لحام الألومنيوم بتيغ: دليل تقني شامل

يُعتبر لحام الألومنيوم بالتيغ (TIG) على نطاق واسع أحد أكثر العمليات تطلباً من الناحية التقنية في مجال اللحام. فعند العمل مع الألومنيوم، وهو المعدن الذي يتميز بخفة وزنه ومقاومته للتآكل والتوصيل العالي، تظهر مجموعة من المشاكل غير المسبوقة التي تميزه كثيراً عن الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن أن يتسبب سوء التعامل مع الألومنيوم في أن تصبح طبقة الأكسيد الطبيعية في طبقة الأكسيد الطبيعية ضعيفة أو مسامية أو غير مرغوب فيها من الناحية الهيكلية بسبب مستوى الأكسيد الطبيعي وانخفاض درجة انصهاره وقدرته على امتصاص غاز الهيدروجين. وبالتالي، فإن عملية TIG (غاز التنغستن الخامل)، أو عملية اللحام بقوس التنغستن الغازي (GTAW)، هي العملية المفضلة في الصناعة لاستخدامها في الحالات التي تكون فيها الدقة والجماليات وسلامة اللحام هي العوامل الرئيسية.

سيغطي ذلك سلوك المواد، واختيار المعدات، واختيار غاز التدريع، وإعداد الوصلة وطرق استكشاف الأخطاء وإصلاحها، على الرغم من أنه سيتم التركيز بشكل كبير على مراقبة الجودة وقابلية التكرار. بالإضافة إلى ذلك، ستتناول المقالة بالتفصيل كيفية اختيار وتشغيل آلة لحام الألومنيوم بالتيج بشكل صحيح، وإدارة أنواع مختلفة من قطع لحام الألومنيوموإنتاج وصلات متناسقة وخالية من العيوب عند محاولة لحام الألومنيوم بالتيغ. بحلول النهاية، سيكون لدى القارئ معرفة شاملة بكيفية إنشاء مجموعة ألومنيوم ملحومة بالتيغ جيدة ونظيفة وذات مظهر هيكلي جيد وفقاً لمعايير الصناعة في مجال صناعة الطيران وصناعة السيارات والصناعة البحرية وكذلك الصناعة التحويلية. 

تناقش هذه المقالة العلوم والطرق والجوانب العملية للحام TIG على الألمنيوم. وهو مخصص للاستخدام من قبل الخبراء والأشخاص المدربين تقنياً الذين يرغبون في توسيع معرفتهم حول لحام الألمنيوم في العمليات الصناعية أو عالية الأداء.

ما هو لحام الألومنيوم TIG؟

يشير مصطلح TIG لحام الألومنيوم TIG إلى عملية ربط مكونات الألومنيوم باستخدام اللحام بغاز التنغستن الخامل (TIG)، والمعروف أيضاً باسم اللحام بقوس التنغستن الغازي (GTAW). هنا، يتم توليد قوس كهربائي بواسطة قطب كهربائي من التنغستن غير القابل للاستهلاك ويتم صهر معدن الألمنيوم الأساسي وقضيب حشو في غطاء واقي من الغاز الخامل، عادةً ما يكون الأرجون. ونظراً لأن الألومنيوم يتميز بموصلية حرارية عالية ونقطة انصهار منخفضة وطبقة أكسيد ذوبان عالية، فإن لحام الألومنيوم له تلوين فريد من نوعه، ويجب أن يتم التجفيف بعناية. يتميز لحام TIG بالتحكم الموجود في مدخلات الحرارة وبركة اللحام، مما يعني أنه مثالي في المواد الرقيقة والتركيبات المتقدمة والتطبيقات الأخرى عالية الأداء. تستخدم صناعات الطيران والسيارات والصناعات البحرية، من بين صناعات أخرى، اللحام بـ TIG لتصنيع فيديو لحام مقاوم وغير قابل للتآكل وأنيق المظهر. يتطلب النجاح في "لحام الألومنيوم بتيغ" تقنية ماهرة، ومعدات مناسبة، وإعداداً دقيقاً للسطح لضمان سلامة اللحام وقوته.

لماذا لحام الألومنيوم TIG؟

لحام القوس التنغستن الغازي (GTAW)، والذي يُعرف أيضًا باسم غاز التنغستن الخامل (TIG)، هو التقنية المثالية للاستخدام حيثما كانت الدقة والتحكم والمظهر الدقيق مطلوبين. وهي توفر تحكماً لا مثيل له في كمية الحرارة المدخلة بحيث تتاح الفرصة أمام اللحامين للتحكم في سيولة حوض اللحام للألومنيوم.

يعتبر لحام TIG، عند استخدامه مع الألومنيوم مريحًا للغاية لأن:

• قطب كهربائي غير قابل للذوبان: لا يذوب قطب التنغستن الكهربائي، وهذا يضمن تحكمًا مستقرًا في القوس الكهربائي.
• بدلاً من التلوث في TIG، يوجد قدر كافٍ من التغطية بغازات التدريع، وينتهي الأمر باللحامات بتلوث قليل.
• قدرات قطبية التيار المتردد: يمكّن وضع التيار المتردد من تنظيف طبقة الأكسيد مع السماح بالاندماج العميق، وهو أمر ضروري في لحام الألومنيوم بتيغ.
• سلوك الألومنيوم في اللحام: يتطلب سلوك الألومنيوم في اللحام، خاصةً في المناطق المتأثرة بالحرارة، الاهتمام الواجب.

ينطوي لحام الألومنيوم على فهم أفضل لخصائصه الفيزيائية والكيميائية والتي تختلف كثيراً مقارنةً بالمعادن الأخرى المستخدمة على نطاق واسع. فيما يلي التحديات الرئيسية المرتبطة بلحام الألومنيوم بالألومنيوم TIG.

1. موصلية حرارية عالية جدًا

يحمل الألومنيوم الحرارة 5 أضعاف حرارة الفولاذ. وهذا يعني أن الحرارة تتبدد بسرعة من منطقة اللحام، مما يتطلب قوة أمبيرية أعلى عند محاولة لحام الألومنيوم TIG، خاصةً مع المواد السميكة. عند عدم القيام بذلك على أفضل وجه يمكن أن ينتهي الأمر باندماج فجوة أو اختراق غير منتظم للحام.

2. مشاكل طبقة الأكسيد

عند تعريض أسطح الألومنيوم للهواء، تتشكل طبقة من الأكسيد (ملتصقة بشكل موثوق) على الفور، وتكون رقيقة. يتم ذوبان هذه الطبقة عند درجة حرارة 2050 درجة مئوية تقريباً، وهي أعلى بكثير من درجة انصهار المعدن الأساسي للألمنيوم، والتي تبلغ 660 درجة مئوية. ويساعد لحام TIG، عند استخدام وضع التيار المتردد، في كسر هذه الطبقة، ولكن من المهم أيضاً أن يتم التنظيف المسبق لإنتاج ألمنيوم ملحوم بـ TIG عالي الجودة.

3. قابلية المسامية الهيدروجينية

يمتص الهيدروجين بسهولة في الألومنيوم المصهور، وهذا يمكن أن يخلق مسامية أو يسبب تشققات أثناء التبريد. يعمل الزيت أو الرطوبة أو قضبان الحشو المتسخة كمصدر للملوثات التي تتسبب في وصول الهيدروجين إلى حوض اللحام. التنظيف السليم واستخدام قضبان الحشو الجافة ضروريان لتجنب العيوب في أجزاء لحام الألومنيوم.

جدول الملخص الفني للحام الألومنيوم بالتيغ (TIG)

فيما يلي جدول تقني شامل يلخص الجوانب الرئيسية للحام الألومنيوم TIG، بما في ذلك معلمات اللحام وأنواع الوصلات والعيوب الشائعة وكيفية التعامل معها. في هذا الجدول، تجمع بين أفكار مقالك، وهو أصلي وتقني للغاية.

نصيحة:

احرص على معايرة ماكينة لحام الألومنيوم بالتيج بشكل صحيح لسلسلة السبائك التي تستخدمها، وتحقق دائمًا من سلامة التدريع قبل بدء عمليات الإنتاج. في الألومنيوم، ترتبط جودة اللحامات في الألومنيوم بجودة إعداد السطح وضبط المعلمات بقدر ارتباطها بجودة المشغل.

اختيار آلة لحام الألومنيوم TIG المناسبة

يُعد اختيار ماكينة لحام الألومنيوم TIG المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق لحامات نظيفة وقوية وخالية من العيوب عند العمل على الألومنيوم. نظرًا لأن خصائص الألومنيوم تتطلب تحكمًا دقيقًا في الحرارة وثبات القوس والقطبية، فلا يمكن استخدام كل ماكينة من ماكينات TIG على مثل هذه المادة. فيما يلي المواصفات والمميزات الحيوية التي يجب النظر إليها.

1. لحام قدرة اللحام بالتيار المتردد

سيحتاج الألومنيوم إلى تيار متردد (AC) لقطع طبقة الأكسيد بنجاح، وفي الوقت نفسه، تحقيق اختراق جيد للحام. لا يمكن استخدام ماكينة خالية من التيار المتردد أثناء لحام الألومنيوم بالتيار المتردد (TIG). تمكّنك الماكينات عالية التقنية من ضبط توازن التيار المتردد، وهو نسبة التنظيف/الاختراق.

2. بدء تشغيل القوس عالي التردد العالي التردد

بدء التشغيل عالي التردد إلزامي لمنع تلوث القطب الكهربائي والتصاقه. يتيح بدء التشغيل بالتردد العالي بداية قوس نظيفة وخالية من التلامس، مما يساعد على الحفاظ على سلامة التنغستن واستقرار القوس، خاصة عند لحام أجزاء اللحام الرقيقة أو الرقيقة من الألومنيوم.

3. يمكن التحكم في التردد/شكل الموجة

تتيح وحدات لحام الألومنيوم الحديثة من الألومنيوم المخروطي للمستخدمين تخصيص تردد التيار المتردد (عادةً 60-200 هرتز)، مما يزيد من حدة مخروط القوس ويحسن التحكم. يتم توفير المزيد من فرص ضبط الأداء بين مختلف سبائك الألومنيوم ومفاصل اللحام من خلال التحكم في شكل الموجة (موجة مربعة أو مربعة ناعمة).

4. وظيفة اللحام النبضي

تُستخدم إعدادات النبض للتحكم في كمية الحرارة المطبقة والالتواء، خاصة في المواد الرقيقة أو التجميع الحساس للحرارة. وهذا أمر حيوي عند محاولة لحام الألومنيوم بالتيغ في أعمال لحام الألومنيوم في الفضاء أو السيارات أو الإلكترونيات.

5. تحكُّم عن بُعد ودواسة القدمين

من السهل التحكم في التباينات في التيار في الوقت الحقيقي باستخدام دواسة القدم أو جهاز تحكم عن بعد بأطراف الأصابع، وتمنع خطر السخونة الزائدة أو الاختراق السفلي في الوصلات المعقدة أو المتعرجة الشائعة في الألومنيوم الملحوم بـ TIG.

غازات التدريع ومواد الحشو

يؤثر اختيار قضيب الحشو وغاز التدريع في لحام الألومنيوم TIG تأثيرًا مباشرًا على جودة اللحام والأداء الميكانيكي ومقاومة التآكل. تستجيب سبائك الألومنيوم المختلفة بشكل فريد لمختلف تركيبات الحشو وبيئات التدريع، مما يجعل الاختيار المستنير ضروريًا، خاصة عند تصنيع أجزاء لحام الألومنيوم الحرجة.

1. اختيار قضيب الحشو المناسب

يعتمد توافق قضبان الحشو على السبيكة الأساسية والخصائص المقصودة للحام النهائي. وقد يكون حشو الألومنيوم شائعاً ليشمل:

ER4043

هذا الحشو القائم على السيليكون سائل؛ ومن ثم فهو ملحوم. وهو مقاوم للتشقق بشكل جيد، ويتناسب مع المعادن الأساسية من السلسلة 6xxx. ولكنه ضعيف بالمقارنة مع ER5356.

ER5356

حشوة مغنيسيوم محسّنة من المغنيسيوم أقوى وقابلة للسحب. وهو مناسب في الأعمال الإنشائية والمناطق التي تحتاج إلى أنودة ما بعد اللحام. يمكن استخدامه عادةً في سبائك الألومنيوم 5xxx و6xxx.

ER4045

مثل ER4043 مع تدفق أكبر وميل أقل للتشقق الساخن. ولأنه يمكن لحامه بشكل أسرع وإنتاج لحام مبلل أفضل، فهو شائع في استخدامات السيارات.

سيمنع اختيار مادة حشو مناسبة التشقق والمسامية ومشكلة الهشاشة بعد اللحام (عند استخدام سبائك الألومنيوم غير المتشابهة).

2. اختيار غاز التدريع

يجب القيام بحماية حوض اللحام من التلوث الجوي بشكل صحيح. والغاز القياسي للحام الألومنيوم بالتيغ هو:

100% أرغون 100%

يوفر الأرغون قوس لحام جيد، وقدرة على التنظيف بالتيار المتردد وتحكم ممتاز في حوض اللحام. يناسب أي سمك للألومنيوم وأي استخدام تقريبًا.

خلطات الأرجون/الهيليوم

تزيد إضافة الهيليوم من مدخلات الحرارة وطاقة القوس، وهذا يعزز الاختراق على الألومنيوم السميك. يعد مزيج الهيليوم 75% / 25% من الهيليوم/ 25% من الأرجون شائعًا في التطبيقات الصناعية التي تتضمن أجزاء لحام الألومنيوم الثقيلة.

3. معدل تدفق الغاز ونقاوته

معدل التدفق: يتراوح معدل التدفق الأكثر شيوعًا بين 15 و20 قدم مكعب في الساعة (CFH) لمعظم الوظائف. وقد تكون غرف الحماية الأساسية قليلة جدًا مما يؤدي إلى الأكسدة، وقد تكون كثيرة جدًا مما يؤدي إلى حدوث اضطراب وتلوث.

النقاء يمكن استخدام الأرجون بدرجة نقاء 99.99 في المائة على الأقل في اللحام. ويعد عدم استقرار القوس والألومنيوم الملحوم بالتيغ المسامي من نواتج الغاز الملوث.

عندما يتعلق الأمر بغازات التدريع، يجب اختيار 100% الأرجون. يمكن استخدام مزيج الهيليوم أو الهيليوم-الأرجون-الأرجون في حالات خاصة لزيادة الاختراق، خاصة على أجزاء اللحام السميكة من الألومنيوم.

تحضير السطح: الحل لتنظيف اللحامات

يُعد إعداد السطح من أهم الخطوات لضمان الحصول على نتائج لحام الألومنيوم TIG عالي الجودة. فعلى النقيض من المعادن الأخرى، يشكّل الألمنيوم طبقة أكسيد قوية في أي وقت تقريباً عند تعريضه للهواء. ولا يذوب هذا الأكسيد عند درجة حرارة أعلى بكثير (2050 درجة مئوية) من المعدن الأساسي (660 درجة مئوية) فحسب، بل إنه يلتقط أيضاً الملوثات مثل الرطوبة والزيت وكذلك الهيدروكربونات. قد يؤدي عدم إزالته إلى ضعف ثبات القوس والمسامية وعدم اكتمال الاندماج والفشل الهيكلي، خاصةً في اللحامات الحاملة أو اللحامات ذات الضغط.

1. التنظيف الميكانيكي

قم بالتنظيف أولاً بمسح الأوساخ أو الزيت أو الطلاء بقطعة قماش نظيفة خالية من الوبر باستخدام الأسيتون أو مزيل شحوم خاص بالألمنيوم. ثم قم بفرك طبقة الأكسيد باستخدام فرشاة سلك من الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي يجب استخدامها حصرياً على الألومنيوم. قبل اللحام مباشرة، يجب إجراء التنظيف بالفرشاة لتجنب إعادة الأكسدة.

2. التنظيف الكيميائي

في التطبيقات الأكثر تطلبًا مثل شطف حمض النيتريك يمكن استخدام شطف حمض النيتريك بعد الحفر الكيميائي باستخدام سائل قلوي (مثل هيدروكسيد الصوديوم). هذا يزيل كلًا من الرواسب العضوية وغير العضوية ويجعل السطح نشطًا كيميائيًا لإجراء اللحام.

3. لياقة المفاصل وتكييف الحواف

سيساعد التركيب الجيد وإعداد الحواف في الحفاظ على التحكم في القوس وتغطية جيدة للغاز. يجب أن تكون الحواف الخشنة مشطوفة قليلاً ويجب ألا تحتوي جميع الأسطح على نتوءات أو تشويهات أكسيد، في حالة الوصلات بين قطع الألومنيوم التي سيتم لحامها باللحام بالتيج حيث يكون الاندماج العميق ضرورياً.

يعد الإعداد المتسق والنظيف أمرًا ضروريًا عند العمل مع التجميعات الدقيقة أو أجزاء لحام الألومنيوم عالية التكامل. حتى أفضل آلات لحام الألومنيوم لا يمكنها تعويض السطح الملوث.

معلمات وطرق لحام TIG

يجب إنتاج لحامات ألومنيوم متناسقة وعالية التكامل فقط من خلال إتقان معلمات اللحام والتقنيات المتعلقة بالشعلة. تتطلب الاستجابة الحرارية السريعة ودرجة حرارة الذوبان المنخفضة وحساسية الألومنيوم للتلوث تحكمًا شبه دقيق في التكوين الكهربائي ومسافة القوس وكذلك توزيع معدن الحشو. يوضح هذا القسم أهم معلمات TIG وأفضل الممارسات المستخدمة في لحام الألومنيوم بالتيغ على المستوى الاحترافي.

1. إعدادات الأمبير

يتم التحكم في مدخلات الحرارة بواسطة الأمبيرية مباشرة. الحد الأدنى النموذجي لسمك الألومنيوم هو 1 أمبير لكل 0.001 بوصة من سمك المعدن الأساسي، على الرغم من أن الألومنيوم يتطلب في كثير من الأحيان أكثر من ذلك بسبب ارتفاع معدل التبادل الحراري. على سبيل المثال:

• ألومنيوم عند 1/8 (125-140 أمبير)
• صفيحة رقيقة (0.040 بوصة): تحكم نبضي 40-50 أمبير

يُقترح استخدام دواسة قدم ذات أمبيرات حية أو جهاز تحكم عن بُعد بأطراف الأصابع إلا إذا كنت تقوم بلحام مواد سميكة جدًا، وقد تقوم بتغييرات مستمرة في المواد/السماكة و/أو إجراء تغييرات في مقاطع الوصلات.

2. التحكم في توازن التيار المتردد

تسمح معدات TIG الحديثة بتغيير نسبة التيار المتردد، بين القطب السالب (EN) إلى القطب الموجب (EP):

• EN: يعطي اختراقاً في مزيد من التفاصيل
• EP: يؤكسد طبقة الأكسيد

خط الأساس العادي هو 70 % EN، 30 % EP. مع زيادة EN، يتم الحصول على فوائد الاختراق عند فقدان تأثير التنظيف، وقد لا يكون هذا مناسبًا للألومنيوم المؤكسد بشدة.

3. تعديلات تردد التيار المتردد

تؤدي زيادة تردد التيار المتردد (عادةً من 60 هرتز إلى 200 هرتز) إلى تضييق استقرار القوس. زيادة عدد مرات استخدام المرحاض:

• يضع تحكماً أفضل في الاتجاه
• يقلل من تجول الأقواس
• يحسن من مظهر اللحام

وهذا مفيد بشكل خاص عند العمل على أجزاء لحام الألومنيوم الرقيقة أو التجميلية.

4. اختيار قطب التنغستن وتحضيره

• لحام الألومنيوم بالتيار المتردد: استخدم النوع المناسب من التنجستن.
• تنجستن نقي: ينتج طرفًا كرويًا بتيار متردد، وهو مستقر مع الماكينات القديمة
• 2 في المائة من اللانثان أو السيري: الخيار في المحولات العاكسة المعاصرة بسبب بدء تشغيل القوس الكهربائي بشكل أفضل وانخفاض الاستهلاك

يجب أن تتطابق الأمبيرية مع حجم التنجستن (على سبيل المثال 3/32، 1/8″)، حيث أن التشغيل بحجم كبير جدًا قد يسبب عدم استقرار القوس أو ذوبان القطب.

5. التقنية والتعامل مع قضبان الحشو

قم بإدخال القضيب في حوض اللحام بوتيرة ثابتة في الجانب الأمامي من حوض اللحام وليس مباشرة في القوس. هذا يحد من عدد الاضطرابات والأكسدة. استخدم سبائك قضبان الحشو المناسبة للمعدن الأساسي (ER4043 أو ER5356 هي الأكثر شيوعًا) وتجنب تبلل القضبان أو تلوثها حتى يمكن تجنب امتصاص الهيدروجين الخطير للغاية.

6. الارتفاع وزاوية الشعلة

حافظ على تقليل طول القوس إلى الحد الأدنى - من الناحية المثالية أقل من 1/8 بوصة لتقليل تجول القوس والتلوث. الشعلة: يجب أن يكون مائلًا بزاوية حوالي 10-15 س مائلًا لأعلى، مع اتجاه الحركة. يوفر ذلك مزيدًا من الرؤية وتغطية غاز التدريع.

من المهم تعلم هذه المعلمات وإتقانها مع الممارسة، والفهم الدقيق لسلوك المواد هو ما يجب أن يكون وراء الوصلات عالية الجودة مع الألومنيوم التي يتم تحقيقها بواسطة اللحام بالتيغ TIG، خاصة في مجال الطيران والسيارات وكذلك التطبيقات الهيكلية.

تقنية لحام لحام الألومنيوم TIG

عندما تقوم بلحام الألومنيوم بالألومنيوم TIG، فإن التقنية مهمة بقدر أهمية إعدادات الماكينة. يتخذ المحترفون ما يلي:

• زاوية الشعلة: حافظ عليه بزاوية 15 درجة بزاوية 15 درجة مع توجيه العمودي في الاتجاه الذي تسير فيه.
• طول القوس: حافظ على طول القوس صغيرًا (1/8″ أو أقل) لتقليل المسامية والتلوث.
• سرعة السفر: إذا كان بطيئًا جدًا، فستتم إضافة حرارة زائدة، وسيكون التشويه شاقًا. قم بالسرعة الكافية التي تجعلك تتحكم في الأمر، ولكن ليس بسرعة كبيرة بحيث تسخن.
• قضيب الحشو: قم بإجراء خطوات حشو متكررة ومنتظمة وغمر الحشو في مقدمة حوض اللحام وليس في القوس.

يجب الانتباه جيدًا إلى حوض اللحام. نظرًا لسرعة انصهار الألومنيوم، قد يكون من الصعب رؤية حوض اللحام المنصهر بوضوح لأنه عاكس لأنه يتحول بسرعة إلى سائل.

تصميم الوصلة - لحام الألومنيوم

يُعد التصميم الفعال للمفصل أمرًا ضروريًا لتحقيق اللحامات السليمة هيكليًا والنظيفة من الناحية الجمالية والخالية من العيوب في لحام الألومنيوم بالتيغ. يتميز الألومنيوم بأنه موصل للحرارة بدرجة حرارة منخفضة ودرجة حرارة انصهار منخفضة ويمكن أن يلتوي بسهولة عند ارتفاع درجة حرارته؛ وبالتالي يجب التفكير بوضوح في تكوين وصلة اللحام. يشرح هذا القسم كيف يمكن للتصميم المناسب للمفصل أن يقلل من تركيزات الإجهاد، ويمنع الالتواء، ويحسن جودة اللحام، خاصةً عند استخدام لحام الألومنيوم بالتغ.

مبادئ مهمة للتصميم الجماعي

تتطلب الطبيعة الديناميكية الحرارية للألومنيوم أن يأخذ تصميم الوصلات بعين الاعتبار أنه يبدد الحرارة بسرعة ويتمدد مع التحميل الحراري. وعلى عكس الفولاذ، فإن الألومنيوم يتمدد أكثر بكثير عند تسخينه، حتى ضعف ما يتمدد، وهي حقيقة يمكن أن تؤدي إلى تشويه أو تفجير أي جزء غير محكم التركيب بسهولة. من المعتاد ترك فجوة جذرية صغيرة في الوصلات التناكبية (عادةً 1/16 بوصة) لتعويض التمدد وتوفير اختراق كامل. ويتمثل دور اللحام بالتلحيم بالتلحيم بالغاز TIG، حيثما تكون هناك حاجة إلى مستويات عالية من الدقة، في أن الوصلة يجب أن تحافظ على استقرار حوض اللحام وتوفر إمكانية التغطية الكاملة باستخدام غاز التدريع. وتجدر الإشارة إلى أنه يجب تصميم الشعلة وقضيب الحشو بأكبر قدر ممكن من السهولة عندما تكون الهندسة ضيقة أو عندما يتم تعيين أي مهام متعددة الممرات.

الأنواع الواسعة الانتشار للوصلات المستخدمة في لحام الألومنيوم TIG

تعتبر الوصلات التناكبية ومفصل اللفة ومفصل اللفة ومفصل T ومفصل الزاوية من أكثر ترتيبات الوصلات المصنوعة من الألومنيوم شيوعًا. ويختلف الاثنان في فوائدهما واعتباراتهما الفنية.

• تتناسب الوصلات التناكبية بشكل جيد للغاية في عملية لحام الألواح المسطحة. تساعد فتحة الجذر الصغيرة في توفير اختراق جيد وتسمح بالتمدد الحراري.
• تتميز الوصلات اللولبية بسهولة محاذاة الوصلات اللولبية، وتتمتع بقوة ميكانيكية جيدة، وهي عرضة لحبس الأكاسيد بين الأسطح ما لم يتم تنظيفها جيدًا قبل اللحام.
• توجد الوصلات على شكل حرف T في الغالب في الإطارات والدعامات والدعامات. وينبغي أن تكون هذه التركيبات جيدة لتجنب الاهتزازات لأن الألومنيوم معدن لين ويذوب عند تعرضه للحرارة.
• تعتبر وصلات الزوايا جيدة في العبوات والصناديق، ولكنها تحرق المواد الرقيقة ما لم يتم الانتباه بعناية إلى كمية الحرارة المطبقة.

في جميع هذه الحالات، يجب على عمال اللحام مراعاة كل من القوة الهيكلية وإمكانية الوصول إلى اللحام لضمان النجاح، خاصةً عند إنشاء أجزاء لحام الألومنيوم الحرجة.

إعداد الحواف والتركيب

في لحام TIG، يعد إعداد الحواف مهمًا جدًا لأن الألومنيوم حساس للغاية للتلوث والاندماج غير الكامل. مع المواد السميكة (أكبر من 3/16 بوصة)، يجب أن تكون حواف الوصلة مشطوفة (30-37.5) لتشكيل أخدود لترسيب الحشو بشكل صحيح. يجب أن تكون الحواف خالية من الأكسيد والنتوءات، وتحتاج إلى معالجة مسبقة بفرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو مادة كيميائية مثرية.

هذا التثبيت مهم للغاية أيضًا للتعامل مع الطبيعة اللينة للألومنيوم وقابليته للحركات المدفوعة حراريًا. يجب استخدام النحاس، وقضبان التبريد المصنوعة من الألومنيوم، ومشابك الصلابة واللحامات المسامير لضمان عدم حدوث أي اعوجاج. عند التعامل مع الصفائح الرقيقة، يمكن استخدام ألواح احتياطية لدعم حوض اللحام. إن قوة الألومنيوم المنخفضة للتشوه في وجود الحرارة تجعل من التقييد المناسب للوصلات مصدر قلق أساسي.

اعتبارات ماكينة لحام الألومنيوم TIG

يؤثر أداء ماكينة لحام الألومنيوم TIG بشكل مباشر على مدى جودة أداء تصميم الوصلة أثناء اللحام. تسمح ماكينات TIG عالية الجودة المستخدمة في الألومنيوم بإمكانيات مثل التحكم في توازن التيار المتردد (المستخدم في التنظيف والاختراق)، وضبط التردد (المستخدم في ضبط دقة القوس)، وبدء التردد العالي (المستخدم في فصل بدء القوس الخالي من التلوث). وفي غيابها، يمكن حتى أكثر الوصلات المصممة بعناية فائقة أن تسفر عن أداء ضعيف بسبب عدم كفاية ثبات القوس أو ضعف الاندماج أو انحباس الأكاسيد. عند التعامل مع الوظائف الدقيقة أو الحاملة للأحمال، يتعين على عمال اللحام التأكد من أن نوع الوصلة التي يقومون بها يتناسب مع نوع الماكينة التي يقومون بتشغيلها.

الأعطال العامة في الألومنيوم الملحوم بالتيج والوقاية منها

حتى مع وجود المعدات والمهارة المناسبة، يمثل لحام الألومنيوم بالتلحيم بالتيغ TIG تحديات فريدة من نوعها يمكن أن تؤدي إلى عيوب اللحام إذا لم تتم إدارتها بعناية. قد يؤدي التلوث بالأكاسيد أو الإدخال غير الصحيح للحرارة أو سوء التدريع إلى الإضرار بالمظهر التجميلي وكذلك قوة اللحام. وترد أدناه المشاكل المحتملة الجديدة مع الأسباب الأكثر شيوعًا والطرق الممكنة لمنعها بشكل منهجي من خلال الممارسة والتحكم في المشاكل التي من المرجح أن تواجهها عند العمل مع الألومنيوم الملحوم بالتيج.

1. المسامية (انحباس الغازات)

المسامية: يحدث هذا نتيجة لاحتباس غاز الهيدروجين في المركبة السائلة أثناء تصلب حوض اللحام. وهو عرضة لذلك بشكل خاص عند تطبيقه على الألومنيوم الذي يتفاعل بشدة مع الهيدروجين الذي قد يوجد في رطوبة الهواء وقضبان الحشو الملوثة والمعادن الأساسية غير النظيفة.

الوقاية:

• يجب استخدام غاز تدريع الأرجون بدرجة نقاء 99.99%، ويجب الحفاظ على التدفق المناسب (15-20 CFH).
• يفضل الاحتفاظ بقضبان التعبئة الطرفية في حالة جافة وغير ملوثة بالزيوت أو الأكسدة.
• قم بتنظيف المعدن السفلي جيدًا بالأسيتون ثم قم بتنظيفه بفرشاة خاصة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
• يجب تجنب التيارات الهوائية أو المراوح حتى لا تتأثر تغطية الغاز أثناء اللحام.

2. الاندماج غير الكامل

السبب: عندما لا يكون معدن اللحام ملتصقًا تمامًا مع المعدن الأساسي أو الممرات المجاورة، يحدث هذا العيب. وعادةً ما يكون ذلك نتيجة لانخفاض الأمبيرية أو ارتفاع سرعة الحركة أو الأسطح غير النظيفة.

الوقاية:

• ضع أمبيرية مناسبة لسُمك المادة (كقاعدة، 1 أمبير لكل 0.001" ألومنيوم).
• قم بتقليل سرعة الحركة إلى السرعة التي تمكّن المعدن الأساسي من الذوبان بالكامل.
• اغسل المساحات بعناية واحصل على مفاصل مقبولة مفتوحة ومكشوفة تماماً.
• استخدم طول قوس قصير وقم بلف الانحناء في الزوايا الصحيحة لأي من الوصلات.

3. التكسير

السبب: يمكن أن يحدث التشقق أثناء التصلب (الكسر الساخن: التشقق الساخن) أو بعد التبريد (الكسر البارد: التشقق البارد)، خاصةً في لحامات الألومنيوم عالية القوة أو اللحامات ذات المواد المختلفة. يحدث عادةً بسبب وجود معدن حشو سيء أو تبريد سريع.

الوقاية:

• يجب اختيار معادن الحشو. في حالة واحدة، ER5356 قوي ومقاوم للتشقق، على عكس ER4043.
• بسبب مشاكل الصدمة الحرارية، قم بالتسخين المسبق للمناطق السميكة حتى 150 200 درجة فهرنهايت.
• لا تقم باللحام على الأسطح الملوثة وتأكد من تنظيف طبقات الأكسيد قبل اللحام.
• استفد من هندسة المفاصل الجيدة لتقليل تركيز الضغط.

4. الكثير من الحرارة المضافة والتشويه

السبب: يتميز الألومنيوم بموصلية حرارية عالية، مما قد يؤدي إلى انتشار الحرارة الزائدة في منطقة اللحام، وهو ما لا يمكن التحكم فيه. عندما تكون رقيقة، تحترق المقاطع أو تتشوه الهياكل الأكبر ببساطة.

الوقاية:

• تطبيق اللحام بالنبضات TIG للحصول على متوسط مدخلات حرارة أقل وكذلك الاختراق.
• عندما تستخدم مكونات المشبك قضبان الدعم أو كتل التبريد، عند الضرورة.
• قم بتطبيق الحرارة على عدة تمريرات على المقاطع السميكة بدلاً من محاولة عمل اللحام في تمريرة واحدة.
• من خلال تعديل التحكم في توازن التيار المتردد ومواد ضبط التردد، يمكن تنقية طاقة القوس وتقليل التسخين الجانبي.

5. اللحامات المؤكسدة (الشوائب والأكسدة)

الشرح: يحتوي الألومنيوم على طبقة أكسيد ملتصقة (درجة حرارة الانصهار ~ 2050 درجة مئوية) التي يجب إزالتها قبل اللحام. خلاف ذلك، يمكن أن تشكل شوائب وتمنع الاندماج المثالي، مما يجعل اللحام ضعيفًا.

الوقاية:

• زيادة تنظيف سطح اللحام باستخدام التحكم في توازن التيار المتردد.
• يجب أن يتم تنظيف السطح بالفرشاة وإزالة الشحوم من السطح طوال الوقت قبل اللحام.
• تجنب ملامسة الأسطح التي قمت بتنظيفها باليد العارية، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى تلوثها، كما أن الزيوت تجعلها خالية من التلوث.
• قم بتغيير عدسات الغاز والأكواب من حين لآخر للحفاظ على التغطية المناسبة للتدريع.

تطبيقات العالم الحقيقي للحام الألومنيوم بالتيغ TIG

لا يمكن الاستغناء عن لحام الألومنيوم TIG في الصناعات التي تكون فيها الجماليات والقوة ومقاومة التآكل من الأمور الأساسية:

• الفضاء الجوي: الألواح الهيكلية لجسم الطائرة والدعامات وخزانات الوقود
• السيارات ورياضة السيارات: أنابيب المبرد البيني، والهيكل، والعجلات
• الهندسة البحرية: سبائك الألومنيوم، المقاومة للتآكل، مثل الهياكل والسلالم والقضبان
• المعدات الطبية: إطار الألومنيوم المستخدم في معدات التصوير والتنقل
• حاويات خفيفة الوزن: الغلاف الواقي، مما يخلق حاويات لا تغطي التكنولوجيا فحسب، بل تضيف أيضًا عنصر تصميم إلى الأجهزة الإلكترونية للمستهلك أو المعدات الإلكترونية الصناعية.

في جميع هذه التطبيقات، يعد اختيار ماكينة لحام الألومنيوم بالتيغ الصحيحة وإتقان القدرة على لحام الألومنيوم بالتيغ بأمان ونظافة أمرًا بالغ الأهمية.

نصائح وحيل الخبراء

بالنسبة للمحترفين الذين يتطلعون إلى صقل مهاراتهم في لحام الألومنيوم TIG، ضع في اعتبارك النصائح المتقدمة التالية:

• التطهير الخلفي: عند اللحام على الأنابيب أو الصناديق المغلقة، من الضروري تطهير الأنبوب أو الصندوق بالأرجون وإلا ستحدث أكسدة داخلية.
• التسخين المسبق: وهو مفيد في حالة وجود مقاطع سميكة. وللحفاظ على تقليل الصدمة الحرارية وتحسين الانصهار، يتم التسخين المسبق عند درجة حرارة تتراوح بين 150 و200 درجة فهرنهايت (65-93 درجة مئوية).
• استخدام دواسة القدم: يسمح التحكم الدقيق في الأمبيرية في الوقت الحقيقي بالتعديل بناءً على سلوك حوض اللحام - وهو أمر حيوي لأجزاء اللحام الدقيقة المصنوعة من الألومنيوم.
• تنظيف ما بعد اللحام: إزالة السخام وأكسيد ما بعد اللحام، عادةً على اللحامات التجميلية، باستخدام فرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

الخاتمة

يُعد إتقان لحام الألومنيوم بالتيغ (TIG) علامة فارقة في مسيرة أي عامل لحام. إن مهارة الحرفة هي الإتقان - فهي تعطي أعلى درجة من التحكم والمظهر الجمالي للحامات بالإضافة إلى أقوى الخصائص الميكانيكية، ولكنها تتطلب معرفة عميقة وتفاصيل ومهارة عالية المستوى من الحرفيين.

بدءاً من تحضير المعدن الأساسي واختيار ماكينة لحام الألومنيوم تيغ المناسبة ووصولاً إلى إتقان تقنية القوس الكهربائي وإدارة العيوب في وصلات الألومنيوم الملحومة بالتيغ. ومع ذلك، فإن أولئك الذين يستطيعون لحام الألومنيوم بالتيغ على مستوى احترافي يفتح لهم المجال أمام الصناعات ذات الطلب العالي وأدوار التصنيع الدقيق.

سواء كنت تقوم بتصنيع إطارات هيكلية، أو مكونات بحرية، أو حاويات معقدة، فإن القدرة على العمل بثقة مع الألومنيوم تظل أجزاء اللحام باستخدام عملية TIG معياراً ذهبياً في العالم الحديث. 

الأسئلة المتداولة

1. ما هو الإعداد الأفضل للحام الألومنيوم تيغ؟

استخدم ماكينة تيار متردد TIG ذات بدء تشغيل عالي التردد و2 في المائة من التنجستن اللانثاني وغاز الأرجون النقي. تأكد من أن القوس محكم وسلس قبل اللحام.

2. لماذا توجد مسامية في الألومنيوم الملحوم بالتيج؟

عادة ما تكون الرطوبة أو التلوث هي سبب المسامية. لا تنظف أبدًا بالمذيبات بخلاف الأسيتون وفرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وقم بتخزين قضبان الحشو في مكان جاف.

3. ما هي الميزات التي يجب أن تتوفر في ماكينة لحام الألومنيوم؟

ابحث عن توازن التيار المتردد، ووضع النبض وبدء التشغيل عالي التردد. تحقق هذه الخصائص التحكم في الحرارة واستقرار القوس الكهربائي وتقليل العيوب في الألومنيوم.

4. كيف يمكنني ضمان قوة أجزاء لحام الألومنيوم؟

استخدام معدن الحشو الصحيح (مثل ER5356)، وتنظيفه، والتسخين المسبق عند الضرورة، وفحص اللحام بعد الانتهاء للتحقق من القوة الكاملة.