اللحام بالقوس الكهربائي: المعنى ، الإجراء والمعدات

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن: - 1. معنى اللحام بالقوس الكهربائي 2. طريقة اللحام بالقوس الكهربائي 3. التيار الكهربائي للحام 4. أهمية القفص 5. المعدات 6. الحافة التحضير للوحة 7. الأقطاب الكهربائية.

معنى قوس كهربائي لحام:

اللحام القوسي هو عملية لحام الاندماج حيث يتم الحصول على الحرارة اللازمة لصهر المعادن من قوس كهربائي بين المعدن الأساسي والقطب.

يتم إنتاج القوس الكهربائي عندما يتم لمس اثنين من الموصلات معاً ثم يتم فصلهما بواسطة فجوة صغيرة من 2 إلى 4 مم ، بحيث يستمر التيار في التدفق ، عبر الهواء. درجة الحرارة التي تنتجها القوس الكهربائي هو حوالي 4000 درجة مئوية إلى 6000 درجة مئوية.

يستخدم القطب المعدني الذي يزود معدن الحشو. قد يكون القطب الكهربائي المغلفة أو عارية. في حالة القطب الكهربائي ، يتم توفير مواد التدفق الإضافية. يستخدم التيار المباشر (DC) والتيار المتردد (AC) لقوس اللحام.

يتم الحصول على التيار المتردد للقوس من المحول إلى أسفل. يتلقى المحول التيار من الإمداد الرئيسي من 220 إلى 440 فولت ويتنحى إلى الجهد المطلوب أي 80 إلى 100 فولت. يتم الحصول على التيار المباشر للقوس عادةً من مولد يعمل إما بمحرك كهربائي ، أو دورية أو محرك ديزل.

إن جهد الدائرة المفتوحة (لضرب القوس) في حالة اللحام DC هو 60 إلى 80 فولت في حين أن جهد الدائرة المغلقة (للمحافظة على القوس) هو 15 إلى 25 فولت.

إجراءات اللحام بالقوس الكهربائي:

بادئ ذي بدء ، يتم تنظيف القطع المعدنية المراد لحامها لإزالة الغبار والأوساخ والشحوم والزيوت وغيرها. ثم يجب أن تكون قطعة العمل ثابتة في التركيبات المناسبة. أدخل قطبًا مناسبًا في حامل القطب بزاوية 60 إلى 80 درجة مع قطعة العمل.

حدد التيار الصحيح والقطبية. يتم تمييز النقطة عن طريق القوس في الأماكن التي يتم فيها اللحام. يتم اللحام عن طريق إتصال القطب الكهربائي بالعمل ثم فصل الإلكترود إلى مسافة مناسبة لإنتاج قوس.

عندما يتم الحصول على القوس ، تنتج حرارة شديدة لذلك ، يذوب العمل تحت القوس ، وتشكيل بركة معدنية منصهرة. يتم تكوين اكتئاب صغير في العمل ويتم ترسيب المعدن المنصهر حول حافة هذا الكآبة. يطلق عليه قوس crator. ينسكب الخبث بسهولة بعد تبريد المفصل. بعد انتهاء اللحام ، يجب إخراج حامل الإلكترود بسرعة لكسر القوس وإيقاف التيار الكهربائي.

التيار الكهربائي للحام:

يستخدم كل من التيار المباشر (DC) و التيار المتردد (التيار المتناوب) لإنتاج قوس في اللحام بالقوس الكهربائي. كلاهما لهما مزايا وتطبيقات خاصة بهما.

آلة لحام DC تحصل على طاقتها من محرك AC أو مولدات الديزل / البنزين أو من مقوم الحالة الصلبة.

قدرات آلة DC هي:

تيار:

ما يصل إلى 600 أمبير.

فتح الجهد الكهربائي:

50 إلى 90 فولت ، (لإنتاج قوس).

الجهد الكهربائي مغلق:

18 إلى 25 فولت ، (للحفاظ على قوس).

تحتوي آلة اللحام AC على محول لأسفل يتلقى التيار من مصدر التيار المتردد الرئيسي. يقوم هذا المحول بتخفيض الجهد الكهربائي من 220 V-440V إلى جهد الدائرة المفتوحة العادي من 80 إلى 100 فولت. النطاق الحالي متاح حتى 400 أمبير في خطوات 50 أمبير.

قدرات آلة لحام AC هي:

النطاق الحالي:

ما يصل إلى 400 أمبير في خطوات من 50 أمبير.

مساهمة الجهد:

220 فولت - 440 فولت

الجهد المطلوب الفعلي:

80 - 100 فولت.

تكرر:

50/60 هرتز.

أهمية القطبية:

عند استخدام تيار التيار المستمر في اللحام ، يتوفر النوعان التاليان من القطبية:

(ط) قطبية مستقيمة أو إيجابية.

(2) قطبية عكسية أو سلبية.

عندما يصبح العمل موجبًا وإلكترودًا سالبًا ، يُطلق على القطبية اسم قطبية مستقيمة أو إيجابية ، كما هو موضح في الشكل 7.16 (أ).

في القطبية المستقيمة ، يتم توزيع حوالي 67 ٪ من الحرارة في العمل (محطة إيجابية) و 33 ٪ على القطب (محطة سلبية). يتم استخدام قطبية مستقيمة حيث يتطلب المزيد من الحرارة في العمل. يستخدم المعدن الحديدي مثل الفولاذ المعتدل ، مع سرعة أسرع ولحام الصوت ، هذه القطبية.

(أ) قطبية مستقيمة.

(ب) عكس القطبية

من ناحية أخرى ، عندما يكون العمل سالبًا وإلكترودًا إيجابيًا ، تُعرف القطبية بقطبية عكسية أو سلبية ، كما هو موضح في الشكل 7.16 (ب).

في القطبية العكسية ، يتم تحرير حوالي 67 ٪ من الحرارة في القطب (محطة إيجابية) و 33 ٪ على العمل (محطة سلبية).

تستخدم القطبية العكسية حيث تتطلب درجة حرارة أقل في العمل كما في حالة اللحام المعدني الرقيق. يتم لحام المعادن غير الحديدية مثل الألومنيوم والنحاس والنيكل البرونزي مع قطبية معكوسة.

المعدات المطلوبة لحام القوس الكهربائي:

المعدات المختلفة المطلوبة للحام القوس الكهربائي هي:

1. آلة لحام:

آلة اللحام المستخدمة يمكن أن تكون آلة لحام AC أو DC. آلة اللحام AC لديها محولات تنحى لتقليل جهد الدخل من 220 إلى 440V إلى 80-100V. تتكون ماكينة اللحام DC من مجموعة مولدات AC ذات محرك تيار متردد أو مجموعة مولدات محرك ديزل / بنزين أو مجموعة لحام معدلة للمحول.

تعمل آلة التيار المتردد عادة مع 50 هرتز أو 60 هيرتز. تتراوح كفاءة محول اللحام AC من 80٪ إلى 85٪. الطاقة المستهلكة لكل كيلو جرام. من المعدن المودع هو 3 إلى 4 كيلو وات ساعة في لحام التيار المتردد بينما 6 إلى 10 كيلو واط ساعة لحام اللحام. تعمل آلة اللحام بالتيار المتناوب عادة مع معامل القدرة المنخفض من 0.3 إلى 0.4 ، في حين أن المحرك في اللحام DC لديه عامل قدرة من 0.6 إلى 0.7. يوضح الجدول التالي 7.9 الفولطية والحالية المستخدمة لآلة اللحام.

2. حاملي القطب الكهربائي:

وظيفة حامل القطب هو لعقد القطب على الزاوية المطلوبة. هذه متوفرة في أحجام مختلفة ، وفقا لتصنيف الأمبير من 50 إلى 500 أمبير.

3. الكابلات أو العملاء المتوقعين:

وظيفة الكابلات أو الخيوط هي حمل التيار من الماكينة إلى العمل. هذه مرنة ومصنوعة من النحاس أو الألومنيوم. مصنوعة الكابلات من 900 إلى 2000 الأسلاك الملتوية جدا ملتوية معا من أجل توفير المرونة وقوة أكبر.

يتم عزل الأسلاك عن طريق غطاء مطاطي ، غطاء من الألياف المقواة والمزيد مع طبقة مطاطية ثقيلة.

4. موصلات الكابل والعروق:

وظائف وصلات الكابل هي إجراء اتصال بين مفاتيح الآلة وحامل لحام كهربائي. وتستخدم وصلات نوع الميكانيكية. كما يمكنهم تجميعها وإزالتها بسهولة. تم تصميم الموصلات وفقًا للسعة الحالية للكابلات المستخدمة.

5. التقطيع المطرقة:

إن وظيفة مطرقة التقطيع هي إزالة الخبث بعد ترسيب معدن اللحام. لها شكل إزميل وموجهة في نهاية واحدة.

6. فرشاة سلك ، عجلة سلك الطاقة:

وظيفة الفرشاة السلكية هي إزالة جزيئات الخبث بعد التقطيع بواسطة التقطيع المطرقة. في بعض الأحيان ، في حالة استخدام عجلة سلك الطاقة في مكان فرشاة الأسلاك اليدوية.

7. الملابس الواقية:

وظائف الملابس الواقية المستخدمة هي حماية اليدين وملابس اللحام من الحرارة والشعلة والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. الملابس الواقية المستخدمة هي المئزر الجلدي ، القبعة ، القفازات الجلدية اليدوية ، الأكمام الجلدية ، الخ. يجب ارتداء الأحذية الجلدية عالية الكعب من قبل ماكينة اللحام.

9. الشاشة أو درع الوجه:

إن وظيفة واقي الشاشة والوجه هي حماية العين والوجه من اللحام من الأشعة فوق البنفسجية الضارة والأشعة تحت الحمراء التي تنتج أثناء اللحام. ويمكن تحقيق التدريع من خوذة الرأس أو خوذة اليد.

إعداد حافة مشتركة:

تعتمد كفاءة ونوعية الوصلة الملحومة أيضًا على الإعداد الصحيح لحواف الألواح المراد لحامها. من الضروري إزالة جميع المقاييس ، الصدأ ، الشحوم ، الطلاء ، إلخ من السطح قبل اللحام.

يجب أن يتم تنظيف السطح ميكانيكياً بواسطة فرشاة سلكية أو عجلة سلك طاقة ، ثم كيميائياً بواسطة رابع كلوريد الكربون. ينبغي إعطاء الشكل المناسب لحواف الطبق لإنتاج مفصل مناسب.

قد يكون شكل الحواف عاديًا ، على شكل حرف V ، على شكل حرف U ، وإعادة تشكيله ، إلخ. يعتمد اختيار أشكال الحواف المختلفة على نوع وسماكة المعدن المطلوب لحامه. بعض الأشكال المختلفة من الأخاديد لحواف العمل موضحة في الشكل 7.17. BaDD

(ط) مربع بعقب:

يتم استخدامه عندما يكون سمك اللوحة من 3 إلى 5 ملم. يجب أن تكون المسافة بين الحواف المراد لحامها 2 إلى 3 مليمتر كما هو موضح في الشكل 7.17 (أ).

(ب) مفردة- V-Butt:

يتم استخدامه عندما تكون سماكة الصفائح من 8 إلى 16 ملم. كل من الحواف مشطوفة لتشكل زاوية من حوالي 70 إلى 90 درجة ، كما هو موضح في الشكل 7.17 (ب).

(الثالث) المزدوج الخامس بعقب:

يتم استخدامه عندما يكون سمك اللوحات أكثر من 16mm وحيث يمكن إجراء اللحام على كلا جانبي الطبق. كلا الحواف مشطوفة لتشكيل V مزدوج ، كما هو موضح في الشكل 7.17 (c).

(iv) Single و Double-U But:

يتم استخدامه عندما يكون سمك اللوحة أكثر من 20 مم. إعداد حافة صعب ولكن المفاصل أكثر مرضية. وهو يتطلب معادن حشو أقل ، كما هو موضح في الشكل 7.17 (د) و (هـ).

أقطاب لحام القوس:

يمكن تصنيف أقطاب لحام القوس إلى فئتين رئيسيتين:

1. الأقطاب غير المستهلكة.

2. الأقطاب الكهربائية المستهلكة.

1. أقطاب غير مستهلكة:

لا تستهلك هذه الأقطاب الكهربائية أثناء عملية اللحام ، وبالتالي أطلقوا عليها أقطاب كهربائية غير قابلة للاستهلاك. وهي مصنوعة عموما من الكربون ، الجرافيت أو التنغستن. أقطاب الكربون هي أخف في حين التنغستن وأقطاب الجرافيت من الصعب وهش.

يمكن استخدام أقطاب الكربون والجرافيت فقط للحام DC ، في حين يمكن استخدام أقطاب tungston لكل من اللحام DC و AC. تتم إضافة مادة الحشو بشكل منفصل عند استخدام هذه الأنواع من الأقطاب الكهربائية. منذ ذلك الحين ، لا تستهلك الأقطاب الكهربائية ، والقوس التي تم الحصول عليها مستقرة.

2. الأقطاب الكهربائية المستهلكة:

الحصول على ذاب هذه الأقطاب أثناء عملية اللحام ، وتوريد المواد حشو. يتم تصنيعها بشكل عام بتركيب مماثل مثل المعدن المطلوب لحامه.

يمكن الحفاظ على طول القوس بتحريك القطب نحو العمل أو بعيداً عنه.

قد تكون الأقطاب الكهربائية المستهلكة من اتباع نوعين:

(ط) الأقطاب العارية:

هذه متوفرة في شكل أسلاك أو قضبان مستمرة. يجب أن تستخدم فقط مع قطبية مستقيمة في لحام DC. لا توفر الأقطاب العارية أي حماية للمسبح المعدني المنصهر من الأكسجين الجوي والنيتروجين.

وبالتالي ، فإن اللحامات التي يتم الحصول عليها عن طريق هذه الأقطاب الكهربائية تكون ذات قوة أقل ، ليونة أقل ومقاومة أقل للتآكل. وجدوا استخدام محدود في إصلاح طفيف وعمل رديء الجودة. كانوا يستخدمون لحام الحديد المطاوع والفولاذ الطري. في الممارسة الحديثة لا يتم استخدامها أو نادرا ما تستخدم. وهي معروفة أيضا باسم أقطاب كهربائية عادي.

(2) أقطاب كهربائية مغطاة:

هذه تسمى أحيانا الأقطاب الكهربائية التقليدية. يتم تطبيق طلاء (طبقة رقيقة) من مادة التدفق من جميع النواحي على قضبان اللحام ، وبالتالي يطلق عليه كقطب مطلي. يوفر التدفق ، أثناء اللحام ، الحماية للمنطقة المعدنية المنصهرة من الأكسجين والنيتروجين في الغلاف الجوي. هذا التمويه يمنع أيضا تشكيل أكاسيد و nitrides. يتفاعل تدفق كيميائيًا مع الأكسيدات الموجودة في المعدن ويشكل خبثًا منخفضًا لدرجة حرارة الانصهار.

يطفو الخبث على الجزء العلوي من اللحام ويمكن نزعه بسهولة بعد تشديد اللحام. جودة اللحام المنتجة من القطب المغلفة هو أفضل بكثير بالمقارنة مع ذلك من الأقطاب الكهربائية العارية.

اعتمادا على عامل الطلاء أو سمك طبقة الطلاء ، يتم تقسيم الأقطاب الكهربائية المغلفة إلى ثلاث مجموعات:

(أ) الأقطاب الكهربائية المغلفة طفيفة.

(ب) أقطاب كهربائية متوسطة.

(ج) الأقطاب الكهربائية المغلفة بشكل كبير.

توجد مقارنة بين ثلاثة أنواع من الأقطاب الكهربائية المطلية في الجدول 7.10:

مزايا أقطاب تدفق المغلفة:

قد يكون لطبقة الطلاء على أقطاب اللحام مزايا. البعض منهم يتابعون:

1. يحمي منطقة اللحام من الأكسدة من خلال توفير جو من الغاز الداخلي حول القوس.

2. ينتج خبث درجة حرارة منخفضة للصهر ، والذي يعمل على إذابة الشوائب الموجودة في المعدن مثل الأكاسيد والنتريد ، ويطفو على سطح حوض اللحام.

3. يقوم بتكرير حجم الحبوب للمعدن الملحوم.

4. يضيف عناصر السبائك إلى المعدن الملحوم.

5. يستقر القوس عن طريق توفير مواد كيميائية معينة لديها هذه القدرة.

6. يقلل من تناثر معدن اللحام.

7. وهو يركز على تيار القوس ويقلل من الخسائر الحرارية. هذه النتيجة في زيادة درجة حرارة القوس.

8. يبطئ معدل تبريد اللحام ويسرع عملية التصلب.

9. أنه يزيد من معدل ترسب المعادن والاختراق التي تم الحصول عليها.

مكونات طلاء الالكترودات:

قد يتكون طلاء القطب اثنين أو أكثر من المكونات. نوع مختلف من الطلاء المستخدم لنوع مختلف من المعادن ليتم لحامه.

ويرد في الجدول 7 مكونات مكونات الطلاء الكهربائي المعتادة ووظائفها 11. ويناقش بعضها هنا:

1. تشكيل الخبث المكونة:

المكونات المكونة للخبث هي أكسيد السيليكون (Sio 2 ) وأكسيد المنغنيز (Mno 2 ) وأكسيد الحديد (F e O) والأسبستوس والميكا وما إلى ذلك. وفي بعض الحالات ، يستخدم أكسيد الألومنيوم (Al 2 o 3 ) أيضًا يجعل القوس أقل استقرارًا.

2. المكونة لتحسين خصائص القوس:

المكونات لتحسين خصائص القوس هي أكاسيد الصوديوم (Na 2 O) وأكاسيد الكالسيوم (CaO) وأكاسيد المغنيسيوم (MgO) وأكسيد التيتانيوم (TIO 2 ).

3. إزالة الأكسدة المكونة:

مكونات deoxidising هي الجرافيت ، الألمنيوم المسحوق ، دقيق الخشب ، كربونات الكالسيوم ، النشا ، السليلوز ، الدولوميت ، إلخ.

4. ملزمة المكونات:

المواد الملزمة المستخدمة هي سيليكات الصوديوم ، سيليكات البوتاسيوم والأسبستوس.

5. مكونات السبائك:

عناصر السبائك المستخدمة لتحسين قوة اللحام هي الفاناديوم والكوبالت والموليبدنوم والألمنيوم والكروم والنيكل والزركونيوم والتنغستن ، إلخ.

مواصفات الأقطاب الكهربائية:

يتم توفير مواصفات الأقطاب الكهربائية من قبل مكتب معيار IS IS: 815-1974 (المراجعة الثانية).

وفقا لذلك ، يتم تحديد الأقطاب الكهربائية المطلية بواسطة:

(ط) حرف البادئة.

(2) رقم كرمز مكون من ستة أرقام.

(3) خطاب لاحقة.

(ط) حرف البادئة:

يشير حرف البادئة إلى طريقة تصنيع الأقطاب الكهربائية.

هذه الحروف البادئة مع طريقة تصنيع الأقطاب الكهربائية واردة في الجدول 7.12:

(2) رقم الرمز المكون من ستة أرقام:

يشير رقم الرمز المكون من ستة أرقام إلى خصائص الأداء والخصائص الميكانيكية لإيداع معدن اللحام.

يتم إعطاء معنى كل رقم فردي من واحد إلى ستة في الجدول 7.13:

(3) خطاب لاحقة:

يشير الحرف اللاحق إلى الخصائص الخاصة أو الخصائص الخاصة بالقطب الكهربائي.

وترد هذه في الجدول 7.14:

الأرقام الأولى من رقم الرمز تشرح بشكل أساسي نوع التغطية المستخدمة في القطب وهذا الغلاف يشير إلى خصائص الأداء.

هناك سبعة أنواع من التغطية تمثل الرقم الأول في الجدول 7.15:

يشير الرقم الثاني من الشفرة إلى موضع اللحام ، كما هو موضح بالجدول 7.16 أدناه:

يشير الرقم الثالث من رقم الرمز إلى ظروف اللحام الحالية الموصى بها من قبل الشركة المصنعة للقطب الكهربائي.

وترد هذه في الجدول 7-17:

تمثل الأرقام الرابعة والخامسة والسادسة من الرقم الرمزي قوة الشد والحد الأقصى لإجهاد المحصول ونسبة الاستطالة المئوية مع قيمة التأثير.

وترد هذه في الجدول 7.18:

بالإضافة إلى الترميز الموضح أعلاه ، يجب أن تتوافق جميع الأقطاب الكهربائية مع متطلبات اختبار IS: 814 (الجزء الأول والثاني) - 1974. يجب أن تحتوي كل حزمة من الأقطاب الكهربائية على علامة تشير إلى الترميز والمواصفات.

مثال:

IS: 815 coding: E ​​315 - 411K

المواصفات: المرجع: 814 (الجزء 1)

أهمية المثال أعلاه هو:

(1) يتم تصنيع القطب عن طريق بثق صلب ومناسب لحام القوس المعدني من الفولاذ الطري. [E].

(2) غطاء القطب لديه كمية ملموسة من التيتانيوم مع المواد الأساسية وسوف ينتج خبث السوائل. [3].

(3) والقطب مناسب للحام في الوضع المسطح والأفقي والرأسي والعلوي. [1].

(4) والقطب هو مناسبة لحام مع التيار المباشر ، مع وجود الكهربائي + ve أو - ح. كما أنها مناسبة للحام مع تيار متناوب مع تيار كهربائي مفتوح أقل من 90 فولت. [5].

(5) القطب لديه مجموعة من إجهاد الشد للمعدن المودع هو 410 إلى 510 نيوتن / مم 2 . [411].

(vi) الإلكترود له أقصى إجهاد محسوب للمعادن المودعة هو 330 N / nm 2 . [411].

(vii) القطب لديه الحد الأدنى من استطالة في اختبار الشد للمعدن المودع هو 20 في المئة على طول قياس 5.65 √S س ومتوسط ​​قيمة اختبار تأثير المعادن المودعة هو 47J في 27 درجة مئوية. [411].

(viii) يحتوي القطب على مسحوق حديد في الغطاء ، مما يمنح استردادًا معدنيًا بنسبة 130 إلى 150٪.

(التاسع) القطب يتوافق مع IS: 814 (الجزء الأول) -1974.