اللحام بالفرن الفراغي هو طريقة لحام جديدة نسبيًا بدون استخدام مواد صهر في ظروف الفراغ. بفضل اللحام في بيئة فراغية، يُمكن التخلص من التأثير الضار للهواء على قطعة العمل بفعالية، ما يُمكّن من إتمام اللحام بنجاح دون استخدام مواد صهر. يُستخدم هذا بشكل رئيسي في لحام المعادن والسبائك التي يصعب لحامها، مثل سبائك الألومنيوم، وسبائك التيتانيوم، والسبائك الفائقة، والسبائك المقاومة للحرارة، والسيراميك. يتميز المفصل الملحوم بلمعانه وكثافته، وخصائصه الميكانيكية الجيدة ومقاومته للتآكل. لا تُستخدم معدات اللحام بالتفريغ عمومًا في اللحام الإبري للفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك.
تتكون معدات اللحام في فرن التفريغ بشكل رئيسي من فرن لحام تفريغ ونظام تفريغ. يوجد نوعان من أفران اللحام بالتفريغ: مدفأة ساخنة ومدفأة باردة. يمكن تسخين هذين النوعين من الأفران بالغاز الطبيعي أو التدفئة الكهربائية. يمكن تصميمها على شكل أفران جانبية، أو سفلية، أو علوية (من نوع كانغ)، ويمكن استخدام نظام التفريغ على نطاق واسع.
يتكون نظام التفريغ بشكل رئيسي من وحدة تفريغ، وأنبوب تفريغ، وصمام تفريغ، وغيرها. تتكون وحدة التفريغ عادةً من مضخة ميكانيكية دوارة ريشية ومضخة توزيع زيت. لا يمكن للمضخة الميكانيكية أحادية الاستخدام الحصول إلا على أقل من 1.35 × درجة فراغ بمستوى ضغط 10-1 باسكال. للحصول على تفريغ عالٍ، يجب استخدام مضخة توزيع الزيت في نفس الوقت، والتي يمكن أن تصل إلى 1.35 × درجة فراغ بمستوى ضغط 10-4 باسكال. يُقاس ضغط الغاز في النظام بمقياس تفريغ.
اللحام بالتفريغ هو لحام في الفرن أو حجرة اللحام مع سحب الهواء. وهو مناسب بشكل خاص للحام الوصلات الكبيرة والمستمرة. كما أنه مناسب لتوصيل بعض المعادن الخاصة، بما في ذلك التيتانيوم والزركونيوم والنيوبيوم والموليبدينوم والتنتالوم. ومع ذلك، فإن اللحام بالتفريغ له العيوب التالية:
① في ظروف الفراغ، يكون المعدن سهل التطاير، لذا لا يُنصح باستخدام اللحام الفراغي للمعدن الأساسي أو لحام العناصر المتطايرة. عند الضرورة، يجب اتخاذ إجراءات عملية معقدة مناسبة.
② اللحام الفراغي حساس لخشونة السطح وجودة التجميع وتسامح ملاءمة الأجزاء الملحومة، وله متطلبات عالية لبيئة العمل والمستوى النظري للمشغلين.
③ معدات الفراغ معقدة، وتتطلب استثمارًا كبيرًا لمرة واحدة وتكلفة صيانة عالية.
إذن، كيف تُنفَّذ عملية اللحام بالتفريغ في فرن التفريغ؟ عند إجراء اللحام بالتفريغ، ضع اللحام داخل الفرن (أو داخل حاوية اللحام)، وأغلق باب الفرن (أو غطاء حاوية اللحام)، وقم بتفريغ الهواء مسبقًا قبل التسخين. شغِّل المضخة الميكانيكية أولًا، ثم أدر صمام التوجيه بعد وصول درجة الفراغ إلى 1.35 باسكال، وأغلق المسار المباشر بين المضخة الميكانيكية وفرن اللحام، ثم وصل خط الأنابيب بفرن اللحام عبر مضخة الانتشار، واعمل خلال فترة زمنية محدودة بالاعتماد على المضخة الميكانيكية ومضخة الانتشار، ثم اضخ فرن اللحام إلى درجة الفراغ المطلوبة، ثم ابدأ التسخين الكهربائي.
خلال عملية ارتفاع درجة الحرارة والتسخين، تعمل وحدة التفريغ باستمرار للحفاظ على درجة التفريغ في الفرن، وتعويض تسرب الهواء عند مختلف واجهات نظام التفريغ وفرن اللحام، وإطلاق الغاز وبخار الماء الممتص بواسطة جدار الفرن والتركيبات واللحام، وتطاير المعدن والأكسيد، وذلك لتقليل التسرب الحقيقي للهواء. يوجد نوعان من اللحام بالتفريغ: اللحام بالتفريغ العالي واللحام بالتفريغ الجزئي (الفراغ المتوسط). يُعد اللحام بالتفريغ العالي مناسبًا جدًا للحام المعادن الأساسية التي يصعب تحلل أكسيدها (مثل سبيكة النيكل الفائقة). يُستخدم اللحام بالتفريغ الجزئي في الحالات التي يتطاير فيها المعدن الأساسي أو اللحام تحت درجة حرارة اللحام وظروف الفراغ العالي.
عند اتخاذ احتياطات خاصة لضمان نقاء عالٍ، يُنصح باستخدام طريقة التنقية بالتفريغ قبل اللحام بالهيدروجين الجاف. وبالمثل، يُساعد استخدام طريقة التنقية بالهيدروجين الجاف أو الغاز الخامل قبل الضخ بالتفريغ على الحصول على نتائج أفضل في اللحام بالتفريغ العالي.
وقت النشر: ٧ مايو ٢٠٢٢