري مشابه مع أن اللهب الحاصل كان نتيجة استعمال سوائل قابلة للاحتراق مثل الكحول. وكانت الحرارة المتولدة عن هذا اللهب كافية للحام بعض المعادن منخفضة درجة الانصهار مثل الرصاص الذهب.

وقد استعمل اللحام في بناء العمود الحديدي في مجمع قطب منار في مدينة دلهي الهندية والمشيد في القرن الرابع عشر الميلادى ويبلغ وزنه 5.4 طن وارتفاعه 7 متر تقريبا.

شهدت العصور الوسطى تقدما في اللحام بأسلوب الطرق وهو عبارة عن تسخين المعدنين ثم طرقهما معا حتى يتم الحصول على لحام متين. فكانت كل عمليات اللحام هذه بدائية ولكن مع ظهور الثورة الصناعية ظهرت الحاجة لتطوير أساليب اللحام فحدث تطور كبير في أساليب وتكنولوجيا اللحام في نهايات القرن التاسع عشر وبدايات القرن العشرين.

تطور فن اللحام 

* اكتشف الاستيلين في سنة 1836م ولم يستخدم على نطاق واسع حتى سنة 1892 م حتى ابتكرت طريقة لتوليد كربيد الكالسيوم الذي يولد منه غاز الاستيلين. إلا أن خصائص اللهب لم تعرف حتى سنة 1895 م (نسب المزيج الغازي) كما أن هذا الأسلوب لم يصل إلى مستواه المتطور حتى اخترع العالم لوشاتوليه بوري اللحام.

• أوجد العالم بواسون ظاهرة القوس الكربوني ولم يجد لها تطبيقا عمليا، فجاء برناردوس وطبق هذه الظاهرة فوجد أنه يستطيع الحصول على درجة حرارة بحدود 3500 درجة مئوية لكن في ذات الوقت صادفته عملية الكربنة لوصلة اللحام.
• سلافيانوف استخدم إلكترود معدني بدلا من الكربون إلا أنه القوس كان مكشوفا (على تماس مع مكونات الجو).
• كجبرج استطاع حماية القوس (من خلال الغازات الخاملة) ومن ذلك أصبح أسلوب اللحام بالقوس أسلوبًا أساسيًا.
• اكتشف العالم جول أنه لو مرر تيارًا كهربائيًا في سلكين معدنيين فوق بعض يسخن السلكان ويمكن أن يلتحما.
• إلياهو تومسون في سنة 1877 م طبق ظاهرة جول في لحام المقاومة الكهربائية.

لحام الغاز

لحام الغاز يعتبر هو أحد أشهر أنواع اللحام، وفيه يتم صهر أطراف الأجزاء الملحوظة وكذلك المادة المرسبة المضافة أو المونة وذلك نتيجة تولد حرارة ناتجة من احتراق خليط غازي (وقود غازي مناسب) مع الهواء أو الأكسجين النقي. وتمم عملية اللحام بعد أن يتجمد المعدن المنصهر في عملية اللحام. ومن أهم الغازات المستعملة في عملية اللحام هذه هي: الأسيتيلين أو الهيدروجين أو الغاز الطبيعي أو الكيروسين أو غاز الاستصباح أو غازات البنزين.

لحام القوس الكهربي

لحام القوس الكهربي يعتبر هو أحد أهم أنواع اللحام على الإطلاق، ويتم عن طريق الحرارة الناتجة عن تقوس كهربي بين القطب والجزء الملحوم. تصل درجة الحرارة في هذا النوع من اللحام إلى 4000 درجة مئوية وهى درجة حرارة كافية لصهر المعدن في نقطة اللحام أو صهر معدن إضافي من سلك ويلتحم عند تبريده مكوناً وصلة متينة.

مصادر التيار الكهربي 

يمكن الحصول على التيار الكهربي اللازم لعملية اللحام بالطرق التالية:

• مولدات التيار الكهربائية ذات التيار المستمر منها ما له خصائص فولتية ثابتة والبعض الأخر له خصائص فولتية متغيرة.
• عن طريق المركبات والتي تولد تيار مستمر.
• عن طريق محولات كهربية تعطي تيار متردد، ويستعمل اللحام بالتيار المتردد بكثرة عن اللحام بالتيار المستمر وذلك نظرا لرخص المعدات اللازمة لعمليات اللحام بالتيار المتردد علاوة على صغر الطاقة اللازمة في عمليات اللحام.

اللحام اليدوي بالأقطاب المعدنية 

وهي تعتبر أحد الطرق المستعملة بكثرة في عمليات اللحام وتجري في أغلب الأحوال بالتيار المتردد. تستعمل أقطاب معدنية من الصلب (سلك اللحام) كمونه (أى مادة ملء) والأسلاك المستعملة يتراوح قطرها بين 1-12 مم ويصل طولها إلى 500 مم.

اللحام اليدوي بأقطاب من الكربون 

يجري هذا النوع من اللحام من خلال استعمال أقطاب كربونية أو جرافيتية، وهذه الأقطاب تصنع بأقطار 8-30 مم ويبلغ طولها من 200-300 مم. وفي العادة تتم عملية اللحام في هذا النوع باستعمال التيار المستمر.

لحام القوس الكهربي (التنجستين وستارة الغاز)

و يسمى باللغة الإنجليزية: Gas Tungesten Arc Welding، يعتبر هذا النوع من اللحام من أوائل التطويرات التي حدثت للحام القوس الكهربي حيث يحاط بستارة أسطوانية من غاز خامل وكان يسمى في السابق لحام تيج (Teg Welding) والغازات الخاملة المستعملة هي غازات الأرجون، الهيليوم أو خليط نوع أو أكثر منها وتستعمل ستارة الغاز هذه في عزل منطقة اللحام عن الهواء.

لحام القوس الكهربي المعدني وستارة الغاز 

و يسمى باللغة الإنجليزية: Gas Metal Arc Welding، تعتبر هذه الطريقة مماثلة للطريقة السابقة باستثاء أن القطب electrode (السلك المستخدم) يُستهلك أثناء عملية اللحام حيث يتم تغذيته أوتوماتيكيا إلى موقع اللحام. وتكون ستارة الغاز في هذه الحالة من غاز ثاني أكسيد الكربون أو خليط من ثاني أكسيد الكربون وغاز الأرجون.

لحام المقاومة الكهربائية 

ويسمى باللغة الإنجليزية: (Resistance Welding)، هي إحدى طرق اللحام التي تستعمل فيها الحرارة والضغط وتتولد الحرارة نتيجة لمرور تيار كهربي له شدة عالية وفولت منخفض لمدة زمنية قصيرة محددة في الموضع المراد لحامه من الجزء. وتتم عملية اللحام في النقطة أو المكان الذي ارتفعت حراراته وذلك بالضغط بواسطة قطبية.

تعد هذه الطريقة في اللحام من الطرق السهلة في إتمامها وكذلك لها قدرة إنتاجية عالية لذا فهي تعد طريقة اقتصادية بالنسبة لسعر التكلفة لو قورنت بالطرق الأخرى بالرغم من ارتفاع سعر ماكينات اللحام بالمقاومة وتمتاز أيضا أن في هذه الطريقة إمكانية لحام المعادن الغير متشابهة.

تستعمل هذه الطريقة في العادة في لحام الألواح الصغيرة السمك للمعادن المختلفة سواء كانت حديدية أو غير حديدية.

أنواع لحام المقاومة الكهربية\

اللحام النقطي (لحام البقعة) 

و يسمى باللغة الإنجليزية (Spot Welding)، وهو أحد الطرق الشائعة في عمليات اللحام بالتلامس وينقسم لحام البقعة إلى مجموعتين:

• لحام البقعة المفردة من جهة واحدة أو من الجهتين.
• لحام البقعة المتعددة، حيث يتم عمل بقعتان أو أكثر في نفس الوقت أثناء تدفق التيار.

اللحام الدرزي (اللحام الخطي) 

و يسمى باللغة الإنجليزية (Resistance Seam Welding)، يستعمل هذا النوع في لحام خزانات الزيت والبنزين والماء والمواسير وعدد من الأجزاء المصنوعة من الصلب والمعادن غير الحديدية ويتراوح سمك المعدن الذي يمكن لحامه بهذه الطريقة بين 25-30 مم.

وينقسم هذا النوع من اللحام إلى مجموعتين:

• لحامات التدريز التركيبية.
• لحامات التدريز التقابلية.

اللحام البروز (الاسقاط) 

ويسمى باللغة الإنجليزية (PROJECTION WELDING) ويستعمل في لحام البروز ماكينات أكبر من تلك التي تستعمل في اللحام النقطى

لحام التطريق

و يسمى باللغة الإنجليزية: (Forge Welding)، في هذا النوع من اللحام تسخين المعدنين حتى درجة حرارة معينة ثم طرقهما معا حتى يتم الحصول على لحام متين. تعتبر عملية اللحام بالتطريق أقدم عمليات اللحام التي عرفها الإنسان على مدى تاريخه الصناعي وتعتبر عمليات اللحام الحديثة تطويرا لهذه العملية.

ينقسم لحام التطريق إلى ثلاث مجموعات:

• لحام التراكبي (Lap Welding).
• لحام تداخلي (Cleft Welding).
• لحام تناكبي (Butt Welding).

لحام الثرميت 

هي تعتبر إحدى الطرق القديمة المستخدمة في عمليات اللحام. حيث يتم خلط الألومينيوم المسحوق سحقا دقيقا بأكاسيد الفلزات وكبريتيداتها وكلوريداتها ثم يشعل الخليط فتتولد حرارة عالية تصل إلى قرابة 2700 درجة مئوية وهى كافية جدا لصهر المعدن لإتمام اللحام علاوة على إتمام هذه العملية في وقت قصير جدا.

تعد هذه الطريقة من الطرق الاقتصادية لعملية اللحام إذا ما قورنت بالأنواع الأخرى للحام.

اللحام بالقصدير والمونة

يستعمل هذا النوع من اللحام بواسطة سبائك على نطاق واسع في عمل توصيلات المواسير الكهربية ووصل المواسير المصنوعة من الرصاص والأنابيب النحاسية. وتتم عملية اللحام عن طريق إدخال سبيكة متغيرة بينهما. قد تكون من القصدير والرصاص أو سبيكة نحاسية تسمى المونة وفي هذا النوع من اللحام لا يعتبر المعدن الأصلي عند اللحام وذلك نظرا لأن درجة انصهار مادة سبيكة اللحام أقل من درجة انصهار المعدن الملحوم وتتوقف درجة متانة اللحام على مدى نظافة السطوح الملحومة لذا يجب أن تعالج قبل بداية اللحام.

المراجع

mawsoati.com

التصانيف

تقنية  هندسة ميكانيكية  تقوس كهربائي  لحام  الهندسة   العلوم التطبيقية