دليل التحليل الأساسي وتطبيق آلة اللحام النقطي، المعرفة المهنية

المعرفة المهنية بالتحليل الأساسي ودليل التطبيق لآلات اللحام النقطي. يتخصص مصنعنا في إنتاج آلات اللحام الطرفي وآلات اللحام النقطي وآلات اللحام بالدرز وآلات اللحام ذات الأشكال الخاصة وما إلى ذلك.
اللحام النقطي هو عملية لحام نقاط فردية على سطح التلامس لمكون ملحوم عند المفصل. يتطلب اللحام النقطي أن يكون للمعادن مرونة جيدة. عند اللحام، قم أولاً بتنظيف سطح الجزء الملحوم، ثم قم بتجميع الصفائح المعدنية الملحومة عن طريق تداخلها وضغطها بين قطبين نحاسيين أسطوانيين، وتطبيق القوة للضغط عليها بإحكام. عندما يمر تيار كبير بما فيه الكفاية، يتم توليد كمية كبيرة من حرارة المقاومة عند ملامسة اللوحة، مما يؤدي إلى تسخين المعدن بسرعة في المنطقة المركزية الأكثر سخونة إلى حالة بلاستيكية أو منصهرة عالية، وتشكيل بركة ذوبان سائلة على شكل عدسة. استمر في الحفاظ على الضغط، وافصل التيار، وبعد أن يبرد المعدن، يتم تشكيل وصلة لحام.
يتم استخدام اللحام النقطي فقط في لحام الهياكل ذات الصفائح الرقيقة والشبكات المعدنية والمكونات الهيكلية الفولاذية المتقاطعة وما إلى ذلك دون متطلبات الختم بسبب التباعد المحدد بين نقاط اللحام. إذا تم استبدال القطب العمودي بقطب على شكل قرص، يتم الضغط على القطب بإحكام على قطعة اللحام وتدويره، ويتم تغذية قطعة اللحام باستمرار بين الأقطاب على شكل قرص، ثم يتم نبضها بالكهرباء. يمكن أن يشكل نقطة لحام مستمرة ومتداخلة، وتشكيل خط لحام، وهو ما يسمى اللحام التماسي. يتم استخدامه بشكل أساسي في لحام المكونات الهيكلية ذات الصفائح الرقيقة المتداخلة مع متطلبات الختم أو متطلبات قوة الوصل العالية، مثل خزانات الزيت وخزانات المياه وما إلى ذلك.
يمكن تصنيف آلات اللحام النقطي إلى أنواع عالمية ومتخصصة وفقًا لأغراضها. وفقًا لعدد وصلات اللحام التي يتم لحامها في وقت واحد، توجد أنواع ذات نقطة واحدة ونقطتين ومتعددة النقاط. وفقًا لطريقة نقل آلية الضغط، توجد نوع دواسة، ونوع كامة محرك كهربائي، ونوع هوائي، ونوع هيدروليكي، ونوع مركب (نوع ضغط الغاز السائل)، إلخ.
مبدأ عمل آلة اللحام النقطي
تُسمى طريقة اللحام بتطبيق الضغط عبر الأقطاب الكهربائية والاستفادة من الحرارة المقاومة الناتجة عن مرور التيار عبر سطح التلامس والمناطق المجاورة للمفصل بعد اللحام باللحام بالمقاومة. يتميز اللحام بالمقاومة بكفاءة إنتاج عالية وتكلفة منخفضة وتوفير المواد وسهولة التشغيل الآلي. لذلك، يتم استخدامه على نطاق واسع في مختلف القطاعات الصناعية مثل الطيران والفضاء والطاقة والإلكترونيات والسيارات والصناعات الخفيفة، وهو أحد عمليات اللحام المهمة.
1- إنتاج وعوامل التأثير على حرارة اللحام
يتم تحديد الحرارة المتولدة أثناء اللحام النقطي بالمعادلة التالية: Q=IIRt (J) -- (1)
في الصيغة: Q - الحرارة المتولدة (J)، I - تيار اللحام (A)، R - مقاومة القطب (أوم)، t - وقت اللحام (ثانية)
1. المقاومة R والعوامل المؤثرة على R
تتضمن المقاومة بين الأقطاب الكهربائية المقاومة Rw لقطعة العمل نفسها، ومقاومة التلامس Rc بين قطعتي عمل، ومقاومة التلامس Rew بين القطب الكهربائي وقطعة العمل. أي R=2Rw+Rc+2Rew - (2) كما هو موضح في الشكل
عندما تكون قطعة العمل والقطب ثابتين، تعتمد مقاومة قطعة العمل على مقاومتها. لذلك، تعتبر المقاومة أداءً مهمًا للمادة الملحومة. تتمتع المعادن ذات المقاومة العالية بموصلية ضعيفة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ)، بينما تتمتع المعادن ذات المقاومة المنخفضة بموصلية جيدة (مثل سبائك الألومنيوم). لذلك، عند اللحام النقطي للفولاذ المقاوم للصدأ، يكون توليد الحرارة سهلاً ولكن تبديد الحرارة صعبًا، وعند اللحام النقطي لسبائك الألومنيوم، يكون توليد الحرارة صعبًا ولكن تبديد الحرارة سهلًا. عند اللحام النقطي، يمكن للأول استخدام تيار صغير (عدة آلاف من الأمبير)، بينما يجب على الأخير استخدام تيار كبير (عشرات الآلاف من الأمبير). لا تعتمد المقاومة على نوع المعدن فحسب، بل تعتمد أيضًا على حالة المعالجة الحرارية وطريقة المعالجة ودرجة حرارة المعدن.
تعتبر مدة مقاومة التلامس قصيرة وتوجد عادة في المراحل المبكرة من اللحام، وذلك لسببين:
(1) إن وجود طبقات عالية المقاومة من الأكسيد أو الأوساخ على سطح قطع العمل والأقطاب الكهربائية قد يعيق تدفق التيار بشكل كبير. بل إن طبقات الأكسيد والأوساخ الزائدة قد تمنع التيار من التوصيل.
(2) في ظل ظروف سطحية نظيفة للغاية، بسبب الميكرو
يتم ملاحظة عدم التساوي، مما يتسبب في تكوين قطعة العمل نقاط اتصال محلية فقط على الأسطح الخشنة. تقارب خطوط التيار عند نقطة الاتصال. بسبب انخفاض مسار التيار، زادت المقاومة عند نقطة الاتصال.
بالمقارنة مع Rc وRw، تكون المقاومة Rew بين القطب الكهربائي وقطعة العمل أقل عمومًا في سبائك النحاس بسبب مقاومتها وصلابتها المنخفضة، مما يكون له تأثير أقل على تكوين نوى الاندماج. لذلك، نعتبر تأثيرها أقل.
2. تأثير تيار اللحام
من الصيغة (1)، يمكن ملاحظة أن التيار له تأثير أكبر على توليد الحرارة من كل من المقاومة والوقت. لذلك، أثناء عملية اللحام، فهو معلمة يجب التحكم فيها بدقة. الأسباب الرئيسية لتغيرات التيار هي تقلبات الجهد في شبكة الطاقة وتغيرات المعاوقة في الدائرة الثانوية لآلة اللحام بالتيار المتردد. تحدث تغيرات المعاوقة بسبب تغيرات في الشكل الهندسي للدائرة أو إدخال كميات مختلفة من المعدن المغناطيسي في الدائرة الثانوية. بالنسبة لآلات اللحام بالتيار المستمر، لا تؤثر التغيرات في معاوقة الدائرة الثانوية بشكل كبير على التيار.
3. تأثير وقت اللحام
من أجل ضمان حجم قلب الاندماج وقوة نقطة اللحام، يمكن أن يكمل وقت اللحام وتيار اللحام بعضهما البعض ضمن نطاق معين. من أجل الحصول على قوة معينة لمفاصل اللحام، يمكن استخدام التيار العالي والوقت القصير (الظروف القوية، والمعروفة أيضًا باسم المواصفات الصارمة)، أو يمكن استخدام التيار المنخفض والوقت الطويل (الظروف الضعيفة، والمعروفة أيضًا باسم المواصفات الناعمة). يعتمد الاختيار بين المواصفات الصارمة والناعمة على أداء وسمك وقوة آلة اللحام المستخدمة للمعدن. يوجد حد أعلى وأدنى للتيار والوقت المطلوبين للمعادن ذات الخصائص والسمك المختلفة، والتي يجب استخدامها كمعيار.
4. تأثيرات ضغط القطب الكهربائي
يؤثر ضغط القطب بشكل كبير على المقاومة الكلية R بين القطبين. مع زيادة ضغط القطب، تنخفض R بشكل كبير، في حين أن الزيادة في تيار اللحام ليست كبيرة ولا يمكن أن تؤثر على انخفاض توليد الحرارة الناجم عن انخفاض R. لذلك، تقل قوة وصلة اللحام دائمًا مع زيادة ضغط اللحام. الحل هو زيادة تيار اللحام مع زيادة ضغط اللحام.
5. تأثير شكل القطب وخصائص المادة
نظرًا لأن مساحة التلامس للقطب الكهربائي تحدد كثافة التيار، فإن المقاومة الكهربائية والتوصيل الحراري لمادة القطب الكهربائي مرتبطان بتوليد الحرارة وتبديدها. لذلك، فإن شكل ومادة القطب الكهربائي لهما تأثير كبير على تكوين نوى الاندماج. مع تشوه طرف القطب الكهربائي وتآكله، تزداد مساحة التلامس وتقل قوة وصلة اللحام.
6. تأثير حالة سطح قطعة العمل
تزيد الأكاسيد والأوساخ والزيوت والشوائب الأخرى الموجودة على سطح قطعة العمل من مقاومة التلامس. يمكن لطبقة الأكسيد السميكة بشكل مفرط أن تمنع مرور التيار. يمكن أن يؤدي التوصيل المحلي، بسبب كثافة التيار المفرطة، إلى تناثر وحرق السطح. يمكن أن يؤثر وجود طبقة الأكسيد أيضًا على التسخين غير المتساوي لمفاصل اللحام المختلفة، مما يتسبب في تقلبات في جودة اللحام. لذلك، يعد التنظيف الشامل لسطح قطعة العمل شرطًا ضروريًا لضمان الحصول على مفاصل عالية الجودة.
2- التوازن الحراري وتبديد الحرارة
أثناء اللحام النقطي، يتم استخدام جزء صغير فقط من الحرارة المتولدة لتشكيل اللحام، ويتم فقدان جزء أكبر بسبب التوصيل أو الإشعاع للمواد المجاورة. معادلة التوازن الحراري هي:
Q=Q1+Q2- (3) حيث: حرارة تكوين النواة Q1-، فقدان الحرارة Q2-
تعتمد الحرارة الفعالة Q1 على الخصائص الحرارية الفيزيائية للمعدن وكمية المعدن المنصهر، وهي مستقلة عن ظروف اللحام المستخدمة. Q1=10%-30%Q، الحد الأدنى للمعادن ذات التوصيل الحراري الجيد (مثل الألومنيوم وسبائك النحاس وما إلى ذلك)؛ تخضع المعادن ذات المقاومة الكهربائية العالية والتوصيل الحراري الضعيف (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك درجات الحرارة العالية وما إلى ذلك) لحد أعلى. يشمل فقدان الحرارة Q2 بشكل أساسي الحرارة المنقولة عبر القطب (30% -50% Q) والحرارة المنقولة عبر قطعة العمل (حوالي 20% Q). حوالي 5% من الحرارة المنبعثة في الغلاف الجوي.
3- دورة اللحام
تتكون دورة اللحام في اللحام النقطي واللحام النتوءي من أربع مراحل أساسية (كما هو موضح في عملية اللحام النقطي):
1) مرحلة الضغط المسبق - يتم خفض القطب إلى مرحلة الاتصال الحالية للتأكد من أن القطب يضغط على قطعة العمل بإحكام، بحيث يكون هناك ضغط مناسب بين قطع العمل.
2) وقت اللحام - يمر تيار اللحام عبر قطعة العمل، مما يؤدي إلى توليد الحرارة لتشكيل كتلة لحام.
3) وقت الصيانة - قم بقطع تيار اللحام، واستمر في الحفاظ على ضغط القطب حتى يتصلب القلب المنصهر إلى قوة كافية.
4) وقت الراحة - من بداية رفع القطب إلى بداية نزول القطب مرة أخرى، تبدأ دورة اللحام التالية.
من أجل تحسين أداء الوصلات الملحومة، من الضروري في بعض الأحيان إضافة واحد أو أكثر من العناصر التالية إلى الدورة الأساسية:
1) قم بزيادة الضغط المسبق لإزالة الفجوات بين قطع العمل السميكة وضمان ملاءمة محكمة.
2) استخدام نبضات التسخين المسبق لتحسين مرونة المعادن، مما يجعل من الأسهل على قطع العمل أن تتناسب بشكل محكم ومنع تناثرها؛ عند إجراء اللحام المحدب، يمكن أن يضمن ذلك أن تكون نقاط محدبة متعددة على اتصال متساوٍ باللوحة المسطحة قبل اللحام، لضمان التسخين المتسق في كل نقطة.
3) زيادة ضغط التشكيل لضغط نواة الصهر ومنع التشقق أو الانكماش.
4) استخدام نبضات التلطيف أو التبريد البطيء لإزالة البنية المطفأة للصلب السبائكي، وتحسين الخصائص الميكانيكية للمفاصل، أو منع التشققات والانكماش دون زيادة ضغط التشكيل.
4. أنواع ونطاق تيار اللحام المطبق
1. يمكن تعديل التيار المتردد لزيادة التيار وتقليله تدريجيًا، لتحقيق غرض التسخين المسبق والتبريد، وهو أمر مفيد جدًا في لحام سبائك الألومنيوم. يمكن أيضًا استخدام طاقة التيار المتردد في اللحام النقطي متعدد النبضات، مما يترك وقت تبريد بين نبضتين أو أكثر للتحكم في معدل التسخين. تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في لحام ألواح الفولاذ السميكة.
2. تُستخدم طاقة التيار المستمر بشكل أساسي في المواقف التي تتطلب تيارًا عاليًا. ونظرًا لأن معظم آلات اللحام بالتيار المستمر تعمل بمصادر طاقة ثلاثية الطور، فإنها تتجنب اختلال توازن الحمل ثلاثي الطور عند توفير طاقة أحادية الطور.
5. قابلية اللحام أثناء لحام المقاومة المعدنية
وفيما يلي المؤشرات الرئيسية لتقييم قابلية اللحام بالمقاومة:
1. المواد ذات المقاومة الكهربائية والحرارية المنخفضة والموصلية الحرارية العالية تتطلب آلات لحام عالية الطاقة، والتي لديها قابلية لحام ضعيفة.
2. قوة تحمل المواد عند درجات الحرارة العالية. المعادن ذات قوة الخضوع العالية عند درجات الحرارة العالية (0.5-0.7Tm) معرضة لعيوب مثل التناثر والانكماش والشقوق أثناء اللحام النقطي، مما يتطلب استخدام ضغط قطب كهربائي مرتفع. عند الضرورة، من الضروري تطبيق ضغط تشكيل كبير بعد انقطاع التيار الكهربائي، مما يؤدي إلى ضعف قابلية اللحام.
3. إن نطاق درجة حرارة المواد البلاستيكية حساس للغاية لتقلبات معلمات عملية اللحام للمعادن ذات نطاقات درجة حرارة البلاستيك الضيقة (مثل سبائك الألومنيوم)، مما يتطلب استخدام آلات اللحام التي يمكنها التحكم بدقة في معلمات العملية وتتبع الأقطاب الكهربائية بشكل جيد. قابلية اللحام ضعيفة.
4. حساسية المواد للدورة الحرارية. تحت تأثير الدورة الحرارية للحام، تكون المعادن التي تميل إلى الإخماد عرضة لتطوير هياكل صلبة وشقوق باردة؛ السبائك ذات نقاط الانصهار المنخفضة والمعرضة لشوائب الذوبان تكون عرضة للتشقق الحراري؛ المعادن المقواة بالتبريد تكون عرضة لمناطق التليين. يجب اتخاذ تدابير عملية مقابلة لمنع هذه العيوب. لذلك، فإن المعادن ذات الحساسية العالية للدورة الحرارية لديها أيضًا قابلية لحام ضعيفة.