لحام الألومنيوم المصبوب: دليل شامل

هناك عدد قليل جدًا من الأماكن التي يمكن للمرء الذهاب إليها للتعرف على لحام الألومنيوم المصبوب، ومجموعة المهارات اللازمة للقيام بذلك متخصصة للغاية. ومع ذلك، فإن الألومنيوم المصبوب هو مادة يتم إنشاؤها عن طريق صب الألومنيوم المنصهر في قالب، مما ينتج عنه مادة مسامية بها شوائب. وهذا لا يحدث مع سبائك الألومنيوم القياسية. وبسبب هذه الخصائص، يكون اللحام أكثر صعوبة، ومن الضروري التحضير بعناية، والحفاظ على الحرارة بدقة واستخدام التقنيات المناسبة لإنتاج لحامات قوية ومتينة. الأكسدة هي واحدة من أكبر العقبات عند لحام الألومنيوم المصبوب. فطبقة الأكسيد الرقيقة التي تتكون عند تعرضها للهواء تكون أكثر سمكًا بكثير مما يتشكل طبيعيًا على الألومنيوم، كما أنها تذوب عند درجة حرارة أعلى بكثير من الألومنيوم نفسه، مما يجعل الاندماج صعبًا. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي وجود الشوائب والغازات المحتبسة في الألومنيوم المصبوب إلى حدوث مسامية، مما يؤدي إلى ضعف اللحامات إذا لم يتم تنظيفها وتسخينها بشكل صحيح.

TIG (غاز التنجستن الخامل) هي الطريقة المفضلة للدقة والنظافة، بينما MIG (الغاز الخامل المعدني) مفيدة للسرعة والمواد الأكثر سمكًا. للحصول على لحام قوي وخالٍ من العيوب، من الضروري استخدام معدن الحشو الصحيح (مثل 4045 أو 5356 أو 4047) ومزيج غاز التدريع (من الأرجون النقي أو خليط الأرجون والهيليوم). ويشمل الإعداد الجيد التنظيف والتسخين المسبق بشكل مناسب قدر الإمكان لتقليل التشقق والمسامية ونقص الاندماج. كما يتم تحسين قدرة الوصلات الملحومة على التحمل والعمر الافتراضي للوصلات الملحومة من خلال معالجات ما بعد اللحام مثل تخفيف الإجهاد والطحن والحماية من التآكل بعد اللحام.

على الرغم من أن غالبية ماكينات لحام الألومنيوم المصبوب من الفولاذ الملحوم، إلا أنه يمكن للحام اللحام بنجاح مع ألومنيوم مصبوب باستخدام التقنيات والأدوات المناسبة والاهتمام بالتفاصيل طالما كانت هناك حاجة إلى مكونات خفيفة الوزن وعالية القوة في الصناعات. هذه عملية قابلة للإتقان تؤدي إلى مزيد من التطوير لتطبيقات لحام الألومنيوم وإلى أداء موثوق ويمكن التنبؤ به لهياكل الألومنيوم في البيئات الحرجة.

فهم الألومنيوم المصبوب 

ومع ذلك، قبل الشروع في تقنيات اللحام اللازمة للألومنيوم المصبوب، من الضروري أن يكون لديك فهم راسخ لما يشكل الألومنيوم المصبوب وما الذي يجعله فريدًا عن المعادن الأخرى. يختلف الألمنيوم المصبوب عن الألمنيوم المشغول الذي يتم تشكيله ميكانيكياً باستخدام الدرفلة أو البثق، حيث يمكن تشكيل الألمنيوم المصبوب بأشكال معقدة عالية الدقة عن طريق صهر الألمنيوم وصب هذا الشكل المنصهر في قالب. إن البنية الداخلية الفريدة التي يتم إنتاجها على هذا النحو، والتي تتميز عادةً بالمسامية والشوائب وتفاوت تركيبة السبيكة، لها تأثير مهم على قابلية اللحام.

لكي تكون قادرًا على لحام الألومنيوم المصبوب بنجاح، يجب على المرء أن يعرف خواصه الكيميائية والفيزيائية، وإيجابياته وسلبياته، بالإضافة إلى الأنواع المختلفة من سبائك الألومنيوم المصبوب من مختلف الصناعات. ستؤخذ هذه العوامل في الاعتبار لتحديد طريقة اللحام اللازمة، واختيار مواد الحشو وتقنيات التحضير قبل اللحام لعمل لحامات قوية وخالية من العيوب.

خصائص الألومنيوم المصبوب: ما الذي يجعل المصبوب مختلفاً؟

وهناك اعتبار آخر مهم وهو أن استخدام الألومنيوم المصبوب له العديد من الخصائص التي تجعله خفيف الوزن ومضاد للتآكل ومرن للغاية. ومع ذلك، فإن نفس الخصائص تشكل أيضًا بعض الصعوبات عند إجراء اللحام، شريطة عدم اتخاذ التدابير المناسبة.

1. المسامية: التحدي الخفي

ربما تكون إحدى أكبر المخاوف المتعلقة بلحام الألومنيوم المصبوب هي المسامية؛ وتُعرف بأنها فقاعات صغيرة من الغازات التي تنحبس في المعدن أثناء عملية الصب. وتنتج هذه الفقاعات الثمانية عن انحباس الغازات مثل الهيدروجين، وتكوين المسام الصغيرة نتيجة الانكماش أثناء تبريد معدن الألومنيوم والشوائب.

🔹 كيف تؤثر المسامية على اللحام

• يضعف القوة الميكانيكية، ويكون اللحام عرضة للتشقق.
• يساهم في تلوث اللحام وبالتالي يقوض من قوة الوصلات التي تم صنعها.
• يؤمن الغازات في منطقة اللحام، بمجرد تشكيل المخالفات السطحية.

🔹 كيفية تقليل المسامية أثناء اللحام

• يجب أن يكون إعداد سطح المعدن من خلال التنظيف مناسبًا قبل بدء اللحام.
• أمسك رقائق الألومنيوم وقم بتدفئتها لتقليل أي إجهاد حراري على الألومنيوم وأيضًا لتقليل تكوين فقاعات الهواء.
• يجب أن يتم ذلك باستخدام غاز خامل عالي الجودة من الأرجون 100% الخامل لتجنب الأكسدة.

2. الأكسدة: العائق أمام اللحامات النظيفة

وهو عنصر يتفاعل مع العناصر الأخرى خاصةً الأكسجين الموجود في الفراغ المحيط بالمعدن. وتولّد هذه الأكسدة طبقة رقيقة جدًا ولكن شديدة الصلابة من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) والتي من خلالها يتم منع المزيد من تآكل الألومنيوم. ومع ذلك، تعتبر طبقة الأكسيد مشكلة حرجة عند اللحام لأن درجة حرارة انصهارها تبلغ حوالي 3700 درجة فهرنهايت (2037 درجة مئوية)، وهي أعلى بكثير من درجة حرارة الألومنيوم، 1221 درجة فهرنهايت (660 درجة مئوية).

التحقيق في سبب كون الأكسدة مشكلة في اللحام

• هل له دور فعال في تكوين الرابطة الطويلة بين حشوة اللحام والمعدن الأساسي؟
• أدى ذلك إلى حدوث تلوث في حوض اللحام وبالتالي توفير لحامات رديئة.
• يحتاج إلى تحضير قبل اللحام لأنه يحتوي على طبقة أكسيد.

🔹 تقنيات مختلفة لإزالة الأكسدة والتحكم فيها

• اشطف قطعة الألومنيوم بالماء الدافئ، وبعد ذلك، يجب استخدام فرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ التي يجب استخدامها فقط لتنظيف الألومنيوم لفرك طبقة الأكسيد.
• امسح السطح بالأسيتون أو الكحول كعملية تنظيف ما قبل اللحام لأن الزيت يطفو على المعادن والشحوم تغرق فيها.
• لقطع الأكسدة، يوصى باستخدام التيار المتردد في لحام TIG.

3. الحساسية الحرارية: إدارة التوصيل الحراري

يختلف الألومنيوم عن الفولاذ، فهو يتميز بتوصيل حراري عالٍ ويمكنه بسهولة امتصاص الحرارة وانبعاثها. ولطالما كان هذا الأمر يمثل مشكلة في الحفاظ على درجة حرارة اللحام القياسية؛ وهذا يميل إلى ما يلي:

• اندماج غير مكتمل بسبب فقدان الحرارة السريع.
• ثالثًا، التشوه أو التشوهات بشكل رئيسي في أجزاء الألومنيوم الرقيقة.
• الاحتراق، خاصةً في الأجزاء شديدة المسامية أو الرقيقة من الألومنيوم المصبوب.

🔹 كيفية التغلب على تحديات الحساسية للحرارة

• يتم ذلك لتنظيم تدفق الحرارة بطريقة تجعل جميع أجزاء المادة المستخدمة ساخنة مثل درجة الحرارة المطلوبة.
• القدرة على ضبط نظام التحكم في الحرارة والاستخدام المائل للحام TIG.
• يمكن تقليل كمية الحرارة التي يتم وضعها على منطقة اللحام بهذه الطريقة، وذلك باستخدام تمريرات لحام أقصر.

الأنواع الشائعة من سبائك الألومنيوم المصبوب

يمكن صب أنواع مختلفة من سبائك الألومنيوم المصبوب وفقًا لتركيبها الكيميائي وخصائصها الميكانيكية. فيما يلي بعض المزايا والعيوب لكل نوع، بالإضافة إلى التطبيقات التي تكون فيها أكثر فائدة.

1. الألومنيوم المصبوب A356: السبيكة عالية القوة

 تكوينها: يشمل بشكل أساسي الألومنيوم (Al) والسيليكون (Si) والمغنيسيوم (Mg).

🔹 الميزات الرئيسية

• يتميز بقوة شد عالية وهو مناسب للاستخدامات الإنشائية.
• مقاومة ممتازة للتآكل، خاصةً في البيئات الرطبة.
• إنها قابلية لحام جيدة، على الرغم من أن المعالجة الحرارية بعد اللحام قد تكون مطلوبة لاستعادة القوة.

🔹 التطبيقات الشائعة

• يُستخدم في مكونات المحرك والعجلات وعلب ناقل الحركة في صناعة السيارات.
• صناعة الطيران والفضاء - يوجد في الأجزاء الهيكلية للطائرات بسبب نسبة قوته إلى وزنه.
• الأجهزة الطبية - تستخدم في الأدوات الجراحية والأغلفة عالية القوة.

2. 319 الألومنيوم المصبوب: الألو المقاوم للاهتراء

التركيبة: يحتوي على مستويات أعلى من السيليكون (Si) والنحاس (Cu) مقارنةً ب A356.

🔹 الميزات الرئيسية

• مقاومة تآكل جيدة جداً للاستخدامات الشاقة.
• وهو أكثر هشاشة ويحتوي على نسبة أعلى من السيليكون، وبالتالي فهو أكثر صعوبة في اللحام.
• يتطلب الأمر مواد حشو متخصصة (4047) لمنع التشقق.

🔹 التطبيقات الشائعة

• المتغيرات المقاومة للتآكل: رؤوس أسطوانات السيارات وكتل المحرك.
• المتانة مطلوبة في المضخات والعلب.
• قطع غيار الماكينات الصناعية مصممة لظروف الإجهاد الميكانيكي الشديد والعالي.

3. 535 ألومنيوم مصبوب: السبيكة البحرية

التركيبة: يحتوي على نسبة عالية من المغنيسيوم (Mg) لمقاومة التآكل.

🔹 الميزات الرئيسية

• مقاومة فائقة للتآكل، خاصةً في بيئات المياه المالحة.
• قابلية اللحام جيدة، ولكن يلزم التنظيف الكامل قبل اللحام لتجنب التلوث.
• أسهل في التشكيل والإصلاح من 319.

🔹 التطبيقات الشائعة

• مقاومتها العالية للتآكل في المياه المالحة تجعلها جيدة لهياكل القوارب وأجزاء المحركات البحرية والمراوح.
• يتم استخدامه لأجزاء الطائرات والفضاء التي تتطلب مواد قوية وخفيفة الوزن.
• العناصر التي تشكل الحد الأدنى من الخطر على المكونات الصناعية المعرضة لبيئات كيميائية قاسية.

أهمية فهم أهمية الألومنيوم المصبوب في اللحام

يتمحور البدء في إتقان لحام الألومنيوم المصبوب حول تحديد ماهية الألومنيوم المصبوب وخصائصه والتحديات المرتبطة به. ولذلك، نظرًا لاستخدام الألومنيوم المصبوب على نطاق واسع في صناعة السيارات والفضاء والهندسة البحرية، يحتاج اللحامون إلى استراتيجيات لمسامية الصب والأكسدة والحساسية للحرارة.

أنواع مختلفة من الجبس سبائك الألومنيوم تستجيب للحام بشكل مختلف، ويجب أن تختار مواد الحشو الصحيحة، وغاز التدريع وتقنية اللحام يعني الفرق بين اللحام القوي والموثوق به أو الوصلة الضعيفة المسامية.

من خلال إعداد المواد، واستخدام إجراءات التنظيف الصحيحة، وتنظيم المدخلات الحرارية، يمكن لعمال اللحام معالجة المشاكل المرتبطة بالألومنيوم المصبوب وتوليد لحامات قوية وطويلة الأمد تتوافق مع التطبيقات القاسية.

التحديات في لحام الألومنيوم المصبوب 

من المعروف صعوبة لحام الألومنيوم المصبوب بسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة للألومنيوم المصبوب. ويساعد الوعي بهذه التحديات عمال اللحام على استخدام الأدوات وطرق التطبيق الصحيحة، مما يؤدي إلى لحامات قوية وخالية من العيوب.

1. مشاكل الأكسدة: عائق لحام رئيسي

عندما يتعرض الألومنيوم للهواء، يتأكسد على الفور تقريبًا، مما ينتج عنه أكسيد الألومنيوم الرقيق جدًا ولكن شديد الصلابة (Al₂O₃). وتابع موضحًا أن طبقة الأكسيد التي تتشكل أثناء الأكسدة الأولية للألومنيوم تبلغ درجة انصهارها 3700 درجة فهرنهايت (2037 درجة مئوية)، أي أعلى بثلاث مرات من درجة انصهار الألومنيوم التي تبلغ 1221 درجة فهرنهايت (660 درجة مئوية). ومع ذلك، يسبب هذا الاختلاف الهائل في درجات الانصهار صعوبات شديدة في اللحام، بما في ذلك ما يلي:

• اندماج غير مكتمل (طبقة الأكسيد تمنع معدن الحشو من الالتصاق بالمادة الأساسية بشكل صحيح).
• اللحامات الملوثة - الأكسدة موجودة، والتي يمكن أن تسبب المسامية، والمفاصل الضعيفة، والشوائب عند تركها في اللحام.
• يُنتج الأكسيد قوسًا غير مستقر، مما يؤدي إلى تذبذب القوس وعدم انتظام أداء اللحام.

الحل

يساعد اللحام بالتيار المتناوب (TIG) باستخدام التيار المتردد (AC) على إبعاد طبقة الأكسيد عن قطعة العمل ويساعد على الحفاظ على ثبات القوس. كما يمكن للفرشاة المخصصة للفولاذ المقاوم للصدأ والمنظفات الكيميائية مثل الأسيتون تنظيف الأكسدة قبل اللحام.

2. الشوائب والتلوث: التهديد الخفي

غالبًا ما يتم صب الألومنيوم من مواد معاد تدويرها وبالتالي يمكن أن يتضمن غازات عالقة وبقايا زيوت وأوساخ وشوائب أخرى متعلقة بإنتاج الصب. يجب تنظيف هذه الملوثات بشكل صحيح قبل اللحام، وإلا فقد تؤدي إلى:

• يكون اللحام ضعيفًا وعرضة للتشقق بسبب الجيوب الغازية الصغيرة (المسامية).
• الشوائب: - لقد احتجزت في اللحام مادة غير معدنية تقلل من قوة اللحام.
• قد تندمج بعض المناطق بشكل جيد والبعض الآخر قد يظل ضعيفًا مع عدم اتساق جودة اللحام.

الحل

يُستخدم الأسيتون أو الكحول لتنظيف السطح تمامًا من الشحوم والأوساخ. يجب إخراج الغازات المحتبسة باستخدام شعلة التسخين المسبق قبل اللحام.

3. الموصلية الحرارية عالية جداً: يلزم التحكم في الحرارة

من ناحية أخرى، من المتوقع أن يمتص الألومنيوم الحرارة وينقلها بسرعة كبيرة، مقارنةً بالفولاذ. وهذا يمكن أن يؤدي إلى:

• يمكن أن تؤدي الحرارة الزائدة عن الحد إلى ذوبان الأجزاء الرقيقة (الاحتراق).
• التسخين غير المتوازن (الاعوجاج والتشويه) - ينحرف المعدن بسبب تسخينه بشكل غير متوازن.
• اختراق غير متناسق - تبديد سريع جدًا للحرارة مما يتسبب في ضعف الاندماج في وصلة اللحام.

الحل

كما أنك تحتاج إلى التسخين المسبق للألومنيوم إلى 300 درجة فهرنهايت - 600 درجة فهرنهايت (150 درجة مئوية - 315 درجة مئوية) للحصول على توزيع متساوٍ للحرارة واختراق أفضل للحام. تحافظ المدخلات الحرارية العالية عند سرعة الحركة المتحكم فيها على استقرار حوض اللحام.

الأدوات والمعدات الأساسية للحام الألومنيوم المصبوب

عند لحام الألومنيوم المصبوب، هناك حاجة إلى معدات متخصصة ويجب أن يتم اللحام بدقة وقوة ومتانة في اللحام.

• إن عملية اللحام هي في حد ذاتها أداة يجب اختيارها بعناية وهذا ما يتم تناوله في دليل ماكينات اللحام هذا.
• يعد الاختيار الصحيح لماكينة اللحام أمرًا مهمًا للغاية عند إجراء لحام الألومنيوم.
• لحام TIG (غاز التنجستن الخامل) - الأفضل للحامات الدقيقة وعالية الجودة. يتيح تحكم أفضل في مدخلات الحرارة وهو جيد لإصلاح الألومنيوم المصبوب.
• TIG (غاز التنجستن الخامل) - مناسب للمعادن الداخلية، ولكنه أبطأ بكثير من MIG. الأفضل لمقاطع الألومنيوم المصبوب السميكة.

1. معادن الحشو: تقوية اللحام

يعتمد اللحام القوي الخالي من التشققات على قضيب حشو مناسب جيد.

• حشو الألومنيوم 4045 - خيار للأغراض العامة لإصلاح الألومنيوم المصبوب.
• حشو الألومنيوم 5356 - يوفر قوة عالية ومقاومة للتآكل، وهو مثالي للاستخدامات البحرية.
• حشو الألومنيوم - 4047 يحتوي على نسبة عالية من السيليكون لتقليل التشقق وتحسين الجريان السطحي

2. غاز التسخين 

كما يوحي الاسم، غاز في تدفق اللحام يمنع الأكسدة والمسامية. وعادة ما تكون غازات خاملة يتم اختيارها لخصائصها المرغوبة.

• اللحام محمي من التلوث الجوي بواسطة غاز التدريع.
• Argon 100% - للحام TIG وMIG، الخيار الأفضل لتحقيق قوس مستقر وحوض لحام نظيف.
• خليط الأرغون والهيليوم - يزيد الهيليوم من مدخلات الحرارة والاختراق، وبالتالي يُستخدم لقطع مقاطع الألومنيوم السميكة.

3. أدوات التنظيف والتحضير

لا يمكن أن يكون اللحام ناجحًا حتى يكون السطح نظيفًا.

• تزيل الأكسدة دون تلويث السطح، فرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
• إذا كنت بحاجة إلى تنظيف الزيت، أو الشحوم، أو الأوساخ قبل اللحام، فإن الأسيتون أو الكحول سيعملان بشكل جيد.
• يتم منع حدوث صدمة حرارية، ويتم طرد الرطوبة والغازات المحتبسة.

تحضير الألومنيوم المصبوب للحام

يجب تجنب العيوب والحصول على لحام قوي من خلال التحضير المناسب.

الخطوة 1: تنظيف السطح

نظرًا لأن الألومنيوم يحتفظ بالأوساخ والشحوم والأكسدة والرطوبة فيحتفظ بالأوساخ والشحوم والأكسدة والرطوبة، فلا خيار أمامك سوى التنظيف.

🔹 ما أهمية التنظيف؟

• يمنع المسامية والتلوث.
• يساعد في تحسين الاندماج بين معدن الحشو والمادة الأساسية.
• يساعد في الحفاظ على ثبات القوس عند اللحام.

🔹 عملية التنظيف:

• يمكن إزالة الشحوم من الألومنيوم باستخدام الأسيتون أو الكحول لإزالة الزيت والملوثات.
• قم دائمًا بإزالة طبقة الأكسيد بفرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مخصصة للألومنيوم فقط).
• من المهم تجنب لمس السطح الذي تم تنظيفه بيدين عاريتين لمنع إعادة التلوث.

الخطوة 2: التسخين المسبق للألومنيوم

يقلل من الإجهاد الداخلي ويحسن من اختراق اللحام.

🔹 لماذا السخونة؟

• يقلل من التشققات في الألومنيوم المصبوب المسامي.
• يضمن توزيع أفضل للحرارة وجودة اللحام.
• يساعد على طرد الغازات المحتبسة والرطوبة.

🔹 كيفية التسخين المسبق للألمنيوم المصبوب:

• قم بتصحيح الجزء إلى 300 درجة فهرنهايت - 600 درجة فهرنهايت (150 درجة مئوية - 315 درجة مئوية).
• يمكن استخدام مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة درجة الحرارة.
• يمكن أن يضعف أيضاً بسبب ارتفاع درجة حرارته؛ تجنب ذلك.

تقنيات لحام الألومنيوم المصبوب 

من أجل لحام الألومنيوم المصبوب بنجاح، عليك التأكد من استخدام التقنية الصحيحة، والتحكم الجيد في الحرارة واستخدام معايير اللحام المناسبة. فيما يلي أفضل طرق اللحام للألومنيوم المصبوب مع تفاصيل عن أفضل ممارساتها.

1. لحام TIG (الأفضل للدقة والقوة)

الطريقة المفضلة للحام الألومنيوم المصبوب هي اللحام بغاز التنغستن الخامل (TIG) أو اللحام بقوس التنغستن الغازي (GTAW) لأنه يتميز بالدقة لإنتاج لحامات نظيفة وقوية.

🔹 نصائح لحام TIG الرئيسية

• استخدم وضع التيار المتردد: يسمح وضع التيار المتردد باختراق أكثر فعالية لطبقة أكسيد الألومنيوم وثبات القوس الكهربائي.
• عند 15 درجة هي أفضل زاوية للشعلة: وهذا يضمن لك الحفاظ على اختراق متساوٍ وعدم حدوث تلوث.
• طول القوس القصير مهم: كلما كان القوس أقصر، كان التحكم في الحرارة أفضل وأقل عرضة للاحتراق والمسامية.
• اختر قضيب الحشو المناسب: 4047 (محتوى عالٍ من السيليكون) يقلل من التشقق و 5356 يعطي تفوقًا في القوة ومقاومة التآكل.
• بدء تشغيل عالي التردد، يوفر بداية قوس سلسة دون تلويث القطب الكهربائي بالتنغستن.

🔹 الأفضل لـ قطع الألومنيوم المصبوب الرقيق، والإصلاحات الدقيقة، والتطبيقات الفضائية والبحرية.

2. لحام MIG (الأفضل للسرعة والكفاءة)

هناك بديل أسرع من اللحام بالغاز الخامل المعدني (MIG)، باستثناء أقسام الألومنيوم السميكة للغاية، وهو اللحام بالغاز الخامل المعدني (MIG)، والمعروف أيضًا باسم اللحام بالقوس المعدني الغازي (GMAW). ومع ذلك، فإن التحكم في الجهد وسرعة السلك أثناء اللحام بالغاز الخامل المعدني أمر بالغ الأهمية لمنع حدوث عيوب مثل المسامية أو الاحتراق.

🔹 نصائح لحام MIG الرئيسية:

• استخدم تقنية الدفع: إذا قمت بسحبك للخلف لتقترب أكثر، فإن ذلك يلوث السطح تماماً ولا يكون نظيفاً.
• في وضع نقل الرذاذ، يتم التخلص من الترشيش الكبير ويكون القوس مستقرًا للغاية، مما ينتج لحامًا عالي الجودة.
• تسمح الإعدادات المناسبة بالاندماج الجيد دون ارتفاع درجة الحرارة.
• سيعزز الهيليوم من الاختراق ويمكن استخدامه للمقاطع السميكة، أو استخدام الأرجون النقي أو مزيج الأرجون والهيليوم.
• يساعد التسخين المسبق لقطعة العمل على تقليل الصدمة الحرارية وتقليل التشقق.

🔹 الأفضل لـ قطع الألومنيوم المصبوب السميك، وإصلاح السيارات، والتطبيقات الصناعية.

3. طرق اللحام البديلة (عندما تنشأ حالة خاصة)

في بعض الأحيان لن يكون لحام TIG أو MIG أفضل طريقة بسبب الحساسيات الحرارية أو تعقيدات الأجزاء أو الحاجة إلى الإصلاح. بالنسبة للحالات الخاصة، يمكن استخدام الطرق البديلة التالية.

• اللحام بالنحاس هو استخدام معدن حشو بدرجة حرارة منخفضة يقلل من خطر تشويه أو إضعاف المكونات الحساسة للحرارة.
• يتميز النقل على البارد للمعادن (CMT) بالحرارة المنخفضة والإجهاد الحراري أقل، وهو أمر رائع للإصلاحات الدقيقة.
• اللحام بالليزر - يمكنه توفير مدخلات حرارية محلية دقيقة لمكونات الألومنيوم رقيقة الجدران.

🔹 الأفضل لـ تطبيقات الحرارة المنخفضة، والإصلاحات الطفيفة واللحام عالي الدقة.

عيوب اللحام وكيفية إصلاحها

تشكل مكونات الألومنيوم المصبوب مشاكل حتى بالنسبة لعمال اللحام ذوي الخبرة بسبب المسامية والتشقق وصعوبات الاندماج. وتعتبر هذه العيوب وطرق تجنبها وإصلاحها ذات أهمية حيوية إذا ما أراد المرء الحصول على لحامات قوية ومتينة وموثوقة.

1. المسامية (جيوب الغازات في اللحامات)

تعتبر الجيوب الغازية المحتبسة في اللحام مسامية، مما يضعف الهيكل. ولأن الألومنيوم المصبوب "مسامي" بشكل طبيعي، فهو أكثر عرضة لهذا العيب.

🔸 الأسباب

• أو التلوث بالأوساخ أو الزيوت أو الشحوم أو الأكسدة.
• انخفاض معدل تدفق غاز التدريع أو تسرب في النظام.
• لديها تبريد سريع، مما يحبس الغاز في اللحام.

🔹 الحلول

• تأكد من نظافة سطح الألومنيوم قبل اللحام، وقم بمسحه جيدًا بالأسيتون أو حتى الكحول.
• قم بإزالة الأكسدة باستخدام فرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مخصصة للألومنيوم).
• الحفاظ على معدل التدفق المناسب للغاز (15-25 CFH للأرجون النقي).
• تقليل تمدد الغاز المحبوس وزيادة الاختراق عن طريق التسخين المسبق لقطعة العمل.
• تقليل مشاكل المسامية باستخدام حشوة سيليكون أعلى (على سبيل المثال، 4047).

نصيحة محترف:  احتفظ دائمًا بمعدن الحشو جافًا وخاليًا من الرطوبة لأن وجود الرطوبة في قضبان الحشو يمكن أن يؤدي إلى حدوث مسامية في اللحام.

2. التشقق (اللحامات الضعيفة والهشة)

يمكن أن يكون الإجهاد الحراري العالي أو اختيار مادة حشو خاطئة سببًا شائعًا للتشقق. يتقلص الألومنيوم بدرجة كبيرة عندما يبرد، مما يؤدي إلى تراكم الإجهاد الذي يؤدي إلى التشقق.

🔸 الأسباب

• يسبب تشققات الانكماش تحت ضغط حراري مرتفع.
• استخدام معدن حشو خاطئ وبالتالي عدم التوافق.
• التسخين المسبق غير كافٍ، مما يؤدي إلى تبريد غير متساوٍ وتراكم الإجهاد.

🔹 الحلول

• قم بتسخين قطعة العمل إلى 300 درجة فهرنهايت - 600 درجة فهرنهايت (150 درجة مئوية - 315 درجة مئوية) لتقليل الصدمة الحرارية.
• استخدم قضيب حشو عالي السيليكون من 4047، والذي يقاوم التشقق.
• تأكد من أن اللحام يبرد ببطء حتى لا تحدث كسور إجهادية.
• قد يتم لحام مصبوبات الألومنيوم للأجزاء الكبيرة باستخدام تقنية تعدد المسارات لتوزيع الحرارة بالتساوي وتقليل الإجهاد.

نصيحة محترف:  في حالة ظهور تشققات بعد اللحام، قم بإزالة الشقوق باستخدام مطحنة القوالب، ونظف المنطقة وأعد لحامها بالتسخين المسبق المناسب.

3. عدم الاندماج (رابطة ضعيفة بين المعدن وحبة اللحام)

يقال إن الاندماج يكون غائبًا عندما لا يتم الاندماج بين حبة اللحام والمادة الأساسية، مما يشكل وصلة أضعف. وغالباً ما يكون سبب هذا العيب هو نقص المدخلات الحرارية أو تقنيات اللحام غير السليمة.

🔸 الأسباب

• يقيد انخفاض مدخلات التدفئة من أنه يمكن أن يذوب بشكل صحيح.
• سرعة الحركة السريعة وعدم الاختراق.
• لذا اصنع الاندماج غير الكامل الناجم عن زاوية الشعلة غير الصحيحة.

🔹 الحلول

• قم بزيادة إعدادات الحرارة لاختراق المعدن الأساسي بشكل صحيح.
• يجب إبطاء سرعة الانتقال للسماح للنوى بالاندماج بشكل أعمق.
• حافظ على زاوية شعلة ثابتة (10-15 درجة) لاختراق ثابت.
• بالنسبة لمزيج غاز الهيليوم والأرغون والألومنيوم السميك المصبوب، سترتفع مدخلات الحرارة.

نصيحة محترف: في حالة العثور على نقص في الانصهار، يتم طحن اللحام المعيب وتنظيف السطح وإعادة اللحام بحرارة أعلى وسرعة حركة أبطأ.

معالجة ما بعد اللحام والتشطيب

وبمجرد الانتهاء من عملية اللحام، لا يمكن ضمان القوة والمتانة ومقاومة التآكل إلا من خلال التشطيب المناسب والمعالجات اللاحقة للحام.

الخطوة 1: علاج تخفيف التوتر

• بعد أن يبرد اللحام ببطء لتجنب الإجهاد المتبقي والتشقق.
• إذا لزم الأمر، يجب استخدام المعالجة الحرارية بعد اللحام لاستعادة القوة الميكانيكية للمكونات الحرجة.
• لا تقم بإخماد اللحام بالماء أو التفجير بالهواء لأن التبريد السريع قد يتسبب في حدوث تشققات جديدة.

نصيحة محترف: يوصى بتغطية الجزء الملحوم بغطاء حراري حتى يبرد الجزء تدريجيًا، ويقل خطر التشقق الإجهادي.

الخطوة 2: الطحن والتلميع

• في حالة وجود مواد لحام زائدة وتنعيم السطح، استخدم قرص رفرف أو مطحنة القوالب.
• إذا كان التطبيق مخصصًا لمستحضرات التجميل المصقولة، فقم بتلميع الألومنيوم على ورق صنفرة ناعم (600 - 1200 حصى) أو عجلات التلميع.
• للإنهاء، امزج اللحام بالمعدن المحيط إذا لزم الأمر.

 نصيحة محترف: لا تستخدم أداة طحن من الفولاذ الكربوني على الألومنيوم، لأن التلوث يمكن أن يسبب مشاكل تآكل.

الخطوة 3: الحماية من التآكل

على الرغم من أن الألومنيوم مقاوم للتآكل بشكل طبيعي بسبب طبقة الأكسيد، إلا أنه يمكن توفير المزيد من الحماية في حالة البيئات القاسية لزيادة العمر الافتراضي.

• الأنودة - يشير إلى إجراء يتم فيه تشكيل طبقة أكسيد واقية من أجل زيادة مقاومة التآكل وتحسين مظهر الجزء.
• طلاء المسحوق - يمنح القطعة طبقة نهائية متينة تحميها من التآكل والتلف من البيئة.
• الطلاء أو المواد المانعة للتسرب - يوفر حماية فعالة من حيث التكلفة للأجزاء غير الحرجة.

نصيحة محترف: عند استخدام الطلاء، يجب استخدام طلاء الحفر التمهيدي لأنه سيزيد من الالتصاق والمتانة.

التطبيقات العملية لحام الألومنيوم المصبوب 

يُستخدم لحام الألومنيوم المصبوب بشكل شائع في العديد من الصناعات، مثل إصلاح السيارات، وتصنيع الطائرات وغيرها.

1. تصليح السيارات 

• قدرة لحام TIG على تحديد كتل المحرك ورؤوس الأسطوانات وعلب ناقل الحركة وإصلاحها.
• إصلاح العجلات المعدنية المتشققة ومكونات التعليق.
• تعزيز أجزاء الهيكل للأداء العالي أو الطرق الوعرة.

نصيحة محترف:  توجد مكونات الألومنيوم الملحومة في العديد من سيارات السباق عالية الأداء من أجل الحفاظ على الوزن المنخفض، مع الاحتفاظ بالقوة.

2. الطيران والفضاء 

• إصلاح مكونات جسم الطائرة وأجزاء المحرك.
• لحام معدات الهبوط المصنوعة من الألومنيوم وهياكل هيكل الطائرة للحفاظ على الوزن مع الحفاظ على القوة.
• تصنيع أجزاء الطيران المخصصة، مثل خزانات الوقود، وهياكل الأجنحة، وأوعية الضغط.

نصيحة محترف: A356 و7075 عبارة عن سبائك ألومنيوم من الدرجة الفضائية لا يمكن لحامها إلا إذا كانت التقنيات الخاصة والتحكم الدقيق في الحرارة يمكن أن تحافظ على سلامة اللحام.

3. الصناعة البحرية 

• إصلاح أغلفة القوارب المصنوعة من الألومنيوم والمروحة والمحركات البحرية.
• لحام ألومنيوم من الدرجة البحرية لمقاومة المياه المالحة.
• إصلاح الهياكل البحرية ومكونات بناء السفن التي تتعرض عادةً لبيئات قاسية.

نصيحة محترف: بالنسبة لجميع الاستخدامات البحرية، يجب أن تكون مادة الحشو دائمًا من النوع المقاوم للمياه المالحة، مثل 5 356.

4. الصناعة والبناء 

• إصلاح قطع غيار الآلات الثقيلة ومعدات المصانع.
• تقوية سقالات الألومنيوم والأنابيب وعوارض الدعم.
• تصنيع هياكل الألومنيوم المخصصة للتصنيع والبناء.

نصيحة محترف:  يتم إجراء التسخين المسبق لهياكل الألومنيوم المصبوب الكبيرة للحام لمنع التشقق والتشويه بشكل عام في البيئات الصناعية.

الخاتمة

يُعد لحام الألومنيوم المصبوب عملية ماهرة تتطلب مزيجًا مثاليًا من التحضير والمعدات ومعرفة اللحام من الدرجة الأولى لأداء المهمة بشكل جيد. سيضمن لك اتباع طرق التنظيف والتسخين المسبق واللحام الصحيحة الحصول على لحامات قوية وموثوقة. ومع ذلك، ليس من الضروري أن تكون منخرطًا في صناعات الطيران أو الصناعات البحرية أو السيارات أو التطبيقات الصناعية للاستفادة من لحام الألومنيوم المصبوب للإصلاح أو التصنيع. فمع الوقت والممارسة والصبر والاهتمام بالتفاصيل، سيصبح الألومنيوم المصبوب شيئًا يمكنك لحامه دون مشاكل تذكر، مع الحد الأدنى من العيوب ونتائج ذات جودة احترافية. مع تقنيتك، يجب استثمار الوقت لإنشاء لحامات تدوم طوال عمر القطعة في التطبيقات عالية القوة.

الأسئلة الشائعة حول لحام الألومنيوم المصبوب

1. ما العوامل التي تعتبر أكثر صعوبة في لحام الألومنيوم المصبوب؟

تؤدي المسامية والأكسدة والتوصيل الحراري العالي للألومنيوم المصبوب إلى زيادة التشقق والمسامية وضعف اللحامات. وتنصهر طبقة الأكسيد الموجودة عليه عند درجات حرارة أعلى بكثير من درجة حرارة ذوبان الألومنيوم نفسه، وبالتالي يصعب انصهاره.

2. ما هو أفضل نوع عملي للحام الألومنيوم المصبوب؟

يمكن إجراء عمليات اللحام الدقيقة والنظيفة باستخدام TIG بينما يكون اللحام MIG جيدًا على المواد الأكثر سمكًا. تتطلب اللحامات القوية التسخين المسبق والحشو الصحيح وغاز التدريع.

3. ما هي طرق تجنب المسامية والتشقق؟

قلل من الإجهاد الحراري عن طريق تنظيف السطح جيدًا، واستخدام غاز الأرجون النقي والتسخين المسبق إلى 300 فهرنهايت - 600 فهرنهايت. يمكن أن يساعد استخدام معدن حشو عالي السيليكون (4047) على مقاومة تطور التشقق.