لحام القوس الكهربي (إنجليزية:Arc Welding) هو نوع من أنواع اللحام الذي يتم عن طريق الحرارة الناتجة عن القوس الكهربي بين القطب و الجزء الملحوم.
لحام القوس الكهربي هو أحد أهم أنواع اللحام على الإطلاق، و يتم عن طريق الحرارة الناتجة عن القوس الكهربي بين القطب و الجزء الملحوم. تصل درجة الحرارة في هذا النوع من اللحام إلى 4000 درجة مئوية و هى درجة حرارة كافية لصهر المعدن في نقطة اللحام أو صهر معدن إضافي من سلك و يلتحم عند تبريده مكوناً وصلة متينة.
فهرس |
تاريخ اللحام بالقوس الكهربي
قبل اللحام بالقوس الكهربي كانت هناك أنواع أخري بدائية من اللحام مثل لحام التطريق والتي استخدمت طوال فترة عصر البرونز وعصر الحديد. ولم يتم استخدام لحام القوس الكهربي إلا بعد عام 1800 عندما اكتشف العالم البريطاني "همفري دافي" القوس الكهربي، مما بدأ مسيرة تطوير لحام القوس الكهربي و اتي أستمرت بإختراع الروسي "سلافيانوف" الإلكترودات المعدنية و الأمريكي "كوفن" في أواخر القرن التاسع عشر للحام بأقطاب الكربون.
فى عام 1919 أخترع عالم اسمه "هولسلاج" لحام القوس الكهربي عن طريق التيار المتردد ولكنه لم يلق القبول و يدخل في نطاق الإستخدام الواسع قبل عشرة سنوات على الأقل.
مصادر التيار الكهربي
يمكن الحصول على التيار الكهربي اللازم لعملية اللحام بالطرق التالية:
- مولدات التيار الكهربائية ذات التيار المستمر منها ما له خصائص فولتية ثابتة و البعض الأخر له خصائص فولتية متغيرة.
- عن طريق المركبات و التى تولد تيار مستمر.
- عن طريق محولات كهربية تعطي تيار متردد، و يستخدم اللحام بالتيار المتردد بكثرة عن اللحام بالتيار المستمر و ذلك نظرا لرخص المعدات اللازمة لعمليات اللحام بالتيار المتردد علاوة على صغر الطاقة اللازمة في عمليات اللحام.
طرق اللحام بالقوس الكهربي
اللحام اليدوي بالأقطاب المعدنية
وهى أحد الطرق المستخدمة بكثرة في عمليات اللحام وتجري في أغلب الأحوال بالتيار المتردد. تستعمل أقطاب معدنية من الصلب (سلك اللحام) كمونه (أى مادة ملء) والأسلاك المستخدمة يتراوح قطرها بين 1-12 مم ويصل طولها إلى 500 مم. وهذه الأسلاك إما أن تكون عارية أو مغطاة، ولكن يفضل أن تستخدم الأسلاك المغطاة لما لها من مزايا في الحصول على لحامات جيدة ويجب أن يتم اختيار قطر السلك متناسبا مع سمك المعدن المراد لحامه.
تتم عملية اللحام كما في الشكل "أ" المبين إلى اليسار و ذلك عن طريق تقريب القطب المعدني (3) إلى الشغلة (1) بواسطة استخدام المسالك (2) واليد المعزولة حيث يتولد قوس كهربي تكون درجة حرارته عالية حيث تصير حروف السلك المعدني ويكون مصدر المادة المرسبة ويختلط المعدن المنصهر في اللحام المعدني ليكون عند تجمده وصلة مثبتة كما هو موضح بالشكل.
ويستخدم هذا النوع من اللحام في لحم الأحزاء المصنوعة من الصلب الكربوني والصلب المنخفض السبيكة والغير قابل للصدأ كما يلحم بها الحديد الزهر في أعمال الإصلاح. وتعرف أسلاك اللحام بالقوس الكهربي بإجهاد الشد لمعدن الوصلة وبالوضع الذى تستخدم فيه ونوع التيار المستخدم والقطبية (فى حالة التيار المستمر) ونوع مساعد الصهر المغطى به و يمثل ذلك في صورة اربعة أو خمسة ارقام.
اللحام اليدوي بأقطاب من الكربون
يجري هذا النوع من اللحام بواسطة استخدام أقطاب كربونية أو جرافيتية، وهذه الأقطاب تصنع بأقطار 8-30 مم ويبلغ طولها من 200-300 مم. وعادة تتم عملية اللحام في هذا النوع باستخدام التيار المستمر. وفي هذه الحالة يتصل الجزء الملحوم بالكابل المرن بالقطب الموجب للمولد ويوصل القطب السالب له بالقطب الجرافيتي أو الكربوني (4) في المثبت ذي اليد العازلة. وتختلف هذه الطريقة عن الطريقة السابقة في وجود المادة المرسبة (3) والتي تنصهر نتيجة الحرارة المتولدة من القوس الجرافيتي لملء المكان المراد لحمه كما هو موضح بالشكل "ب" إلى اليسار.
يستخدم هذا النوع من اللحام في لحام الأجزاء المصنوعة من الصلب التى لها سمك صغير والسبائك الغير طرية. كما يستخدم في لحام الشقوق والفجوات بالمسبوكات. كما أن هناك طرق أخرى في عمليات اللحام بالقوس الكهربي مثل استخدام اليكترودين من الكربون أو متعدد الأقواس ولحام القوس الأرجواني والذى يستخدم في لحام الغير قابل للصدأ وكذا سبائك الألومنيوم والمنجنيز. أو اللحام بالهيدروجين الذري والذى يستخدم في بعض الأغراض الخاصة بعمليات اللحام مثل لحام الأجزاء الرفيعة من الألومنيوم والصلب الذي لا يصدأ وبناء الأسطح (زيادة السطح) ولذا فهي تستخدم في إصلاح القوالب المعدنية.
لحام القوس الكهربي (التنجستين وستارة الغاز)
و يسمى بالإنجليزية: Gas Tungesten Arc Welding، يعتبر هذا النوع من اللحام من أوائل التطويرات التى حدثت للحام القوس الكهربي حيث يحاط بستارة أسطوانية من غاز خامل و كان يسمى سابقا لحام تيج (Teg Welding) و الغازات الخاملة المستخدمة هى غازات الأرجون، الهليوم أو خليط نوع أو أكثر منها و تستخدم ستارة الغاز هذه في عزل منطقة اللحام عن الهواء.
لحام القوس الكهربي المعدني وستارة الغاز
و يسمى بالإنجليزية: Gas Metal Arc Welding، تعتبر هذه الطريقة مماثلة للطريقة السابقة باستثاء أن الإليكترود (السلك المستخدم) يستهلك أثناء تحويل عملية اللحام حيث يتم تغذيته أوتوماتيكيا إلى موقع اللحام. و تكون ستارة الغاز في هذه الحالة من غاز ثانى أكسيد الكربون أو خليط من ثانى أكسيد الكربون