مرحبا
كل جسر تقود عليه، وكل ناطحة سحاب تمر بجانبها، وكل أنبوب ينقل الوقود عبر قارة — كلها تعتمد على مفاصل ملحومة محكمة الإغلاق.
اللحام هو عملية ربط قطعتي معدن بصهرهما معا، عادة مع مادة حشو، لإنشاء رابط قوي مثل أو أقوى من المعدن الأساسي نفسه.
إنها من أقدم وأهم الحرف في العالم. بدون الملحامين، لا توجد بنية تحتية حديثة، ولا صناعة الطيران، ولا بناء السفن، ولا التصنيع.
في هذا الدرس، سنغطي العلم الأساسي وراء اللحام، والعمليات الرئيسية المستخدمة في الحرفة، وكيفية تصميم وقراءة المفاصل من المخططات، وانضباط السلامة الذي يميز المحترفين عن الهواة.
الإحماء
قبل أن نبدأ في الورشة، دعنا نرى ما تعرفه بالفعل أو لاحظته.
العمليات الثلاث الكبرى
MIG و TIG و Stick
هناك عشرات عمليات اللحام، لكن ثلاثا تهيمن على الحرفة. لكل واحدة نقاط قوة وتبادلات.
MIG (GMAW — Gas Metal Arc Welding) — عملية تغذية سلك. تغذي الآلة ملف حشو من خلال البندقية بينما يحمي غاز التدريع (عادة خليط أرجون-CO2) بركة اللحام من التلوث. MIG سريع وسهل التعلم وممتاز للعمل الإنتاجي على الفولاذ الخفيف والألومنيوم. إنها عملية الاختيار في التصنيع وورش إصلاح هياكل السيارات.
TIG (GTAW — Gas Tungsten Arc Welding) — عملية الدقة. تخلق إلكترود التنغستن غير القابل للاستهلاك القوس، والملحام يغذي قضيب الحشو يدويا بيد أخرى. غاز أرجون نقي للتدريع. ينتج TIG أنظف وأكثر لحامات دقة ومطلوب للصناعات الجوية والفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الغذائية والأنابيب ذات الجدران الرقيقة. إنها الأبطأ من بين الثلاث والأصعب إتقانا.
Stick (SMAW — Shielded Metal Arc Welding) — حصان الحرب. إلكترود مغطى بالفلوكس يذوب ويودع معدن الحشو بينما ينشئ الفلوكس غاز التدريع الخاص به وطبقة خبث. لا توجد حاجة لزجاجة غاز خارجية. Stick يعمل في الهواء الطلق في الريح والمطر، على معدن صدئ أو متسخ، وفي الأماكن الضيقة. يعتمد ملحامو خطوط الأنابيب والعمال الهيكليين وفرق الإصلاح الميداني عليه.
العملية الصحيحة تعتمد على المعدن والمفصل والبيئة ومعيار الجودة.
اختيار العملية الصحيحة
تتلقى ورشة التصنيع ثلاث وظائف في أسبوع واحد. الوظيفة الأولى هي لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ لمصنع معالجة غذائية — يجب أن تكون اللحامات نظيفة تماما بدون تلوث. الوظيفة الثانية هي إصلاح شقة في عارضة فولاذية على جسر خارجي في يناير مع رياح قوية. الوظيفة الثالثة هي لحام 200 قوس فولاذي خفيف متطابق على خط إنتاج.
فيزياء القوس الكهربائي
ما يحدث عند بدء قوس
قوس اللحام هو تفريغ كهربائي مستدام عبر فجوة بين الإلكترود وقطعة العمل. عند إغلاق الدارة، يتدفق التيار عبر الغاز في الفجوة، مما يؤينها إلى بلازما — الحالة الرابعة للمادة.
تصل تلك البلازما إلى درجات حرارة بين 6000 و 10000 درجة فهرنهايت، بعيد عن نقطة انصهار الفولاذ (حوالي 2500 فهرنهايت). تنتج الحرارة الشديدة بركة لحام — بركة صغيرة من المعدن المذاب على قطعة العمل.
منطقة التأثير الحراري (HAZ) — المنطقة المحيطة ببركة اللحام التي لا تذوب ولكن تصبح ساخنة بدرجة كافية لتغيير البنية الدقيقة للمعدن. يمكن أن تصبح منطقة الحرارة الأساسية هشة أو ضعيفة إذا طبق الملحام الكثير من الحرارة أو تحرك ببطء. التحكم في مدخلات الحرارة هو أحد أهم المهارات في اللحام.
غاز التدريع — المعدن المذاب يتفاعل بعنف مع الأكسجين والنيتروجين في الهواء. الأكسدة تخلق المسامية (فقاعات غاز صغيرة محتجزة باللحام) وتضعف المفصل. غاز التدريع — أرجون أو CO2 أو خليط — يزيح الغلاف الجوي حول بركة اللحام، مما يبقيها نظيفة.
بدون تدريع، تمتص بركة اللحام الغازات الجوية والمادة الناتجة مسامية وهشة وعديمة القيمة من الناحية الهيكلية. كل عملية لحام لها شكل من أشكال التدريع — غاز خارجي في MIG و TIG، طلاء فلوكس في Stick.
لماذا التدريع مهم
ملحام يقوم بتشغيل MIG على لوح فولاذي خفيف في الهواء الطلق. تهب ريح قوية عبر منطقة العمل. يبدو القوس طبيعيا، لكن عندما ينقر الملحام الرذاذ ويفحص الخرزة، فإنها مليئة بثقوب صغيرة وتبدو خشنة ومسامية.
التحكم في الحرارة
اثنان من الملحامين يقومان بتشغيل نفس المفصل على لوحات فولاذية متطابقة. الملحام أ يتحرك بسرعة مع تيار معتدل. الملحام ب يتحرك ببطء مع تيار عالي، مما يضع الكثير من الحرارة في المعدن.
كلا اللحامات تبدو مقبولة على السطح، لكن لوحة الملحام ب ملتوية ومنحنية، والمعدن بجانب اللحام ملون ومادة هشة.
المفاصل الخمسة الأساسية
كيف تأتي قطع معدنية معا
كل اتصال ملحوم يبدأ بكيف يتم وضع القطع بالنسبة لبعضها البعض. هناك خمس تكوينات مفصلة أساسية.
مفصل الزاوية — قطعتان موضوعتان من طرف إلى طرف في نفس المستوى. يستخدم للصفائح والأنابيب. أكثر مفصل شيوعا في الأعمال الهيكلية والضغط. غالبا ما يتطلب الشطف (طحن زاوية على الحواف) للسماح بالاختراق الكامل على المادة السميكة.
مفصل تراكب — قطعتان متداخلتان. بسيط وقوي في القص، شائع في المعادن الرقيقة وأعمال جسم السيارات.
مفصل t — قطعة واحدة موضوعة بشكل عمودي على أخرى، مما يشكل شكل t. اللحام عادة ما يكون لحام حشو في التقاطع.
مفصل الزاوية — قطعتان تلتقيان بزاوية قائمة على طول حافتيهما، مما يشكل حرف l. يستخدم في الإطارات والصناديق والأغلفة.
مفصل الحافة — قطعتان موضوعتان بالتوازي مع محاذاة حافتيهما. يستخدم بشكل أساسي للمعادن الرقيقة والتطبيقات منخفضة الضغط.
لحامات الحشو هي لحامات مثلثة مودعة في الزاوية الداخلية للمفصل t أو مفصل التراكب أو مفصل الزاوية. لحامات الأخدود تملأ أخدود مُحضّر (شطف) بين قطعتين في مفصل الزاوية.
رموز اللحام على المخططات تخبر الملحام بالضبط نوع اللحام الذي يجب عمله، وحجمه وطوله وموقعه. الرمز الأساسي يجلس على خط مرجعي مع سهم يشير إلى المفصل. يذهب رمز نوع اللحام إلى خط المرجع — أسفل الخط يعني اللحام على جانب السهم، فوق الخط يعني اللحام على الجانب الآخر.
قراءة الوظيفة
يرسل مهندس بناء رسم لك لحام إصلاح على درابزين فولاذي إطار الطاولة. يجب لحام أربع أرجل مصنوعة من أنابيب مربعة على أعلى لوحة مسطحة. المفاصل حيث تلتقي الأرجل بأسفل اللوحة ستتحمل الوزن الكامل لأي شيء يوضع على الطاولة.
مخاطر اللحام والحماية
الضروريات غير القابلة للتفاوض
اللحام ينتج مخاطر يمكن أن تسبب إصابة دائمة أو الموت. السلامة ليست اختيارية — إنها المهارة الأولى التي يتقنها كل ملحام محترف.
الإشعاع فوق البنفسجي والأشعة تحت الحمراء — القوس ينبعث منه ضوء فوق بنفسجي مكثف يسبب عين القوس (التهاب القرنية الضوئي)، والذي يشعر وكأنه رمل في عينيك ويمكن أن يسبب العمى المؤقت. التعرض المطول يسبب حروق جلدية مشابهة لحروق الشمس الشديدة. خوذة لحام مناسبة برقم ظل صحيح (ظل 10-13 للحام بالقوس) إلزامية. تتحول خوذات التظليل التلقائي من ظل فاتح إلى ظل اللحام في أجزاء من الألف من الثانية عند ضربة القوس.
الأبخرة والتهوية — يتبخر اللحام المعدن والفلوكس والطلاءات، مما ينتج أبخرة تحتوي على المنجنيز والكروم والزنك والمركبات السامة الأخرى. الفولاذ المجلفن (المطلي بالزنك) ينتج أبخرة أكسيد الزنك التي تسبب حمى الدخان المعدني — أعراض تشبه الأنفلونزا تضرب ساعات بعد التعرض. تحتوي أبخرة الفولاذ المقاوم للصدأ على الكروم السادس التكافؤ، وهو عامل مسرطن معروف. يتطلب التهوية الكافية أو استخلاص الأبخرة أو جهاز التنفس الصناعي.
المخاطر الكهربائية — تُسلم آلات اللحام تيار عالي بجهد منخفض نسبي، لكن الجهد بدون حمل (عادة 60-80 فولت) يمكن أن يسبب صدمة كهربائية مميتة في الظروف الرطبة. لا تلحم أبدا في الماء الراكد. افحص الكابلات والاتصالات للتأكد من التلف. ادئ تأريض قطعة العمل بشكل صحيح دائما.
الحرائق والحروق — تنتقل الشرارات والمعدن المذاب حتى 35 قدم. امسح المنطقة من المواد القابلة للاشتعال. ارتدِ ملابس مقاومة للهب وقفازات جلدية وأحذية جلدية. مراقب حريق مطلوب عند اللحام بالقرب من المواد القابلة للاحتراق.
ملخص PPE: خوذة لحام (ظل صحيح)، نظارات أمان تحتها، قفازات جلدية، سترة أو أكمام مقاومة للهب، أحذية جلدية، حماية الأذن في الأماكن المغلقة، وجهاز تنفس صناعي عند عدم كفاية التهوية.
قرارات السلامة
تصل إلى موقع عمل لحام إصلاح على درابزين فولاذي داخل غرفة ميكانيكية صغيرة. الغرفة بدون نوافذ وباب واحد. هناك صناديق من الورق المقوى وأقمشة دهنية مخزنة في الزاوية على بعد حوالي 10 أقدام من موقع اللحام. أرضية بها بعض البرك من تسرب الأنابيب الأخيرة.
حيث يأخذك اللحام
مهن اللحام والشهادات
اللحام ليس مهنة واحدة — إنه منصة تفتح أبوابا لعشرات التخصصات، وكثير منها عالي الأجر والطلب المستمر.
ملحام خطوط الأنابيب — يربط أقسام خطوط النفط والغاز والمياه في الميدان. غالبا ما يكون Stick أو اللحام الهابط على أنابيب الكربون. يسافر ملحامو خطوط الأنابيب باستمرار ويكسبون أجورا مميزة. يمكن لملحام خطوط أنابيب ماهر أن يكسب أكثر من 100000 دولار في السنة.
الملحام تحت الماء (الملحام تحت الضغط) — يلحم على المنصات البحرية وهياكل السفن والبنية التحتية تحت الماء. يجمع بين شهادة الغوص التجاري ومهارات اللحام. أحد أعلى تخصصات اللحام أجرا وخطورة.
ملحام الفضاء الجوي — لحام TIG على سبائك غريبة مثل التيتانيوم و Inconel والألومنيوم-الليثيوم للطائرات والمركبات الفضائية. معايير الدقة والنظافة الشديدة. يتم فحص وتوثيق كل لحام.
ملحام الحديد الهيكلي — يلحام الفولاذ الهيكلي على المباني والجسور والمعدات الثقيلة. غالبا ما يعمل في الارتفاع على اتصالات الشعاع.
الشهادات — تدير جمعية اللحام الأمريكية (AWS) اختبارات تأهيل الملحام. الأكثر شيوعا هو اختبار تأهيل رمز اللحام الهيكلي AWS D1.1. يعني اجتياز اختبار الشهادة أنك لحمت عينة اختبار تم ثنيها أو أخذ صورة بالأشعة السينية واجتازت الفحص. الشهادات محددة للعملية والموضع والمادة — لا تغطي شهادة MIG على اللوح TIG على الأنابيب.
البدء — برامج الكليات المجتمعية للحام (6 أشهر إلى سنتين)، برامج المدارس التجارية، وبرامج التدريب المهني (عادة 3-5 سنوات مع تدريب مدفوع الأجر في الموقع) هي نقاط الدخول الرئيسية. يجمع التدريب المهني بين التعليم في الفصول الدراسية والحام في العالم الحقيقي تحت إشراف حرفي.
التخطيط لمسارك
ربط اللحام بمستقبلك
تعرف الآن على العمليات الرئيسية للحام وفيزياء القوس وكيفية تصميم المفاصل وانضباط السلامة الذي تطلبه الحرفة.