اللحام بالقوس الكهربائي (MIG/MAG وTIG والقضيب)

الانصهار: قوس كهربائي يصهر الحواف وعادةً مادة حشو

يربط اللحام بالقوس الكهربائي القطع المعدنية بصهر حوافها بقوس كهربائي، فتسيل معًا وتتجمد قطعةً واحدة. إنه الطريقة الأشيع لوصل الفولاذ، من هياكل الدراجات والمقطورات إلى الجسور والسفن. وطرق اللحام بالانصهار الأخرى في هذا الفصل تُحسّن الفكرة نفسها: صهر، ثم خلط، ثم تجمّد.

الصورة: William M. Plate Jr., Public domain, عبر Wikimedia Commons

اللحام بالقوس الكهربائي · منظر جانبي لـ MIG/MAG مع لقطتين لـ TIG والقضيبالأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه. الصندوقان على اليمين يبيّنان كيف يغيّر لحام TIG ولحام القضيب الخطوتين 4 و5.

اللحام بالقوس الكهربائي (MIG/MAG وTIG والقضيب) في دقيقة، من MecMade

كيف تعمل

إغلاق الدائرة. يرسل مصدر الطاقة التيار عبر كابل إلى الشعلة، ويعيده ملقط التأريض المثبّت على القطعة. القيم المعتادة من عشرات الأمبيرات إلى بضع مئات عند جهد يتراوح بين 10 و35 فولت فقط.
إشعال القوس. عندما يلامس السلك المعدن ثم يتراجع، يتكوّن قوس كهربائي (شرارة متواصلة عبر غاز ساخن موصّل للكهرباء). وتصل حرارته إلى عدة آلاف من الدرجات المئوية.
صهر حوض. يصهر القوس حواف القطعتين في بركة صغيرة واحدة من المعدن السائل، هي حوض اللحام. وللمقارنة، يذوب الفولاذ عند نحو 1,500 °C.
تغذية مادة الحشو. في MIG/MAG يدفع محرك سلكًا رفيعًا عبر الشعلة بلا توقف. تذوب رأسه في القوس وتقطر في الحوض، فيضيف معدنًا يملأ الوصلة.
حماية الحوض. الغاز المتدفق من الفوهة يزيح الهواء. ودونه يسبّب الأكسجين والنيتروجين المسامية (فقاعات غاز محبوسة) واللحامات الهشة.
التقدم والتجمد. يحرّك اللحّام أو الروبوت الشعلة على طول الوصلة. وخلفها يتجمد الحوض في خرزة (الحافة البارزة من معدن اللحام) تشكّل قطعة واحدة مع القطعتين.

ثلاث طرق، مبدأ واحد. يغذّي MIG/MAG (غاز خامل للمعدن / غاز فعّال للمعدن) السلك تلقائيًا تحت الأرغون أو مزيج الأرغون وCO2. أما TIG (غاز خامل للتنغستن) فيستخدم قطب تنغستن لا ينصهر، بينما يغمس اللحّام قضيب حشو منفصلًا في الحوض. ويستخدم لحام القضيب قضيبًا مغطى بالفلكس (مسحوق كيميائي) يحترق فيصنع غاز حمايته الخاص وقشرة تسمى الخبث.

حقائق أساسية

المواد: الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ (بالطرق الثلاث)؛ وسبائك الألومنيوم والتيتانيوم والنحاس والنيكل غالبًا بـ TIG أو MIG
القطع النموذجية: هياكل فولاذية، شاصيهات السيارات، الأنابيب، الخزانات، أبدان السفن، الجسور، هياكل الدراجات
حجم القطعة: من صفائح بسماكة 0.5–1 mm تقريبًا (TIG) إلى ألواح تزيد عن 100 mm (بتمريرات عديدة)؛ ومجمّعات بأي حجم
الدقة: نحو ±1 mm في المجمّع الملحوم؛ التشوه الحراري هو الحد الأساسي، لذا تُشغَّل الأوجه الدقيقة آليًا بعد ذلك
تشطيب السطح: خرزة بارزة ومموّجة؛ رذاذ (في MIG) أو خبث (في القضيب) يجب إزالته؛ وتُسوّى بالجلخ عندما يهم المظهر
حجم الدفعة المناسب: من القطع المفردة والإصلاحات إلى الإنتاج الكبير بالروبوتات
كلفة العدّة والآلة: من بضع مئات إلى بضعة آلاف من الدولارات لجهاز يدوي؛ ونحو 100,000 دولار أو أكثر لخلية روبوتية
السرعة: عادةً 0.1–0.5 m من اللحام في الدقيقة يدويًا؛ TIG هو الأبطأ والروبوتات الأسرع

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

يصل تقريبًا كل أنواع الفولاذ، ومعظم المعادن الأخرى بـ TIG
معدات رخيصة ومحمولة؛ ولحام القضيب يعمل في الخارج وفي الريح
اللحام الجيد قد يكون بقوة القطع التي يصلها
يعمل بأي حجم، من هياكل الدراجات إلى السفن

الحدود

الحرارة تلوي القطع الرقيقة وتغيّر المعدن المجاور للحام (المنطقة المتأثرة بالحرارة)
تعتمد الجودة على مهارة اللحّام أو على روبوت مضبوط جيدًا
الأبخرة والأشعة فوق البنفسجية الشديدة والرذاذ تتطلب تهوية ومعدات حماية
العيوب الخفية (المسامية والتشققات وغياب الانصهار) تتطلب فحصًا في القطع الحرجة

أين تُستخدم

البناءعوارض وأعمدة فولاذية، جسور حديدية
السياراتالشاصيهات، أذرع التعليق، أنظمة العادم (MIG بالروبوت)
الطاقةخطوط الأنابيب، أوعية الضغط، أجزاء أبراج الرياح
بناء السفنألواح الهيكل والأسطح والإطارات
الطيران ومعدات الأغذيةقطع رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم (TIG)
الإصلاح والزراعةإصلاحات ميدانية للآلات بلحام القضيب

كيف تتعرف عليها

خرزة بارزة على طول الوصلة بتموجات دقيقة بشكل أنصاف أقمار؛ وخرزات TIG الأنيقة تبدو كصف من العملات المتراصة.
كرات معدنية صغيرة (رذاذ) ملتصقة بجانب لحامات MIG.
لون حراري بين القشّي والأزرق وقوس القزح على الفولاذ المقاوم للصدأ بجوار اللحام.
خرزات أخشن مع خبث زجاجي متبقٍّ في لحامات القضيب.

قارنها بـ

اللحام النقطي بالمقاومة7.2يضغط صفيحتين متراكبتين ويلحمهما في نقاط بالتيار والضغط؛ دون قوس ودون حشو، وبجزء من الثانية لكل نقطة.اللحام بالليزر7.4شعاع مركّز يعطي لحامات ضيقة وعميقة بحرارة وتشوه أقل بكثير، لكن المعدات أغلى بكثير.اللحام بالنحاس واللحام اللين7.3لا تنصهر القطع أبدًا؛ إذ يسيل حشو منخفض درجة الانصهار داخل الفجوة، فتكون الوصلات أضعف لكن الضرر الحراري صغير.

شاهدها

TimWelds · كيف تختلف الطرق، جنبًا إلى جنب

Miller Welders · شعلة MIG وتغذية السلك وحوض اللحام عن قرب

DIY PRO · التنغستن وقضيب الحشو والقوس في لقطة مقرّبة

FANUC America · روبوتات تلحم قطعة كبيرة في خلية داخل مصنع

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: اللحام بالقوس الكهربائي — نظرة عامة مع صور للحّامين والشعلات والخرزات
ويكيبيديا: اللحام بالقوس المعدني الغازي — شعلات MIG/MAG وتجهيزاتها ولقطات مقرّبة للحامات
ويكيبيديا: اللحام بقوس التنغستن الغازي — شعلات TIG وأقطاب التنغستن وصور القوس
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

يصهر قوس كهربائي الحافتين معًا، عادةً مع مادة حشو، في حوض واحد يتجمد فيصبح الوصلة.
غاز الحماية أو الفلكس يبعد الهواء عن المعدن الساخن؛ ودونه تصبح اللحامات مسامية وهشة.
MIG/MAG سريع وسهل، وTIG بطيء ودقيق، والقضيب متين ومحمول.