يعتبر الاعداد السليم لمفاصل وصلات اللحام جزءا مهما جدا في لحام السبائك المعدنية وتتوفر مجموعة متنوعة من طرق القطع الميكانيكية والحرارية لتحضير الشكل الاول لوصلة اللحام، واشهر استخدام هو عملية القطع بقوس البلازما الى الشكل المرغوب فيه ثم اعداد زوايا اللحام ، قد يمكن ايضا استخدام القطع بالماء او الليزر او استخدام وسائل ميكانيكية مثل الطحن كما يسمح باستخدام قوس القطع الكربوني بالانجليزية Air carbon-arc cutting and gouging لكن لا يتم اقتراحه كثيرا نظرا لامكانية التقاط الكربون.
كما ان عدم ازالة التلوث الكربوني بالكامل من السطح قد يؤدي الى مشاكل في المعادن في اثناء اللحام او المعالجة اللاحقة، وان مدخلات الحرارة المرتفعة تعزز من انتشار الحبوب (الطرطشة) وتقلل من ليونة المواد، لذلك يعتبر القطع بواسطة قوس البلازما هو البديل الافضل عن استخدام القطع الكربوني او القطع بالاوكسي ايثيلين واهم مميزات البلازما عدم التقاط التلوث الكربوني اثناء العملية.
ومن المهم ضبط حواف اللحام بالاضافة الى الزوايا وازالة كافة انواع التلوث السطحية خصوصا في اعداد وصلات اللحام بالنحاس او الرصاص وسبق ان تكلمنا عن عمليات التنظيف في كيفية الحصول على لحام جيد .
عموما مصطلح تجهيز المفاصل او الوصلات بالانجليزية Weld joint preparation يشير الى كيفية الاعداد وكيف يتم ذلك ، وكيف يكون للاعداد تآثير علي خصائص اللحام الفيزيائية والحقيقة يجب قراءة هذا الموضوع عن كل انواع وصلات اللحام وطرق اعدادها وفيما يلي شرح الاساليب المتبعة والمهمة لمفتشين اللحام بشكل خاص
الاساليب المعتمدة في تجهيز وصلات اللحام
تجهيز وصلات اللحام مصطلح يعبر عن التقنيات المستخدمة في صناعة اللحام لوصف الهيئة العامة لشكل اللحام النهائي وتقدر تقول انها نقطة البداية والموضوع برمته يعتمد علي الاساليب الميكانيكية المستخدمة لكن من المؤسف ان العديد من الفنيين لا يهتمون بهذا الموضوع علي الرغم ان هذا الاجراء مهم جدا في تشكيل اللحام، واذا كنت لا تقوم بتجهيز المشترك كما ينبغي سينتهي الامر الي انتاج حبيبات مصهورة فقيره الجودة.
كما ذكرنا انها مرحلة التجهيز الاولى لزوايا اللحام والاساليب الميكانيكية هي الاكثر شهرة التي تشمل القطع الحراري، اللذي يضم عمليات plasma, oxy gas or oxy-arc وفي الغالب يحدث تأثير فيزيائي على المعادن نتيجة الحرارة المرتفعة في عمليات القطع الحراري والتي تسبب خسارة لمتانة المعدن بالانجليزية (toughness) او حدوث تشققات وتصدعات في المنطقة المتأثرة من الحرارة HAZ.
لذلك ينص الكود على ان تتم ازالة ٣ مم على الاقل من المعادن الاساسية بعد عملية القطع الحراري باستخدام اجراء ميكانيكي اخر مثل الجريندر او الراوتر عند تشكيل زوايا الوصلات الملحومة سواء كانت مربعة او مشطوفة.
مع ضرورة ملاحظة ان عمليات القطع الحراري بالاوكسي ايثيلين او الاكسجين oxygen oxyacetylene المستخدمة لتجهيز وصلات اللحام سوف تؤدي الي زيادة نسبة الكربون مما يؤدي الي تكسير في اللحام لان (الكربون يزيد من صلابة المعدن) هذه العملية غير مستحبه الاستخدام لكن اذا كانت هي الوسيلة المتاحة يتوجب ازالة جزء من المعادن الاساسية بعد عملية القطع علي الاقل ٣ مم بواسطة الجريندر.
الجدير بالذكر ان عمليات القطع بالاوكسي ايثيلين او الاكسجين لا يتم فيه طرد المعادن المصهورة للخارج كما هو الحال عند استخدام قوس البلازما والموضوع عبارة عن عملية تسخين المواد المعدنية الي درجة الاشتعال، بعد ذلك يدخل تيار عالي من الاكسجين، وفي لحظة معينة تتحول المعادن الى حالة الصداء والتأكل، ثم يتم اذابة المعدن والحصول على القطع. ولذلك لايتم استخدام الاكسجين والاوكسي ايثيلين في قطع الفولاذ المقاوم للصداء stainless steel الا بإضافة بعض المساحيق الكميائية لانجاز العملية.
عندما يكون مطلوب استخدام التقنيات الميكانيكية بالانجليزية machining في اعداد وصلات اللحام على سبيل المثال وصلات حرف U and J بإستخدام القص shearing يجب تنظيف السوائل والمواد المستخدمة في عمليات القص لان لديها امكانية انتاج عيوب اللحام ما لم يتم تنظيفها بشكل صحيح. ( فقد تبدو الحواف ناعمة ولكن عند تدقيق النظر اليها سوف تجد انها ليست كذلك).
هناك العديد من الوسائل الاخرى التي يتم استخدامها كما ذكرت لك بالملخص اعلاه في اعداد وصلات اللحام مثل ضغط الماء العالي او القطع بواسطة الليزر بالانجليزية Waterjet and laser beam وسوف اضيف موضوع كامل عن كيفية استخدام وتجهيز معدات القطع لتشمل جميع الاساليب اعلاه خلال فترة وجيزة
في نهاية الموضوع النظافة جزء مهم جدا وبالغ الاهمية عند تجهيز وصلات اللحام قبل اجراء عمليات اللحام فيجب تنظيف سطح اللحام والمناطق المجاورة له باستخدام المذيبات مثل الاسيتون او منظف قلوي مع مراعاه ازالة الشحوم والزيوت وعلامات التلوين والدهانات واي نوع من انواع الصداء والتآكل والمواد الغريبة الاخرى كما يجب ازالة بقايا عمليات القطع قبل اجراء عمليات اللحام
يمكن ان تؤدي العوامل الجوية كالامطار والرطوبة الي تلوث المفاصل في الحديد الكربوني ببقع الصداء وهي ليست مشكلة خطيرة ومن الممكن اجراء اللحام دون ازالة بقع الصداء وبالنظر لنتيجة التجارب المعملية ليس هناك اي خطورة من ذوبان كميات صغيرة من بقع الصداء السطحية فهي لاتؤثر مطلقا على مقاومة التآكل في معدن اللحام ، على العموم يمكن استخدام التدابير المعقولة لتجنب المشكلة لكن ليس هناك تدابيير تصحيحية معينة لبقع الصداء قبل اجراء عمليات اللحام مذكورة بالكود.
شكل وصلات اللحام ونوع الوصلة shape of the joint – joint type
من الممكن ان تؤثر نوع وشكل الوصلة على الخواص الميكانيكية النهائية بعد اللحام، بالاضافة الى التأثير المباشر علي مستويات التشويه والانحناء نتيجة عدم اعداد الزوايا بشكل صحيح، لكن عموما الحرارة هي السبب الرئيسي لحدوث التغيير في الخواص الميكانيكية. والاسباب تتلخص في الشروط المفروضة علي زيادة او نقصان المعدن المصهور (الحشو) في حوض الوصلات اثناء اجراء عملية اللحام،
وغالبا يتم تحديد المستوى الفعلي للآنحناء والتشويه والالتواء بناء علي زاوية الإكترود وعلى زاوية الاخدود ولا يتوقف الموضوع اذا كان يتم تشكيل اللحام من جانب واحد او من كلا الجانبين. وتم شرح الموضوع هذا بصورة وافية في الرابط الموجود في الفقرة السابقة
في الشكل التالي يعرض مكونات وصلات لحام الاخدود single V وصلة لحام single U والغرض من الشكل ادناه هو مقارنة بسيطة في ان شكل الوصلة تؤثر على زيادة التكاليف او مستوى التشويه او مدخلات الحراة وقد تميزت وصله single U عن الوصلة V من ناحية
- مقاومته للانحناء والالتواء والتشويه.
- اقل تكلفة في توفير معدن الحشو.
- اسرع في عملية اللحام.
- اقل في مدخلات الحرارة…. كما يمكنك زيارة رموز اللحام للتعرف اكثر على وصلات J and U
الضغط والتشويه Residual stress and distortion
اولا : Residual stress الضغوط
مصطلح الضغط بالانجليزية Residual stress يعبر عن الضغوط نتيجة انحناء الوصلات عند اجراء اللحام فعندما يتم انحناء البالتة Plate يتم تسميته باسم bending stresses بالعربية الانحناء نتيجة الضغط و المنطقة الاكثر تآثيرا لاجهاد الشد tensile stress هي منطقة وجه اللحام المحدبه convex surface وهذا الضغط لا ينتهي وموجود ومن الممكن ان يسبب فشل في اللحام نفسه خصوصا اذا كان هناك عيب في منطقة الشد والاجهاد. (وهي نفس الفكرة المستخدمة في اجراء اختبار الشد bend tests)
الحقيقة انا قمت بشرح الموضوع لاحقا بشكل اخر بعدما كتبت هذا الموضوع لكن باختصار يحدث هذا النوع من الضغط نتيجة التمدد والانكماش السريع غير المتكافئ او نتيجة الضبط السيئ للوصلات وبالنظر الى الشكل الاتي، هناك نمط معين عند تسخين قطاع من المعدن وهو التمدد وعند التبريد تتبع نمط الانكماش بالتالي عندك محورين حسب الاتي:
- اذا قمت بتسخين القطاع بدون ما تمسكه بكلامبات سوف يتمدد وينكمش بصورة طبيعية سيرجع لحجمه الاصلي بدون اي تغيير
- اما لو مسكت القطاع بكلامبات وقمت بعملية التسخين سوف يتمدد في اتجاه معاكس وعند التبريد يزيد سمك القطاع.
السبب في زيادة السمك هو الضغط الناتج من الكلامبات في اتجاه عكسي فممكن يزيد الطول ويقل العرض ويزيد السمك وهذا وصف المصطلح اعلاه المعروف باجهاد الشد نتيجه الضغط بالانجليزية residual stress
وبالنسبة لعمليات اللحام يحدث التمدد عندما تتواجد تجمعات من الحبيبات المصهورة في حوض الوصلة وعند التبريد تنكمش وبالتالي هيكون الشد والجذب على جوانب وصلات اللحام في المعدن الاساسي لذلك من المهم توزيع الشد والاجهاد بحيث يتم استخدام المعادن الاساسية كعامل في توفير الظروف المثالية في عمليه التبريد لتوزيع الشد والاجهاد يمكنك زيارة هذا الموضوع كيفية تقليل الشد والانحناء
الطريقة الثانية ضبط الوصلات ومسكها بقوة عن طريق استخدام الكلامبات لمنع حركة التمدد والانكماش التي تسبب الانحناء والالتواء هذا الاسلوب جيد جدا لتقليل الضغط الناتج على الوصلات لكن بنفس الوقت قد لا يسمح الكود والمعيار بزيادة او نقصان الابعاد نتيجة التمدد والتصلب ويعتبرها غير مقبولة.
عموما استخدام اي الطريقتين انا شرحته برابط تخفيف الشد والانحناء،كما اذا كنت اضفت لك معلومة كمفتش لحام و عجبك شرح تجهيز الوصلات الملحومة joint preparation methods اتمنى منك مشاركة الموضوع والاشتراك ببريد الموقع ويمكنك الاستفسار حول المقالة من خلال اضافة تعليق. اسأل الله العظيم ان يوفقنا ويعلمنا ما لم نعلم
شكرا لمشاركة المعلومات: