اللحــام Welding
اللحام هو عبارة عن عملية للحصول على وصلة غير قابلة للفك ، من خلال التسخين الموضعي لأطراف الأجزاء الموصلة ، وللتعرف على الجانب العملي في عمليات وصل المعادن باللحام ، فإنه يمكن تلخيص ذلك من خلال تأمل أي جسم معدني في درجة حرارته العادية … أي في درجة حرارة الجو المحيط . نجد أن أساس تماسك هذا الجسم وعدم تفككه ، هو قوة الجذب المتبادلة بين الذرات المكونة لمادة هذا الفلز (المعدن) ، ومقاومة جزيئاته للانفصال عن بعضها البعض ، لذلك عند إجراء عملية وصل للأجزاء المعدنية المتشابهة عن طريق اللحام ، فأنه يجب العمل على تهيـئة الأطراف المراد وصـلها ، لكي تتقارب ذراتها مع بعضهما البعض وتندمـج أكثر ، بحيث تتماثل ظروف كل منهما مع الجزء الآخر ، ومن ثم فإن وصل هذه الأطراف سيكون أمراً حتمياً ، الذي سيؤدي إلى وصلة دائمة غير قابلة للتفكك.ومن خلال تقدم التكنولوجيا الهندسية التي خطت بخطاً واسعة في شتى أنحاء العالم ، حيث بنيى العديد من المنشآت المعدنية ومكوناتها من ماكينات حديثة التي تكفل مستوى عالى من الدقة والجودة ، أدى ذلك إلى تحقق مزيداً من الإنتاج . ينبغي أن يدفعنا ذلك إلى زيادة الإهتمام بالتكنولوجيا التي تعرف بعلم الفنون الصناعية من جهة ، وعلم الأساليب والأعمال المتصلة بالتطبيقات الصناعية من جهة أخرى. تشتمل التكنولوجيا على كافة أعمال التخطيط والاعداد والاشراف اللازمة للعمليات الفنيـة ، والتي يقصـد بها تنظيم عمليات الإنتاج بشكل إقتصادي ، على أن يؤخذ في الإعتبار كافة العاملين في هذا المجال وقدراتهم.أدى تنظيم العمليات التكنولوجية بشكل إقتصادي إلى الإهتمام بوصـل المعادن باللحام ، فقد كانت النظرة إلى وصل المعادن باللحام نظرة قاصرة على إنها مجرد حرفة وليس علماً تطبيقياً ، وتغير هذا المفهوم وأصبح اللحام علماً في مقدمة علوم الهندسية الميكانيكية الحديثة ، ويكفي للدلالة على ذلك إلقاء نظرة سريعة على أهم المنشآت المعدنية في العصر الحديث إبتداءً من المفاعلات النووية ـ الصواريخ ـ سـفن الفضاء ـ الأقمار الصناعية ـ الطائرات ـ السـفن ـ الجسور (الكباري) ـ وسائل النقل المختلفة … إلى أصغر وأدنى الأجهزة الإلكترونية ، لنجد أنها ليست في واقع الأمر إلا إنها سوى مكونات معدنية تم تجميعها مع بعضها البعض بواسطة طرق اللحام المختلفة. وقد أدى الإهتمام بهذا العلم إلى التقدم في عمليات اللحام باستخدام أشعة الليزر ، والتحكم عن بعد في عمليات ما كان من الممكن تحقيقها من سنوات قليلة مضت ، مثل لحام وإصلاح أجزاء بمركبة فضاء أثناء دورانها حول الأرض من خلال التحكم بجهاز تشغيل من على سطح الأرض ، أو لحام أسلاك لا يزيد قطرها عن بضعة أجزاء من الألف من الملليمتر ، أو إجراء عمليات لحام في داخل مفاعل نووي عامل دون خطر التعرض للإشعاعات النووية المدمرة ، ومن ثم فقد أدى ذلك إلى إنتشار وسائل الوصل باللحام بإعتبارها من أفضل أنواع الوصلات الدائمة ، وبالتالي فقد حلت محل وسيلة الوصل بمسامير البرشام بشكل كبير ، بالإضافة إلى أنه في الوقت الحالي قد بدأت الأجزاء الموصلة باللحام تحل محل أجزاء الماكينات المشكلة بالطرق والسبك بنجاح . هذا بالإضافة إلى عمليات اللحام والقطع باستخدام اللهب والكهرباء ، وأيضاً بأساليب اللحام الحديثة وعلى سبيل المثال لا الحصر … كاللحام بالقوس الكهربائي المحجب بغاز واق أو خامل ـاللحام بالقوس المغمور ـ اللحام بقوس البلازما ـ اللحام بالحزمة الالكترونية ـ اللحام بالحزمة الضوئية من خلال استخدام حزمة ضوئية حادة من أشعة الليزر ذات مقطع مجهري صغير تولد كثافة حرارية عالية ـ اللحام بأشعة الليزر ـ اللحام بالذبذبات فوق السمعية ـ اللحام بالاحتكاكـ اللحام بالتكسية ـ التكسية السطحية بطبقات صلدة ـ التكسية بقوس البلازما ـ التكسية برش المعادن ـ لحام الثرميت ـ اللحام بالقوس باستخدام الهيدروجين الذري ـ لحام القوس المحجب بغاز ثاني أكسيد الكربون ـ اللحام الكهربائي الخبثي ـ القطع القوسي الهوائي ـ القطـع باللهب ـ القطع بقوس نافذ بالبلازما ـ القطع أسفل سطح الماء باستخدام الأكسوجين وغاز الأكسي إستيلين أو باستخدام القوس والأكسوجين.ومن ثم فإنه يمكن تفسير عمليات اللحام بأنها عمليات للوصل الدائم بين المعادن باستخدام الحرارة أو باستخدام الضغط والحرارة ، حيث تتخالط جزيئات القطع المراد وصلها ببعضها البعض عند منطقة التأثير ، وذلك عن طريق اسـتخدام معدن إضافي أو بدونه ، وعمليات اللحام هي وسيلة للحصول على وصـلات قوية دائمة غير قابلة للفك … وأيضا غير قابلة للتسرب ، حيث أنها تعطي نفس خواص المعدن الأساسي.يتناول هذا الموضوع عرض لبعض عمليات اللحام والقطع ، كاللحام بالصهر عن طريق استخدام الغاز.
لحام وقطع المعادناللحام هو عبارة عن عملية للحصول على وصلة غير قابلة للفك ، من خلال التسخين الموضعي لأطراف الأجزاء الموصلة ، وللتعرف على الجانب العلمي في عمليات وصل المعادن باللحام ، فإنه يمكن تلخيص ذلك من خلال تأمل أي جسم معدني في درجة حرارته العادية … أي في درجة حرارة الجو المحيط . نجد أن أساس تماسك هذا الجسم وعدم تفككه ، هو قوة الجذب المتبادلة بين الذرات المكونة لمادة هذا الفلز (المعدن) ، ومقاومة جزيئاته للانفصال عن بعضها البعض.لذلك عند إجراء عملية وصل للأجزاء المعدنية المتشابهة عن طريق اللحام ، فأنه يجب العمل على تهيئة الأطراف المراد وصلها ، لكي تتقارب ذراتها مع بعضهما البعض وتندمج أكثر ، بحيث تتماثل ظروف كل منهما مع الجزء الآخر ، ومن ثم فإن وصل هذه الأطراف سيكون أمراً حتمياً ، الذي سيؤدي إلى وصلة دائمة غير قابلة للتفكك.تعتبر وسيلة الوصل باللحام من أفضل أنواع الوصلات الدائمة ، لذلك فإنها حلت محل وسيلة الوصل بمسامير البرشام بشكل كبير ، بالإضافة إلى أنه في الوقت الحالي قد بدأت الأجزاء الموصلة باللحام تحل محل الأجزاء المشكلة بالطرق والسبك بنجاح.تعريف اللحام :هو وصل دائم للأجزاء المعدنية باستخدام الحرارة ، أو باستخدام الضغط والحرارة معا.ولكي تكون الوصلة بين الجزأين المراد لحامهما من الوصلات الجيدة ، فلا بد أن يكن هناك تقارب بين ذرات الجزأين 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 أكثر فأكثر ، وتنخفض بالتالي قوة تماسكهما وترابطهما ، ويكون من السهل أن يتحرك أي جسم أخر خلالها ، ويسهل بذلك مزجها مع مادة متعجنة أخرى من نفس التركيب ، عن طريق استخدام معدن إضافي أو بدونه.وعند تجمد منطقة الوصل يصير هذا المخلوط المتجانس من المادتين كتلة واحدة متماسكة . وعلى ذلك يمكن تفسير عملية اللحام بأنها وصل دائم للمعادن باستخدام الحرارة ، أو باستخدام الضغط والحرارة معا.والغرض من عمليات اللحام المختلفة هو الحصول على وصلات قوية دائمة وغير قابلة للفك … وأيضا غير قابلة للتسرب ، كما تعطي نفس خواص المعدن الأساسي.مميزات اللحام : تتميز عمليات اللحام بتحقيق الوصل الدائم بين الأجزاء ، كما تتميز بالمميزات التالية 1. تحقيق وفرة كبيرة في المعدن.2. تخفيض الأوزان.3. تبسيط لإنشاء وتصميم المنتجات والمنشآت.4. سهولة التصنيع والتجميع.5. الاقتصاد في الأيدي العاملة.6. الاقتصاد في زمن التشغيل.7. تخفيض ثمن المنتج المصنع.أساليب لحام المعادنلتحقيق لحام مثالي ، فإنه يجب وجود طاقة بمقدار معين لتحقيق الإقتراب أو الإرتباط الذري بين الأطراف المراد وصلها ، نجد أن هذه الطاقة تأخذ صوراً مختلفة وهي ، أما أن تكون طاقة ميكانيكـية … أي بالضـغط الميكانيكي دون الحاجة إلى تسخين (كالحام على البارد)Cold welding ، أما أن تكون طاقة حرارية … أي بالتسخين حتى تصل إلى درجـة حرارة إنصهار الوصلة … أي تحويل الأطراف من الحالة الجامدة إلى الحالة المنصهرة ، وبذلك تتمكن ذرات الأطراف من الإقتراب وإختلاط بضعها ببعض ، وعند التجمد بالتبريد نجد أن ذرات طرفي الوصلة ترتبط ببعضيهما البعض ، كما هو الحال في عملية الصـب (السباكة) ، وهو ما يسمى بلحام الصهر Fusion weldingوقد تكون تكون الطاقة المستخدمة في اللحام بالتسخين والضغط.ويمكن تلخيض أساليب لحام المعادن الشائعة الاستخدام من خلال الرسم التخطيطي التالي :-
قابلية المعادن الحديدية وسبائكها للحام : Ferrove Metals Weldabilityتوجد المعادن الحديدية وسبائكها بأنواع مختلفة ، يختلف كل منها عن الآخر باختلاف خواصها الطبيعية وتركيبها الكيميائي ، كما تختلف قابلية اللحام من معدن إلى آخر … أو من سبيكة إلى أخرى ، وكذلك الطريقة المستخدمة في اللحام لكل منهم. وللحصول على أفضل النتائج عند لحام المعادن المختلفة ، فإنه يجب أن تكون الأجزاء 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 أنه كلما ارتفعت نسبة الكربون ، تنخفض قابلية المعدن للحام ، علما بأن وجود الكربون بنسبة تزيد عن 0.6 % يكون اللحام صعباً.5. عدم وجود الشوائب الفسفورية والكبريتية بقطع الصلب المراد لحامها ، حيث يؤثر ذلك تأثير بالغ على قابلية الصلب للحام.