تلحيم بقوس غاز تنغستن

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
تيج للحام تماثيل من البرونز

التلحيم بقوس غاز التنغستن هو أحد عمليات اللحام بالقوس الكهربائي تتولد حرارته بواسطة قوس كهربائي ينتج بين قطب التنغستن وقطعة العمل.

تاريخه[عدل]

اكتشفت شركة إمفري ديفي (Humphry Davy) القوس الكهربائي في سنة 1800، ومن تم بدأ تطور الأقواس الكهربائية (و لكن بشكل بطيء). و في سمة 1890 جاءت فكرة لحام في جو غاز خامل من قبل C. L. Coffin، فأصبحت حين ذاك مواد اللحام غير الحديدية مثل الألومنيوم والمنغنيزيوم صعبة وذلك لتفاعلاتها السريعة مع الهواء مما أدي إلى ظهور شوائب في المعادن المذابة عند اللحام.

و في هذا الوقت كانت هناك طرق تستخدم أقطاب تدفق مغطاة لا تحمي بشكل كاف من التلوث في منطقة اللحام ،ولحل هذه المشكلة استخدمت الغازات الخاملة المعبأة في زجاجات في بداية 1930 كوسيلة حجب لمنطقة القوس ،و في أواخر ذلك العام تم إنجاز عدة عمليات باستخدام غازات الحجب الجديدة مع التيار المستمر (DC) في مصانع الطائرات للحام معدن المغنيزيوم ،حيث أن أول غاز حجب استخدم هو غاز الهليوم لذلك عرف باللحام الغازات الخاملة.

و خلال الحرب العالمية الثانية أنتجت مكائن اللحام ذات التيار المتناوب (AC) بالإضافة لأجهزة استقرار التيار (الذبذبة العالية) مما زاد من إمكانية إنجاز لحام المعادن غير حديدية مثل الألمونيوم والمغنيزيوم بجودة عالية، كما استبدل غاز الهليوم بغاز الأرقون وذلك لتوفره بكثرة. حيث زاد هذا النوع من اللحام انتشارا في أوائل عام 1950. وسمي لحام بقوس التنغستن المحجب بغاز خامل (Gas tungsten arc welding) أو (TIG).

المعدات الأساسية[عدل]

يجب توفر مجموعة من المعدات الأساسية للحام بقوس التنغستن وهي كالتالي :

ماكينة اللحام[عدل]

إمدادات طاقة التيج

يكمن الهدف الأساسي من استعمال ماكينة اللحام هو مصدر الطاقة ،توفير الطاقة الكهربائية المناسبة من الفولط والأمبير للحفاظ علي استمرارية إشعال القوس ،فهناك عدة تيارات تستخدم في اللحام بقوس التنغستن إذ نجد التيار المستمر (قطبية مباشرة (DC-)) وهي قطبية تستخدم في لحام جميع المعادن عدا الألمونيوم والمغنيزيوم والتيار المستمر (قطبية معكوسة (DC+)) وهي قطبية تستخدم بوصل مشعل التيج إلى الطرف الموجب والأرضي بالطرف السالب (اتجاه التيار من الطرف السالب إلى الطرف الموجب) ،و هي قطبية لا تستخدم في اللحام بسبب ازدياد درجة الحرارة علي قطب التنغستن مما يؤدي إلي انصهاره وترسيب قطرات صغيرة في بؤرة اللحام.و التيار المتردد (AC) ويطلق على هذا النوع من التيار عدد من التسميات منها : التيار المتغير ،التيار المتردد ،التيار المتناوب.

وحدة الغاز[عدل]

إعداد نظام تيج

اللحام بقوس غاز التنغستن هو أحد عمليات اللحام التي تستدعي استعمال غاز حجب لعزل العوامل الجوية المؤثرة عن منطقة اللحام، ونظرا لهذا أضيف إلي معداته ما يعرف بوحدة الغاز لإيصال الغاز إلى منطقة اللحام وتتكون هذه الوحدة من اسطوانة الغاز وهي اسطوانات ذات ضغوط عالية مثل اسطوانات الأكسجين من حيث الحجم والشكل، والمنظم الذي يستخدم لتخفيف الضغط الخارج من الاسطوانة وجعله مناسب لضغط العمل ،توجد منظمات خاصة بالغازات الخاملة ،إضافة الي الليان المصنوعة من مادة البلاستيك العالية الجودة، والصمامات التي تنقسم إلى نوعان يدوية وكهربائية.

وفي اللحام يقوس التنغستن يستخدم نوعان من الغازات هما الأرقون والهيليوم أو خليطهما ،و لكل منهما خصائص تميزه عن الأخر في اللحام وهما غازان خاملان وهما يتميزان بحجب قطب التنغستن ومعدن المنصهر عن الهواء الجوي ،بالإضافة الي المساعدة في إشعال القوس والمحافظة علي استقراره، ويساعدان كذلك في التحكم بشكل محيط خط اللحام وكمية الاختراق.

وحدة التبريد[عدل]

تختلف مشاعل اللحام باختلاف أعمال اللحام، فمثلا المشاعل الخفيفة والتي تتطلب تيار ا منخفضا يتم تب يدها بالهواء فهي لا تحتاج إلي أي نوع من أنواع التبريد ،أما مشاعل الأعمال الثقيلة فيتطلب تبريدها بالماء لهذا فهي تحتاج إلي مصدر للمياه.

المشاعل[عدل]

الشعلة مع مختلف الأقطاب والمشاعل والاكواب

توجد مشاعل اللحام بقوس التنغستن بأشكال وأحجام مختلفة علي حسب حاجة العمل ،و المهمة الأساسية للمشعل هي إيصال كل من التيار والغاز الحجب إلي منطقة القوس.و المشاعل محددة بطاقة قصوى لا تزيد عن 200A تستخدم للأعمال الخفيفة ،بينما المشاعل التي تزيد عن هذا القدر (250/350/500) مخصصة للأعمال الثقيلة.صناعيا تقسم المشاعل الي ثلاثة أنواع :مشاعل اللحام اليدوي ،مشاعل اللحام النصف آلية ،مشاعل اللحام الآلية. يتكون مشعل اللحام بقوس التنغستن من عدة أجزاء وهي : المقبض والفوهة والناشر والخانق والغطاء وقطب التنغستن.

أقطاب التنغستن[عدل]

تختلف الأقطاب المستعملة في اللحام بقوس التنغستن كثيرا عن الأقطاب المستعملة في عمليات اللحام الأخرى فهي لا تستخدم كمعدن حشو، وتصنع الأقطاب المستخدمة في لحام بقوس التنغستن معدن التنغستن النقي وهو نوع قاسي جدا من المعادن ولونه رمادي أو رصاصي وهو مقاوم للحرارة العالية جدا لهذا لا تتأثر بحرارة القوس ،و أثناء عملية اللحام يتحول لونه إلى الأحمر ومع ذلك يحافظ علي قسوته وهناك قطب التنغستن النقي الذي تصل نقاوته إلى 99.5 تقريبا وتستخدم مع التيار المتردد في لحام معدني الألمونيوم والمغنيزيوم وله لون اخضر في أحد أطرافه. أما قطب التنغستن المعالج بالثور يوم فيه نسبة من 1% إلى 2% من أكسيد الثوريوم لمعدن التنغستن وله لون احمر في أحد أطرافه.

الدواسة[عدل]

وهي تستعمل لتشغيل سريان التيار والغاز والتحكم بالتيار أثناء اللحام.

طرق استعماله[عدل]

GTAW weld area

هناك ثلاثة طرق لاستعماله وهي كالتالي:

الطريقة اليدوية وهي تعتمد علي إمساك المشعل باليد وسلك التعبئة باليد الأخرى وهي تستخدم في معظم عمليات اللحام، أماالطريقة النصف آلية فهي مسك المشعل باليد وسلك التعبئة فيغذى أليا وهي طريقة محدودة الاستخدام.وبالنسبة للطريقة الآلية فهي طريقة تقوم باللحام كاملا والشخص يقوم بعملية الضبط والبرمجة فقط كماهو الحال في اللحام المغمور وهذا النوع من الطرق يستخدم في خطوط الإنتاج وللحصول علي لحامات عالية الجودة.

المواد[عدل]

A TIG weld showing an accentuated AC etched zone

لحام الفولاذ المقاوم للصدأ والمواد غير الحديدية بالقوس غاز التنجستين هو الأكثر شيوعا، ولكن يمكن تطبيقه على المعادن كلها تقريبا، مع استثناءات ابرزها الرصاص والزنك.

الألومنيوم والمغنيزيوم[عدل]

يلحم الألومنيوم والمغنيسيوم غالبا باستخدام التيار المتردد، ولكن استخدام التيار المباشر ممكن أيضا. قبل اللحام يجب تنظيف مكان العمل، ويمكن تسخينها إلى 175-200 درجة مئوية (347-392 درجة فهرنهايت) على الألمنيوم أو إلى الحد الأقصى من 150 درجة مئوية (302 فهرنهايت) لقطع الشغل المغنيزيوم سميكة لتحسين وزيادة تغلغل سرعة الهواء.

فولاذ[عدل]

Closeup view of an aluminium TIG weld AC etch zone

من أجل لحام بقوس غاز التنغستن من الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ يجب اختيار مادة حشو مهمة لمنع المسامية المفرطة، ويجب إزالة أكاسيد على مواد حشو والشغل قبل لحام لمنع التلوث، التسخين هو عموما ليس من الضروري بالنسبة لأنواع الفولاذ الخفيف أقل من بوصة واحدة سميكة، ولكن سبائك الصلب قد تتطلب التسخين لبطء عملية التبريد. وينبغي أيضا أن يكون أداة الفولاذ مسخن لمنع تصدع في المنطقة المتضررة من الحرارة. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لا تتطلب التسخين، ولكن الفولاذ من الحديد والكروم غير القابل للصدأ. يستخدم عادة مصدر للطاقة DCEN.

سبائك النحاس[عدل]

لحام النحاس وبعض سبائكه هو ممكن، ولكن من أجل الحصول على تماس خالي من الأكسدة والمساميات، فإن الغاز يحتاج إلى أن تقدم على الجانب جذر أو قلب اللحام.

المعادن المختلفة[عدل]

لحام المعادن تختلف في كثير من الأحيان يقدم صعوبات جديدة لحام GTAW، لأن معظم المواد لا تندمج بسهولة لتشكيل رابطة قوية. ومع ذلك، اللحامات من المواد المختلفة لها تطبيقات عديدة في مجال التصنيع وأعمال الترميم، والوقاية من التآكل والتأكسد. في بعض المفاصل، ويتم اختيار معدن حشو متوافق للمساعدة في شكل سندات، وهذا المعدن يمكن حشو نفس واحدة من المواد الأساسية (على سبيل المثال، باستخدام حشو معدن الفولاذ المقاوم للصدأ مع الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني والمواد الأساسية) أو معدنية مختلفة (مثل استخدام معدن النيكل حشو للانضمام الصلب والحديد الزهر). مواد مختلفة جدا قد تكون مغلفة بمادة متوافقة مع معدن حشو علي الوجه الخصوص، وملحومة ذلك الحين. لحام المعادن عندما تختلف ينبغي الحرص على تجنب الإفراط في ذوبان المواد الأساسية. كما أنه يساعد على الحد من إدخال الحرارة. وينبغي أن يضاف هذا المعدن حشو بسرعة، وينبغي تجنب تجمع كبير لحام لمنع تخفيف من المواد الأساسية. [25]

السلامة[عدل]

ينتج عن عملية اللحام هذه مخاطر كثيرة على المستعمل مثل حروق قدتؤدي في بعض الحالات إلى الإصابة بسرطان الجلد ،و ذلك للإنتاج الكثير الأشعة فوق البنفسجية، ووجود غازات خطيرة مثل غازات الأوكسجين قد تؤدي الي الاختناق. لذلك على الذين يعملون في هذا العمل أن يستعملوا ملابس وأدوات الوقاية أثناء عملهم في الورشات منها قناع اللحام لحماية العينيين والوجه، والقفازات وهي تتوفر بأشكال وأنواع مختلفة لحماية اليدين، والسترة الواقية لحماية الجهة الأمامية للجسم من الأشعة أثناء اللحام، إضافة إلى واقي الذراعين وواقي الساق.

الجودة[عدل]

يفضل المهندسين استعمال اللحام بقوس التنغستن لماله من خصائص الهيدروجين المنخفضة وخواصه الميكانيكية والكيميائية مع المواد الأساسية. الحفاظ علي نظافة معدات التشغيل والمواد المستخدمة يجب أن تكون خالية من النفط والرطوبة والأوساخ والشوائب الأخرى كلها تعطي لحام ذو جودة عالية، وبسبب صعوبة التلحيم بغاز التنغستن وأهمية الأسلوب السليم يجب توظيف عاملين ذو مهارة كبيرة للتطبيقات الهامة.

التطبيقات[عدل]

يستخدم اللحام بغاز التنغستن في صناعة الطائرات ويستخدم علي نطاق واسع في صناعة المركبات الفضائية ،يستخدم كذلك في صناعة الدرجات الهوائية (لحام أنابيب صغيرة رقيقة الجدار) ،و يستعمل في أعمال الصيانة والتصليح.

مميزاته[عدل]

  • سهل الاستخدام.
  • قليل الشرر وينتج لحام نظيف.
  • يعطي لحامات ذات دقة وجودة عالية.
  • سريع الأداء بحيث لا نحتاج الي توقف والبدء مجددا لأجل إبدال سالك اللحام.
  • يمكن لحام صفائح رقيقة.

مساوئه[عدل]

  1. التكلفة المادية لمعداته غالية جدا.
  2. لابد من صيانته دائما
  3. صعوبة التنقل من مكان إلى أخر.
  4. يتطلب وجود غازات عالية الثمن.

مراجع[عدل]

  • en:Gas tungsten arc welding
  • welding_metallurgy_G11_applied.pdf