عملية اللحام بالاحتكاك تحليل متعمق للعملية بأكملها

تعريف اللحام بالاحتكاك

اللحام بالاحتكاك هو استخدام حركة الاحتكاك النسبي للحام لتحقيق الحرارة الناتجة عن الاحتكاك النسبي للمادة لتحقيق اتصال موثوق به بطريقة اللحام بالضغط. تتم عملية اللحام تحت تأثير الضغط، والحركة النسبية للمادة المراد لحامها بين الاحتكاك، بحيث ترتفع درجة حرارة الواجهة ودرجة الحرارة القريبة منها وتصل إلى حالة اللدونة الحرارية، مع دور قوة الحدادة العلوية في كسر طبقة الأكسدة البينية لقوة الاحتكاك، وتخضع المادة لتشوه بلاستيكي وتدفق، من خلال واجهة عناصر الانتشار وإعادة بلورة التفاعل المعدني وتشكيل الوصلات.

مبدأ اللحام بالاحتكاك

يتم تشبيك قطعتي عمل معدنية ذات مقطع دائري قبل اللحام بالاحتكاك في ظرف يمكن تدويره وظرف يمكن تحريكه للأمام وضغطه. في بداية اللحام، يتم تدوير قطعة الشغل 1 بسرعة عالية، ويتم تحريك قطعة الشغل 2 في اتجاه قطعة الشغل 1 وتلامسها، ويتم تطبيق ضغط احتكاك كبير بما فيه الكفاية لبدء عملية التسخين بالاحتكاك. بعد الاحتكاك لفترة من الزمن، تصل درجة حرارة معدن الوصلة إلى درجة حرارة اللحام، ويتوقف دوران قطعة الشغل 1، وفي نفس الوقت، تتحرك قطعة الشغل 2 بسرعة لتطبيق ضغط التشكيل العلوي، بحيث ينتج تشوه التشكيل العلوي، ويكتمل اللحام.

تصنيف اللحام بالاحتكاك

هناك العديد من طرق اللحام بالاحتكاك، والتي يتم تصنيفها بشكل عام وفقًا للحركة النسبية للحام وخصائص العملية، وتشمل الطرق الرئيسية ما يلي:

• لحام الاحتكاك الاحتكاكي المستمر
• اللحام بالاحتكاك الطوري المتحكم فيه
• لحام الاحتكاك بالقصور الذاتي
• اللحام بالتقليب الاحتكاكي
• اللحام بالاحتكاك المدمج
• اللحام الاحتكاكي للجسم الثالث
• كسوة الاحتكاك

اللحام بالاحتكاك المستمر

تحت تأثير ضغط الاحتكاك، تتلامس الواجهات الملحومة مع بعضها البعض، والاحتكاك من خلال الحركة النسبية، بحيث يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية، ويتم استخدام الحرارة الاحتكاكية لإزالة الأكاسيد في الواجهات، ويتم تشكيل مفصل موثوق به تحت تأثير قوة الحدادة العلوية. هذا هو نوع شائع من اللحام بالاحتكاك، في عملية اللحام، يتم تشغيل قطعة العمل باستمرار بواسطة محرك المغزل، وتدور بسرعة ثابتة، حتى تصل إلى وقت الاحتكاك المحدد أو تشوه الاحتكاك، تتوقف قطعة العمل على الفور عن الدوران واللحام بالتزوير العلوي.

لحام الاحتكاك بالقصور الذاتي

يتم تشبيك الطرف الدوّار لقطعة الشُّغْلَة في دولاب الموازنة، وتبدأ عملية اللحام بتسريع دولاب الموازنة والطرف الدوّار لقطعة الشُّغْلَة إلى سرعة دوران معينة، ثم يتم فصل دولاب الموازنة عن المحرك الرئيسي ويتحرك الطرف المتحرك لقطعة الشُّغْلَة إلى الأمام لبدء التسخين بالاحتكاك. يتم كبح دولاب الموازنة بواسطة عزم الاحتكاك، ويتم تقليل السرعة تدريجيًا وتنتهي عملية اللحام عندما تكون السرعة صفرًا.

لحام الاحتكاك المرحلي

تُستخدم بشكل أساسي لمتطلبات الموضع النسبي لقطعة العمل، مثل الفولاذ السداسي، والفولاذ المثمن، وأذرع التحكم في السيارات، وما إلى ذلك، تتطلب محاذاة الشوكات بعد اللحام، واتجاه اليمين أو المرحلة لتلبية المتطلبات. الطرق الرئيسية هي:

• اللحام الاحتكاك الاحتكاكي الطوري المتزامن الميكانيكي
• لحام اللحام الاحتكاكي للتركيبات الدبوس
• لحام احتكاك محرك الاحتكاك المتزامن

اللحام بالاحتكاك الشعاعي

الأنبوب المراد لحامه مشطوف، مع وجود مغزل داخل الأنبوب، مزود بحلقة دوارة ذات سطح مشطوف، تدور وتطبق ضغط الاحتكاك الشعاعي على الأنبوبين أثناء اللحام، ويتم تطبيق ضغط التشكيل العلوي في نهاية تسخين الاحتكاك.

كسوة الاحتكاك

يدور القضيب الدائري المعدني المكسو بالكسوة بسرعة عالية ويمارس ضغط احتكاك على المعدن الأساسي. نظرًا للحجم الكبير للمعدن الأساسي، فإن الموصلية الحرارية جيدة ومعدل التبريد سريع. بحيث يكون سطح الاحتكاك من واجهة معدن الكسوة والمعدن الأساسي إلى جانب معدن الكسوة. وفي الوقت نفسه، يتكثف معدن الكسوة وينتقل إلى المعدن الأساسي لتشكيل لحم لحام الكسوة. عندما يدور المعدن الأساسي أو يتحرك بالنسبة لقضيب معدن الكسوة أو يتحرك بالنسبة لقضيب معدن الكسوة، يتشكل لحام السطح على المعدن الأساسي.

اللحام بالاحتكاك الخطي

قطعتا عمل يتم لحامهما قطعة عمل ثابتة وأخرى بسرعة معينة للحركة الترددية، أو قطعتا عمل للحركة الترددية النسبية، تحت تأثير ضغط قطعتي العمل في احتكاك الواجهة يولد حرارة، وذلك لتحقيق اللحام.

اللحام بالتقليب الاحتكاكي

سوف تكون مادة صلبة مقاومة لدرجات الحرارة العالية مصنوعة من مادة صلبة مقاومة للحرارة العالية مصنوعة من شكل معين من إبرة التحريك التي تدور في عمق المادتين الملحومتين المتصلتين بحافة رأس التحريك لضبط دوران اللحامين المتصلتين بحافة كمية كبيرة من الحرارة الاحتكاكية، والتي في اتصال تليين البلاستيك للمعدن الناتج في اتصال المنطقة، تليين البلاستيك للمنطقة في رأس التحريك تحت تأثير التحريك، والبثق، ومع رأس التحريك الدوار على طول تدفق اللحام إلى الوراء، وتشكيل تدفق معدني بلاستيكي، وتحريك الرأس بعيدًا عن عملية التبريد والبثق وتشكيل وصلات ملحومة ذات طور صلب. يتم تقليب المنطقة اللينة البلاستيكية وضغطها تحت تأثير رأس التحريك، وتتدفق للخلف على طول خط اللحام مع دوران رأس التحريك، مكونة تدفقًا معدنيًا بلاستيكيًا، وفي عملية التبريد بعد مغادرة رأس التحريك، يتم ضغطها لتشكيل وصلة ملحومة ذات طور صلب.

اللحام بالاحتكاك المداري

اللحام بالاحتكاك المداري هو طريقة لحام مطورة حديثًا، وتستخدم بشكل أساسي في لحام قطعة عمل المقطع غير الدائري. قطعة عمل اللحام الاحتكاك الاحتكاكي المداري الخطي على طول مسار مستقيم، مع سعة وتردد معينين لضمان وصول سرعة الاهتزاز إلى القيمة المطلوبة، بحيث يكون سطح اللحام للقيام بالاحتكاك الاهتزازي المتكرر النسبي. قطعة عمل لحام الاحتكاك الدائري المداري الدائري لكل كتلة بنفس نصف القطر والسرعة، على طول المدار الدائري لجعل سطح اللحام للقيام بحركة الاحتكاك النسبي. عندما يتم تسخين المفصل إلى درجة حرارة اللحام، يتم إيقاف حركة الاحتكاك لقطعة العمل ويتم إجراء اللحام العلوي.

عملية اللحام بالاحتكاك

خصائص العملية

الأفضلية:

1. وقت بناء اللحام القصير والإنتاجية العالية.
2. تشويه لحام صغير، دقة أبعاد عالية بعد اللحام.
3. درجة عالية من الميكنة والأتمتة، وجودة لحام مستقرة.
4. إنه مناسب للحام جميع أنواع المواد غير المتشابهة، ويمكنه لحام الألومنيوم والصلب والألومنيوم والنحاس والتيتانيوم والنحاس والمركبات المعدنية والصلب وما إلى ذلك، والتي لا يمكن لحامها تحت الصهر التقليدي.
5. يمكن لحام القضبان والأنابيب من نفس الأقطار والأقطار المختلفة.
6. لا ينتج عن اللحام دخان وضوء القوس والغازات الضارة، ولا يلوث البيئة.

العيوب.

1 - من الأصعب لحام المقطع العرضي غير الدائري، كما أن المعدات المطلوبة معقدة؛ وبالنسبة للأجزاء الرقيقة على شكل قرص وتجهيزات الأنابيب رقيقة الجدران، يكون اللحام أكثر صعوبة أيضًا لأنه ليس من السهل تثبيتها.
2 - من الصعب تحقيق اللحام الاحتكاكي للمكونات التي تم تحديد شكلها وموضع تجميعها بالفعل.
3 - تكون الوصلات عرضة للتشقق ويجب تشكيلها آليًا بعد اللحام.
4 - من السهل أن ينتج عن جزء التثبيت خدوش أو علامات تثبيت

عملية اللحام بالاحتكاك

اللحام بالاحتكاك هو تقنية ربط عالية الكفاءة في الحالة الصلبة ترتكز على الربط المعدني للمواد باستخدام الحرارة الاحتكاكية والقوى الميكانيكية. تبدأ العملية بالتثبيت الدقيق لقطعة العمل - عادةً ما يتم تثبيت جانب واحد من قطعة العمل بإحكام في تركيبة، بينما يتم توصيل الجانب الآخر بمحرك دوّار لضمان أن تكون أسطح التلامس نظيفة ومسطحة. عندما يتم تنشيط الماكينة، تتلامس قطعة العمل الدوارة تلامسًا وثيقًا مع الجزء الثابت تحت ضغط محوري، ويؤدي الاحتكاك عالي السرعة على الفور إلى توليد درجات حرارة عالية في الواجهة البينية التي تتغلغل بسرعة في المادة وتصل بها إلى حالة البلاستيك. أثناء هذه العملية، لا يؤدي الاحتكاك إلى تكسير طبقة الأكسيد على السطح فحسب، بل يدفع أيضًا الشبكة المعدنية إلى الخضوع لإعادة التبلور الديناميكي، مما يؤدي إلى تشكيل طبقة لينة متدفقة. عندما تتراكم درجة الحرارة إلى النقطة الحرجة، تتوقف المعدات بشكل حاسم عن الدوران، ثم يتم تطبيق ضغط أكبر للتشكيل العلوي، في هذا الوقت، فإن المادة اللينة كما لو كانت مطروقة مثل الانصهار بالبثق، والمستوى المجهري للانتشار الذري وهجرة حدود الحبيبات يزيل تمامًا عيوب سطح المفصل، وتشكيل وصلات ملحومة كثيفة وخالية من العيوب. بعد التبريد والتشكيل، يكون اللحام خاليًا من التشوه تقريبًا ويمكن أن تتجاوز قوته حتى قوة المادة الأساسية.

معدات اللحام بالاحتكاك الشائعة

معدات اللحام بالاحتكاك التقليدي

يتم توصيل معدات اللحام الاحتكاكية التقليدية بشكل متين بآلية تحكم في الضغط عالية الدقة من خلال نظام محرك ميكانيكي، يتكون جوهرها من وحدة طاقة المغزل، وجهاز ضغط هيدروليكي ونظام تحكم ذكي. تتبنى المعدات تصميمًا معياريًا يمكن تكييفه بمرونة مع متطلبات التثبيت للأعمدة والأنابيب وقطع العمل ذات الأشكال، مما يحقق كفاءة لحام مكونات المحرك الرئيسية في مجال تصنيع السيارات، والاعتماد على نظام المراقبة في الوقت الحقيقي لإكمال التوصيل الموثوق به لمواد السبائك عالية القوة في المجال العسكري. بالمقارنة مع عملية اللحام التقليدية، تتمتع المعدات بمزايا كبيرة في التحكم في استهلاك الطاقة وجودة الوصلة، مع تقنية الاندماج متعدد المستشعرات، ويمكنها تلبية متطلبات اللحام الدقيق الصارمة في مجال الفضاء والنقل بالسكك الحديدية وغيرها من الصناعات، لتصبح المعدات الأساسية للإنتاج الصناعي الضخم.

معدات اللحام بالتحريك الاحتكاكي

معدات اللحام بالتقليب الاحتكاكي (FSW) هي معدات لحام متطورة تم تطويرها على أساس مبدأ الربط بالحالة الصلبة، ويكمن ابتكارها الأساسي في استخدام رأس التحريك الخاص لتحقيق التدفق البلاستيكي والربط المعدني للمواد. وتتكون المعدات بشكل أساسي من هيكل عالي الصلابة ونظام محرك دوار ووحدة تحكم دقيقة في درجة الحرارة ووحدة استشعار ثلاثية الأبعاد لاستشعار موضع القوة. ومن خلال العمل التآزري لإبرة التحريك وكتف العمود، يمكن إتمام عملية اللحام دون الحاجة إلى الصهر.الألومنيومالتوصيل السلس للمواد ذات درجة الانصهار العالية مثل سبائك المغنيسيوم وغيرها من المواد ذات درجة الانصهار العالية. بالمقارنة مع اللحام الاحتكاكي التقليدي، تعمل هذه التقنية على تحسين جودة اللحام للصفائح الرقيقة بشكل كبير، وتحقق التشكيل المتكامل للهيكل العظمي للجلد في مجال الطيران، وتستخدم على نطاق واسع في تصنيع صواني البطاريات لمركبات الطاقة الجديدة، مع قوة لحام التماس تصل إلى أكثر من 95% من المادة الأساسية. تدمج أحدث المعدات التوجيه المرئي وخوارزميات التحكم التكيفي، والتي يمكنها ضبط معلمات اللحام ديناميكيًا واختراق عنق الزجاجة بنجاح في تقنية الربط للمواد غير المتشابهة (مثل الألومنيوم/النحاس، والألومنيوم/الفولاذ).