اللحام البقعي: ما هو وكيف يعمل

ما هو اللحام البقعي؟

اللحام البقعي هو أ عملية اللحام بالمقاومة التي تربط بين صفحتين أو أكثر من الصفائح المعدنية عن طريق تطبيق الحرارة والضغط على نقاط موضعية. يتم توليد الحرارة عن طريق تمرير تيار كهربائي عالي عبر المعدن عند نقطة الاتصال، مما يتسبب في ذوبان المادة وانصهارها معًا. تستغرق العملية برمتها عادة بين 0.01 و 0.63 ثانية لكل لحام مما يجعلها واحدة من أسرع طرق الانضمام المتاحة في التصنيع.

على عكس اللحام القوسي أو لحام MIG، لا يتطلب اللحام النقطي أي مواد حشو وينتج لحامات نظيفة ومتسقة مع الحد الأدنى من التشوه للمعدن المحيط. يتم استخدامه على نطاق واسع في الصناعات التي تحتاج إلى ربط الصفائح المعدنية الرقيقة بسرعة وبشكل موثوق، بدءًا من ألواح هياكل السيارات وحتى تجميع البطاريات.

كيف يعمل اللحام البقعي؟

تعتمد عملية اللحام البقعي على ثلاثة مبادئ فيزيائية أساسية: المقاومة الكهربائية، وتوليد الحرارة، والضغط المطبق. وفيما يلي تفصيل خطوة بخطوة لكيفية عمله:

1. يتم وضع قطع العمل (عادةً صفائح معدنية متداخلة) بين قطبين من سبائك النحاس.
2. تقوم الأقطاب الكهربائية بالضغط لأسفل، مما يؤدي إلى تثبيت الصفائح معًا بقوة تحت قوة يمكن التحكم فيها.
3. تيار كهربائي كبير – عادة من 1000 إلى 100000 أمبير - يتم تمريره من خلال الأقطاب الكهربائية إلى المعدن.
4. تولد المقاومة الكهربائية عند واجهة التلامس حرارة مركزة، مما يؤدي إلى إذابة كتلة صلبة صغيرة من المعدن بين الصفائح.
5. يتم قطع التيار، وتستمر الأقطاب الكهربائية في الضغط بينما تتصلب الكتلة المنصهرة في لحام قوي.
6. تتراجع الأقطاب الكهربائية، ويمكن تكرار العملية في الموقع التالي.

يعتمد حجم وقوة كل كتلة لحام على شدة التيار وقوة القطب ووقت اللحام وهندسة طرف القطب. عادةً ما يتم قياس كتلة اللحام المشكلة بشكل صحيح في فولاذ السيارات القياسي قطرها من 4 إلى 8 ملم .

المكونات الرئيسية لآلة اللحام البقعي

يساعد فهم المكونات الرئيسية المشغلين على إعداد الماكينة وصيانتها وتحسينها لتناسب المواد والتطبيقات المختلفة.

في آلات اللحام النقطية التي تعمل بالدواسة، تتحكم دواسة القدم في نزول القطب الكهربي وتطلق دورة اللحام، مما يحرر كلتا اليدين لوضع قطعة العمل بدقة. وهذه ميزة كبيرة ومريحة ودقيقة في بيئات التجميع عالية الخلط أو اليدوية.

أنواع آلات اللحام البقعي

تأتي آلات اللحام البقعي في عدة تكوينات، كل منها يناسب أحجام الإنتاج المختلفة، وأحجام قطع العمل، ومتطلبات المشغل.

آلات لحام البقعة على مقاعد البدلاء

آلات مدمجة مصممة للأعمال ذات الحجم المنخفض إلى المتوسط. يتم استخدامها بشكل شائع في محلات التصليح وتصنيع الإلكترونيات وعمليات التصنيع الصغيرة. تغطي سعة اللحام عادة المواد التي تصل إلى 2 ملم لكل سمك الورقة .

آلات لحام البقعة التي تعمل بالدواسة

تستخدم هذه الآلات دواسة القدم لتشغيل ذراع القطب الكهربائي وبدء دورة اللحام. تظل يدي المشغل حرة في الإمساك بقطعة العمل ووضعها في موضعها، مما يؤدي إلى تحسين الدقة والتكرار. ال آلة لحام البقعة بدواسة DN يعد هذا مثالًا تمثيليًا لهذه الفئة، حيث يجمع بين مخرجات المحولات القوية والتحكم المريح في دواسة القدم للحصول على أداء ثابت وسهل التشغيل في تصنيع الصفائح المعدنية.

آلات لحام البقعة الآلية/الروبوتية

تعتمد خطوط الإنتاج ذات الحجم الكبير - خاصة في صناعة السيارات - على خلايا اللحام النقطية الروبوتية. يمكن استكمال محطة لحام البقعة الروبوتية الواحدة 400 إلى 600 لحام في الساعة ، مما يجعلها لا غنى عنها لتجميع الجسم باللون الأبيض.

آلات لحام البقعة المحمولة / من نوع البندقية

مسدسات لحام محمولة باليد تسمح للمشغلين بالوصول إلى نقاط اللحام في الأشكال الهندسية الضيقة أو غير المنتظمة، وغالبًا ما تستخدم في إصلاح هياكل السيارات وتصنيع أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء).

المواد المناسبة للحام البقعة

اللحام البقعي هو الأكثر فعالية الفولاذ منخفض الكربون والفولاذ المجلفن ، والتي توفر مقاومة كهربائية جيدة وقابلية اللحام. ومع ذلك، مع إعدادات الماكينة المناسبة واختيار القطب الكهربائي، يمكن ضم مجموعة واسعة من المعادن.

• الفولاذ منخفض الكربون (الخفيف) — الأكثر شيوعًا والأسهل في اللحام
• الفولاذ المجلفن - يتطلب تيارًا أعلى بسبب موصلية طلاء الزنك
• الفولاذ المقاوم للصدأ - قابل للحام ولكنه يتطلب تحكمًا دقيقًا في الحرارة لتجنب التحسس
• الألومنيوم - يتطلب آلات مخصصة ذات تيار وقوة أعلى بكثير بسبب المقاومة المنخفضة
• سبائك النحاس - صعبة بسبب الموصلية العالية جدا؛ مطلوب أقطاب كهربائية متخصصة
• شرائح النيكل - مجموعة البطاريات الملحومة على نطاق واسع (خلية 18650/21700)

سمك المادة يشكل عائقا حاسما. يتعامل معظم عمال اللحام اليدويين واللحامين على مقاعد البدلاء مع مجموعات من الألواح 0.5 ملم إلى 3 ملم لكل طبقة . يتطلب تجاوز هذا النطاق عادةً الترقية إلى محول بقدرة أعلى من كيلو فولت أمبير أو التحول إلى عملية إسقاط أو لحام التماس.

معلمات اللحام البقعي وكيفية ضبطها

أربع معلمات تتحكم بشكل مباشر في جودة اللحام. ويؤدي سوء ضبط أي منها إلى حدوث عيوب مثل الطرد (الترشيش)، أو عدم الانصهار بشكل كافي، أو التصاق القطب الكهربائي.

تيار اللحام

التيار العالي يولد المزيد من الحرارة. لصفائح الفولاذ الطري 1 مم، تيار تقريبًا 8,000-10,000 أ هو نموذجي. يتطلب الألومنيوم تيارًا أعلى بمقدار 2-3 مرات من الفولاذ بنفس السماكة.

وقت اللحام

يتم قياسها بالدورات (دورة واحدة = 1/50 أو 1/60 ثانية حسب تردد الشبكة). بالنسبة لصفائح الفولاذ الرقيقة الخاصة بالسيارات، فإن أوقات اللحام تبلغ 8 إلى 20 دورة هي القياسية. تزيد الأوقات الأطول من مدخلات الحرارة ولكنها تخاطر بالطرد إذا لم يتم تقليل التيار وفقًا لذلك.

قوة القطب

تضمن القوة الكافية اتصالًا كهربائيًا جيدًا وتمنع الطرد. القوة غير الكافية تسبب الانحناء وحرق السطح. المبدأ التوجيهي العام هو 1,500-2,500 ن للصلب القياسي 1-2 مم.

هندسة طرف القطب

تنتج الأطراف ذات الوجه المسطح كتلة صلبة أكبر حجمًا وأقل عمقًا. أطراف وجه القبة تركز الحرارة. يجب ارتداء النصائح بانتظام - عادةً كل يوم 50-200 اللحامات - للحفاظ على منطقة اتصال ثابتة وجودة اللحام.

مزايا وقيود اللحام البقعي

المزايا

• سرعة عالية — اللحامات الفردية تكتمل بالمللي ثانية، مما يتيح إنتاجية مئات الأجزاء في الساعة
• لا توجد مواد حشو - يقلل من تكاليف المواد الاستهلاكية ويزيل الحاجة إلى إدارة الأسلاك أو القضبان
• تشويه منخفض - مدخلات الحرارة الموضعية تقلل من تزييف المواد المحيطة
• مؤتمتة بسهولة - يتكامل مع الأذرع الآلية وخطوط الإنتاج التي يتم التحكم فيها بواسطة PLC
• جودة متسقة - بمجرد تعيين المعلمات، يكون تباين اللحام إلى اللحام منخفضًا جدًا
• انخفاض متطلبات مهارة المشغل - خاصة بالنسبة لنماذج الدواسة والمقعد

القيود

• يقتصر على مفاصل اللفة - غير مناسب للمفاصل التناكبية أو الأشكال الهندسية المعقدة للمفاصل دون التكيف مع العملية
• نطاق سمك المادة المحدود دون ترقية الماكينة
• يؤدي تآكل القطب إلى زيادة تكاليف التشغيل بمرور الوقت
• من الصعب تطبيقه على المعادن شديدة التوصيل مثل النحاس والألومنيوم بدون معدات متخصصة
• يتطلب فحص جودة اللحام اختبارًا مدمرًا (اختبار التقشير) أو NDT بالموجات فوق الصوتية - الفحص البصري وحده غير كافٍ

التطبيقات الشائعة للحام البقعة

يتم استخدام اللحام البقعي عبر مجموعة واسعة من الصناعات حيث يجب ربط الصفائح المعدنية الرقيقة بسرعة ونظيفة.

اللحام البقعي مقابل طرق الانضمام الأخرى

يعتمد اختيار عملية الانضمام الصحيحة على نوع المادة وتصميم المفصل وحجم الإنتاج ومتطلبات الجودة. يقارن الجدول أدناه اللحام البقعي بالبدائل الشائعة.

لإنتاج الصفائح المعدنية بكميات كبيرة، يوفر اللحام البقعي أفضل توازن بين السرعة والتكلفة واتساق اللحام من بين جميع خيارات الانضمام.

نصائح للحصول على نتائج لحام البقعة أفضل

• تنظيف سطح الشغل قبل اللحام. يزيد الزيت أو الطلاء أو الصدأ الشديد أو قشور الطحن السميكة من مقاومة التلامس بشكل غير متوقع، مما يتسبب في لحامات غير متناسقة.
• تلبيس الأقطاب الكهربائية بانتظام. يزيد الطرف الملوث أو الملوث من قطر اللحام ويقلل من كثافة التيار، مما يضعف الكتلة الصلبة.
• تحقق من قوة التثبيت. الضغط غير الكافي يسبب الطرد. يمكن أن تؤدي القوة المفرطة إلى تشقق المواد الرقيقة أو ترك فجوات عميقة في الأقطاب الكهربائية.
• استخدم التبريد المائي على أي آلة تعمل بدورات إنتاج مستمرة. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تدهور عزل المحولات وتقصير عمر القطب بشكل كبير.
• إجراء اختبارات التقشير المدمرة في بداية كل عملية إنتاج للتأكد من حجم كتلة اللحام وقوة السحب قبل الالتزام بالإنتاج الكامل.
• الحفاظ على الحد الأدنى من درجة اللحام. يؤدي وضع اللحامات بالقرب من بعضها البعض إلى حدوث تحويلات - يأخذ التيار مسار اللحام السابق بدلاً من توليد كتلة صلبة جديدة. الحد الأدنى من التباعد 20-30 ملم بين اللحامات يوصى بالفولاذ 1 مم.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي المعادن التي لا يمكن لحامها باللحام الموضعي؟

من الصعب جدًا لحام المعادن عالية التوصيل مثل النحاس النقي والنحاس الأصفر باستخدام المعدات القياسية لأنها تبدد الحرارة بسرعة كبيرة. سبائك المغنيسيوم والرصاص ليست مناسبة بشكل عام للحام البقع.

Q2: ما مدى سمك المعدن للحام البقعة؟

عادةً ما يتم التعامل مع آلات اللحام البقعية اليدوية القياسية والتي تعمل بالدواسة 0.5 ملم إلى 3 ملم لكل طبقة ورقة . تتطلب المقاييس الأثقل آلات ذات كيلو فولت أمبير أعلى أو عمليات لحام بديلة.

س 3: هل اللحام البقعي قوي بما يكفي للتطبيقات الهيكلية؟

اللحامات البقعية قوية في القص ولكنها ضعيفة نسبيًا في التقشير. بالنسبة للتطبيقات الهيكلية، يتم وضع اللحامات في مصفوفات من نقاط متعددة ويتم تصميمها بحيث يتم تحميل المفاصل بالقص بدلاً من التقشير. تعتمد هياكل أجسام السيارات بشكل كامل على الوصلات الملحومة موضعيًا لأداء التصادم.

س 4: ما هو الفرق بين ماكينة لحام البقعة الدواسة وماكينة لحام البقعة القياسية؟

يستخدم جهاز لحام البقعة الدواسة دواسة القدم للتحكم في ذراع القطب الكهربي وتشغيل دورة اللحام، مما يترك كلتا اليدين حرتين في الإمساك بقطعة العمل ووضعها في موضعها. عادةً ما يتطلب جهاز اللحام القياسي يدًا واحدة لتشغيل الزناد، مما قد يقلل من دقة تحديد موضع الأجزاء المعقدة.

س5: كيف أعرف إذا كان اللحام النقطي جيدًا؟

يمكن للفحص البصري اكتشاف العيوب الواضحة مثل حرق السطح أو علامات الطرد أو اللحامات المفقودة. لتأكيد تشكيل الكتلة وقوة السحب، قم بإجراء اختبار القشرة المدمرة — إذا كانت الكتلة الصلبة تمزق المعدن الأصلي بدلاً من التقشير بشكل نظيف عند الواجهة، فإن اللحام يلبي متطلبات القوة. الاختبار بالموجات فوق الصوتية هو الطريقة الأساسية غير المدمرة لفحص الإنتاج.

س 6: كم مرة يجب استبدال أقطاب اللحام النقطية؟

يجب أن ترتدي (إعادة تشكيل) الأقطاب الكهربائية كل 50-200 اللحامات اعتمادا على المواد والإعدادات الحالية. هناك حاجة إلى استبدال القطب بالكامل عندما لا يمكن ربط الطرف بالقطر الصحيح، عادةً بعد عدة آلاف من دورات اللحام.

س7: هل يمكن استخدام اللحام النقطي للألمنيوم؟

نعم، ولكن اللحام النقطي بالألمنيوم يتطلب آلات متخصصة ذات خرج تيار أعلى بكثير (عادةً 2-3 × متطلبات الفولاذ) ومواد إلكترودات معدلة. آلات لحام البقعة الفولاذية القياسية ليست مناسبة للألمنيوم بدون تعديل.