من بين عمليات اللحام الأوتوماتيكية الأكثر استخدامًا وكفاءة في الصناعات الثقيلة الحديثة وتصنيع الأنابيب الفولاذية، واحدة هياللحام بالقوس المغمور(رأى). كتقنية ناضجة، SAW يتميز بخصائص مثل القوس المغمور، حماية التدفق، الاختراق العميق، جودة اللحام المستقرة، والترشيش الأقل. على عكس طرق اللحام MIG وTIG (القوس المفتوح)، فإن القوس بأكمله والمسبح المنصهر للحام القوس المغمور مغطى بالكامل ومحميان بالتدفق، وبالتالي عزل منطقة اللحام عن الهواء وتجنب عيوب الأكسدة. منذ بدء الإنتاج الصناعي، أصبح اللحام بالقوس المغمور هو عملية اللحام الأساسية للأنابيب الملحومة الحلزونية، والهياكل الفولاذية السميكة-، وأوعية الضغط، وتصنيع الغلايات، وبناء السفن، وتصنيع المعدات الكبيرة. نظرًا لملاءمته للحام الألواح السميكة، والقدرة الحالية القوية، وسهولة التشغيل الآلي، فقد احتل اللحام بالقوس المغمور مكانة لا يمكن استبدالها في الصناعات الثقيلة.
التعريف الأساسي ومبدأ العمل
اللحام بالقوس المغمور عبارة عن عملية لحام بالقوس الكهربائي -تلقائية أو شبه أوتوماتيكية تستخدم سلكًا صلبًا كمادة حشو وتدفقكوسيلة وقائية. الميزة الرئيسية لهذه العملية هي أنه أثناء عملية اللحام، يتم تغطية القوس بطبقة التدفق، ولا يمكن رؤية أي لهب مفتوح. يتم إكمال التفاعل المعدني الكامل للحام في بيئة حماية محكمة الغلق من الخبث.
يمكن تقسيم مبدأ عملها إلى أربع مراحل: الإشعال القوسي، الذوبان الحراري، التفاعل المعدني، وحماية تكوين الخبث. عندما تبدأ آلة اللحام في العمل، فإن الدائرة القصيرة بين سلك اللحام وقطعة العمل تولد تيارًا عابرًا، وبالتالي يشعل القوس. وفي الوقت نفسه، تعمل حرارة القوس -المرتفعة على إذابة التدفق المحيط وأسلاك اللحام والمواد الأساسية. يشكل التدفق المنصهر طبقة خبث سائلة لزجة وكثيفة يمكنها أن تغطي تمامًا حوض السباحة المنصهر ذو درجة الحرارة العالية-. يمكن لطبقة الخبث هذه أن تعزل الأكسجين، النيتروجين، وبخار الماء في الهواء، مما يمنع الغازات الضارة من دخول وصلة اللحام. في الوقت نفسه، تحدث سلسلة من التفاعلات المعدنية المعقدة بين الخبث المنصهر والفولاذ المنصهر، مثل إزالة الأكسدة، وإزالة الكبريت، وإزالة الفسفور، وبالتالي تنقية البنية المجهرية لدرزة اللحام وتحسين الخواص الميكانيكية لمفصل اللحام. بعد التبريد، يتجمد الخبث السائل في قشرة صلبة على سطح اللحام، مما يسهل إزالته ويشكل لحامًا سلسًا وموحدًا.
المعدات والمواد الرئيسية لنظام SAW
يتكون نظام اللحام بالقوس المغمور الكامل من معدات لحام احترافية وأسلاك لحام وتدفق خاص.
1. معدات اللحام
تتكون المعدات الأساسية بشكل رئيسي من مصدر طاقة اللحام الأوتوماتيكي، مغذي الأسلاك، عربة اللحام أو نظام القنطرية المتحركة، جهاز إمداد التدفق والاسترداد. يوفر مصدر طاقة اللحام تيارًا وجهدًا ثابتًا لضمان الاحتراق المستمر والمستقر للقوس. يمكن لوحدة تغذية الأسلاك الأوتوماتيكية التحكم بدقة في سرعة تغذية الأسلاك ومطابقتها مع سرعة حركة اللحام لتجنب انقطاع القوس وتجمع المنصهر غير المستقر. تقوم عربة المشي بتشغيل مسدس اللحام للتحرك بسرعة موحدة، مما يضمن اتساق عرض اللحام وعمق الاختراق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لنظام تدوير التدفق الأوتوماتيكي تحقيق التوزيع التلقائي واستعادة التدفق، ليس فقط ضمان الحماية المستمرة أثناء عملية اللحام، ولكن أيضًا تحسين استخدام المواد وبالتالي تقليل تكاليف الإنتاج.
2. سلك اللحام والتدفق
يعتمد اللحام بالقوس المغمور على التأثير المشترك لسلك اللحام والتدفق لتحقيق التحسين المعدني. يوفر سلك اللحام عناصر حشو معدنية وسبائكية، بينما يعمل التدفق كعامل حماية، وإزالة الأكسدة، وإزالة الشوائب. تتطلب الأنواع المختلفة من الفولاذ، مثل الفولاذ الكربوني، والفولاذ -السبائكي المنخفض عالي القوة-، وفولاذ خطوط الأنابيب، تدفقات محايدة أو حمضية أو قلوية مقابلة. من بينها، تتمتع التدفقات القلوية بقدرة قوية نسبيًا على إزالة الشوائب، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير -صلابة درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة التشقق للحام، وهي مناسبة لخطوط الأنابيب القياسية العالية- ولحام أوعية الضغط؛ تتمتع التدفقات الحمضية بأداء عملية جيد، وقوس مستقر، وتشكيل لحام جميل، وتستخدم بشكل أساسي في لحام الفولاذ الإنشائي العادي.
العملية التكنولوجية الكاملة للحام القوس المغمور
1. التحضير-السابق للحام
تعتبر معالجة ما قبل اللحام-خطوة حاسمة في ضمان جودة اللحام. أولاً، يجب تنظيف سطح المنتج ومنطقة اللحام بشكل كامل، وإزالة الصدأ وقشور الأكسيد وبقع الزيت والرطوبة والشوائب الأخرى لمنع العيوب مثل المسام وشوائب الخبث والشقوق الناجمة عن الشوائب. ثانيًا، يجب تجفيف التدفق عند درجة حرارة عالية معينة لإزالة بخار الماء الداخلي، وبالتالي تقليل محتوى الهيدروجين في وصلة اللحام وتجنب التشقق البارد الناتج عن الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج المشغل إلى ضبط فجوة مجموعة اللحام وزاوية اللحام وفقًا لسمك اللوحة ومعايير اللحام لضمان طبقة اختراق موحدة وانصهار جيد.
2. إعدادات المعلمة واللحام التجريبي
قبل عملية اللحام الرسمية، يحتاج الموظفون إلى ضبط معلمات العملية الأساسية، بما في ذلك تيار اللحام، والجهد، وسرعة حركة القوس، وطول السلك، وما إلى ذلك. يحدد التيار مدخلات الحرارة وعمق الاختراق للحام؛ يتحكم الجهد في عرض خط اللحام ومظهر حبة اللحام؛ تؤثر سرعة حركة القوس على كفاءة اللحام وجودة الانصهار. إذا لم تتم مطابقة المعلمات بشكل صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى عدم كفاية عمق الاختراق، أو الاحتراق-، أو الدمج غير الكامل، أو تكوين اللحام غير المتساوي. لضمان استقرار المعلمات وأداء اللحام المؤهل في الإنتاج على نطاق واسع-، يجب إجراء اللحام التجريبي.
3. اللحام الرسمي وحماية التدفق
أثناء عملية اللحام الرسمية، يقوم جهاز إمداد التدفق بتوزيع التدفق بالتساوي على خط اللحام، مما يشكل سمكًا كافيًا لطبقة التدفق. يتم تغذية سلك اللحام بشكل مستمر، ويحترق القوس الكهربائي بثبات أسفل طبقة التدفق. يعمل القوس الكهربائي ذو درجة الحرارة العالية- على إذابة المادة الأساسية وسلك اللحام، مما يشكل بركة منصهرة. في الوقت نفسه، بعد ذوبان التدفق، يتم تشكيل طبقة خبث واقية، وعزل الهواء واستكمال تنقية المعادن. تتحرك عربة اللحام للأمام بسرعة ثابتة لتحقيق لحام مستمر وطويل المسافة-. بالنسبة للأنابيب الملحومة الحلزونية والهياكل الفولاذية السميكة-الجدران، عادةً ما يتم استخدام اللحام القوسي المغمور مزدوج الجوانب. يتم اللحام الداخلي أولاً، يليه اللحام الخارجي، لضمان الاختراق الكامل وبنية اللحام الكثيفة.
4. ما بعد-معالجة اللحام وفحصه
بعد الانتهاء من اللحام، انتظر التبريد الطبيعي وقم بإزالة غلاف الخبث السطحي. سطح اللحام أملس ومسطح، مع جودة تشكيل جيدة. بالنسبة إلى المنتجات-عالية الجودة مثل فولاذ خطوط الأنابيب وأوعية الضغط، يلزم إجراء-اختبارات غير مدمرة بعد اللحام مثل اختبار الموجات فوق الصوتية واكتشاف عيوب الأشعة السينية- للكشف عن الشقوق الداخلية وشوائب الخبث وعيوب الاندماج غير المكتملة. في الوقت نفسه، يجب إجراء اختبارات الخصائص الميكانيكية مثل اختبارات الشد واختبارات التأثير للتحقق مما إذا كانت قوة اللحام والمتانة تلبي المعايير الصناعية.
المزايا التكنولوجية الأساسية
في عملية الإنتاج الصناعي، يتمتع اللحام بالقوس المغمور بمزايا تقنية لا يمكن الاستغناء عنها في لحام الألواح السميكة ولحام اللحام الطويل. أولاً، يمكن لنظام حماية التدفق عزل الهواء تمامًا، مما يؤدي إلى محتوى غاز منخفض جدًا داخل خط اللحام وبنية داخلية كثيفة ذات خصائص ميكانيكية ممتازة. ثانيًا، يمكن لحام القوس المغمور أن يتحمل التيارات العالية ويحقق مدخلات حرارية كبيرة، وله قدرة اختراق جيدة، وهو مناسب بشكل خاص لحام الألواح السميكة التي لا يمكن إكمالها بواسطة عمليات اللحام العادية. علاوة على ذلك، فإن طريقة اللحام الأوتوماتيكية هذه لديها كفاءة إنتاجية عالية، عملية لحام مستقرة، معدل عيوب منخفض، واعتماد قليل جدًا على العمالة البشرية. رابعًا، يتم تقليل التلوث الناتج عن دخان اللحام بشكل كبير، مما يؤدي إلى تحسين بيئة العمل والسلامة في-الموقع. خامسًا، يكون خط اللحام سلسًا وموحدًا، مع عدم وجود أي تناثر تقريبًا، مما يقلل بشكل كبير من عبء العمل للطحن والمعالجة الدقيقة اللاحقة، ويحسن كفاءة الإنتاج.
القيود
على الرغم من أن اللحام بالقوس المغمور له مزايا كبيرة، إلا أن له أيضًا بعض القيود التقنية. نظرًا للحاجة إلى تغطية التدفق أثناء عملية اللحام، فإن اللحام القوسي المغمور يكون مناسبًا فقط للحام المسطح واللحام الأفقي، ولا يمكنه تحقيق اللحام -الموضعي الكامل مثل اللحام الرأسي واللحام العلوي. ولذلك، هناك قيود الموضعية. بالإضافة إلى ذلك، فإن اللحام بالقوس المغمور ليس مناسبًا للحام الصفائح الرقيقة لأن مدخلات الحرارة للحام القوس المغمور كبيرة جدًا، مما قد يؤدي إلى تشوه اللوحة أو حرقها-. في الوقت نفسه، نظرًا للحجم الكبير لمعدات اللحام، فهي غير مناسبة لقطع العمل الصغيرة المعقدة وغير المنتظمة -وكذلك سيناريوهات البناء المتنقلة. في الإنتاج الفعلي، يجب إجراء مراقبة صارمة للعملية الرئيسية: التحكم الصارم في درجة حرارة تجفيف التدفق لمنع التشققات الناجمة عن الهيدروجين -؛ مطابقة التيار والجهد بدقة لتجنب عدم اختراق القطب الكهربائي أو ارتفاع درجة الحرارة؛ ضمان تغطية موحدة للتدفق لمنع تسرب الهواء؛ التحكم بشكل معقول في سرعة اللحام لتحقيق الاستقرار في تشكيل اللحام.
التطبيقات الصناعية الرئيسية
يستخدم اللحام بالقوس الكهربائي على نطاق واسع في مجالات الصناعات التحويلية الثقيلة حيث تتطلب معايير عالية من الجودة والكفاءة.
1. في صناعة الأنابيب الفولاذية، فهي عملية لحام متخصصة للأنابيب الملحومة الحلزونية والأنابيب الملحومة الطولية ذات القطر الكبير-، وتستخدم على نطاق واسع في خطوط أنابيب النفط والغاز ذات المسافات الطويلة، وخطوط أنابيب إمدادات المياه البلدية، وخطوط أنابيب هندسة طاقة الرياح.
2. في صناعة الهياكل الفولاذية الثقيلة، يتم استخدام تكنولوجيا اللحام بالقوس المغمور في ألواح الجسور الفولاذية، وهياكل تحمل الأحمال-، وتصنيع آلات الموانئ.
3. في تصنيع أوعية الضغط والغلايات، يتم استخدام هذه التقنية في لحام الأسطوانات ذات الجدران السميكة- لضمان تحمل الضغط العالي وضيق الهواء.
4. في مجال بناء السفن والهندسة البحرية، يمكن أن يضمن اللحام القوسي المغمور الاستقرار الهيكلي ومقاومة التآكل للألواح الفولاذية لجسم السفينة ومكونات المنصة البحرية.
مع التطوير المستمر للأتمتة والتصنيع الذكي، تتطور تكنولوجيا اللحام بالقوس المغمور تدريجيًا نحو تعديل المعلمات الذكي واللحام التعاوني الآلي واللحام الفعال، مما يزيد من تعزيز كفاءة الإنتاج الصناعي.
يعد اللحام بالقوس المغمور عملية لحام تتسم بالكفاءة{0}والجودة العالية والأتمتة العالية التي تحقق اللحام من خلال حماية التدفق وتنقية المعادن. على عكس اللحام القوسي ذو الفتحة التقليدية، يستخدم اللحام القوسي المغمور التدفق الحبيبي للحماية، مما يتيح اللحام المغلق، ويزيل بشكل فعال عيوب المسامية وينقي معدن اللحام، مما يؤدي إلى خصائص ميكانيكية أفضل. إنها تتمتع بمزايا كبيرة مثل الاختراق العميق، العملية المستقرة، مظهر اللحام الجمالي، ومعدل العيوب المنخفض. إنها مناسبة بشكل خاص للألواح السميكة، واللحامات الطويلة، والإنتاج الصناعي -الكبير الحجم.
على الرغم من أن لديها بعض القيود في مواضع اللحام ولحام الصفائح الرقيقة، إلا أنها لا تزال تحتل مكانة مهيمنة في الصناعة الثقيلة وتصنيع خطوط الأنابيب وإنتاج أوعية الضغط وهندسة الهياكل الفولاذية. في المستقبل، مع الابتكار المستمر في تكنولوجيا اللحام وأنظمة التحكم الآلي، سيحقق اللحام القوسي المغمور كفاءة لحام أعلى، ومعدلات عيوب أقل، وأداء لحام أكثر استقرارًا، وسيستمر في كونه عملية لحام أساسية تدعم بناء البنية التحتية الصناعية الحديثة.
