عملية لحام الألومنيوم TIG و MIG: مقارنة بين التكنولوجيا ونقاط التشغيل والتطبيقات الصناعية

تحديات لحام الألومنيوم وأهميته

الألومنيوم ونظرًا لخفة وزنه وقوته العالية ومقاومته للتآكل، فإنه يستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات والفضاء وبناء السفن. ومع ذلك، فإن الموصلية الحرارية العالية وسهولة تأكسده وقابليته للتشقق الحراري تجعل عملية اللحام تواجه تحديات خطيرة. على سبيل المثال، في حالة صواني البطاريات لمركبات الطاقة الجديدة، يجب أن يكون اللحام عالي القوة ومحكم الإغلاق بالغاز، وهو أمر يصعب تحقيقه بالعمليات التقليدية، وتوفر تقنيات اللحام TIG وMIG حلاً فعالاً لهذا الأمر.

ميزات الألومنيوم:

تقنية اللحام بالتيغ TIG بالتفصيل

مبدأ العملية وتكوين المعدات
يستخدم اللحام بغاز التنغستن الخامل المحمي بغاز التنغستن (TIG) قطباً كهربائياً من التنغستن غير المنصهر لتشكيل حوض منصهر تحت حماية الغاز الخامل (الأرجون أو الهيليوم). يمكن لماكينة اللحام بالتيار المتردد TIG إزالة طبقة الأكسيد (Al₂O₃) على سطح سبائك الألومنيوم بشكل فعال من خلال تأثير التكسير الكاثودي، وهو مناسب للحام سبائك الألومنيوم من السلسلة 6 (مثل 6061) والسلسلة 5 (مثل 5052).

نقاط التشغيل وإعدادات المعلمات (بأخذ سبيكة الألومنيوم 6061 كمثال)

• معالجة ما قبل اللحام:
  • التنظيف بالأسيتون لإزالة التلوث بالزيت، وفرشاة سلك الفولاذ المقاوم للصدأ لصنفرة طبقة الأكسدة الميكانيكية (ورق صنفرة محظور لمنع تلوث الكربون).
• معلمات اللحام:
  • التيار: 80-200 أمبير (وضع النبض بالتيار المتردد، حسابات التيار الأساسي لـ 30%)
  • قطب التنجستن: قطب تنجستن السيريوم (قطره 2.4 مم، وطرفه أرضي بزاوية مخروطية 30 درجة).
  • الغاز الواقي: الأرغون (النقاء ≥99.99%)، معدل التدفق 10-12 لتر/دقيقة.
  • اختيار سلك الحشو: ER4043 (محتوى السيليكون 5%، مقاومة جيدة للتشقق) أو ER5356 (محتوى المغنيسيوم 5%، قوة عالية).

نقاط القوة والقيود

• الطليعة: طبقات لحام جميلة وخالية من الترشيش، ومناسبة للألواح الرقيقة (1-3 مم) والمكونات الدقيقة (مثل أحواض الحرارة الإلكترونية).
• تقييد شيء ضمن حدود معينة:: بطء سرعة اللحام (حوالي 0.3 متر/دقيقة) وارتفاع تكاليف العمالة.

تقنية اللحام MIG بالتفصيل

مبدأ العملية واختيار المعدات
يعتمد اللحام MIG (اللحام المحمي بالغاز الخامل بإلكترود الذوبان) على آلية تغذية الأسلاك المستمرة، وهي مناسبة للحام الألواح متوسطة السماكة. يعمل نظام تغذية الأسلاك بالدفع والسحب على حل مشكلة سوء تغذية الأسلاك الناجمة عن ليونة أسلاك سبائك الألومنيوم (مثل ER5183). يحسِّن خليط الغاز (Ar+He) من ثبات القوس ويقلل من المسامية.

نقاط التشغيل وإعدادات المعلمات (بأخذ سبيكة الألومنيوم 5083 كمثال)

• معالجة ما قبل اللحام:
  • يجب تسخين الألواح السميكة (> 10 مم) إلى 80-120 درجة مئوية (لتقليل خطر التشقق الحراري).
  • تصميم الشطبة: شطبة على شكل حرف V (زاوية 60°-70°)، حافة غير حادة 1-2 مم.
• معلمات اللحام:
  • التيار: 220-260 أمبير (وضع النبض المزدوج، نبضة منخفضة التردد لتقليل التناثر).
  • الجهد: 24-26 فولت، سرعة تغذية الأسلاك 8 م/دقيقة.
  • الغاز الواقي: Ar (80%) + He (20%)، معدل التدفق 18-20 لتر/الدقيقة.

نقاط القوة والقيود

• الطليعة:: كفاءة عالية (سرعة تصل إلى 1.2 متر/دقيقة)، مناسبة للإنتاج الضخم لدرزات اللحام الطويلة مثل هياكل السيارات.
• تقييد شيء ضمن حدود معينة:: التحكم في الترشيش صعب (يجب تحسين بارامترات النبض) والاستثمار الأولي في المعدات مرتفع (حوالي 500,000 دولار للنظام الآلي).

TIG مقابل MIG: دليل اختيار العملية

مصطلح المقارنة	اللحام بالتيغ (TIG)	لحام MIG
السُمك المطبق	1-6 مم (صفيحة)	3-25 مم (ألواح متوسطة وسميكة)
جودة اللحام	دقة عالية، بدون رذاذ	كفاءة عالية، تحكم في رذاذ الماء
تكاليف (التصنيع والإنتاج وما إلى ذلك)	تكاليف العمالة كنسبة مئوية من 60%	حصة تكاليف المعدات والمواد الاستهلاكية 70%
التطبيق النموذجي	جلود الفضاء الجوي، العلب الإلكترونية	أسطح السفن، والأجزاء الهيكلية للسيارات

معايير الوقاية من عيوب اللحام ومراقبتها وفحصها

5.1 حلول للعيوب الشائعة

• فقاعة الهواء:: التأكد من نقاء غاز التدريع (نقطة ندى الأرجون ≤ -50 درجة مئوية) وتنظيف المعدن الأساسي جيدًا قبل اللحام.
• التشقق الحراري:: اختر سلك ER5356 الذي يحتوي على نسبة عالية من المغنيسيوم (Mg/Si> 1.5) وتحكم في درجة حرارة الطبقة البينية <100 ℃.
• غير مدمج:: قم بزيادة التيار 10%-15% وخفض سرعة اللحام إلى 0.8 م/دقيقة (لحام MIG).

5.2 طرق الكشف

• الفحص البصري (VT):: الكشف عن التشققات والحواف على سطح اللحام بالرجوع إلى المواصفة القياسية ISO 10042.
• الفحص بالأشعة السينية (RT):: وفقًا لاشتراطات AWS D1.2، يكون قطر فتحات الهواء ≤ 1.5 مم مؤهلاً.

6 - الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: هل يمكن استخدام لحام TIG في لحام سبائك الألومنيوم بطاقة التيار المستمر؟

• لا! لن يعمل التيار المستمر TIG على تفتيت طبقة الأكسيد، يجب استخدام طاقة التيار المتردد.

س2 ： كيف يمكن حل مشكلة الترشيش العالي في اللحام بالميغ؟

• التغيير إلى وضع النبض المزدوج، وتقليل ذروة التيار (على سبيل المثال: من 300 أمبير إلى 260 أمبير) وزيادة نسبة الهيليوم إلى 30%.

س3: هل المعالجة الحرارية مطلوبة بعد اللحام؟

• يجب معالجة سبائك الألومنيوم من السلسلة 6 (مثل 6061) بالمحلول بعد اللحام (530 ℃ × 2 ساعة تبريد بالماء + 180 ℃ × 8 ساعات تعتيق) لاستعادة القوة.