فهم اللحام النقطي واللحام التماسي: التقنيات والتطبيقات والمعدات

لحام النقاط المقاومة (RSW): نظرة عامة على العملية

لحام البقعة بالمقاومة هو عملية يتم فيها توصيل أسطح اللحام في وصلة متداخلة بتطبيق ضغط وحرارة ناتجة عن المقاومة الكهربائية. تتركز الحرارة المتولدة في موقع اللحام بواسطة أقطاب كهربائية متقابلة، مصنوعة من سبيكة نحاسية أو خليط من النحاس والتنغستن. تُستخدم السبائك النحاسية على نطاق واسع نظرًا لارتفاع درجة توصيلها، بينما توفر خليطات النحاس والتنغستن مقاومة أفضل للتآكل والتلف في التطبيقات التي تُعتبر صعبة.

تتحكم الأقطاب الكهربائية بشكل أساسي في جودة وحجم اللحام. على الرغم من أن الشكل الدائري لطرف القطب الكهربائي هو الشكل الأكثر شيوعًا، إلا أن تصميمات أخرى، مثل الأطراف السداسية والمربعة، طُوّرت لأغراض خاصة. تحتوي أقطاب كهربائية أخرى على ممرات تبريد مائية داخلية تساعد على تقليل تسخينها أثناء اللحام، مما يزيد من عمرها الافتراضي.

تُستخدم تقنية لحام النقاط بالمقاومة على نطاق واسع في صناعات مثل صناعة السيارات، حيث يحتاج هيكل سيارة واحدة إلى حوالي 10,000 عملية لحام نقطي. وتشمل الاستخدامات العامة الأخرى الأجهزة المنزلية، والأثاث المعدني، ومنتجات الصفائح المعدنية المماثلة. ويؤكد انتشارها في الإنتاج الضخم أهميتها الاقتصادية والصناعية، حيث يصل إنتاج السيارات عالميًا وحدها إلى عشرات الملايين سنويًا.

معدات لحام البقعة

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من معدات اللحام النقطي: آلات ذراع الروك، واللحامات بالضغط، ومسدسات اللحام النقطي المحمولة. كل منها مناسب لتطبيق محدد.

تُستخدم آلات لحام النقاط ذات الذراع المتأرجح (مثل تلك الموضحة أدناه) على نطاق واسع في التعامل مع قطع العمل الصغيرة نسبيًا. يتضمن تصميمها قطبًا سفليًا ثابتًا وقطبًا علويًا عائمًا محمولًا على ذراع هزاز. يتم التحكم في حركة القطب العلوي بواسطة دواسة قدم، حيث يمكن للمشغل رفعه أو خفضه لبدء العمل خلال عملية التحميل والتفريغ. على سبيل المثال، تُستخدم هذه الآلات في العمليات الخفيفة، وغالبًا ما تتضمن الأنواع الحديثة عناصر تحكم قابلة للبرمجة لإدارة القوة والتيار أثناء دورة اللحام.

                   آلة ذراع الروك

بالنسبة لقطع العمل الأكبر والأثقل وزنًا، تُعدّ آلات اللحام النقطي بالضغط الخيار الأمثل. وهي آلات ثابتة تُستخدم فيها مكبس عمودي، يُدار هوائيًا أو هيدروليكيًا، لتحريك القطب العلوي في حركة مستقيمة. يسمح هذا التصميم بتطبيق قوى أعلى ويستوعب دورات لحام أكثر تعقيدًا، مما يجعلها ضرورية للتطبيقات الصناعية واسعة النطاق.

في الحالات التي يتعذر فيها استخدام آلات اللحام النقطي الثابتة للتعامل مع قطع كبيرة وثقيلة، تُعدّ الأدوات اليدوية المحمولة الحل الأمثل. تتميز هذه الأدوات خفيفة الوزن بأقطاب كهربائية متقابلة موضوعة في آلية كماشة، مما يُتيح للعامل البشري أو الروبوت الصناعي التحكم بها بسهولة. تتصل هذه الأدوات المحمولة بأنظمة الطاقة والتحكم عبر كابلات وخراطيم مرنة، مع إمكانية دمج تبريد مائي للأقطاب الكهربائية. كما أن قابليتها للتكيف تجعلها ركيزة أساسية في مصانع تجميع السيارات، حيث تُستخدم على نطاق واسع في لحام هياكل السيارات، وغالبًا ما يتم ذلك تحت سيطرة روبوت.

عملية اللحام الموضعي

تتكون عملية اللحام النقطي من سلسلة من الخطوات، تُسمى دورة اللحام، وتتضمن إدخال القطعة، وتطبيق القوة، والتحكم في زمن اللحام، والتبريد. كل خطوة في الدورة مهمة للحصول على لحام قوي وموثوق. خطوات دورة اللحام النقطي موضحة في الشكل أدناه.

دورة اللحام 
1. غمر الأجزاء والاتصال الأساسي
توضع الأجزاء المعدنية بين قطبين نحاسيين. ثم يُوضع هذان القطبان على سطح المعدنين، بعد تطبيق ضغط طفيف عليهما. على المستوى المجهري، لا يكون سطح المعدن أملسًا أبدًا؛ لذا قد تتلامس القمم فقط في البداية. عند هذه النقاط، وعند تطبيق ضغط تلامس مناسب، تنكسر طبقة الأكسيد وتتشكل بعض الجسور المعدنية. يضمن جدول اللحام وقتًا كافيًا لقوة القطب للوصول إلى 95% من قوة اللحام المطلوبة قبل بدء تدفق التيار، مما يضمن الاتساق والدقة.

2. تطبيق تيار اللحام
عند الوصول إلى الضغط المطلوب، يمر تيار كهربائي عالي عبر الأقطاب الكهربائية لفترة قصيرة جدًا. وبينما ينتشر التيار عبر المعدن السائب إلى مساحة واسعة، يتدفق التيار عند نقطة تلامس المعدنين عبر الجسور المعدنية، وتصبح كثافة التيار عند هذه النقطة عالية جدًا. تُولّد كثافة التيار عند هذه النقطة حرارة كافية لإذابة الجسور المعدنية.

عندما تذوب هذه الجسور الأولية وتنهار، تتلامس قمم أخرى على الأسطح المعدنية لتكوين جسور جديدة. تكون مقاومة المعدن المنصهر أعلى مقارنةً بالجسور المتشكلة حديثًا، وينتقل التيار إلى المسارات المتشكلة حديثًا. تتكرر عملية الانتقال من جسر إلى آخر حتى تذوب الواجهة بالكامل وتتشكل كتلة صلبة.

يعتمد مدخل الطاقة في نقطة اللحام على مقاومة المادة، وشدة التيار، وزمن اللحام. يجب تحقيق التوازن؛ فقلة مدخلات الطاقة تُسبب ذوبانًا غير مكتمل، مما يُضعف اللحام؛ بينما تُسبب الطاقة الزائدة ذوبانًا زائدًا، حتى أنه قد يصل إلى طرد المادة المنصهرة، مما يُحدث أحيانًا ثقبًا في المفصل.

3. التبريد والتصلب

بمجرد توقف التيار، يتم الحفاظ على قوة القطب لفترة قصيرة، مما يسمح للمعدن المنصهر بالتبريد والتصلب تحت الضغط. في معظم أنظمة اللحام، تحتوي الأقطاب الكهربائية على فتحات تبريد تُسرّع عملية التبريد عن طريق تبريد قطعة العمل موضعيًا.

بنهاية هذه المرحلة، تتشكل كتلة دائرية، يتراوح قطرها بين 4 و7 ملم. تضمن هذه الكتلة وصلة متينة دون أي لحام على جانبي الصفيحة، مما يحافظ على سلامة هيكل القطعة ومظهرها السطحي.

لحام التماس المقاومة (RSEW)

لحام اللحام بالمقاومة (RSEW) هو شكل أكثر تطورًا من لحام النقاط بالمقاومة، حيث تُستبدل فيه الأقطاب الكهربائية ذات الشكل العصوي بعجلات دوارة، كما هو موضح في الشكل أدناه. يوفر هذا الترتيب عددًا من اللحامات المتداخلة في الوصلة المتداخلة، ويضمن لحامات قوية ومحكمة الغلق. يُستخدم لحام اللحام بالمقاومة على نطاق واسع في تصنيع الخزانات، وكواتم صوت السيارات، وغيرها من حاويات الصفائح المعدنية المصنّعة. ولا يزال يُمثل عملية ربط بالغة الأهمية في تصنيع المكونات المتينة والمغلقة للعديد من الصناعات.

تفاصيل العملية الرئيسية

عادةً ما تُجرى عملية لحام الدرز بشكل مستمر، ويجب أن تكون الدرزات مستقيمة أو ذات انحناء منتظم نظرًا لمشاكل الزوايا الحادة والانقطاعات. وتُستخدم تجهيزات لتثبيت قطع العمل ومنع الالتواء، وهو المشكلة الرئيسية في لحام الدرز.
يتم تمثيل المتغيرات الثلاثة لـ RSEW (لحام الحركة المستمرة، ولحام النقاط الدوارة، ولحام اللحام المستمر) بيانياً في الشكل أدناه.

تكشف هذه التقنيات عن مرونة العملية:

اللحام بالحركة المستمرةهذه هي العملية الرئيسية التي تدور فيها عجلات الأقطاب الكهربائية باستمرار بسرعة ثابتة، وينبض تيار اللحام على فترات منتظمة. وبالتالي، يتم إنشاء كتل لحام متداخلة بفضل التوقيت المناسب للحصول على خط لحام متماسك وقوي.
لحام النقاط المقاومة للتدحرجيتضمن ذلك إحداث فجوات بين قطع اللحام من خلال تقليل تردد نبضات تيار اللحام. وبالتالي، يتم إنشاء بقع لحام متقطعة على طول خط اللحام، وهي الأنسب حيث تكون هناك حاجة إلى استمرارية لحام أقل.
اللحام المستمر:في هذا البديل، يكون تيار اللحام مستمرًا؛ وبالتالي، فإنه ينتج خطًا غير منقطع تمامًا على طول المفصل.
هناك طريقة أخرى، وهي اللحام بالحركة المتقطعة، تُوقف عجلة القطب الكهربائي دوريًا لإجراء اللحامات. تدور العجلة بين كل توقف، وبالتالي، يُمكن لتباعد كتل اللحام أن يُنشئ أنماطًا مشابهة لتلك الموضحة في الشكلين (أ) و(ب) أعلاه.

المعدات والتبريد

تُشبه آلات اللحام بالدرز آلات اللحام النقطي بالضغط، إلا أن أقطابها على شكل عجلة بدلاً من شكل عصا. التبريد ضروري أيضاً في اللحام بالدرز لمنع التسخين المفرط لكلٍّ من قطعة العمل وعجلات الأقطاب. ويمكن تحقيق ذلك بتوجيه الماء إلى السطحين العلوي والسفلي لقطعة العمل المجاورين لعجلات الأقطاب.

مقارنة موجزة بين اللحام النقطي واللحام التماسي