اللحام البقعي بالمقاومة هو أسلوب يستخدم على نطاق واسع في الصناعة التحويلية، وخاصة في قطاعي السيارات والفضاء. أثناء عملية اللحام، يتم تمرير تيار عالي من خلال لوحتين أو أكثر من الصفائح المعدنية المتداخلة، مما يؤدي إلى توليد الحرارة في الواجهة. تؤدي هذه الحرارة إلى ذوبان المعدن وانصهاره، مما يشكل وصلة قوية. ومع ذلك، فإن التسخين الموضعي المكثف يؤدي أيضًا إلى التمدد الحراري والتشوه اللاحق في المكونات الملحومة.
يعد فهم وقياس تشوه التمدد الحراري في لحام البقعة بالمقاومة أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة وسلامة الوصلات الملحومة. وفي هذا المقال نتناول تحليل هذه الظاهرة وتداعياتها.
1. أسباب تشوه التمدد الحراري
السبب الرئيسي لتشوه التمدد الحراري في لحام البقعة بالمقاومة هو التسخين والتبريد السريع للمواد الملحومة. عند تطبيق التيار، يسخن المعدن الموجود في واجهة اللحام بسرعة. يؤدي هذا التسخين الموضعي إلى تمدد المعدن. عندما ينقطع تيار اللحام ويبرد المعدن، فإنه ينكمش. ومع ذلك، نظرًا لطبيعة العملية السريعة، فإن الانكماش ليس منتظمًا، مما يؤدي إلى التشوه.
2. العوامل المؤثرة على التشوه
هناك عدة عوامل تؤثر على مدى تشوه التمدد الحراري:
أ. خصائص المواد:المواد المختلفة لها معاملات مختلفة للتمدد الحراري. ولذلك، فإن اختيار المواد يمكن أن يؤثر بشكل كبير على حجم التشوه.
ب. اللحام الحالي والوقت:يمكن أن تؤدي تيارات اللحام الأعلى وأوقات اللحام الأطول إلى تشوه أكبر لأنها تؤدي إلى تغيرات أكبر في درجات الحرارة.
ج. سمك المواد:تتمتع المواد السميكة بحجم أكبر للتمدد والانكماش، مما قد يؤدي إلى تشوه أكبر.
د. تصميم القطب:يمكن أن يؤثر تصميم ومواد أقطاب اللحام على توزيع الحرارة، وبالتالي التشوه.
3. الطرق التحليلية
لتحليل تشوه التمدد الحراري والتنبؤ به في اللحام النقطي بالمقاومة، يمكن استخدام طرق تحليلية مختلفة:
أ. تحليل العناصر المحدودة (FEA):يسمح FEA بنمذجة عملية اللحام بأكملها، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل خصائص المواد، وتوزيع الحرارة، والوقت. وهذا يوفر فهماً مفصلاً لأنماط التشوه.
ب. الاختبار التجريبي:يمكن للاختبار الواقعي قياس التشوه بشكل مباشر، مما يوفر بيانات تجريبية للتحقق من صحة النماذج التحليلية وتحسينها.
ج. محاكاة الكمبيوتر:يمكن لعمليات المحاكاة الحاسوبية، التي تتضمن خصائص المواد ومعلمات العملية، التنبؤ بنتائج التشوه والمساعدة في تحسين ظروف اللحام.
4. استراتيجيات التخفيف
يعد تقليل تشوه التمدد الحراري أمرًا بالغ الأهمية لإنتاج لحامات عالية الجودة. تتضمن بعض الاستراتيجيات للتخفيف من التشوه ما يلي:
أ. التسخين:التسخين المسبق للمواد قبل اللحام يمكن أن يقلل من فرق درجة الحرارة والتشوه اللاحق.
ب. التبريد المتحكم فيه:يمكن أن يساعد تنفيذ طرق التبريد الخاضعة للرقابة، مثل المعالجة الحرارية بعد اللحام، في إدارة التشوه.
ج. اختيار المواد:يمكن أن يؤدي اختيار المواد ذات معاملات التمدد الحراري المماثلة إلى تقليل التشوه.
د. تحسين العملية:يمكن لضبط معلمات اللحام مثل تصميم التيار والوقت والقطب الكهربائي أن يقلل من ميول التشوه.
في الختام، تشوه التمدد الحراري يمثل تحديا متأصلا في اللحام النقطي بالمقاومة. ومع ذلك، مع الفهم الشامل لأسبابها وآثارها، إلى جانب تطبيق الأساليب التحليلية واستراتيجيات التخفيف، يمكن للمصنعين إنتاج اللحامات ذات الجودة العالية والسلامة الهيكلية.
وقت النشر: 25 سبتمبر 2023
