تأثير شكل أخدود وصلة التماس على لحام القوس الليزري المركب للصفائح المتوسطة والسميكة

01 ما هووصلة ملحومة

الوصلة الملحومة هي وصلة يتم فيها ربط قطعتين أو أكثر من قطع العمل باللحام. تتشكل الوصلة الملحومة في لحام الانصهار عن طريق التسخين الموضعي من مصدر حراري ذي درجة حرارة عالية. تتكون الوصلة الملحومة من منطقة انصهار (منطقة اللحام)، وخط انصهار، ومنطقة متأثرة بالحرارة، ومنطقة المعدن الأساسي، كما هو موضح في الشكل.

02 ما هو مفصل المؤخرة

تُعدّ وصلة اللحام التي يتم فيها لحام جزأين متصلين في نفس المستوى أو على شكل قوس في المستوى المتوسط ​​للوصلة، من أكثر أنواع وصلات اللحام شيوعاً. وتتميز هذه الوصلة بتسخين متجانس وقوة موحدة، مما يسهل ضمان جودة اللحام.

03 ما هوأخدود اللحام

لضمان اختراق اللحام وجودته، وتقليل تشوه اللحام، تُعالج وصلات الأجزاء الملحومة عادةً بأشكال مختلفة قبل اللحام. وتُناسب أخاديد اللحام المختلفة طرق اللحام المختلفة وسماكات اللحام المختلفة. تشمل أشكال الأخاديد الشائعة: شكل I، وشكل V، وشكل U، وشكل V أحادي الجانب، وغيرها، كما هو موضح في الشكل.

أشكال الأخاديد الشائعة للوصلات التناكبية

04 تأثير شكل أخدود وصلة التماس علىلحام القوس الليزري المركب

مع ازدياد سُمك قطعة العمل الملحومة، يصبح تحقيق اللحام من جانب واحد والتشكيل من الجانبين للصفائح المتوسطة والسميكة (باستخدام طاقة ليزر أقل من 10 كيلوواط) أكثر تعقيدًا. عادةً ما يتطلب الأمر اعتماد استراتيجيات لحام مختلفة، مثل تصميم أشكال مناسبة للأخاديد أو ترك فجوات ربط محددة، وذلك لتحقيق لحام الصفائح المتوسطة والسميكة. مع ذلك، في عمليات اللحام الإنتاجية الفعلية، يؤدي ترك فجوات الربط إلى زيادة صعوبة تجهيزات اللحام. لذا، يصبح تصميم الأخدود بالغ الأهمية أثناء عملية اللحام. فإذا لم يكن تصميم الأخدود مناسبًا، سيتأثر استقرار اللحام وكفاءته سلبًا، كما سيزيد من خطر حدوث عيوب في اللحام.

(1) يؤثر شكل الأخدود بشكل مباشر على جودة خط اللحام. يضمن تصميم الأخدود المناسب ملء خط اللحام بالكامل بمعدن سلك اللحام، مما يقلل من حدوث عيوب اللحام.

(2) يؤثر الشكل الهندسي للأخدود على طريقة نقل الحرارة، مما يمكن أن يوجه الحرارة بشكل أفضل، ويحقق تسخينًا وتبريدًا أكثر تجانسًا، ويساعد على تجنب التشوه الحراري والإجهاد المتبقي.

(3) سيؤثر شكل الأخدود على الشكل المورفولوجي للمقطع العرضي لخط اللحام، وسيؤدي ذلك إلى أن يكون الشكل المورفولوجي للمقطع العرضي لخط اللحام أكثر توافقًا مع المتطلبات المحددة، مثل عمق اختراق اللحام وعرضه.

(4) يمكن لشكل الأخدود المناسب أن يحسن استقرار اللحام ويقلل من الظواهر غير المستقرة أثناء عملية اللحام، مثل التناثر وعيوب القطع السفلي.

كما هو موضح في الشكل 3، وجد الباحثون أن استخدام اللحام المركب بقوس الليزر (بقوة ليزر 4 كيلوواط) يُمكن من ملء الأخدود في طبقتين وعلى مرحلتين، مما يُحسّن كفاءة اللحام بشكل فعّال. وقد تم الحصول على لحام خالٍ من العيوب لسبائك المنغنيز المقاومة للتآكل (MnDR) بسماكة 20 مم باستخدام اللحام المركب بقوس الليزر ثلاثي الطبقات (بقوة ليزر 6 كيلوواط). كما استُخدم اللحام المركب بقوس الليزر للحام فولاذ منخفض الكربون بسماكة 30 مم على طبقات ومراحل متعددة، وكان شكل المقطع العرضي للوصلة الملحومة مستقرًا وجيدًا. بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن عرض الأخاديد المستطيلة وزاوية الأخاديد على شكل حرف Y لهما تأثير كبير على تأثير التقييد المكاني. فعندما يكون عرض الأخدود المستطيل≤4 مم وزاوية الأخدود على شكل حرف Y هي≤60 °، يظهر الشكل المورفولوجي للمقطع العرضي لخط اللحام تشققات مركزية وشقوق في الجدار الجانبي، كما هو موضح في الشكل.

تأثير شكل الأخدود على مورفولوجيا المقطع العرضي للحامات

تأثير عرض وزاوية الأخدود على شكل المقطع العرضي للحامات

05 ملخص

يتطلب اختيار شكل الأخدود مراعاة شاملة لمتطلبات عملية اللحام، وخصائص المادة، وخصائص عملية اللحام المركب بقوس الليزر. يُحسّن التصميم الأمثل للأخدود كفاءة اللحام ويقلل من مخاطر عيوب اللحام. لذا، يُعدّ اختيار شكل الأخدود وتصميمه عاملاً أساسياً قبل البدء في اللحام المركب بقوس الليزر للصفائح المتوسطة والسميكة.