انواع اللحام وانواع الوصلات الملحومة وطرق اعداد مفاصل اللحام

يعد اهم اهداف هذا الموضوع بعد دراسته ان تكون قادرا على تحديد اختلاف انواع اللحام وانواع الوصلات الملحومة و قراءة شكل الوصلات الهامة وتحديد العوامل المشاركة في تصميم وصلات اللحام والمزايا والعيوب المختلفة في الحالات المتعلقة بالتفتيش الهندسي على اللحام. واذا لم يتحقق هذا الهدف من فضلك اخبرني بذلك في التعليقات

انواع وصلات اللحام Joint terminology – Joint Types

في العموم قبل اجراء اللحام يتم اعداد وترتيب الوصلات والمفاصل المشتركة حسب النموذج المطلوب و يختلف مصطلح انواع الوصلات او المشتركات بالانجليزية joint type عن مصطلح انواع اللحام weld types حيث ان تعريف معنى كلمة وصلة بالانجليزية joint حسب ما جاء في AWS  بانها الطريقة التي تتلائم او تلتحم فيها المواد معا من خلال حافتين وان نوع اللحام هو الشكل والهيئة العامة للحام نفسه الذي يمكن تطبيقه على كل او بعض وصلات اللحام و هناك خمس انواع اساسية من وصلات ومشتركات اللحام ، من اجل تلبيه الاحتياجات المختلفة في عمليات اللحام ، وسوف نلقي نظرة على عدد قليل من انواع المشتركات التي يتم العمل عليها بشكل روتيني كما هي موضحة بالشكل الاتي:

1. وصلات الاخدود العادية او المربعة : بالانجليزية Butt Joint، square-groove
2. وصلات حرف TEE : بالانجليزية Tee Joint
3. وصلات لاب : بالانجليزية Lap Joint
4. وصلات الزاوية : بالانجليزية Corner Joint
5. وصلات الحواف : بالانجليزية Edge Joint

طرق اعداد الوصلات Joint Preparation

هناك العديد من الطرق المستخدمة في اعداد وصلات اللحام ويطلق عليها نقطة البداية في اعمال اللحام واعداد وصلات اللحام يعبر في النهاية عن نوع اللحام الذي سيتم العمل عليه مع مراعاه ان الاعداد النهائي للمشتركات قبل اللحام سيكون بناء على خواص المعادن وهذا ما سيتم شرحه في الاجزاء القادمة ان شاء الله تعالى وقد تشمل الاتى:

• القص Shearing
• الصب – السكب Casting
• التشكيل بالطرق Forging
• استخدام الالات Machining
• الختم – الدمغ Stamping
• البرادة – تم بواسطة المبرد Filing
• روتري اي حف الزاوية بواسطة الراوتر Routing
• القطع بالاوكسيتيلين Oxyacetylene cutting
• القطع الحراري بشكل عام thermal cutting process
• القطع بواسطة البلازما Plasma arc cutting
• الطحن – الحف – الجرش بالحجر Grinding

انواع اللحامات types of welds

اذا كانت الوصلات تعرف بانها لقاء حافتين بالتالي يتم لحام هذه الحواف بعدة طرق وهذا ما يطلق عليه انواع اللحامات المختلفة للوصلات والمفاصل الاساسية وسوف نتناولها بالترتيب حسب الاتي:

انواع اللحام لوصلات الاخدود Butt joint

 وصلات الاخدود العادية او المربعة : بالانجليزية Butt Joint، square-groove هو النوع الاكثر شيوعا والاسهل استخداما، حيث انه يتكون من قطعتين مسطحة موازية لبعضهما البعض ، وهي الخيار الاقتصادي ، وهي الطريقة المستخدمة عالميا في ايصال خطوط الانابيب ، الفلانجات flanges او المحابس وغيرها الكثير من الصناعات ومع ذلك لايمكن استخدام وصلات الاخدود في التخانات اقل من 0.18 ميليمتر او ٣/١٦” بوصة. وفي الشكل الاتي امثلة على انواع اللحام في وصلات الاخدود

• لحام الاخدود المربع Square-groove butt weld
• لحام الزاوية المشطوفة Bevel-groove butt weld
• لحام الاخدود V حرف V-groove butt weld
• لحام الاخدود J حرف J-groove butt weld
• لحام الاخدود U حرف U-groove butt weld
• لحام الاخدود فلير V حرف Flare-V-groove butt weld
• لحام الاخدود زاوية فلير المشطوفة Flare-bevel-groove butt weld

انواع اللحام لوصلات T-joint

وصلات حرف TEE : بالانجليزية Tee Joint هذا النوع من الوصلات يعبر عن لحام الفيليه الذي تم وصفة في شرح رموز اللحام وفي العموم يتم انتاج هذه الوصلة عندما يتقاطع عضوين عند زاوية ٩٠ درجة مما يؤدي الى وجود حواف قابلة للحام في منتصف البلاته تماما او يمكن ايضا استخدامها في عتدما يتم وضع البايب على سطح البلاتة بزاوية ٩٠ تماما مثل لحام المسامير وفي الشكل الاتي امثلة على انواع اللحام في وصلات حرف TEE

• لحام فيليه Fillet weld
• لحام الحشو داخل الثقوب Plug weld
• لحام الحشو داخل الثقوب الممدودة Slot weld
• لحام الاخدود بزاوية مشطوفة Bevel-groove weld
• لحام الاخدود J حرف J-groove butt weld
• لحام الاخدود زاوية فلير المشطوفة Flare-bevel-groove butt weld
• لحام الاختراق الكامل Melt-through

انواع اللحام لوصلات LAP -joint

وصلات لاب : بالانجليزية Lap Joint ، يتم تكوين وصلات لاب عندما يتم وضع قطعتين فوق بعضهما البعض ليتم تكوين حواف قابلة للحام ايضا هذا النوع من الوصلات قد يعبر عن لحام فيليه ويمكن اجراء اللحام لهذه الوصلة من كلا الجانبين اعتمادا على الرسم الهندسي في الغالب يتم استخدام هذا المشترك لايصال قطعتين جنبا الى جنب مع مستويات مختلفة من سمك جدار الحائط وفي الشكل الاتي امثلة على انواع اللحام في وصلات Lap Joint

• لحام فيليه Fillet weld
• لحام الحشو داخل الثقوب Plug weld
• لحام الحشو داخل الثقوب الممدودة Slot weld
• لحام البقعة او اللحام النقطي spot weld
• لحام الاخدود بزاوية مشطوفة Bevel-groove weld
• لحام الاخدود J حرف J-groove butt weld
• لحام الاخدود زاوية فلير المشطوفة Flare-bevel-groove butt weld

انواع اللحام لوصلات Corner -joint

وصلات الاركان : بالانجليزية Corner Joint ، يعرف ايضا باسم لحام الزوايا ويتكون من مفصل بين جزئين من المعدن يقع في زاوية قائمة لتشكيل حرف L ، ليتم ربط القطعتين معا ، هذا النوع من اللحام هو الاكثر استخداما في صناعة الصفائح المعدنية بالانجليزية sheet metal ويتم تنفيذه على الحواف الحارجية للقطع وفي الشكل الاتي امثلة على انواع اللحام في وصلات الاركان

• لحام فيليه Fillet weld
• لحام الاخدود المربع Square-groove weld or butt weld
• لحام البقعة او اللحام النقطي spot weld
• لحام الاخدود بزاوية مشطوفة Bevel-groove weld
• لحام الاخدود J حرف J-groove butt weld
• لحام الاخدود V حرف V-groove weld
• لحام الاخدود U حرف U-groove weld
• لحام الحافة Edge weld
• لحام الاخدود فلير V حرف  Flare- V – groove butt weld
• لحام الزاوية للشفاة Corner-flange weld

انواع اللحام لوصلات Edge -joint

وصلات الحواف : بالانجليزية Edge Joint ، هو نوع يعبر عن لحام الاخدود عندما يتم لحام قطعتين من المعدن جنبا الى جنب كما هو موضح اعلاه وغالبا يتم تطبيقه على الصفائح المعدنية التي لديها حواف مثل edges flanging وفي الشكل الاتي امثلة على انواع اللحام في وصلات الحواف

• لحام الاخدود المربع Square-groove weld or butt weld
• لحام الاخدود بزاوية مشطوفة Bevel-groove weld
• لحام الاخدود V حرف V-groove weld
• لحام الاخدود J حرف J-groove butt weld
• لحام الاخدود U حرف U-groove weld
• لحام حواف الشفاه Edge-flange weld
• لحام الزاوية للشفاة Corner-flange weld

انواع لحام الوصلات المزدوجة double welds

في بعض الحالات قد لا يمكن اللحام من جانب واحد للوصلات او ربما يكون من المطلوب حسب مواصفات التصنيع اللحام من كلا الجانبين فيعرف ذلك باسم اللحام المزدوج ويوضح الشكل الاتي اهم التطبيقات المشهورة في تصميم وصلات اللحام الاساسية المزدوجة

تعديل مكونات وصلات اللحام – تكوين اللحام Weldment Configurations

غالبا ما يتم تغيير المفصل والوصلات الاساسية للمساعدة في تجميع المكونات الملحومة فبالتالي هناك عملية تعديلات على الوصلات للوصول الى اللحام المطلوب او قد يتم استخدام هذا التعديل لتغيير خصائص المعادن، ويتم وصف هذه التعديلات في التصاميم الهندسية للحام تحت مسمى weldment configuration وهناك بعض الامثلة حسب الاتي:

انواع الوصلات من نوع جوجل بالانجليزية joggle joint

هذه الوصلة تعد بمثابة خدعة بصرية بمعنى انها غير مرئية ولها اشكال عديدة في صناعة اللحام والبعض منها تشبه الى حد كبير نظام الخوازيق او الخوابير ويتم استخدام هذا النوع من الوصلات في صناعة الاسطوانات و صناعة السيارات بشكل عام وكمفهوم مبسط على سبيل المثال يتم عمل تجويف بعمق معين في السبيكة الاولى ليتم ادخال السبيكة الثانية التي تحتوي على خابور بنفس العمق ليدخل في تجويف السبيكة الاولى ثم يتم ربطهما ببعض باوفرلاب معين ثم يتم اللحام كمثال لحام جسم السيارة الغير مرئي من فضلك انظر الاشكال الاتية:

يتم استخدام هذه الوصلات ايضا في اي نظام بناء متعدد الطبقات على سبيل المثال استخدام عملية ربط طوبة في تجويف طوبة اخرى او مثلا بناء سلم الدرج فوق بعضها او بناء الاسقف الهوردي بحيث يمكن ربط كل عنصر بعناصر اخرى للبناء الحجري في مفصل مجوف يتم التحميل عليه داخل التجويف نفسه والتي بدورها تشكل عملية دعم واسناد ثم يتم الربط كاملا بملئ هذه التجويفات بمواد البناء الاسمنتية او الخرسانة وتسمى هذه العملية باسم joggle joint

انواع وصلات اللحام المستخدم للشريط الداعم backing bar

يعرف ايضا باسم backing rings ويتم استخدام هذا النوع من شريط الدعم المدمج عندما يتوفر ما يكفي المواد لتصنيع الدعم المطلوب وعندما لا يكون هناك جدوى من ادراج مواد الحشو كا التي تستخدم بالغواصات مثلا بالانجليزية Consumable Inserts وسوف يتم شرح طرق الدعم الميكانيكية للحام بالانجليزية Mechanical weld backing في موضوع منفصل في الاجزاء القادمة.

وبغض النظر عن الطرق المستخدمة للدعم فإن الاشكال الاتية توضح افضل الممارسات للتعديل على الوصلات باستخدام اشرطة الدعم الدائمة او المؤقتة بالانجليزية backing bar

وكمفهوم مبسط حول موضوع استخدام الدعم عن طريق اللحام من الخلف بالانجليزية backing weld او استخدام شريط الدعم بالانجليزية backing bar فهو عبارة عن عملية تطوير اساليب ميكانيكية للتحكم القائم على اللحام  نفسه سواء كان باستخدام طرق ميكانيكية او الغازات لمنع التلوث حسب الاتي:

• اذا كان الوضع متاح للعمل على الجزء الخلفي لمنطقة الجذر من الوصلات، فيمكن استخدام الدعم بواسطة اجراء اللحام من الخلف backing weld او تسوية اللحام باستخدام طريقة ميكانيكية اخرى
• لكن اذا تعذر الوصول الى الجانب الاخر فلا بديل عن استخدام الشريط الداعم backing bar او backing rings لانتاج لحام مستوي

في كلتا الحالتين تستخدم طرق الدعم لانتاج لحام سلس ومسطح وخالي من العيوب لتوفير وصلات لحام عالية الجودة مع مستوى مقبول من التأمين ضد فشل الخدمة وغالبا يتم استخدامها في المنتجات ذات الضغوط الميكانيكية العالية او الهندسة النووية او هندسة مركبات الفضاء او محطات توليد الطاقة النووية. واليك بعض طرق الدعم الميكانيكية والدعم بواسطة الغاز لمنع التلوث

• شريط الدعم المصنوع من السراميك Ceramic tile backing strip
• شريط الدعم الدائم Permanent backing bar
• شريط الدعم المؤقت Temporary backing bar
• مواد الحشو Consumable inserts
• استخدام الغاز الخامل Inert gas
• استخدام الفايبر جلاس Glass-reinforced fiber tape

انواع وصلات كسوة الزبدة Buttering Joint

الحقيقة تم وصفها بهذا الاسم Buttering Joint لانها تشبه عملية دهان الزبدة على قطعة من الخبز التوست ويتم استخدام هذا النوع من التعديل على وصلات اللحام سواء لجانب واحد او على الجانبين وعملية التعديل تعد بمثابة اعداد نهائي للوصلات وببساطة هي عملية بناء طبقة من اللحام على جوانب وصلات المعادن الاساسية قبل البدء في لحام المشتركات كما في الشكل الاتي والهدف منها هو :

• تعويض الاعداد السيئ للوصلة
• تقليل تآثير المعالجة الحرارية PWHT على المناطق الحساسة
• عدم احتياج المعالجة الحرارية من الاساس بعد اللحام
• لحام المعادن المختلفة والتي لا يمكن لحامها بالطرق العادية

على سبيل اذا كنت ترغب في لحام ماسورة من نوع P91 مع ماسورة استانلس ستيل فحسب تعليمات كود ASME ix يتطلب اجراء المعالجة الحرارية لنوع الماسورة P91 لدرجة حرارة ٧٦٠ مؤية بعد اللحام بالتالي درجة ٧٦٠  سوف تسبب مشاكل كبيرة بسبب ترسيب كربيد الكالسيوم او المركب الكربوني بين حدود الحبيبات البلورية لخصائص معدن الفولاذ المقاوم للصداء SS

بالتالي الطريقة الوحيدة للقضاء على هذه المشكلة هو استخدام طريقة لحام كسوة الزبدة butter لمعدن P91 باستخدام مواد الحشو الكترودات ERNiCr-3 او الاسلاك المشابهة ويجب ان تكون تخانة وسمك الكسوة كافي لتجنب التمدد و التآثير على المنطقة المتضررة من الحرارة HAZ اثناء اجراء اللحام، وبعد الانتهاء من الكسوة يمكنك اجراء PWHT ثم يتم لحام الوصلة P91 المكسوة ب ERNiCr-3 الي وصلة الماسورة الاستانلس ستيل باستخدام اسلاك لحام ERNiCr-3 وبعد الانتهاء من اللحام انت لست بحاجة الى اجراء المعالجة الحرارية مرة اخرى.

الحقيقة هذا الموضوع تم شرحه بشكل واضح جدا بدون تعقيد كيف ومتى يمكن استخدام وصلات buttering  في القسم التاسع من  ASME IX, QW-283 وانا اقترح عليك قراءة هذا القسم من الكود واذا لديك اي استفسار اتركه بالتعليقات.

انواع وصلات لحام الاسطح او الطبقات surfacing or cladding

يعبر اسم surfacing or cladding عن اضافة طبقات متعددة من اللحام الهدف منها حماية المواد الاساسية من التآكل والصداء كما في الشكل الاتي:

على الرغم من ان هناك العديد من المواد المعدنية التي لها مقاومة جيدة ضد التآكل والصداء لكن تميل هذه السبائك الى ان تكون ذات قيمة مادية عالية مثل التيتانيوم او الذهب او النيكل او البلاتين او الاستانلس ستيل او البوليمر او الدهانات وجميع هذه المواد اما ان تكون مرتفعة الثمن جدا او لا تملك القوة المطلوبة. بالتالي فلا يمكن تطبيق هذه المواد ككسوة مقاومة للتآكل على معادن رخيصة الثمن.

وكان الحل الهندسي الاكثر فاعلية هو بناء كسوة الطبقات المتعددة clad layers كمثال تطبيق كسوة النحاس على الفولاذ لتفادي تآكل مياة البحر المالحة وعلى العموم عادة ما تكون كسوة اللحام بين ٢ ميليمتر الى ٢٠ مليمتر تقريبا ويمكن تطبيق كسوة الطبقات المتعددة باستخدام العديد من اساليب لحام القوس الكهربائي مثل  MMA او GTAW او SAW او FCAW او PTAW كما يجب ضمان سلامة الطبقة والمتانة الكافية

كما انني امل ان اكون وفقت في شرح مقدمة عن انواع اللحام وانواع وصلات الملحومة ولا تنسى الاشتراك ببريد الموقع ومتابعتنا على مواقع التواصل الاجتماعي.