تشتهر الصلب بقوته ومتانته ، مما يجعلها عنصرًا أساسيًا في البناء والتصنيع والهندسة. عندما يتم ربط القطع الفولاذية باللحام ، ينشأ سؤال حاسم: "هل اللحام قوي مثل الصلب؟" تعتمد الإجابة على عوامل متعددة ، بما في ذلك عملية اللحام ومواد الحشو وتصميم المفصل وجودة اللحام. في الظروف المثالية ، يمكن لحام البئر - أن يتطابق أو حتى يتجاوز قوة الفولاذ الأساسي. ومع ذلك ، فإن العيوب في التقنية أو اختيار المواد يمكن أن تترك اللحام أضعف من الصلب الذي ينضم إليه.
كيف تحقق اللحامات قوة مماثلة للصلب
تنبع قوة اللحام من قدرتها على خلق رابطة معدنية مع الصلب الأساسي. أثناء اللحام ، يتم تسخين المادة المعدنية والمواد الحشو (إذا تم استخدامها) إلى حالة منصهرة ، مما يسمح لذراتها بالتواصل في المفصل. عندما يبرد اللحام ، يشكل هذا الخليط بنية صلبة وموحدة حيث تصبح الحدود بين اللحام والصلب الأساسي لا يمكن تمييزها تقريبًا على المستوى الجزيئي. عندما يتم ذلك بشكل صحيح ، توزع هذه الرابطة التوتر بالتساوي عبر المفصل ، تمامًا كما يتدفق من خلال قطعة واحدة من الصلب.
تلعب مواد الحشو دورًا رئيسيًا في مطابقة قوة الصلب. Select Select Filler Metals (مثل أقطاب E7018 للفولاذ الطري) المصممة لتتناسب مع قوة الشد من الصلب الأساسي. عادةً ما يتمتع Mild Steel بقوة شد تتراوح بين 60،000 - 80،000 رطل (جنيه لكل بوصة مربعة) ، ويتم صياغة E7018 Filler Metal لتحقيق 70،000 psi - المطابقة بشكل فعال للمادة الأساسية. من أجل الصلب العالي- (على سبيل المثال ، قوة شد 100000 رطل) ، يتم استخدام مواد حشو متخصصة مثل E11018-G لضمان مواكبة اللحام مع أداء الصلب.
يؤثر تصميم المفصل أيضًا على ما إذا كان لحام يمكن أن يتطابق مع قوة الصلب. مفصل مصمم بشكل صحيح - مثل weld الكامل - بوقت بوت (حيث يخترق اللحام سمك الصلب بالكامل) - يزيد من منطقة اتصال اللحام مع المعدن الأساسي. هذا يسمح للحام بمشاركة الحمل بالتساوي مع الصلب المحيط. على سبيل المثال ، ستفشل لحام الاختراق الكامل- على لوحة فولاذية طرية سميكة بوصة ، باستخدام حشو مطابقة ، في الفولاذ الأساسي (وليس اللحام) عندما تعرض لقوة متطرفة - علامة واضحة تكون قوية مثل الفولاذ نفسه.
عندما تكون اللحامات أضعف من الصلب
على الرغم من إمكاناتها ، يمكن أن تنخفض اللحامات عن قوة الصلب بسبب العوامل التي لا يمكن تجنبها أو لا يمكن تجنبها:
عيوب اللحام
العيوب في اللحام هي السبب الرئيسي لتقليل القوة. تخلق المسامية (فقاعات الغاز الصغيرة المحاصرة في اللحام) بقع ضعيفة حيث يمكن أن تركز الإجهاد ، مما يقلل من قوة شد اللحام. قد تفقد اللحام مع مسامية 5 ٪ 10-15 ٪ من قوتها المقصودة. الاندماج غير المكتمل - حيث يفشل اللحام في الارتباط بالكامل باستخدام الفولاذ الأساسي - يترك فجوات تتصرف مثل الشقوق ، مما يجعل اللحام عرضة للكسر تحت الحمل. وبالمثل ، فإن Undercut (الأخاديد على طول حواف اللحام) يقلل من المساحة المقطعية الفعالة - ، مما يضعفه مقارنة بالصلب غير المقطوع.
مشاكل - المتأثرة في المنطقة (haz)
تغير حرارة اللحام البنية المجهرية للصلب بالقرب من اللحام ، مما يخلق حرارة - المنطقة المتأثرة (HAZ). في بعض الفولاذ - بشكل خاص - ، يمكن أن يؤدي التبريد السريع بعد اللحام إلى أن يجعل التبريد السريع بعد اللحام الهش. هذا الهشاشة يقلل من قدرة HAZ على امتصاص الإجهاد ، مما تسبب في فشل المفصل في هذا المجال حتى لو كان اللحام نفسه قويًا. على سبيل المثال ، يمكن لحام عالي - سبيكة منخفضة - الصلب (HSLA) بدون تسخين مناسب أو نشر - معالجة حرارة اللحام يمكن أن تترك الخطر أضعف من كل من اللحام والصلب الأساسي.
مواد غير متطابقة
باستخدام مادة حشو ذات قوة أقل من الصلب الأساسي يضمن اللحام الأضعف. إذا تم لحام Mild Steel (60،000 psi) مع حشو مصمم لـ - Strength Steel (40،000 psi) ، فسوف يفشل اللحام قبل المعدن الأساسي. وبالمثل ، يمكن لحام الفولاذ المتباين (على سبيل المثال ، الفولاذ الطري إلى الفولاذ المقاوم للصدأ) بدون حشو متوافق أن يخلق مركبات متعددة الحواس هشة في اللحام ، مما يقلل من قوته دون أي مادة أساسية.
تصميم المفصل الضعيف
يقوض المفصل المصمم بشكل سيء حتى أفضل لحام. على سبيل المثال ، يحتوي فيليه لحام مع طول ساق صغير ، على مساحة قطاعية أصغر - من الفولاذ الأساسي ، مما يحد من حمله -. يمكن أن يتسبب الصلب الرقيق لحام مع مفصل يخلق تركيز الإجهاد - مثل الزاوية الحادة -
اختبار لمقارنة قوة اللحام والصلب
لتحديد ما إذا كان اللحام يتطابق مع قوة الصلب ، يستخدم المهندسون اختبار الشد. يتم تفكيك عينة من المفصل الملحوم في آلة ، ويتم قياس القوة المطلوبة لكسره. إذا كانت العينة تنكسر في الفولاذ الأساسي (وليس اللحام أو HAZ) ، فسيتم تأكيد أن يكون اللحام قويًا مثل الصلب. إذا انهار في اللحام أو HAZ ، يكون اللحام أضعف ، وهناك حاجة إلى تعديلات على العملية.
على سبيل المثال ، سيظهر اختبار الشد على مفصل الصلب الطري الملحوم بشكل صحيح عادة قوة كسر مكافئة لقضبان فولاذية صلبة من نفس الأبعاد. هذا يؤكد أن Weld قد حقق "قوة المعادن الأصل" - مصطلحات الصناعة للحام قوي مثل الصلب الأساسي.
- أمثلة عالمية لقوة اللحام
في التطبيقات الهيكلية مثل عوارض الجسر أو إطارات البناء ، تم تصميم اللحامات لتتناسب مع قوة عوارض الصلب. تخضع المفاصل الملحومة في هذه الهياكل للاختبار صارم لضمان قدرتها على تحمل الأحمال نفسها مثل الصلب نفسه. وبالمثل ، في تصنيع السيارات ، يتم تصميم اللحامات في مكونات الهيكل لتكون قوية مثل الإطار الصلب ، مما يضمن أن تحتفظ السيارة بالتكامل الهيكلي في التصادم.
على العكس ، قد لا تحتاج اللحامات في تطبيقات الإجهاد المنخفضة - - مثل MetalWork - إلى مطابقة قوة الصلب. على سبيل المثال ، يحتاج اللحام الذي يحمل حديدي فولاذي إلى منشور ، فقط إلى دعم الأحمال الضوئية ، لذا فإن نقاط الضعف البسيطة مقبولة.
الخلاصة
يمكن أن يكون اللحام قويًا مثل الصلب ، لكن هذا يعتمد على التنفيذ الدقيق. تسمح بئر - بمفصل مصمم ومواد حشو متطابقة ، وتقنية اللحام المناسبة ، والاهتمام إلى معالجة اللحام- (مثل المعالجة الحرارية لتوضيح السبائك) لتحقيق نفس القوة مثل الصلب الأساسي. ومع ذلك ، فإن العيوب أو عدم التطابق المادي أو السيطرة على العملية السيئة ستترك اللحام أضعف.
في التطبيقات الحرجة ، حيث تكون السلامة والمتانة ذات أهمية قصوى ، يتم اختبار اللحامات بدقة لضمان تلبية أو تجاوز قوة الصلب. بالنسبة إلى معظم الأغراض العملية ، مع التدريب المناسبين والالتزام بالمعايير ، يمكن أن تتطابق اللحامات بشكل موثوق مع قوة الفولاذ التي ينضمون إليها - مما يجعل اللحام طريقة موثوقة لإنشاء اتصالات دائمة قوية في هياكل الصلب.
