مع التطور السريع للتكنولوجيا الصناعية، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع كمادة مقاومة للتآكل وعالية القوة وممتعة من الناحية الجمالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل البناء والسيارات والفضاء وتجهيز الأغذية. ومع ذلك، نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة، تواجه عملية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ عددًا من التحديات. سنناقش في هذه المقالة بالتفصيل تحديات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ وطرق اللحام الشائعة وأفضل الممارسات لمساعدة العاملين في الصناعة على تحسين جودة اللحام وكفاءته.

تحديات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

1. الأكسدة في درجات الحرارة العالية وتغير اللون

الفولاذ المقاوم للصدأ في عملية اللحام ذات درجة الحرارة العالية، يكون السطح عرضة للأكسدة، وتشكيل طبقة أكسيد، مما يؤدي إلى تغير اللون في منطقة اللحام والمتأثرة بالحرارة. هذا لا يؤثر على الجماليات فحسب، بل يضعف أيضًا مقاومة المادة للتآكل. من أجل منع حدوث ذلك، عادة ما يكون من الضروري استخدام الغاز الواقي أو التخليل والتخميل بعد اللحام.

2. حساسية التشققات الحرارية

يكون الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بشكل خاص عرضة للتكسير الحراري أثناء عملية تبريد اللحام بسبب معامل التمدد الحراري العالي والتوصيل الحراري المنخفض. عادة ما يحدث التشقق الحراري في معدن اللحام أو المنطقة المتضررة بالحرارة، مما قد يؤدي إلى فشل الهيكل الملحوم في الحالات الشديدة. من أجل تقليل مخاطر التكسير الحراري، من الضروري التحكم الصارم في معلمات عملية اللحام واختيار مواد اللحام المناسبة.

3. تشوه اللحام

نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ لديه معامل تمدد حراري عالي، فإن عملية اللحام ستنتج ضغوطًا حرارية كبيرة، مما يؤدي إلى تشوه اللحام. وهذا واضح بشكل خاص بالنسبة للهياكل الكبيرة أو الأجزاء ذات الجدران الرقيقة، مما قد يؤثر على دقة الأبعاد وجودة مظهر المنتج. يجب استخدام إجراءات التثبيت المعقولة ومكافحة التشوه للتحكم في تشوه اللحام.

4. ترسيب النتريد والكربيد
في عملية اللحام ذات درجة الحرارة العالية، قد يتفاعل النيتروجين والكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ مع الكروم لتكوين النتريدات والكربيدات، وسوف تقلل هذه الرواسب من مقاومة التآكل وصلابة المادة. يعد التحكم في مدخلات حرارة اللحام واختيار مواد اللحام المناسبة والمعالجة الحرارية اللاحقة هو المفتاح لمنع هذه الظاهرة.

5.ترشيش اللحام والتلوث

قد تلتصق البقع والملوثات المتولدة أثناء عملية اللحام بسطح اللحام والمادة الأساسية، مما يؤثر على جودة اللحام ومظهره. ويتطلب ذلك استخدام عمليات لحام مناسبة وتدابير وقائية، مثل استخدام تيار لحام منخفض الترشيش وغاز حماية اللحام.

طرق لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

1. اللحام بقوس الأرجون والتنغستن (TIG)
لحام TIGهي طريقة لحام تستخدم قطب التنغستن غير القابل للاستهلاك وحماية الغاز الخامل (مثل الأرجون)، وهي مناسبة بشكل خاص للحام الفولاذ المقاوم للصدأ ذي الجدران الرقيقة. يوفر لحام TIG وصلة لحام ناعمة وعالية الجودة، ويستخدم بشكل شائع في المناطق التي تتطلب لحامًا عالي الدقة، مثل المعدات الفضائية والطبية. من أجل تحسين كفاءة اللحام، يمكن استخدام تقنية اللحام TIG النبضي لمزيد من تقليل مدخلات الحرارة والتشويه.

2. لحام الغاز المحمي بالقطب المنصهر (MIG).
يستخدم اللحام MIG القطب المنصهر وحماية الغاز الخامل، وهو مناسب للحام الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الصفائح المتوسطة السُمك، مع إنتاجية عالية. من خلال ضبط التيار والجهد وسرعة اللحام، يمكنك التحكم بشكل فعال في ترشيش اللحام وشكل حوض السباحة المنصهر. من أجل تحسين جودة اللحام، يمكنك استخدام حماية الغاز المختلط، مثل خليط من الأرجون وثاني أكسيد الكربون.

3. لحام قوس البلازما (PAW)
لحام قوس البلازما(PAW) هي تقنية لحام عالية الدقة تستخدم قوس البلازما كمصدر للحرارة لتوفير حرارة لحام مركزة ومستقرة. PAW مناسبة لتطبيقات اللحام التي تتطلبجودة عالية وتشويه منخفض، مثل تصنيع الأدوات الدقيقة والمعدات المتطورة. بالمقارنة مع لحام TIG، يوفر PAW سرعات لحام أسرع ومنطقة أصغر تتأثر بالحرارة.

4. اللحام بالليزر
اللحام بالليزريستخدم شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة كمصدر للحرارة، والذي يتميز بمزايا سرعة اللحام السريعة، والتشوه المنخفض والمنطقة الصغيرة المتأثرة بالحرارة، وهو مناسب بشكل خاص لاحتياجات اللحام عالية الدقة والكفاءة.اللحام بالليزرمناسبة للحام الأجزاء الهيكلية ذات الجدران الرقيقة والمعقدة، مثل المكونات الإلكترونية وتصنيع قطع غيار السيارات.

5. لحام البقعة المقاومة
يستخدم اللحام النقطي بالمقاومة الحرارة المتولدة عن التيار الكهربائي من خلال نقطة الاتصال للحام، والتي تستخدم عادة في توصيلات الفولاذ المقاوم للصدأ الرقيقة، مثل تصنيع هياكل السيارات والأجهزة. الطريقة سريعة، ومفاصل لحام صغيرة، ومناسبة للإنتاج الضخم.

أفضل الممارسات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

لضمان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة، فيما يلي بعض أفضل الممارسات المعترف بها على نطاق واسع في الصناعة:

1. تنظيف السطح
قبل اللحام، يجب تنظيف أسطح الفولاذ المقاوم للصدأ جيدًا لإزالة الشحوم والأكاسيد والملوثات الأخرى لمنع عيوب اللحام. يمكن إجراء التنظيف باستخدام المنظفات الكيميائية أو أدوات الطحن الميكانيكية.

2. التحكم في مدخلات الحرارة
التحكم في مدخلات الحرارة عن طريق ضبط تيار اللحام والجهد وسرعة اللحام لتجنب الإفراط في إدخال الحرارة مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة معدن اللحام، مما يقلل بدوره من خطر التشقق الحراري وتشويه اللحام.

3. استخدام الغاز التدريعي
يجب استخدام غاز حماية مناسب (مثل الأرجون النقي أو الهيليوم) أثناء اللحام لمنع منطقة اللحام من ملامسة الهواء ولتجنب الأكسدة والنيترة. بالنسبة للمواد ذات الجدران السميكة، يمكن استخدام طبقة مزدوجة من الغاز الواقي لتحسين التأثير الوقائي.

4. التسخين المسبق والمعالجة بعد الحرارة
بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ ذو الجدران السميكة أو الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكربون، فإن التسخين المسبق قبل اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام يمكن أن يقلل من الإجهاد الحراري والشقوق. يجب اختيار درجة حرارة التسخين المسبق ودرجة حرارة المعالجة الحرارية وفقًا لنوع المادة وعملية اللحام.

5. اختيار مادة اللحام المناسبة
استخدم مواد اللحام المطابقة للمادة الأساسية للتأكد من أن معدن اللحام والمادة الأساسية لهما تركيبة كيميائية وخواص ميكانيكية مماثلة لضمان قوة الوصلة الملحومة ومقاومتها للتآكل.

6. اختبار جودة اللحام
بعد الانتهاء من اللحام، يجب إجراء فحص جودة اللحام، مثل فحص الأشعة السينية والفحص بالموجات فوق الصوتية وفحص اختراق الصبغة، للتأكد من أن الوصلات الملحومة خالية من العيوب مثل الشقوق والمسامية وانحباس الخبث.

الآفاق المستقبلية

مع تقدم العلم والتكنولوجيا، سوف تستمر تكنولوجيا لحام الفولاذ المقاوم للصدأ في التطور في اتجاه الكفاءة العالية والذكاء والأخضر. في المستقبل، ستعمل روبوتات اللحام الآلية وأنظمة التحكم الذكية في اللحام على تحسين كفاءة اللحام وجودته. وفي الوقت نفسه، سيصبح البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا اللحام الصديقة للبيئة أيضًا اتجاهًا مهمًا لتقليل انبعاثات الغازات الضارة ونفايات المواد في عملية اللحام.