على الرغم من أن تقنية اللحام المداري ليست جديدة، إلا أنها تستمر في التطور، وتصبح أكثر قوة وتنوعًا، خاصة عندما يتعلق الأمر بلحام الأنابيب. تكشف مقابلة مع توم هامر، وهو لحام ماهر من شركة Axenics في ميدلتون، ماساتشوستس، عن العديد من الطرق التي يمكن من خلالها استخدام هذه التقنية لحل مشاكل اللحام الصعبة. الصورة مقدمة من Axenics
لقد تم استخدام اللحام المداري منذ حوالي 60 عامًا، مما أضاف الأتمتة إلى عملية اللحام بالغاز والمعادن. هذه طريقة موثوقة وعملية لإجراء اللحامات المتعددة، على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة للمعدات الأصلية والمصنعين لم يستخدموا بعد قوة اللحام المداري، معتمدين على اللحام اليدوي أو استراتيجيات أخرى لربط الأنابيب المعدنية.
مبادئ اللحام المداري موجودة منذ عقود، لكن إمكانيات اللحام المداري الجديدة تجعلها أداةً أكثر فعاليةً في مجموعة أدوات اللحام، حيث أن العديد منها الآن مزود بميزات "ذكية" تُسهّل برمجتها ومعالجتها قبل اللحام الفعلي. ابدأ بتعديلات سريعة ودقيقة لضمان لحامات متسقة ونقيّة وموثوقة.
يعد فريق اللحامين التابع لشركة Axenics في ميدلتون، ماساتشوستس، شركة مصنعة للمكونات التعاقدية التي ترشد العديد من عملائها في ممارسات اللحام المداري إذا كانت العناصر المناسبة موجودة للعمل.
يقول توم هامر، وهو لحام ماهر في شركة أكسنيكس: "عندما كان ذلك ممكنًا، أردنا التخلص من العنصر البشري في اللحام، حيث أن اللحامات المدارية تنتج عمومًا لحامات ذات جودة أعلى".
على الرغم من أن أقدم عملية لحام تم إجراؤها منذ 2000 عام، فإن اللحام الحديث هو عملية متقدمة للغاية وجزء لا يتجزأ من التقنيات والعمليات الحديثة الأخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدام اللحام المداري لإنشاء أنظمة الأنابيب عالية النقاء المستخدمة لإنتاج رقائق أشباه الموصلات التي تدخل في جميع الإلكترونيات تقريبًا اليوم.
أحد عملاء شركة Axenics هو جزء من سلسلة التوريد هذه. وقد بحثت الشركة عن شركة تصنيع متعاقدة لمساعدتها في توسيع قدرتها الإنتاجية، وتحديدًا إنشاء وتثبيت قنوات من الفولاذ المقاوم للصدأ النظيفة التي تسمح للغازات بالمرور عبر عملية تصنيع الرقاقة.
في حين أن وحدات اللحام المدارية والطاولات الدوارة مع مشابك الشعلة متاحة لمعظم الوظائف الأنبوبية في Axenics، إلا أن هذا لا يمنع اللحام اليدوي العرضي.
قام فريق هامر واللحام بمراجعة متطلبات العميل وطرح الأسئلة، مع مراعاة عوامل التكلفة والوقت:
آلات اللحام المدارية المغلقة الدوارة التي تستخدمها شركة Hammer هي Swagelok M200 وArc Machines Model 207A. ويمكنها حمل أنابيب تتراوح من 1/16 إلى 4 بوصات.
قال: "تتيح لنا الرؤوس الدقيقة الوصول إلى أماكن ضيقة للغاية". وأضاف: "من عيوب اللحام المداري عدم وجود رأس مناسب لوصلة محددة. ولكن اليوم، يمكنك أيضًا لف سلسلة حول الأنبوب المراد لحامه. يمكن للحام أن يمر فوق السلسلة، ولا يوجد حد أقصى لحجم اللحامات التي يمكنك إجراؤها. لقد رأيت بعض الأجهزة التي تقوم باللحام على أنابيب مقاس 20 بوصة. ما تستطيع هذه الآلات فعله اليوم مثير للإعجاب".
بالنظر إلى متطلبات النقاء وعدد اللحامات المطلوبة وسمك الجدار الرقيق، فإن اللحام المداري هو خيار ذكي لهذا النوع من المشاريع. بالنسبة لأعمال أنابيب التحكم في عملية تدفق الهواء، تقوم شركة Hammer بشكل متكرر باللحام على الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.
هنا تصبح الأمور دقيقة للغاية. نتحدث عن لحام معدن رقيق كالورق. في اللحام اليدوي، قد يُؤدي أدنى تعديل إلى كسر اللحام. لهذا السبب، نستخدم رأس لحام مداري، حيث يُمكننا ضبط كل جزء من الأنبوب وضبطه بدقة قبل وضعه فيه. نخفض الطاقة إلى مستوى مُحدد لنتأكد من أنه سيكون مثاليًا عند وضعه فيه. أما في اللحام اليدوي، فيتم التغيير بالعين المجردة، وإذا بالغنا في الضغط على الدواسة، فقد يخترق اللحام المادة مباشرةً.
تتكون المهمة من مئات اللحامات التي يجب أن تكون متطابقة. يقوم اللحام المداري المستخدم في هذه المهمة بإجراء اللحام في ثلاث دقائق؛ عندما يعمل هامر بأقصى سرعة، يمكنه لحام نفس أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ يدويًا في حوالي دقيقة.
ومع ذلك، لا تتباطأ الآلة. تُشغّلها بأقصى سرعة في الصباح الباكر، وبحلول نهاية اليوم، تظل تعمل بأقصى سرعة، كما قال هامر. "أشغّلها بأقصى سرعة في الصباح الباكر، ولكن في النهاية، ليس هذا هو الحال."
يعد منع الملوثات من دخول أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أمرًا بالغ الأهمية، ولهذا السبب يتم إجراء اللحام عالي النقاء في صناعة أشباه الموصلات غالبًا في غرفة نظيفة، وهي بيئة خاضعة للرقابة تمنع الملوثات من دخول المنطقة الملحومة.
يستخدم هامر نفس التنغستن المشحوذ مسبقًا في مشاعل يده التي يستخدمها في Orbiter. في حين يوفر الأرجون النقي تطهيرًا خارجيًا وداخليًا في اللحام اليدوي والمداري، فإن اللحام بواسطة الآلات المدارية يستفيد أيضًا من إجرائه في مساحة مغلقة. عندما يخرج التنغستن، يمتلئ الغلاف بالغاز ويحمي اللحام من الأكسدة. عند استخدام الشعلة اليدوية، يتم نفخ الغاز فقط إلى جانب واحد من الأنبوب الذي يتم لحامه حاليًا.
تعتبر اللحامات المدارية أنظف بشكل عام لأن الغاز يغطي الأنبوب لفترة أطول. بمجرد بدء اللحام، يوفر الأرجون الحماية حتى يتأكد اللحام من أن اللحام بارد بدرجة كافية.
تتعاون شركة Axenics مع عدد من عملاء الطاقة البديلة الذين يصنعون خلايا وقود الهيدروجين التي تعمل على تشغيل مجموعة متنوعة من المركبات. على سبيل المثال، تعتمد بعض الرافعات الشوكية المصممة للاستخدام الداخلي على خلايا وقود الهيدروجين لمنع المنتجات الثانوية الكيميائية من تدمير المخزونات الصالحة للأكل. المنتج الثانوي الوحيد لخلية وقود الهيدروجين هو الماء.
كان لدى أحد العملاء العديد من المتطلبات نفسها التي تتطلبها شركة تصنيع أشباه الموصلات، مثل نقاء اللحام واتساقه. أرادت الشركة استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 321 في لحام الجدران الرقيقة. ومع ذلك، كان العمل عبارة عن نموذج أولي لمشعب به عدة بنوك صمامات، يبرز كل منها في اتجاه مختلف، مما يترك مساحة صغيرة للحام.
تبلغ تكلفة اللحام المداري المناسب لهذه المهمة حوالي 2000 دولار، ويمكن استخدامه لصنع عدد صغير من الأجزاء، بتكلفة تقديرية تبلغ 250 دولارًا. لا يبدو هذا منطقيًا من الناحية المالية. ومع ذلك، لدى شركة هامر حل يجمع بين تقنيات اللحام اليدوي والمداري.
يقول هامر: "في هذه الحالة، سأستخدم طاولة دوارة". "إنها في الواقع نفس آلية اللحام المداري، ولكنك تدير الأنبوب، وليس قطب التنغستن حول الأنبوب. أستخدم مصباحي اليدوي، ولكن يمكنني تثبيته في مكانه باستخدام ملزمة موضوعة بحيث تكون خالية من اليدين حتى لا يتلف اللحام بسبب اهتزاز اليد البشرية أو اهتزازها. هذا يزيل الكثير من عامل الخطأ البشري. إنه ليس مثاليًا مثل اللحام المداري لأنه ليس في بيئة مغلقة، ولكن يمكن إجراء هذا النوع من اللحام في بيئة غرفة نظيفة للتخلص من الملوثات."
في حين توفر تقنية اللحام المداري النقاء والقدرة على التكرار، فإن هامر وزملائه من اللحام يدركون أن سلامة اللحام أمر بالغ الأهمية لمنع التوقف بسبب فشل اللحام. وتستخدم الشركة الاختبارات غير المدمرة (NDT)، وأحيانًا الاختبارات المدمرة، لجميع اللحامات المدارية.
يقول هامر: "نتأكد بصريًا من كل لحام نجريه. بعد ذلك، تُختبر اللحامات باستخدام مطياف الهيليوم. وحسب المواصفات أو متطلبات العميل، تُختبر بعض اللحامات إشعاعيًا. كما يُتاح إجراء اختبار إتلافي".
قد يشمل الاختبار التدميري اختبار قوة الشد لتحديد قوة الشد النهائية للحام. لقياس أقصى إجهاد يمكن أن يتحمله اللحام على مادة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L قبل الفشل، يقوم الاختبار بتمديد المعدن وتمديده إلى نقطة كسره.
يتم في بعض الأحيان إخضاع اللحامات التي يقوم بها عملاء الطاقة البديلة لاختبارات غير مدمرة بالموجات فوق الصوتية على اللحامات المكونة لخلايا وقود الهيدروجين ذات المبادل الحراري ثلاثي القنوات المستخدمة في الآلات والمركبات التي تعمل بالطاقة البديلة.
هذا اختبار بالغ الأهمية، لأن معظم المكونات التي نشحنها تحتوي على غازات خطرة محتملة. من المهم جدًا لنا ولعملائنا أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ خاليًا من العيوب، وخاليًا من أي نقاط تسريب، كما يقول هامر.
أصبحت مجلة Tube & Pipe Journal أول مجلة مخصصة لخدمة صناعة الأنابيب المعدنية في عام 1990. واليوم، تظل المجلة الوحيدة في أمريكا الشمالية المخصصة للصناعة وأصبحت المصدر الأكثر ثقة للمعلومات لمحترفي الأنابيب.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The FABRICATOR، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبحت النسخة الرقمية من مجلة The Tube & Pipe Journal متاحة الآن بشكل كامل، مما يوفر سهولة الوصول إلى الموارد الصناعية القيمة.
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 The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.