في رحلتي عبر عالم تكنولوجيا اللحام، اكتسبت فهمًا عميقًا للكهرباء آلات اللحام ومبدأ عملها وخصائصها. تُعد هذه الآلات أساسيةً لإنتاج لحامات قوية وموثوقة في تطبيقات متنوعة، من البناء إلى التصنيع. بفضل فهمي لكيفية عمل آلات اللحام الكهربائية، تمكنتُ من تحسين عمليات اللحام الخاصة بي وتحسين جودة عملي. في هذه المقالة، سأستكشف المبادئ والخصائص الرئيسية لآلات اللحام الكهربائية، وأشارك رؤىً تساعد اللحامين المبتدئين وذوي الخبرة على حدٍ سواء على تحسين مهاراتهم ونتائجهم.

● آلة اللحام الكهربائية

تستخدم آلة اللحام الكهربائي قوسًا كهربائيًا عالي الحرارة، ينبعث عند قصر الدائرة اللحظي للأقطاب الموجبة والسالبة، لإذابة اللحام على القطب والمادة المراد لحامها، ولدمج المواد المراد لحامها. هيكلها بسيط للغاية، وهي عبارة عن محول عالي القدرة.

يمكن تقسيم آلات اللحام الكهربائي عمومًا إلى نوعين وفقًا لمصدر الطاقة: تيار متردد (AC) وتيار مستمر (DC). تعتمد هذه الآلات على مبدأ المحاثة، حيث يُحدث المحاثة فرقًا كبيرًا في الجهد عند تشغيلها وإيقافها، ويُستخدم قوس الجهد العالي الناتج عن قصر الدائرة اللحظي بين القطبين الموجب والسالب لإذابة اللحام على القطب الكهربائي، مما يُحقق الربط الذري. 

سمات

⒈مزايا آلة اللحام الكهربائية: تستخدم ماكينة اللحام الطاقة الكهربائية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية فورًا. الكهرباء شائعة الاستخدام. تُعد ماكينة اللحام هذه مناسبة للعمل في البيئات الجافة ولا تتطلب الكثير من المتطلبات. بفضل حجمها الصغير، وسهولة تشغيلها، وسهولة استخدامها، وسرعتها العالية، تُستخدم اللحامات القوية على نطاق واسع في مختلف المجالات، وخاصةً للأجزاء التي تتطلب قوة عالية. يمكنها توصيل المواد المعدنية نفسها فورًا وبشكل دائم. بعد المعالجة الحرارية، تتمتع اللحامات بنفس قوة المعدن الأساسي. تتميز بآلية إحكام ممتازة، مما يُحل مشاكل الإحكام والقوة في تصنيع حاويات تخزين الغازات والسوائل.

⒉عيوب آلة اللحام الكهربائية: أثناء استخدام آلة اللحام، يتولد مجال مغناطيسي حولها. عند احتراق القوس، ينتشر الإشعاع إلى البيئة المحيطة. يحتوي ضوء القوس على الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وأنواع أخرى من الضوء، بالإضافة إلى بخار ودخان معدني ومواد ضارة أخرى. لذلك، يجب اتخاذ تدابير وقائية مناسبة أثناء التشغيل. 

اللحام غير مناسب للحام الفولاذ عالي الكربون. بسبب عملية التبلور والفصل والأكسدة لمعدن اللحام، يكون أداء لحام الفولاذ عالي الكربون ضعيفًا، ويسهل تشققه بعد اللحام، مما يؤدي إلى تشققات ساخنة وباردة. يتميز الفولاذ منخفض الكربون بأداء لحام جيد، ولكن يجب التعامل مع العملية بشكل صحيح. إزالة الغبار والتنظيف أكثر صعوبة. قد تظهر عيوب في اللحام أحيانًا، مثل شوائب الخبث والشقوق والمسام والتشققات، ولكن التشغيل السليم يقلل من حدوث هذه العيوب.

مبدأ

يعمل اللحام الكهربائي بتوليد قوس كهربائي عالي الحرارة عند حدوث قصر مؤقت في دائرة القطبين الموجب والسالب. يُذيب هذا القوس القطب والمادة الأساسية، ويدمجهما معًا. تتميز آلة اللحام الكهربائي ببنية بسيطة، وهي عبارة عن محول عالي القدرة. يُحوّل هذا المحول التيار المتردد من 220 فولت أو 380 فولت إلى تيار مستمر أو تيار متردد منخفض الجهد. تتميز محولات اللحام بانخفاض حاد في جهدها بمجرد بدء القوس. للتحكم في جهد اللحام، لا يقتصر الأمر على خفض جهد الدخل فحسب، بل يتضمن الملف الثانوي تعديلات جهد مُصنّعة، ويُستخدم أيضًا موضع القلب المغناطيسي لضبط جهد الخرج بدقة.

آلة لحام قلب الحديد القابلة للتعديل هي عادةً محول عالي القدرة، مصنوع باستخدام مبدأ المحاثة. يُنتج المحاثة تغيرات كبيرة في الجهد عند تشغيلها وإيقافها. يُستخدم قوس الجهد العالي الناتج عن قصر الدائرة اللحظي للأقطاب الموجبة والسالبة في صهر قضيب اللحام. يُلحم لتحقيق الغرض من دمجهما. يُطبق جهد كهربائي بين القطب الكهربائي وقطعة العمل، ويُشعل القوس عن طريق الخدش أو التلامس، وتُستخدم طاقة القوس في صهر القطب الكهربائي وتسخين المادة الأساسية.

تصنيف

1. الرئيسي آلة اللحام الكهربائية تستخدم الشركات الصناعية والتعدينية آلة لحام القوس AC، وآلة اللحام الكهربائي DC، وآلة لحام القوس الأرجون، وآلة اللحام المحمية بثاني أكسيد الكربون، وآلة اللحام الطرفي، وآلة اللحام النقطي، وآلة لحام القوس المغمور، وآلة لحام اللحام عالي التردد، وآلة اللحام الطرفي الفلاشي، وآلة اللحام بالضغط، وآلة اللحام الطرفي، وآلة اللحام بالليزر.

٢. هناك نوعان من آلات لحام التيار المستمر: الأول يعتمد على إضافة مكونات مقوم تعتمد على محرك التيار المتردد، والثاني هو مولد التيار المستمر. تُستخدم آلات لحام التيار المستمر بشكل رئيسي في لحام المعادن غير الحديدية والحديد الزهر، بينما تُستخدم آلات لحام التيار المتردد بشكل رئيسي في لحام الصفائح الفولاذية.

٣. آلة لحام قوس الأرجون، آلة لحام الحماية بثاني أكسيد الكربون، آلة لحام عالية التردد، آلة لحام تناكبي سريع. تُستخدم آلة لحام قوس الأرجون وآلة لحام غاز ثاني أكسيد الكربون المحمية بشكل رئيسي في لحام الصفائح الرقيقة وطبقات الذهب غير الحديدية التي يقل سمكها عن ٢ مم. تُستخدم آلة لحام التناكبي السريع بشكل رئيسي في توصيل وصلات النحاس والألومنيوم وغيرها من المواد، بينما تُستخدم آلة اللحام عالية التردد بشكل رئيسي في لحام الأنابيب الفولاذية في مصانع الأنابيب.

4. لحام القوس المغمور يلحم بشكل أساسي مواد الهياكل الفولاذية السميكة مثل أجزاء الهيكل الفولاذي، وفولاذ الجسر H، وعارضة I-beam.

5. آلة اللحام المحمية بالغاز: لحام قوس الأرجون، لحام محمي بثاني أكسيد الكربون، تحت حماية الغاز، لن تتأكسد آلة اللحام، سيكون اللحام ثابتًا، ويمكن لحام الطبقة الذهبية الملونة، ويمكن لحام المادة الرقيقة.

6. آلة اللحام بالليزر: يمكنها لحام الأسلاك الموجودة داخل الترانزستور.

٧. لحام كهربائي مؤخرة: يستخدم مصنع سلاسل الكابلات بشكل رئيسي لحام الكابلات الحديدية والأشياء الأخرى على المراسي. يمكن ربطه مع يوانغانغ، إلخ.

● آلة اللحام بالليزر

أ آلة لحام بالليزر، والمعروفة أيضًا باسم آلة اللحام بالليزر وآلة اللحام بالليزر، هي آلة تستخدم في لحام الليزر لمعالجة المواد.

مبدأ العمل

اللحام بالليزر هو استخدام نبضات ليزر عالية الطاقة لتسخين المادة موضعيًا في مساحة صغيرة. تنتشر طاقة إشعاع الليزر إلى داخل المادة عبر التوصيل الحراري، فتُصهر المادة لتكوين بركة منصهرة محددة. يُعد هذا نوعًا جديدًا من طرق اللحام، يُستخدم بشكل رئيسي في لحام المواد رقيقة الجدران والأجزاء الدقيقة، ويمكنه تحقيق اللحام النقطي، واللحام التناكبي، واللحام بالغرز، واللحام المانع للتسرب، وغيرها. يتميز بتشوه صغير، وسرعة لحام عالية، ودرز لحام ناعم وجميل، وسهولة في المعالجة بعد اللحام، وجودة عالية للدرز، وخلو من المسام، ودقة في التحكم، ونقطة تركيز صغيرة، ودقة عالية في تحديد المواقع، وسهولة في التشغيل الآلي.

الأنواع الرئيسية

آلة اللحام بالليزر تسمى أيضًا غالبًا آلة اللحام بالليزر، آلة اللحام بالليزر ذات التغذية الراجعة السلبية للطاقة، آلة اللحام بالليزر، آلة اللحام بالليزر، آلة اللحام بالليزر البارد، آلة اللحام بالليزر بالأرجون، معدات اللحام بالليزر، إلخ. وفقًا لطريقة عملها، يمكن تقسيمها غالبًا إلى آلة لحام قوالب الليزر، آلة اللحام بالليزر الأوتوماتيكية، آلة لحام ليزر المجوهرات، آلة لحام البقعة بالليزر، آلة لحام ليزر نقل الألياف البصرية، آلة لحام الجلفانومتر، آلة اللحام اليدوية، إلخ. معدات اللحام بالليزر الخاصة هناك آلات لحام الاستشعار، معدات اللحام بالليزر لألواح الفولاذ السيليكونية، ومعدات اللحام بالليزر للوحات المفاتيح.

معلمات آلة اللحام بالليزر

كثافة الطاقة

كثافة الطاقة من أهم المعايير في معالجة الليزر. فمع كثافات الطاقة العالية، يمكن تسخين الطبقة السطحية إلى درجة الغليان في نطاق زمني بالميكروثانية، مما ينتج عنه كمية كبيرة من التبخر. لذلك، تُعدّ كثافة الطاقة العالية مفيدة لعمليات إزالة المواد مثل الثقب والقطع والنقش. أما في كثافة الطاقة المنخفضة، فتستغرق درجة حرارة السطح عدة ملي ثانية للوصول إلى درجة الغليان. قبل أن يتبخر السطح، تصل الطبقة السفلية إلى درجة الانصهار، مما يُسهّل تشكيل لحام انصهار جيد. لذلك، تتراوح كثافة الطاقة في لحام الليزر بالتوصيل بين 104 و106 واط/سم².

شكل النبض

يُعدّ شكل الموجة النبضية مسألةً بالغة الأهمية في اللحام، وخاصةً لحام الصفائح. فعندما يصطدم شعاع عالي الكثافة بسطح المادة، ينعكس جزءٌ من الطاقة على سطح المعدن ويضيع، وتختلف الانعكاسية باختلاف درجة حرارة السطح. وخلال النبضة، تتفاوت انعكاسية المعدن بشكلٍ كبير.

عرض النبضة

يُعد عرض النبضة أحد المعايير المهمة في اللحام النبضي. فهو ليس معيارًا مهمًا يختلف عن إزالة المواد وصهرها فحسب، بل هو أيضًا معيار أساسي يحدد تكلفة وحجم معدات المعالجة.

تأثير مقدار عدم التركيز

عند نقطة تركيز الليزر، تكون كثافة الطاقة عالية جدًا، مما قد يؤدي إلى تبخر المادة وتكوين ثقب. بعيدًا عن التركيز، يصبح توزيع الطاقة أكثر انتظامًا. هناك نوعان من عدم التركيز: موجب وسالب. عندما تكون نقطة التركيز فوق قطعة العمل، يُسمى ذلك عدم تركيز موجب؛ بينما يُسمى عدم تركيز سالب أسفلها. وفقًا للبصريات الهندسية، إذا كانت المسافة إلى مستوى اللحام متساوية، يمكن أن يكون لكلا النوعين كثافة طاقة متشابهة. ومع ذلك، يختلف شكل تجمع المصهور. يؤدي عدم التركيز السالب إلى اختراق أعمق بسبب طريقة تشكل تجمع المصهور.

● الفرق بين آلة اللحام بالليزر وآلة اللحام الكهربائية

آلة اللحام النقطي هي طريقة لحام مقاومة، تُجمّع فيها المادة الملحومة في وصلة متداخلة، وتُضغط بين قطبين أسطوانيين، وتُستخدم فيها حرارة المقاومة لصهر المعدن الأساسي لتشكيل وصلة لحام. يُستخدم اللحام النقطي بشكل رئيسي في لحام الصفائح الرقيقة. تتضمن العملية بشكل عام: الضغط المسبق لضمان التلامس الجيد بين قطع العمل؛ والكهربة لتشكيل كتلة صلبة وحلقة بلاستيكية عند اللحام؛ والتشكيل بالطرق مع إيقاف التشغيل، بحيث تبرد الكتلة الصلبة وتتبلور تحت تأثير الضغط المستمر، مما يُشكّل بنية كثيفة خالية من ثقوب الانكماش والشقوق في وصلات اللحام.

الاختلافات:

1. آلة اللحام بالليزر

تتميز معدات اللحام بكفاءتها العالية ومزاياها الواضحة، وتُشكل جزءًا كبيرًا من عمليات اللحام. يُستخدم شعاع الليزر بشكل رئيسي كقوة لحام. عند اصطدام رأس اللحام، يمكن تجميع الشعاع عن طريق الانعكاس أو توجيه العدسة على خط اللحام، ثم يُجرى اللحام ويُستخدم في اللحام. تُستخدم هذه التطبيقات في أجهزة الاتصالات البصرية، وتكنولوجيا المعلومات، والأجهزة الطبية، والإلكترونيات، والبطاريات، وغيرها.

2. آلة لحام البقعة

كانت معدات اللحام المستخدمة سابقًا في آلات لحام البقعة تتميز بسهولة عملية التشغيل وفعالية التكلفة. وهي مناسبة لمعظم وصلات اللحام ولا تتطلب مهارات عالية. لذلك، تُعد هذه المعدات إحدى طرق اللحام التقليدية، سواءً يدويًا أو عن طريق البرمجة. وبالطبع، تحتوي آلات لحام البقعة على آلة لحام بقعة بالليزر. تتميز القطع الملحومة بآلة لحام البقعة بالليزر بسلامة اللحام، وخالية من التلوث، ونسبة تلفها منخفضة.

الفرق في الميزة:

1. لن تشوه آلة اللحام الكهربائية الأجزاء الملحومة بسبب الخصائص، وعمق اللحام والعرض جيدان، وقوة اللحام عالية، وسرعة اللحام سريعة، ودقة المكونات المعالجة عالية، وبعد اكتمال اللحام، ليست هناك حاجة للقيام بالمعالجة اللاحقة، وبالمقارنة مع آلة اللحام النقطي، تكون الأجزاء الملحومة أكثر جمالاً.

٢. لحام النقاط طريقة معقدة. ستواجه الأجزاء الهيكلية نفسها، التي تُلحم في نفس الدفعة، مشاكل في اللحام، مما سيؤثر على مظهرها ويتطلب معالجة. في الوقت نفسه، غالبًا ما تظهر تشوهات اللحام، ويمكن لآلة اللحام بالليزر تقليل هذه المشكلة.