اللحام بالاحتكاك والتحريك

الحالة الصلبة: أداة دوّارة تخلط الحواف الطرية معًا

يربط اللحام بالاحتكاك والتحريك الألواح المعدنية بدفع أداة دوّارة على طول الوصلة: يليّن الاحتكاك المعدن وتخلط الأداة الحافتين في قطعة واحدة، دون أن تنصهرا أبدًا. إنه كعجن كتلتين من الطين معًا. اخترعه معهد TWI في بريطانيا عام 1991، وهو يبني الآن خزانات وقود الصواريخ وأبدان القطارات وصواني بطاريات السيارات الكهربائية.

الصورة: NASA, Public domain, عبر Wikimedia Commons

اللحام بالاحتكاك والتحريك · الأداة الدوّارة والمنطقة المحرَّكة والدرز، منظر جانبيالأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه؛ تتحرك الأداة إلى اليمين تاركة الدرز خلفها.

كيف تعمل

التثبيت بإحكام. تُوضع الألواح متلاصقة على قضيب إسناد وتُثبَّت بقوة، لأن الأداة تدفعها بعيدًا بقوى كبيرة.
الدوران والغوص. تدفع أداة صلبة، تدور عادةً من بضع مئات إلى نحو 2,000 rpm، دبوسها في الوصلة حتى يلامس الكتف الأعرض السطح.
التسخين بالاحتكاك. الكتف الذي يحتك بالمعدن يسخّنه إلى نحو 70–90% من درجة انصهاره. يصير المعدن طريًا كطين النمذجة لكنه يبقى صلبًا.
الحركة والتحريك. تتحرك الأداة على طول الوصلة. ويكنس الدبوس الملولب المعدن الطري من الأمام إلى الخلف، فيخلط الحافتين معًا.
الطرق والتشطيب. يضغط الكتف المعدن المحرَّك إلى الأسفل بينما يبرد إلى درز صلب بحبيبات دقيقة. وفي النهاية ترتفع الأداة تاركة ثقب خروج صغيرًا، غالبًا في لسان خردة.

لماذا يفيد غياب الانصهار. الصهر وإعادة التجمّد يسببان معظم عيوب اللحام: فقاعات الغاز والشقوق والحبيبات المسبوكة الضعيفة. تتفاداها لحامات الاحتكاك والتحريك، فتتصل سبائك الألومنيوم التي يصعب لحامها بالانصهار جيدًا، بتشوه قليل ودون أبخرة أو شرر أو حشو.

حقائق أساسية

المواد: سبائك الألومنيوم أساسًا؛ وكذلك المغنيسيوم والنحاس والأزواج المختلفة؛ والفولاذ والتيتانيوم بأدوات خاصة غالية
القطع النموذجية: خزانات وقود الصواريخ، أبدان عربات القطارات، ألواح أسطح السفن، صواني البطاريات، مشتتات الحرارة
حجم القطعة: من صفائح بنحو 1 mm إلى ألواح ألومنيوم بسماكة عدة سنتيمترات؛ ودروز بطول أمتار كثيرة
الدقة: تشوه منخفض؛ وموضع الدرز ضمن جزء من المليمتر على آلات CNC
تشطيب السطح: درز ناعم بتموجات دقيقة على شكل أنصاف أقمار، أخفض قليلًا من السطح؛ وزوائد صغيرة (نتوءات) عند الحواف
حجم الدفعة المناسب: سلاسل متوسطة إلى كبيرة من دروز طويلة مستقيمة أو منحنية برفق
كلفة العدّة والآلة: من عشرات الآلاف لتحويل CNC إلى أكثر بكثير من مليون دولار للآلات المخصصة الكبيرة
السرعة: عادةً 0.1–2 m من الدرز في الدقيقة، بتمريرة واحدة

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

لا انصهار، فلا مسامية ولا شقوق ساخنة
يصل سبائك الألومنيوم التي يصعب لحامها بالانصهار
تشوه منخفض ولحامات قوية دقيقة الحبيبات
لا حشو ولا غاز ولا أبخرة أو شرر

الحدود

يحتاج إلى آلات ثقيلة صلبة وتثبيت قوي
يترك ثقب خروج في نهاية كل درز
الأفضل على الوصلات البسيطة المستقيمة أو المسطحة
الفولاذ والتيتانيوم يبليان الأدوات بسرعة

أين تُستخدم

الفضاءخزانات الوقود والمؤكسد في مركبات الإطلاق
السكك الحديديةأبدان قطارات عالية السرعة وقطارات الضواحي من الألومنيوم
بناء السفنألواح كبيرة لأسطح السفن وأبدانها من الألومنيوم
السياراتصواني بطاريات السيارات الكهربائية، العجلات، قطع التعليق
الإلكترونيات والتدفئةمشتتات الحرارة، ألواح التبريد، مبادلات حرارية للغلايات

كيف تتعرف عليها

درز ناعم ومسطح بعلامات دقيقة على شكل أنصاف أقمار متباعدة بانتظام تشير كلها في الاتجاه نفسه.
انخفاض طفيف حيث ضغط الكتف، مع نتوءات رقيقة ملتفّة (زوائد) على طول الحواف.
ثقب خروج مستدير في نهاية الدرز، إلا إذا قُطع.