يُقدَّر اللحام بالغاز الخامل مع التنغستن (TIG) لدقته وقدرته على التحكم، لا سيما عند لحام المعادن غير الحديدية مثل النحاس والنحاس الأصفر. ومع ذلك، فإن هذه المواد تشكل تحديات فريدة بسبب موصليةها الحرارية العالية وحساسيتها للتلوث.
يوضح هذا الدليل كيفية لحام النحاس والنحاس الأصفر بطريقة TIG بفعالية، ويغطي العقبات الشائعة، وخطوات التحضير، وإعدادات اللحام، واختيار معدن الحشو، والتقنيات الأساسية.
فهم تحديات لحام النحاس والنحاس الأصفر باستخدام تقنية TIG
يُعد كل من النحاس والنحاس الأصفر موصلين ممتازين للحرارة والكهرباء، وهو ما يمثل ميزة في العديد من التطبيقات، ولكنه يمثل تحديًا في اللحام باستخدام تقنية TIG.
1. الموصلية الحرارية العالية
يبدد النحاس والنحاس الأصفر الحرارة بسرعة، مما يعني أنك ستحتاج إلى تيار كهربائي أعلى للحفاظ على قوس مستقر وتحقيق اختراق كامل. وبدون مدّ كافٍ للحرارة، قد لا يندمج اللحام بشكل صحيح.
2. الأكسدة والتلوث
يتأكسد كلا المعدنين بسرعة، خاصة النحاس. يمكن أن تضعف الملوثات مثل الزيت أو الأوساخ أو الأكاسيد جودة اللحام وتسبب مسامية أو تشققات. يحتوي النحاس الأصفر أيضًا على الزنك، الذي يمكن أن يتبخر أثناء اللحام، مما ينتج عنه أبخرة سامة ويجعل العملية أكثر صعوبة.
3. الالتواء والتشقق
نظرًا للحرارة العالية المطلوبة، يمكن أن تتشوه الأجزاء بسهولة. النحاس الأصفر على وجه الخصوص عرضة للتشقق في حالة التسخين الزائد، خاصةً عندما يبدأ الزنك في التبخر.
4. مخاطر الأبخرة (بالنسبة للنحاس الأصفر)
يشكل الزنك الموجود في النحاس الأصفر خطرًا على الصحة أثناء اللحام. يمكن أن يؤدي استنشاق أبخرة الزنك إلى الإصابة بحمى أبخرة المعادن، وهي مرض خطير قصير الأمد. لذا، فإن التهوية الكافية أو شفط الأبخرة أمر ضروري.
تحضير النحاس والنحاس الأصفر للحام TIG
يعد التحضير عاملاً أساسياً لنجاح عملية لحام TIG للنحاس والنحاس الأصفر. تؤدي الأسطح النظيفة إلى لحامات أقوى وأكثر موثوقية.
1. التنظيف الميكانيكي
استخدم فرشاة سلكية من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو قرص صنفرة، أو قماش صنفرة لإزالة أكاسيد السطح، خاصة من النحاس. لا تستخدم أدوات من الفولاذ الكربوني، لأنها قد تدخل ملوثات إلى المعدن الأساسي.
2. إزالة الشحوم
قم بتنظيف الأسطح جيدًا باستخدام الأسيتون أو الكحول لإزالة الزيوت والشحوم والملوثات الأخرى. هذه الخطوة حاسمة لتقليل المسامية والحصول على قوس قوي.
3. شطف الحواف (إذا لزم الأمر)
بالنسبة للأجزاء الأكثر سمكًا، قم بشطف الحواف لضمان اختراق جيد وانصهار كامل عند الوصلة. يُستخدم عادةً أخدود على شكل حرف V.
4. التسخين المسبق (خاصةً بالنسبة للنحاس)
غالبًا ما يكون التسخين المسبق ضروريًا لمواجهة الموصلية الحرارية العالية للنحاس. استخدم شعلة أو فرنًا لتسخين المعدن الأساسي مسبقًا إلى 300–600 درجة فهرنهايت (150–315 درجة مئوية)، حسب السماكة.
5. التثبيت
قم بتثبيت الأجزاء بإحكام لمنع الحركة أو الالتواء أو الانكماش. استخدم قضبان دعم نحاسية لدعم اللحام إذا لزم الأمر.
إعداد اللحام بتقنية TIG
يضمن الإعداد الصحيح للجهاز استقرار القوس وكفاية الاختراق.
1. القطبية
استخدم وضع التيار المباشر القطب السالب (DCEN). يركز هذا الإعداد الحرارة على قطعة العمل، وهو أمر ضروري للمعادن ذات الموصلية الحرارية العالية.
2. إعدادات شدة التيار
استخدم تيارًا كهربائيًا عاليًا — عادةً ما يتراوح بين 130 و200 أمبير أو أكثر، اعتمادًا على سماكة المادة. قد يتطلب النحاس تيارًا كهربائيًا أعلى من النحاس الأصفر.
3. قطب التنغستن
- النوع: 2% ثوريوم (أحمر) أو 2% سيريوم (رمادي)
- القطر: 3/32 بوصة (2.4 مم) أو أكبر للمواد الأكثر سمكًا
- الرأس: مشحذ إلى نقطة لتحكم أفضل في القوس الكهربائي
4. غاز الحماية
- يُعد الأرجون بنسبة 100% هو المعيار القياسي لحام النحاس والنحاس الأصفر باستخدام تقنية TIG.
- معدل تدفق الغاز: 15–25 CFH (قدم مكعب في الساعة).
- تأكد من استقرار تدفق الغاز لحماية حوض اللحام من الأكسدة.
5. إعداد الشعلة
استخدم شعلة مبردة بالماء إذا كنت تقوم باللحام بتيار كهربائي عالي لفترات طويلة. قد ترتفع درجة حرارة الشعلات المبردة بالهواء بشكل مفرط عند لحام النحاس السميك.
اختيار معدن الحشو
يضمن اختيار معدن الحشو المناسب التوافق المعدني الصحيح وقوة اللحام.
بالنسبة للنحاس:
- ERCu (النحاس المزيل للأكسدة):
الأكثر ملاءمة لحام النحاس النقي. يحتوي على مزيلات للأكسدة تعمل على تحسين سيولة البركة وتقليل المسامية. - ERCuSi-A (برونز السيليكون):
يُستخدم عادةً عند ربط النحاس بمعادن أخرى أو عندما تكون هناك حاجة إلى قوة ومقاومة للتآكل أعلى.
بالنسبة للنحاس الأصفر:
- برونز السيليكون (ERCuSi-A):
المادة المضافة الأكثر استخدامًا للنحاس الأصفر. تقلل من احتراق الزنك وتوفر قوسًا مستقرًا. - تجنب استخدام مواد الحشو الخاصة بالنحاس الأصفر:
تحتوي قضبان الحشو الخاصة بالنحاس الأصفر على الزنك، الذي يتبخر أثناء اللحام، مما يزيد من إنتاج الأبخرة ويزيد من خطر حدوث المسامية.
لحام المعادن غير المتشابهة
عند ربط النحاس أو النحاس الأصفر بالفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ، عادةً ما تكون مادة التعبئة من برونز السيليكون هي الأنسب.
تقنية اللحام
إتقان هذه التقنية هو الخطوة الأخيرة للحصول على لحامات قوية ونظيفة.
1. التسخين المسبق عند الحاجة
قم دائمًا بالتسخين المسبق للقطع النحاسية السميكة لتجنب البدء على البارد وضمان الانصهار السليم.
2. الحفاظ على طول قوس قصير
حافظ على قرب التنغستن (1/8 بوصة أو أقل) للحفاظ على استقرار القوس. قد يتسبب القوس الطويل في انحراف القوس والتلوث.
3. التحكم في سرعة الحركة
قم باللحام ببطء كافٍ للسماح بالاندماج السليم، ولكن بسرعة كافية لمنع تراكم الحرارة المفرط. اضبط سرعتك بناءً على مدى سيولة حوض اللحام.
4. استخدم حركة متعرجة (اختياري)
بالنسبة للمفاصل الأوسع أو عند ملء الأخدود، يمكن أن تساعد الحركة المتأرجحة اللطيفة من جانب إلى آخر في التحكم في شكل حبة اللحام وعمق الاختراق.
5. أضف مادة الحشو بشكل متسق
أدخل معدن الحشو عند الحافة الأمامية لحوض اللحام لتحقيق اندماج مثالي. تجنب ملامسة التنغستن بمعدن الحشو لمنع التلوث.
6. التبريد بعد اللحام
اترك القطعة تبرد ببطء. بالنسبة للنحاس الأصفر، يساعد ذلك على تجنب التشقق الناتج عن الإجهاد الحراري. لا تقم بالتبريد بالماء.
7. فحص اللحام
ابحث عن المسامية، وتغير اللون (الذي يشير إلى الأكسدة)، والانصهار غير الكامل. يجب أن يكون اللحام TIG السليم على النحاس أو النحاس الأصفر أملسًا وموحدًا ومحدبًا قليلاً.