لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك

1. مادة اللحام

 (1)يتضمن لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك اللحام الناعم واللحام الصلب. اللحام المستخدم على نطاق واسع في اللحام الناعم هو لحام القصدير والرصاص. تزداد قابلية هذا اللحام للبلل مع الفولاذ بزيادة محتوى القصدير، لذا يجب استخدام اللحام عالي المحتوى من القصدير لإغلاق الوصلات. يمكن تكوين طبقة مركب بين المعادن Fesn2 عند السطح الفاصل بين القصدير والفولاذ في لحام القصدير والرصاص. لتجنب تكوين المركب في هذه الطبقة، يجب التحكم بشكل صحيح في درجة حرارة اللحام وزمن التثبيت. يوضح الجدول 1 قوة القص في وصلات الفولاذ الكربوني الملحومة بعدة أنواع من لحام القصدير والرصاص النموذجي. من بينها، تكون قوة الوصلة الملحومة بنسبة 50% (SN) هي الأعلى، وتكون قوة الوصلة الملحومة باللحام الخالي من الأنتيمون أعلى منها مع الأنتيمون.

الجدول 1 قوة القص لمفاصل الفولاذ الكربوني الملحومة بلحام الرصاص والقصدير

عند لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك، تُستخدم بشكل رئيسي معادن حشو لحام النحاس النقي، والنحاس والزنك، والفضة والنحاس والزنك. يتميز النحاس النقي بدرجة انصهار عالية، مما يسهل أكسدة المعدن الأساسي أثناء اللحام. ويُستخدم بشكل رئيسي في اللحام المحمي بالغاز واللحام الفراغي. مع ذلك، يجب ألا تزيد الفجوة بين الوصلات الملحومة عن 0.05 مم لتجنب مشكلة عدم إمكانية ملء فجوة الوصلة بسبب سيولة النحاس الجيدة. تتميز وصلات الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك الملحومة بالنحاس النقي بقوة عالية. تتراوح قوة القص عمومًا بين 150 و215 ميجا باسكال، بينما تتراوح قوة الشد بين 170 و340 ميجا باسكال.

بالمقارنة مع النحاس النقي، تنخفض درجة انصهار لحام النحاس والزنك بإضافة الزنك. ولمنع تبخر الزنك أثناء اللحام، يمكن إضافة كمية صغيرة من السيليكون إلى لحام النحاس والزنك. من ناحية أخرى، يجب استخدام طرق التسخين السريع، مثل اللحام باللهب، واللحام بالحث، واللحام بالغمس. تتميز وصلات الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك الملحومة بمعدن حشو النحاس والزنك بقوة ومرونة جيدتين. على سبيل المثال، تصل قوة الشد ومقاومة القص لوصلات الفولاذ الكربوني الملحومة بلحام b-cu62zn إلى 420 ميجا باسكال و290 ميجا باسكال. درجة انصهار لحام محطة النحاس الفضي أقل من درجة انصهار لحام النحاس والزنك، مما يجعله مناسبًا للحام الإبري. يُعد هذا المعدن الحشو مناسبًا للحام باللهب، واللحام بالحث، واللحام بالفرن للفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك، ولكن يجب تقليل محتوى الزنك قدر الإمكان أثناء اللحام بالفرن، وزيادة معدل التسخين. يمكن الحصول على وصلات ذات قوة ومرونة جيدتين من خلال لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك باستخدام معدن حشو من الفضة والنحاس والزنك. البيانات التفصيلية مُدرجة في الجدول 2.

الجدول 2 قوة وصلات الفولاذ منخفض الكربون الملحومة بلحام الفضة والنحاس والزنك

(٢) مادة الصهر: تُستخدم مادة الصهر أو غاز الحماية للحام الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك. عادةً ما يُحدد الصهر بناءً على معدن الحشو المُختار وطريقة اللحام. عند استخدام لحام القصدير والرصاص، يُمكن استخدام خليط من كلوريد الزنك وكلوريد الأمونيوم السائل كمواد صهر أو مواد صهر خاصة أخرى. عادةً ما تكون بقايا هذه المادة شديدة التآكل، لذا يجب تنظيف الوصلة جيدًا بعد اللحام.

عند اللحام باستخدام معدن حشو النحاس والزنك، يجب اختيار تدفق fb301 أو fb302، أي البوراكس أو خليط من البوراكس وحمض البوريك؛ في اللحام باللهب، يمكن أيضًا استخدام خليط بورات الميثيل وحمض الفورميك كتدفق لحام، حيث يلعب بخار B2O3 دور إزالة الفيلم.

عند استخدام معادن حشو اللحام بالنحاس والفضة والزنك، يُمكن اختيار مواد لحام fb102 وfb103 وfb104، وهي خليط من البوراكس وحمض البوريك وبعض الفلوريدات. بقايا هذه المواد مُسببة للتآكل إلى حد ما، ويجب إزالتها بعد اللحام.

2. تقنية اللحام

يجب تنظيف السطح المراد لحامه ميكانيكيًا أو كيميائيًا لضمان إزالة طبقة الأكسيد والمواد العضوية تمامًا. يجب ألا يكون السطح المنظف خشنًا جدًا، وألا يلتصق بشظايا معدنية أو أي أوساخ أخرى.

يمكن لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك بطرق لحام شائعة متنوعة. أثناء لحام اللهب، يجب استخدام لهب محايد أو مُخفِّض قليلاً. أثناء التشغيل، يجب تجنب التسخين المباشر للمعدن الحشوي والصهر باللهب قدر الإمكان. تُعد طرق التسخين السريع، مثل اللحام بالحث واللحام بالغمس، مناسبة جدًا للحام الفولاذ المُخمَّد والمُقَسّى. في الوقت نفسه، يجب اختيار التبريد أو اللحام عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة الهدأة لمنع تليين المعدن الأساسي. عند لحام الفولاذ منخفض السبائك وعالي القوة في جو واقٍ، لا يتطلب الأمر فقط غازًا عالي النقاء، بل يجب أيضًا استخدام تدفق الغاز لضمان تبليل وانتشار معدن الحشوي على سطح المعدن الأساسي.

يمكن إزالة بقايا مواد الصهر بالطرق الكيميائية أو الميكانيكية. يمكن مسح أو تنظيف بقايا مواد الصهر العضوية بالبنزين والكحول والأسيتون والمذيبات العضوية الأخرى. يجب أولاً معادلة بقايا المواد التآكلية القوية، مثل كلوريد الزنك وكلوريد الأمونيوم، في محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، ثم تنظيفها بالماء الساخن والبارد. يصعب إزالة حمض البوريك وبقايا مواد الصهر، ولا يمكن حلها إلا بالطرق الميكانيكية أو الغمر لفترات طويلة في الماء المغلي.