ما هو اللحام بالقوس الكهربائي؟

لحام القوس الكهربائي هو طريقة اللحام الأكثر استخدامًا في الإنتاج الصناعي. المعدن المراد لحامه هو قطب واحد ، والقطب هو القطب الآخر. عندما يكون القطبان قريبان من بعضهما البعض ، يتم إنشاء قوس. يتم استخدام الحرارة الناتجة عن تفريغ القوس (المعروف باسم احتراق القوس) لتوصيل القطب الكهربائي بقطع العمل التي تذوب بعضها البعض وتشكيل اللحام بعد التكثيف ، وذلك للحصول على عملية لحام بمفصل قوي.

 History of arc welding-Tianqian

الشكل 1. تاريخ اللحام

نبذة تاريخية

بعد العديد من تجارب اللحام في وقت مبكر من القرن التاسع عشر ، حصل رجل إنجليزي يُدعى ويلارد لأول مرة على براءة اختراع لحام القوس في عام 1865. استخدم التيار الكهربائي للمرور عبر قطعتين صغيرتين من الحديد لدمجهما بنجاح ، وبعد حوالي عشرين عامًا ، استعمل رجل روسي اسمه برنارد حصل على براءة اختراع لعملية اللحام بالقوس الكهربائي. لقد احتفظ بقوس بين قطب الكربون وقطع العمل. عندما تم تشغيل القوس يدويًا من خلال مفصل قطع العمل ، تم دمج قطع العمل المراد لحامها معًا. في تسعينيات القرن التاسع عشر ، تم تطوير المعدن الصلب كقطب كهربائي ، والذي تم استهلاكه في البركة المنصهرة وأصبح جزءًا من معدن اللحام. ومع ذلك ، فإن الأكسجين والنيتروجين في الهواء يشكلان أكاسيدًا ونتريدات ضارة في معدن اللحام. مما يؤدي إلى ضعف جودة اللحام.

في أوائل القرن العشرين ، تم إدراك أهمية حماية القوس لتجنب تسرب الهواء ، وأصبح استخدام حرارة القوس لتحلل الطلاء إلى القطب الكهربي للدرع الواقي من الغاز أفضل طريقة. في منتصف عشرينيات القرن الماضي ، تم تطوير القطب الكهربائي المطلي ، مما أدى إلى تحسن كبير في جودة المعدن الملحوم. في الوقت نفسه ، قد يكون أيضًا أهم تحول في لحام القوس. تشمل المعدات الرئيسية في عملية اللحام آلة اللحام الكهربائية وملقط اللحام وقناع الوجه.

 Welding principle-Tianqiaoالشكل 2. مبدأ اللحام

مبدأ

يتم تشغيل قوس اللحام بواسطة مصدر طاقة اللحام. تحت تأثير جهد معين ، تحدث ظاهرة تفريغ قوية وطويلة الأمد بين القطب (ونهاية سلك اللحام أو قضيب اللحام) وقطعة الشغل. جوهر قوس اللحام هو توصيل الغاز ، أي أن الغاز المحايد في الفضاء حيث يوجد القوس يتحلل إلى أيونات موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة تحت تأثير جهد معين ، وهو ما يسمى التأين. يتم توجيه هذين الجسيمين المشحونين إلى القطبين. تجعل الحركة الاتجاهية الغاز المحلي يوصل الكهرباء لتشكيل قوس. يحول القوس الكهربائي الطاقة الكهربائية إلى حرارة ، والتي تسخن المعدن وتذوبه لتشكيل مفصل ملحوم.

بعد حث القوس على "الاشتعال" ، يمكن لعملية التفريغ نفسها أن تنتج الجسيمات المشحونة اللازمة للحفاظ على التفريغ ، وهي ظاهرة تفريغ ذاتية الاستدامة. وتتميز عملية تفريغ القوس بجهد منخفض وتيار عالٍ ودرجة حرارة عالية وتألق قوي. مع هذه العملية ، يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية وميكانيكية وطاقة ضوئية. يستخدم اللحام طاقته الحرارية والميكانيكية بشكل أساسي لتحقيق الغرض من توصيل المعادن.

أثناء اللحام ، يحترق القوس بين قضيب اللحام وقطع عمل اللحام ، مما يؤدي إلى إذابة قطع العمل ولب القطب لتشكيل حوض مصهور. في الوقت نفسه ، يتم أيضًا صهر طلاء الإلكترود ، ويحدث تفاعل كيميائي لتكوين الخبث والغاز ، مما يحمي نهاية القطب ، والقطرات ، والبركة المنصهرة ، ومعدن اللحام عالي الحرارة.

 

التصنيف الرئيسي

تشمل طرق اللحام بالقوس الكهربائي الشائعة بشكل أساسي لحام القوس المعدني المحمي (SMAW) ولحام القوس المغمور (SAW) ولحام القوس التنغستن بالغاز (لحام GTAW أو TIG) ولحام القوس بالبلازما (PAW) ولحام القوس المعدني بالغاز (GMAW , MIG أو لحام MAG ) إلخ.

 E7018-Tianqiao

الشكل 3. إلكترود اللحام E7018

لحام القوس المعدني المحمي (SMAW)

يستخدم لحام القوس المعدني المحمي القطب الكهربائي وقطعة العمل كقطبين ، ويتم استخدام الحرارة وقوة النفخ للقوس لإذابة قطعة العمل محليًا أثناء اللحام. في الوقت نفسه ، تحت تأثير حرارة القوس ، يتم صهر نهاية القطب لتشكيل قطيرة ، ويتم صهر قطعة العمل جزئيًا لتشكيل حفرة بيضاوية مملوءة بمعدن سائل. يشكل المعدن السائل المنصهر وقطرة قطعة الشغل بركة مصهورة. أثناء عملية اللحام ، يكون الطلاء وغير المعدني عبارة عن شوائب تذوب بعضها البعض وتشكل مادة غير معدنية تغطي سطح اللحام من خلال تغييرات كيميائية تسمى الخبث. عندما يتحرك القوس ، يبرد البركة المنصهرة وتتصلب لتشكيل اللحام. لدينا العديد من أقطاب اللحام لـ SMAW ، النماذج الأكثر شيوعًا هيE6010, E6011, E6013, E7016, E7018، ولل الفولاذ المقاوم للصدأ, الحديد الزهر, تسطيح صلبة إلخ.

 Submerged-Arc-Welding-SAW-Tianqiaoالشكل 4. لحام القوس المغمور

لحام القوس المغمور (SAW)

اللحام بالقوس المغمور هو طريقة يحترق فيها القوس تحت طبقة التدفق للحام. القطب المعدني المستخدم في اللحام بالقوس المغمور عبارة عن سلك مكشوف يتم تغذيته تلقائيًا دون انقطاع. بشكل عام ، تُستخدم عربة اللحام أو الأجهزة الميكانيكية والكهربائية الأخرى لتحقيق الحركة التلقائية للقوس أثناء عملية اللحام. يحترق قوس اللحام القوسي المغمور تحت التدفق الحبيبي. تذوب حرارة القوس وتبخر الأجزاء التي تعمل مباشرة بواسطة قوس قطعة الشغل ، ونهاية سلك اللحام والتدفق ، ويتبخر بخار المعدن والتدفق لتشكيل تجويف مغلق حول القوس. حرق في هذا التجويف. التجويف محاط بفيلم من الخبث يتكون من الخبث الناتج عن صهر التدفق. لا يقوم فيلم الخبث هذا فقط بعزل الهواء جيدًا عن ملامسة القوس والبركة المنصهرة ، ولكنه يمنع أيضًا القوس من الإشعاع. يسقط سلك اللحام المسخن والمذاب بواسطة القوس على شكل قطرات ويمزج مع قطعة الشغل المعدنية المصهورة لتشكيل حوض مصهور. يطفو الخبث الأقل كثافة على البركة المنصهرة. بالإضافة إلى العزل الميكانيكي والحماية لمعدن البركة المصهور ، يخضع الخبث المنصهر أيضًا لتفاعل معدني مع معدن البركة المنصهر أثناء عملية اللحام ، مما يؤثر على التركيب الكيميائي لمعدن اللحام. يتحرك القوس للأمام ، ويبرد المعدن المنصهر تدريجياً ويتبلور ليشكل لحامًا. بعد أن يبرد الخبث المنصهر العائم على الجزء العلوي من البركة المنصهرة ، تتشكل قشرة الخبث لمواصلة حماية اللحام عند درجة حرارة عالية ومنع أكسدة. نحن نقدم التدفق لـ SAW ، SJ101SJ301SJ302

TIG-Tianqiaoالشكل 5. غاز التنغستن لحام القوس- TIG

Gكما تونgstاللحام القوسي / اللحام بغاز التنغستن الخامل (GTAW أو TIG)

يشير لحام TIG إلى طريقة لحام القوس التي تستخدم سبائك التنغستن أو التنغستن (الثوريوم التنغستن ، السيريوم التنغستن ، إلخ) كقطب كهربائي والأرجون كغاز تدريع ، يشار إليه باسم لحام TIG أو لحام GTAW. أثناء اللحام ، يمكن إضافة أو عدم إضافة معدن الحشو وفقًا لشكل أخدود اللحام وأداء معدن اللحام. عادة ما يضاف معدن الحشو من مقدمة القوس. نظرًا لخصوصية الألومنيوم والمغنيسيوم ومواد سبائكه ، فإن لحام القوس التنغستن AC مطلوب للحام ، ويستخدم لحام القوس التنغستن DC للمواد المعدنية الأخرى. من أجل التحكم في مدخلات الحرارة ، يتم استخدام لحام القوس التنغستن بالأرجون النبضي على نطاق واسع. أسلاك اللحام TIG المستخدمة بشكل رئيسي هيAWS ER70S-6, ER80S-GER4043ER5356HS221 وإلخ.

Plasma Arc Welding-Tianqiao الشكل 5. لحام قوس البلازما

لحام قوس البلازما (PAW)

قوس البلازما هو شكل خاص من أشكال القوس. القوس هو أيضًا سبائك التنغستن أو التنغستن (الثوريوم التنغستن ، السيريوم التنغستن ، إلخ) كقطب كهربائي ، باستخدام الأرجون كغاز واقي ، لكن قطب التنغستن لا يمتد خارج الفوهة ، ولكنه يتراجع داخل الفوهة ، الفوهة مبرد بالماء ، والمعروف أيضًا باسم فوهة مبردة بالماء. ينقسم الغاز الخامل إلى جزأين ، جزء واحد هو الغاز المقذوف بين قطب التنغستن وفوهة تبريد الماء ، تسمى غاز الأيونات ؛ الجزء الآخر هو الغاز المنبعث بين الفوهة المبردة بالماء وغطاء الغاز الواقي ، المسمى بغاز التدريع ، باستخدام قوس البلازما كمصدر حرارة للحام ، القطع ، الرش ، التسطيح ، إلخ.

 Worker welding theironالشكل 5 اللحام بالغاز الخامل المعدني

اللحام بالغاز الخامل للمعادن (MIG)

يعني اللحام MIG أن سلك اللحام يحل محل قطب التنغستن. سلك اللحام نفسه هو أحد أقطاب القوس ، ويلعب دور التوصيل الكهربائي والانحناء ، وفي نفس الوقت مثل مادة الحشو ، التي تذوب باستمرار وتملأ في اللحام تحت تأثير القوس. يمكن أن يكون الغاز الواقي المستخدم بشكل شائع حول القوس هو الغاز الخامل Ar ، الغاز النشط CO2أو Ar + CO2غاز مختلط. لحام MIG الذي يستخدم Ar كغاز تدريع يسمى لحام MIG ؛ اللحام MIG الذي يستخدم ثاني أكسيد الكربون2 كما يسمى غاز التدريع CO2اللحام. الأكثر شعبية هي MIG AWS ER70S-6, ER80S-G.


الوقت ما بعد: 17 أغسطس - 2021