اللحام هو عبارة عن عملية للحصول على وصلة غير قابلة للفك ، من خلال التسخين
الموضعي لاطراف
الاجزاء الموصلة ،
وللتعرف على الجانب العملي في عمليات وصل المعادن باللحام ، فانه يمكن تلخيص ذلك من
خلال تامل
اي جسم معدني في درجة حرارته العادية .. اي في درجة حرارة الجو المحيط .
نجد ان اساس تماسك هذا الجسم وعدم تفككه ، هو قوة الجذب المتبادلة بين الذرات
المكونة
لمادة هذا الفلز (المعدن) ، ومقاومة جزيئاته للانفصال عن بعضها البعض ، لذلك عند اجراء
عملية
وصل للاجزاء المعدنية المتشابهة عن طريق اللحام ، فانه يجب العمل على تهيئة الاطراف المراد
وصلها ، لكي تتقارب ذراتها مع بعضهما البعض وتندمج اكثر ، بحيث تتماثل ظروف كل
منهما مع الجزء
الاخر ، ومن ثم فان وصل هذه الاطراف سيكون امرا حتميا ، الذي سيؤدي الى
وصلة دائمة غير قابلة للتفكك .
ومن خلال تقدم التكنولوجيا الهندسية التي خطت بخطا واسعة في شتى انحاء العالم ، حيث
بنيى العديد من المنشات المعدنية ومكوناتها من ماكينات حديثة التي تكفل مستوى عالى من الدقة
والجودة ، ادى ذلك الى تحقق مزيدا من الانتاج .
ينبغي ان يدفعنا ذلك الى زيادة الاهتمام بالتكنولوجيا التي تعرف بعلم الفنون الصناعية من جهة
، وعلم الاساليب والاعمال المتصلة بالتطبيقات الصناعية من جهة اخرى .
تشتمل التكنولوجيا على كافة اعمال التخطيط والاعداد والاشراف اللازمة للعمليات الفنية ، والتي يقصد بها
تنظيم عمليات الانتاج بشكل اقتصادي ، على ان يؤخذ في الاعتبار كافة العاملين في هذا
المجال وقدراتهم .
ادى تنظيم العمليات التكنولوجية بشكل اقتصادي الى الاهتمام بوصل المعادن باللحام ، فقد كانت النظرة
الى وصل المعادن باللحام نظرة قاصرة على انها مجرد حرفة وليس علما تطبيقيا ، وتغير
هذا المفهوم واصبح اللحام علما في مقدمة علوم الهندسية الميكانيكية الحديثة ، ويكفي للدلالة على
ذلك القاء نظرة سريعة على اهم المنشات المعدنية في العصر الحديث ابتداء من المفاعلات النووية
الصواريخ سفن الفضاء الاقمار الصناعية الطائرات السفن الجسور (الكباري) وسائل النقل المختلفة …… الى اصغر
وادنى الاجهزة الالكترونية ، لنجد انها ليست في واقع الامر الا انها سوى مكونات معدنية
تم تجميعها مع بعضها البعض بواسطة طرق اللحام المختلفة .
وقد ادى الاهتمام بهذا العلم الى التقدم في عمليات اللحام باستخدام اشعة الليزر ، والتحكم
عن بعد في عمليات ما كان من الممكن تحقيقها من سنوات قليلة مضت ، مثل
لحام واصلاح اجزاء بمركبة فضاء اثناء دورانها حول الارض من خلال التحكم بجهاز تشغيل من
على سطح الارض ، او لحام اسلاك لا يزيد قطرها عن بضعة اجزاء من الالف
من الملليمتر ، او اجراء عمليات لحام في داخل مفاعل نووي عامل دون خطر التعرض
للاشعاعات النووية المدمرة ، ومن ثم فقد ادى ذلك الى انتشار وسائل الوصل باللحام باعتبارها
من افضل انواع الوصلات الدائمة ، وبالتالي فقد حلت محل وسيلة الوصل بمسامير البرشام بشكل
كبير ، بالاضافة الى انه في الوقت الحالي قد بدات الاجزاء الموصلة باللحام تحل محل
اجزاء الماكينات المشكلة بالطرق والسبك بنجاح .
هذا بالاضافة الى عمليات اللحام والقطع باستخدام اللهب والكهرباء ، وايضا باساليب اللحام الحديثة وعلى
سبيل المثال لا الحصر .. كاللحام بالقوس الكهربائي المحجب بغاز واق او خامل اللحام بالقوس
المغمور اللحام بقوس البلازما اللحام بالحزمة الالكترونية اللحام بالحزمة الضوئية من خلال استخدام حزمة ضوئية
حادة من اشعة الليزر ذات مقطع مجهري صغير تولد كثافة حرارية عالية اللحام باشعة الليزر
اللحام بالذبذبات فوق السمعية اللحام بالاحتكاك اللحام بالتكسية التكسية السطحية بطبقات صلدة التكسية بقوس البلازما
التكسية برش المعادن لحام الثرميت اللحام بالقوس باستخدام الهيدروجين الذري لحام القوس المحجب بغاز ثاني
اكسيد الكربون اللحام الكهربائي الخبثي القطع القوسي الهوائي القطع باللهب القطع بقوس نافذ بالبلازما القطع
اسفل سطح الماء باستخدام الاكسوجين وغاز الاكسي استيلين او باستخدام القوس والاكسوجين.
ومن ثم فانه يمكن تفسير عمليات اللحام بانها عمليات للوصل الدائم بين المعادن باستخدام الحرارة
او باستخدام الضغط والحرارة ، حيث تتخالط جزيئات القطع المراد وصلها ببعضها البعض عند منطقة
التاثير ، وذلك عن طريق استخدام معدن اضافي او بدونه ، وعمليات اللحام هي وسيلة
للحصول على وصلات قوية دائمة غير قابلة للفك .. وايضا غير قابلة للتسرب ، حيث
انها تعطي نفس خواص المعدن الاساسي .
يتناول هذا الموضوع عرض لبعض عمليات اللحام والقطع ، كاللحام بالصهر عن طريق استخدام الغاز.
لحام وقطع المعادن
اللحام هو عبارة عن عملية للحصول على وصلة غير قابلة للفك ، من خلال التسخين
الموضعي لاطراف الاجزاء الموصلة ، وللتعرف على الجانب العلمي في عمليات وصل المعادن باللحام ،
فانه يمكن تلخيص ذلك من خلال تامل اي جسم معدني في درجة حرارته العادية ..
اي في درجة حرارة الجو المحيط .
نجد ان اساس تماسك هذا الجسم وعدم تفككه ، هو قوة الجذب المتبادلة بين الذرات
المكونة لمادة هذا الفلز (المعدن) ، ومقاومة جزيئاته للانفصال عن بعضها البعض.
لذلك عند اجراء عملية وصل للاجزاء المعدنية المتشابهة عن طريق اللحام ، فانه يجب العمل
على تهيئة الاطراف المراد وصلها ، لكي تتقارب ذراتها مع بعضهما البعض وتندمج اكثر ،
بحيث تتماثل ظروف كل منهما مع الجزء الاخر ، ومن ثم فان وصل هذه الاطراف
سيكون امرا حتميا ، الذي سيؤدي الى وصلة دائمة غير قابلة للتفكك.
تعتبر وسيلة الوصل باللحام من افضل انواع الوصلات الدائمة ، لذلك فانها حلت محل وسيلة
الوصل بمسامير البرشام بشكل كبير ، بالاضافة الى انه في الوقت الحالي قد بدات الاجزاء
الموصلة باللحام تحل محل الاجزاء المشكلة بالطرق والسبك بنجاح.
تعريف اللحام :
هو وصل دائم للاجزاء المعدنية باستخدام الحرارة ، او باستخدام الضغط والحرارة معا.
ولكي تكون الوصلة بين الجزاين المراد لحامهما من الوصلات الجيدة ، فلا بد ان يكن
هناك تقارب بين ذرات الجزاين المراد وصلهما حتى تتكون بلورات معدنية مشتركة تحقق ذلك الوصل
، والارتباط المثالي .
ومن خلال التسخين تتباعد الجزيئات عن بعضهما البعض ، وتنخفض قوى الجذب فيها ، وبازدياد
التسخين تتباعد الجزيئات عن بعضهما اكثر فاكثر ، وتنخفض بالتالي قوة تماسكهما وترابطهما ، ويكون
من السهل ان يتحرك اي جسم اخر خلالها ، ويسهل بذلك مزجها مع مادة متعجنة
اخرى من نفس التركيب ، عن طريق استخدام معدن اضافي او بدونه.
وعند تجمد منطقة الوصل يصير هذا المخلوط المتجانس من المادتين كتلة واحدة متماسكة . وعلى
ذلك يمكن تفسير عملية اللحام بانها وصل دائم للمعادن باستخدام الحرارة ، او باستخدام الضغط
والحرارة معا.
والغرض من عمليات اللحام المختلفة هو الحصول على وصلات قوية دائمة وغير قابلة للفك ..
وايضا غير قابلة للتسرب ، كما تعطي نفس خواص المعدن الاساسي .
مميزات اللحام :
تتميز عمليات اللحام بتحقيق الوصل الدائم بين الاجزاء ، كما تتميز بالمميزات التالية :-
1. تحقيق وفرة كبيرة في المعدن .
2. تخفيض الاوزان .
3. تبسيط لانشاء وتصميم المنتجات والمنشات.
4. سهولة التصنيع والتجميع.
5. الاقتصاد في الايدي العاملة.
6. الاقتصاد في زمن التشغيل.
7. تخفيض ثمن المنتج المصنع.
اساليب لحام المعادن
لتحقيق لحام مثالي ، فانه يجب وجود طاقة بمقدار معين لتحقيق الاقتراب او الارتباط الذري
بين الاطراف المراد وصلها ، نجد ان هذه الطاقة تاخذ صورا مختلفة وهي ، اما
ان تكون طاقة ميكانيكية .. اي بالضغط الميكانيكي دون الحاجة الى تسخين (كالحام على البارد)
Cold welding ، اما ان تكون طاقة حرارية .. اي بالتسخين حتى تصل الى درجة
حرارة انصهار الوصلة .. اي تحويل الاطراف من الحالة الجامدة الى الحالة المنصهرة ، وبذلك
تتمكن ذرات الاطراف من الاقتراب واختلاط بضعها ببعض ، وعند التجمد بالتبريد نجد ان ذرات
طرفي الوصلة ترتبط ببعضيهما البعض ، كما هو الحال في عملية الصب (السباكة) ، وهو
ما يسمى بلحام الصهر Fusion welding وقد تكون تكون الطاقة المستخدمة في اللحام بالتسخين والضغط.
قابلية المعادن الحديدية وسبائكها للحام :Ferrove Metals Weldability
توجد المعادن الحديدية وسبائكها بانواع مختلفة ، يختلف كل منها عن الاخر باختلاف خواصها الطبيعية
وتركيبها الكيميائي ، كما تختلف قابلية اللحام من معدن الى اخر .. او من سبيكة
الى اخرى ، وكذلك الطريقة المستخدمة في اللحام لكل منهم .
وللحصول على افضل النتائج عند لحام المعادن المختلفة ، فانه يجب ان تكون الاجزاء المراد
وصلها بالمواصفات التالية :-
1. جيدة التوصيل للحرارة.
2. قليلة الانكماش.
3. معامل التمدد الطولي لها صغير.
4. عدم زيادة نسبة الكربون عن 0.2 % ، حيث انه كلما ارتفعت نسبة الكربون
، تنخفض قابلية المعدن للحام ، علما بان وجود الكربون بنسبة تزيد عن 0.6 %
يكون اللحام صعبا.
5. عدم وجود الشوائب الفسفورية والكبريتية بقطع الصلب المراد لحامها ، حيث يؤثر ذلك تاثير
بالغ على قابلية الصلب للحام.
ملاحظة :
يؤدي رداءة التوصيل للحرارة الى تركيز الحرارة في جزء صغير وعدم تساوي درجة الحرارة بالاجزاء
المراد لحامها ، ومن ثم تكون الاجهادات الداخلية المتكونة اشد كلما كان معامل التمدد الطولي
للمعدن وانكماشه اكبر.
قابلية المعادن غير الحديدية للحام :None Ferrove Metals Weldability
تتميز المعادن الغير حديدية وسبائكها بسهولة لحامها . ومع ذلك فانه يجب الاخذ في الاعتبار
سهولة تاكسد هذه المواد ، وارتفاع معامل تمددها الطولي ، وبالتالي صعوبة انصهار الاكاسيد المتكونة.
انواع اللحام :Welding Type
فيما يلي عرض لبعض انواع الوصل اللحام مثل اللحام على البارد ، ولحام الصهر بنوعية
الرئيسيين ، واللحام الذاتي ، واللحام غير الذاتي .
اللحام على البارد:Cold Welding
لو اردنا وصل قطعتين من المعدن باللحام على البارد اي دون اي تسخين ، نجد
ان ذلك ممكن من الناحية النظرية طالما كانت لدينا فترة كافية لارغام الذرات السطحية للقطعة
الاولى على الاقتراب من الذرات السطحية للقطعة الثانية ، بحيث يصل البعد بين هذه الذرات
مساوية للبعد الذري لجزيات وبللورات المعدن داخل القطعة (قوة حفظ مثلا) ، ولا توجد في
الحقيقة حدود تحد استخدام اللحام بالضغط على البارد ، الا انه يجب ان يتميز المعدن
المطلوب وصله بلدونة عالية ، ليقاوم الانخفاض في سمكه بسبب الانفعال العنيف الذي يمارس اثناء
اللحام بالضغط على البارد ، وان تكون القوى اللازمة لانجاز عمليات اللحام بهذه الطريقة ممكنة
، ويحد من استخدام هذه الطريقة مشكلات اختيار المواد المناسبة لسبائك الضغط والمعدات المساعدة.
اللحام الذاتي :Subjective Welding
هو الطريقة التي بمقتضاها توصل قطعتان من معدن واحد بواسطة صهر حافتيهما ، ويستعان في
ذلك بسلك لحام اضافي من نفس المعدن المراد لحامه ، والغرض من هذا اللحام تكوين
قطعة متماسكة يكون موضع اللحام فيها نفس خواص المعدن الملحوم ، من حيث الخواص الكيمائية
او الميكانيكية.
وقد ظل مفهوم اللحام الذاتي لمدة طويلة قاصرا على اللحام بالاكسي استيلين فقط ، ولكنه
اصبح الان يشمل على جميع طرق اللحام بالصهر .. كاللحام بالقوى الكهربائية واللحام بالسائل (الثرميت)
، طالما ان القطعتين المراد وصلهما والمعدن الاضافي المستخدم (السلك او السائل) من نفس المادة.
اللحام غير الذاتي : Non-subjective Welding
يختلف طريقة هذا اللحام عن طريقة اللحام الذاتي في ان الحواف المراد لحامها لا تصهر
بل تسخن فقط ، وان سلك اللحام المساعد يكون من معدن اخر يختلف عن المعدن
المراد لحامه ، كما ان درجة حرارة انصهاره اقل من درجة حرارة انصهار المعدن.
تستخدم هذه الطريقة في لحام المعادن التي تغير خواصها وتتلف اذا تعرضت لدرجات حرارة عالية
اثناء اللحام ، ومن امثلة ذلك .. اللحام بالبرونز واللحام بالقصدير . ومن البديهي ان
الوصلة الناتجة بهذه الطريقة لا تتمتع بنفس الخواص الكيمائية والميكانيكية لمعدن طرفي الوصلة.
لحام الصهر:Fusion Welding
يحتاج هذا النوع من اللحام الى طاقة كبيرة للتغلب على تماسك ذرات طرفي الوصلة حتى
يمكن لها التداخل الاجزاء المراد لحامها مع بعضها البعض ، بحيث تحقيق الوصل الذري.
يستخدم في هذا اللحام طاقة حرارية كافية لتسخين وصهر طرفي الجزء المطلوب لحامه ، ويمكن
ان تكون الطاقة الحرارية المطلوبة من اي مصدر ، فهي اما ان تكون مصادر كيمائية
او من مصادر كهربائية او ضوئية مثل اللحام بالقوى الكهربائية باستخدام الطاقة الكهربائية ، ونركز
الضوء على اكثر هذه الانواع شيوعا وهو اللحام بمصدر حراري كيمائي.
لحام الصهر بمصدر حراري كيميائي :
يتم في هذه الطريقة لحام وتوليد الحرارة اللازمة لصهر طرفي الوصلة من تفاعل كيميائي طارد
للحرارة ويتم ذلك بين وقود (هيدروكربوني) جامد او سائل او غازي او اكسوجين منفرد ،
ويختار في هذا المجال انواع الوقود التي تعطي مقدارا كبيرا من الحرارة في زمن قصير
(معدل تولد مرتفع للحرارة) ، لتيسير تركيز الحرارة عند طرفي الوصلة قبل تسربها بسبب قابلية
التوصيل الحراري المرتفع للمعادن.
ومن اهم انواع الوقود المستخدمة هو غاز الاستيلين (الذي يمثل اهم وقود) ، حيث انه
يولد اعلى درجة حرارة بالمقارنة مع انواع الوقود الغازية الاخرى ، ولما كان غاز الاستيلين
يمثل اهم انواع الوقود في عمليات اللحام ، فانه سيولى عناية خاصة في هذا الباب.
تصنيف عمليات اللحام :
يمكن تصنيف عمليات وصل المعادن عن طريق عمليات اللحام المختلفة من حيث اسلوب اللحام الى
نوعين هما :-
اولا : اللحام بالصهرFusion Welding
في عمليات اللحام بالصهر تستخدم مادة اضافية للحشو لملئ الفراغ المجهز بين الجزاين المراد وصلهما
، بحيث تكون مادة الحشو غالبا من مادة مماثلة لنوع معدن الاجزاء المراد لحامها ولها
نفس الخواص.
ولاجراء عمليات اللحام بالصهر تسخن منطقة اللحام ، وكذلك مادة الحشو حتى تصل درجة الحرارة
الى درجة الانصهار ، عندئذ تنصهر مادة الحشو وتتساقط لتملا الفراغ المجهز بالجزئين المراد لحامهما
، مختلطة مع المعدن المنصهر في منطقة التسخين . وتتم عملية الوصل باللحام عند تجمد
المادة المنصهرة بمنطقة التسخين.
طرق اللحام بالصهر : Ways Of Fusion Welding
توجد طرق مختلفة لعمليات اللحام بالصهر ، ويمكن تصنيفها حسب مصدر الطاقة الحرارية المستخدمة في
تسخين الاجزاء المراد لحامها الى الانواع التالية :-
1. لحام الغاز.
2. لحام القوس الكهربائي.
3. لحام الكهرباء بالقوس المغمور.
4. لحام الثرميت.
ثانيا : اللحام بالضغط والحرارةHeat Pressure Welding
تعتمد هذه الطريقة على تسخين الاجزاء المراد وصلها باللحام حتى تصل الى حالة التعجن ،
ثم تتعرض منطقة التسخين الى الضغط ، حيث يتم وصل الاطراف باللحام.
تتميز هذه الطريقة بعدم استخدام مواد حشو ، وبالتالي ضمان عدم تغيير التركيب الكيميائي لاطراف
وصلة اللحام.
طرق اللحام بالضغط والحرارة :
توجد طريقتين اساسيتين للحام بالضغط والحرارة وهما كالاتي :
1. لحام حدادة.
2. لحام المقاومة الكهربائية.
اللحام بغازات الاحتراق
Gas Welding
تستخدم الغازات بصفة خاصة في وصل المعادن المتشابهة التي يتراوح سمكها ما بين 2 الى
50 ملليمتر ، وايضا للحالات التي يتعذر فيها الوصول بسهولة الى مواضع الوصلات المراد لحمها.
في هذا الاسلوب تصهر الاطراف عند المواضع المراد وصلها بواسطة لهب غازي ناتج عن احتراق
غاز مختلط مع اكسوجين نقي ، حيث تصل حرارة اللهب الى عدة الاف من الدرجات
المئوية ، وقد يستخدم الهواء بدلا من الاكسوجين في حالة لحام الرصاص .
يفضل في اسلوب اللحام بالغاز استخدام الاستيلين او الهيدروجين وقودا غازيا ، كما قد يستخدم
احد غازات الاحتراق الاخرى مثل غاز الاستصباح – غاز المدن – غاز الميثان – غاز
البرويان – بخار البنزين.
لمحة تاريخية عن الاستيلين :
غاز الاستيلين هو ناتج عن تركيب كيميائي لعنصرين هما الكربون والهيدروجين ، وقد اكتشفه لاول
مرة ادموند ديفي في عام 1835 ميلادية ، لكن طريقته في تصنيع الغاز كانت بطيئة
جدا ، هذا بالاضافة الى تكاليفها المرتفعة.
وفي عام 1892 م ، اجرى المخترع الكندي توماس.ل.ويلسون تجارب في ورشته من خلال تسخين
حجر جيري مع فحم الكوك في فرن كهربائي . وانتهت تجربته بالفشل ، وعندما افرغ
النفاية في وعاء صغير خلف ورشته ، حدثت حالات تلوث عن تسرب غاز ، وقد
كان الغاز المتسرب ناتج عن تفاعل بين عناصر نفاية التجارب ، وتبين ان هذا الغاز
هو غاز الاستيلين ، وبهذه الصدفة تم اكتشاف طريقة غير مكلفة لتصنيع غاز الاستيلين.
اللحام بغاز الاكسي استيلين :Oxy – Acetylene Welding
اللحام بالغاز يسمى ايضا اللحام الذاتي ، حيث تنصهر المعادن عند موضع اللحام بلهب شديد
الحرارة لاحد غازات الاحتراق مثل الاستيلين – الهيدروجين – البروبين – الغاز الطبيعي (غاز الاستصباح).
ويستخدم في اللحام غاز الاستيلين بالدرجة الاولى وذلك لمميزاته العديدة مثل ارتفاع شدة حرارة لهبه
– ارتفاع سعته الحرارية – فضلا عن سهولة تحضيره وانخفاض تكاليفه.
تصهر الاجزاء المراد وصلها باللحام باستخدام اللهب الناتج عن احتراق خليط غاز الاستيلين والاكسوجين .
ويسمى اللحام في هذه الحالة بلحام الاكسي استيلين . تصل درجة الحرارة المتولدة من هذا
الخليط الى حوالي 3300˚م.
تجري عملية اللحام باعداد اطراف الاجزاء المراد وصلها بالشكل المطلوب ، وتنظيفها جيدا ، ثم
يسخن موضع اللحام حتى ينصهر المعدن المعرض له ، وحينئذ يضاف سلك حشو من مادة
تشبه المعدن الاصلي على هيئة سيخ لحام ينصهر طرفه كما هو موضح بالشكل التالي من
خلال شدة حرارة اللهب ، حيث ينصهر طرف سلك اللحام ويختلط مع المعدن المنصهر حتى
يمتلئ الفراغ المجهز في منطقة اللحام.
يبعد اللهب وتترك وصلة اللحام حتى تتجمد ، بذلك يتم وصل الاجزاء المراد لحامها اتصالا
دائما .. اي بوصلة اللحام المطلوبة.
1. معدن اللحام المتجمد.
2. معدن الشغلة الاساسي.
3. معدن اللحام المنصهر.
4. المخروط المضيء .. يسمي ايضا بمنطقة النواة ، او بالشمعة المضيئة ، او بالسهم
المضيء.
5. فوهة المشعل.
6. غلاف اللهب.
7. سلك اللحام.
8. اتجاه اللحام.
انواع اللحام pdf
حملها علي هاتفك فورا
نوع اللحام pdf