على الرغم من أن تقنية اللحام المداري ليست جديدة، إلا أنها تتطور باستمرار، لتصبح أكثر قوة وتعددًا في الاستخدامات، خاصةً في لحام الأنابيب. تكشف مقابلة مع توم هامر، وهو لحام ماهر في شركة أكسينكس بمدينة ميدلتون، ماساتشوستس، عن الطرق العديدة التي يمكن من خلالها استخدام هذه التقنية لحل مشاكل اللحام المعقدة. (الصورة مقدمة من شركة أكسينكس)
تُستخدم تقنية اللحام المداري منذ حوالي 60 عامًا، مما أضاف الأتمتة إلى عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW). هذه طريقة موثوقة وعملية لإجراء عمليات لحام متعددة، على الرغم من أن بعض مصنعي المعدات الأصلية والمصنعين لم يستخدموا بعد قوة اللحام المداري، معتمدين على اللحام اليدوي أو استراتيجيات أخرى لربط الأنابيب المعدنية.
مبادئ اللحام المداري معروفة منذ عقود، لكن إمكانيات أجهزة اللحام المداري الحديثة تجعلها أداةً أكثر فعالية في ترسانة اللحام، إذ تتميز العديد منها الآن بميزات ذكية تُسهّل برمجتها ومعالجتها قبل بدء عملية اللحام. ابدأ بإجراء تعديلات سريعة ودقيقة لضمان لحامات متناسقة ونقية وموثوقة.
فريق اللحامين التابع لشركة Axenics في ميدلتون، ماساتشوستس، هو شركة تصنيع مكونات تعاقدية تقوم بتوجيه العديد من عملائها في ممارسات اللحام المداري إذا كانت العناصر المناسبة موجودة للمهمة.
يقول توم هامر، وهو لحام ماهر في شركة أكسينكس: "حيثما أمكن، أردنا التخلص من العنصر البشري في اللحام، لأن اللحام المداري ينتج عمومًا لحامات ذات جودة أعلى".
على الرغم من أن أقدم عمليات اللحام تمت قبل 2000 عام، إلا أن اللحام الحديث عملية متطورة للغاية تُعد جزءًا لا يتجزأ من التقنيات والعمليات الحديثة الأخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدام اللحام المداري لإنشاء أنظمة الأنابيب عالية النقاء المستخدمة في إنتاج رقائق أشباه الموصلات التي تدخل في جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبًا اليوم.
أحد عملاء شركة Axenics هو جزء من سلسلة التوريد هذه. وقد سعى إلى التعاقد مع شركة تصنيع للمساعدة في توسيع طاقته الإنتاجية، وتحديداً إنشاء وتركيب قنوات نظيفة من الفولاذ المقاوم للصدأ تسمح بمرور الغازات خلال عملية تصنيع الرقائق.
في حين أن وحدات اللحام المدارية والطاولات الدوارة المزودة بمشابك الشعلة متوفرة لمعظم أعمال الأنابيب في شركة Axenics، إلا أن هذا لا يمنع اللحام اليدوي العرضي.
قام هامر وفريق اللحام بمراجعة متطلبات العميل وطرح الأسئلة، مع مراعاة عوامل التكلفة والوقت:
إن ماكينات اللحام المدارية المغلقة الدوارة التي تستخدمها شركة Hammer هي Swagelok M200 و Arc Machines Model 207A. ويمكنها استيعاب أنابيب من 1/16 إلى 4 بوصات.
قال: "تتيح لنا رؤوس اللحام الدقيقة الوصول إلى الأماكن الضيقة جدًا. أحد عيوب اللحام المداري هو توفر رأس لحام مناسب لوصلة معينة. لكن اليوم، يمكنك أيضًا لف سلسلة حول الأنبوب المراد لحامه. يستطيع اللحام المرور فوق السلسلة، ولا يوجد حد عمليًا لحجم اللحامات التي يمكنك إجراؤها. لقد رأيت بعض التجهيزات التي تلحم أنابيب بقطر 20 بوصة. إنه لأمر مثير للإعجاب ما تستطيع هذه الآلات فعله اليوم."
بالنظر إلى متطلبات النقاء، وعدد اللحامات المطلوبة، وسماكة الجدار الرقيقة، يُعد اللحام المداري خيارًا ذكيًا لهذا النوع من المشاريع. بالنسبة لأعمال أنابيب التحكم في تدفق الهواء، غالبًا ما تقوم شركة هامر باللحام على الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.
"هنا يصبح الأمر دقيقًا للغاية. نحن نتحدث عن لحام معدن رقيق جدًا. في اللحام اليدوي، قد يؤدي أدنى تعديل إلى كسر اللحام. لهذا السبب نفضل استخدام رأس لحام مداري، حيث يمكننا ضبط كل جزء من الأنبوب بدقة متناهية قبل وضع القطعة فيه. نخفض الطاقة إلى مستوى محدد لضمان دقة وضع القطعة. أما في اللحام اليدوي، فيتم التعديل بالعين المجردة، وإذا ضغطنا بقوة زائدة، فقد يخترق اللحام المعدن مباشرةً."
تتكون المهمة من مئات اللحامات التي يجب أن تكون متطابقة. يقوم جهاز اللحام المداري المستخدم في هذه المهمة بعملية لحام في ثلاث دقائق؛ عندما يعمل هامر بأقصى سرعة، يمكنه لحام نفس أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ يدويًا في حوالي دقيقة واحدة.
"مع ذلك، لا تتباطأ الآلة. تشغلها بأقصى سرعة في الصباح الباكر، وحتى نهاية اليوم، لا تزال تعمل بأقصى سرعة"، قال هامر. "أشغلها بأقصى سرعة في الصباح الباكر، ولكن في النهاية، لا يحدث ذلك."
يُعد منع دخول الملوثات إلى أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أمرًا بالغ الأهمية، ولهذا السبب غالبًا ما يتم إجراء اللحام عالي النقاء في صناعة أشباه الموصلات في غرفة نظيفة، وهي بيئة خاضعة للتحكم تمنع دخول الملوثات إلى منطقة اللحام.
يستخدم هامر نفس التنجستن المُشحذ مسبقًا في مشاعل اللحام اليدوية التي يستخدمها في جهاز أوربيتر. وبينما يوفر غاز الأرجون النقي تنقية خارجية وداخلية في اللحام اليدوي والمدار، فإن اللحام باستخدام آلات اللحام المدارية يستفيد أيضًا من إجرائه في حيز مغلق. فعندما يخرج التنجستن، يمتلئ الغلاف بالغاز ويحمي اللحام من الأكسدة. عند استخدام شعلة يدوية، يُضخ الغاز إلى جانب واحد فقط من الأنبوب الذي يتم لحامه حاليًا.
تتميز اللحامات المدارية عموماً بأنها أنظف لأن الغاز يغطي الأنبوب لفترة أطول. وبمجرد بدء اللحام، يوفر الأرجون الحماية حتى يتأكد اللحام من أن اللحام بارد بدرجة كافية.
تتعاون شركة أكسينكس مع عدد من عملاء الطاقة البديلة الذين يصنعون خلايا وقود الهيدروجين التي تُشغّل مجموعة متنوعة من المركبات. على سبيل المثال، تعتمد بعض الرافعات الشوكية المصممة للاستخدام الداخلي على خلايا وقود الهيدروجين لمنع المنتجات الكيميائية الثانوية من إتلاف المخزونات الغذائية. والمنتج الثانوي الوحيد لخلية وقود الهيدروجين هو الماء.
كان لدى أحد العملاء العديد من المتطلبات المشابهة لمتطلبات مصنعي أشباه الموصلات، مثل نقاء اللحام وتناسقه. وكان يرغب في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 321 للحام الجدران الرقيقة. ومع ذلك، كان العمل عبارة عن نموذج أولي لمجمع متعدد الصمامات، يبرز كل منها في اتجاه مختلف، مما يترك مساحة ضئيلة للحام.
تبلغ تكلفة ماكينة اللحام المدارية المناسبة لهذه المهمة حوالي 2000 دولار، ويمكن استخدامها لصنع عدد قليل من القطع بتكلفة تقديرية تبلغ 250 دولارًا. وهذا غير مجدٍ من الناحية المالية. ومع ذلك، لدى شركة هامر حل يجمع بين تقنيات اللحام اليدوي والمدارية.
يقول هامر: "في هذه الحالة، سأستخدم طاولة دوارة. إنها في الواقع نفس آلية اللحام المداري، ولكنك تدير الأنبوب نفسه، وليس قطب التنجستن. أستخدم شعلة يدوية، ويمكنني تثبيتها في مكانها باستخدام ملزمة. أضعها بحيث لا أحتاج إلى استخدام يدي، وبالتالي لا يتضرر اللحام من اهتزاز اليد. هذا يقلل بشكل كبير من احتمالية الخطأ البشري. صحيح أنها ليست مثالية كاللحام المداري لأنها لا تتم في بيئة مغلقة، ولكن يمكن إجراء هذا النوع من اللحام في بيئة غرفة نظيفة للتخلص من الملوثات."
على الرغم من أن تقنية اللحام المداري توفر النقاء والتكرار، إلا أن هامر وزملاؤه من اللحامين يدركون أن سلامة اللحام أمر بالغ الأهمية لمنع توقف العمل بسبب فشل اللحام. وتستخدم الشركة الاختبارات غير المدمرة، وأحيانًا الاختبارات المدمرة، لجميع اللحامات المدارية.
يقول هامر: "يتم التحقق بصرياً من كل لحام نقوم به. بعد ذلك، يتم اختبار اللحامات باستخدام مطياف الهيليوم. وبحسب المواصفات أو متطلبات العميل، يتم اختبار بعض اللحامات بالأشعة السينية. كما أن الاختبارات التدميرية خيار متاح أيضاً."
قد تشمل الاختبارات التدميرية اختبار قوة الشد لتحديد أقصى قوة شد للحام. لقياس أقصى إجهاد يمكن أن يتحمله اللحام على مادة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L قبل الفشل، يتم في الاختبار شد المعدن حتى نقطة الكسر.
تخضع اللحامات التي يقوم بها عملاء الطاقة البديلة أحيانًا لاختبارات الموجات فوق الصوتية غير المدمرة على مكونات اللحام لخلايا وقود الهيدروجين ذات المبادل الحراري ثلاثي القنوات المستخدمة في آلات ومركبات الطاقة البديلة.
"هذا اختبار بالغ الأهمية لأن معظم المكونات التي نشحنها تمر عبرها غازات قد تكون خطرة. من المهم للغاية بالنسبة لنا ولعملائنا أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ خالياً من العيوب، وخالياً من أي نقاط تسرب"، كما يقول هامر.
أصبحت مجلة Tube & Pipe Journal أول مجلة مخصصة لخدمة صناعة الأنابيب المعدنية في عام 1990. واليوم، لا تزال المنشور الوحيد في أمريكا الشمالية المخصص لهذه الصناعة، وأصبحت المصدر الأكثر موثوقية للمعلومات لمتخصصي الأنابيب.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The FABRICATOR، أصبح الوصول سهلاً إلى موارد الصناعة القيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
استمتع بالوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة STAMPING Journal، التي توفر أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The Fabricator en Español، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.