يعد تشوه اللحام مشكلة شائعة في تصنيع الفولاذ الهيكلي وبناء الفولاذ . يمكن أن يؤثر التشوه المفرط على دقة أبعاد مكونات الفولاذ، ويخلق صعوبات أثناء التجميع والتركيب، ويقلل من الأداء العام للهيكل الفولاذي المكتمل.

في الحالات الشديدة، قد يؤدي تشوه اللحام أيضًا إلى ظهور لحظات انحناء إضافية وضغوط ثانوية ومشاكل في المحاذاة. لذلك، يعد التحكم الفعال في تشويه اللحام جزءًا مهمًا من تصميم الهيكل الفولاذي وتصنيعه وإدارة الجودة.

لماذا يحدث تشوه اللحام؟

أثناء اللحام، يتم تسخين الفولاذ المحيط باللحام بسرعة ثم يبرد بشكل غير متساو. هذا التمدد والانكماش الحراري غير المتساوي يمكن أن يسبب:

• التشوه الزاوي

• انكماش طولي

• انكماش عرضي

• تشوه الانحناء

• التواء

• التواء محلي

• الانحراف الأبعاد الشاملة

تعتمد كمية التشوه على عوامل مثل سمك اللوحة، وحجم اللحام، ومدخلات الحرارة، وتصميم الوصلة، وتسلسل اللحام، وظروف التقييد، وخصائص المواد.

طرق التحكم في تشوه اللحام

1. تقليل المقطع العرضي للحام

عندما لا يزال من الممكن تلبية متطلبات جودة اللحام والقوة الهيكلية، يجب أن تظل زاوية الأخدود وفجوة الجذر صغيرة بقدر الإمكان.

يساعد تقليل كمية معدن اللحام المترسب على تقليل مدخلات الحرارة وانكماش اللحام.

2. التحكم في مدخلات حرارة اللحام

بالنسبة للفولاذ المناسب ذو قوة خضوع أقل من 345 ميجا باسكال تقريبًا وقابلية صلابة منخفضة نسبيًا، يجب تجنب إدخال الحرارة الزائدة.

حيثما يسمح إجراء اللحام المعمول به، يجب التحكم في درجات الحرارة المسبقة والتداخلية بشكل مناسب.

يمكن أن تساعد عمليات اللحام ذات المدخلات الحرارية المنخفضة، مثل اللحام المحمي بغاز ثاني أكسيد الكربون ، في تقليل التشوه الحراري.

يجب أن تتوافق جميع معلمات اللحام مع إجراءات اللحام المعتمدة ومعايير المشروع المعمول بها.

3. استخدم اللحام متعدد التمريرات للألواح السميكة

بالنسبة للألواح الفولاذية السميكة، يُفضل اللحام متعدد التمريرات بشكل عام على ترسيب اللحام الكبير في مسار واحد.

يوفر اللحام متعدد التمريرات تحكمًا أفضل في توزيع الحرارة ويساعد على تقليل التشوه الموضعي المفرط.

4. استخدم اللحام المتقطع حيثما يسمح بذلك

بالنسبة للمقويات الطولية والمقويات العرضية، يمكن أن يؤدي اللحام المتقطع إلى تقليل الكمية الإجمالية لمعدن اللحام ومدخلات الحرارة عندما تسمح بذلك متطلبات التصميم الهيكلي.

ومع ذلك، يجب استخدام اللحام المستمر عند الحاجة إلى الحسابات الهيكلية، أو متطلبات التعب، أو متطلبات الختم، أو مواصفات المشروع.

5. تطبيق اللحام المتماثل

عندما يكون من الممكن الوصول إلى كلا الجانبين من المفصل، ينبغي النظر في وجود أخدود متماثل مزدوج الجوانب.

بالنسبة للحام متعدد التمريرات، يجب ترسيب اللحامات بشكل متناظر حول المحور المحايد للمكون كلما أمكن ذلك.

وهذا يساعد على توازن انكماش اللحام وتقليل التشوه الزاوي.

6. تحسين لحام المفصل على شكل حرف T

بالنسبة للمفاصل السميكة على شكل حرف T أو المفاصل الصليبية، قد تكون اللحامات الأخدودية أكثر ملاءمة من اللحامات التقليدية الكبيرة.

عند تصميمه بشكل صحيح، يمكن أن يقلل لحام الأخدود من حجم معدن اللحام المطلوب مع الحفاظ على قوة المفصل اللازمة.

7. استخدم التشوه المسبق قبل اللحام

يمكن إدخال الإعداد المسبق أو التشوه العكسي قبل اللحام للتعويض عن التشوه الزاوي المتوقع.

بعد اللحام والتبريد، يمكن للمكون أن يعود أقرب إلى الشكل الهندسي المطلوب.

تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في العوارض الفولاذية والأقسام H والألواح والمكونات المصنعة الأخرى.

8. السماح بانكماش اللحام

يمكن دمج بدلات الأبعاد أثناء التصنيع للتعويض عن الانكماش الطولي والعرضي المتوقع.

على سبيل المثال، قد تتطلب المقاطع H المصنعة طولًا إضافيًا للتعويض عن انكماش اللحام الطولي.

ويجب تحديد البدل الفعلي وفقاً لما يلي:

• أبعاد المكونات

• سمك اللوحة

• حجم اللحام

• عملية اللحام

• التكوين المشترك

• تجربة التصنيع

• إجراءات اللحام المعتمدة

بدلاً من الاعتماد على قيمة ثابتة واحدة، يجب التحقق من بدلات الانكماش وفقاً لظروف الإنتاج الفعلية.

9. تحسين تسطيح المواد ودقة التجميع

بالنسبة للأعضاء الفولاذية الطويلة، غالبًا ما يمكن تقليل الالتواء عن طريق تحسين تسطيح الألواح الفولاذية ودقة تجميع المكونات.

تشمل العوامل المهمة ما يلي:

• زوايا أخدود دقيقة

• فجوات جذرية متسقة

• محاذاة الأعضاء الصحيحة

• تحديد المواقع اللحام السليم

• دقة القطب أو اتجاه شعلة اللحام

• معلمات اللحام المتسقة

يساعد الحفاظ على ظروف اللحام الموحدة على طول المكون بأكمله على تقليل التشوه الطولي والزاوي غير المتساوي.

10. تقليل اللحامات غير الضرورية

أثناء التصميم الهيكلي، يجب تجنب اللحامات غير الضرورية كلما أمكن ذلك.

يمكن استخدام المقاطع الفولاذية المدرفلة أو المكونات المشكلة أو المقاطع القياسية بدلاً من التجميعات الملحومة بشدة حيثما كان ذلك مناسبًا.

يمكن أن يساعد تقليل عدد وحجم اللحامات في:

• تقليل مدخلات حرارة اللحام

• تقليل التشوه

• تقليل وقت التصنيع

• انخفاض تكاليف التصحيح

• تحسين كفاءة الإنتاج

11. تحسين موقع اللحام

يجب وضع اللحامات في أقرب مكان ممكن بشكل معقول من المحور المحايد أو الخط المركزي للقسم.

يمكن لتخطيطات اللحام المتناظرة أن تقلل من تشوه الانحناء الناتج عن الانكماش غير المتوازن.

وينبغي أيضًا تجنب تركيز اللحام لأن اللحامات المتقاربة يمكن أن تؤدي إلى تراكم مفرط للحرارة وتشويه موضعي.

12. استخدم تسلسل اللحام المناسب

بالنسبة للمكونات ذات اللحامات المتعددة، يعد تسلسل اللحام المناسب أمرًا ضروريًا.

اعتمادًا على تصميم المكون، قد تتضمن الطرق المناسبة ما يلي:

• لحام متماثل

• اللحام بالخطوة الخلفية

• تخطي اللحام

• لحام القطاع

• اللحام من المركز باتجاه كلا الطرفين

يساعد التسلسل المخطط جيدًا على توزيع الحرارة بشكل أكثر توازناً ويمنع تراكم التشوه في اتجاه واحد.

التحكم في تشوه اللحام في الإنتاج

تقليل عدد اللحامات

يجب أن يقلل التصميم الهيكلي من التوصيلات الملحومة غير الضرورية.

حيثما يكون ذلك عمليًا، يمكن للمقاطع المدرفلة أو المكونات الفولاذية المشكلة أن تحل محل الأجزاء الملحومة المصنعة، مما يقلل من عدد أدوات التقوية والمفاصل الملحومة.

هذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من تشوه اللحام وأعمال الاستقامة اللاحقة.

حدد أشكال وأحجام اللحام المناسبة

بالنسبة للمفاصل الصفائحية السميكة، قد تتطلب الوصلة ذات الأخدود X معدن لحام أقل ترسبًا من الوصلة ذات الأخدود التقليدية.

يساعد تقليل حجم معدن اللحام على تقليل:

• لحام مدخلات الحرارة

• انكماش عرضي

• التشوه الزاوي

• الإجهاد المتبقي

بالنسبة للمفاصل T التي لا تتطلب لحامات كبيرة للقوة الهيكلية، يجب تحديد الحد الأدنى لحجم اللحام العملي وفقًا لمتطلبات التصميم المعمول بها.

عندما تسمح الظروف الهيكلية بذلك، قد تساعد اللحامات المتقطعة أيضًا في تقليل التشوه.

تحسين التصميم الهيكلي

وينبغي النظر في تشوه اللحام خلال مرحلة التصميم الهيكلي وليس فقط أثناء التصنيع.

بالنسبة لهياكل الألواح الفولاذية الرقيقة، يجب اختيار سمك اللوحة المناسب وتباعد المقوي وحجم اللحام لتحسين الاستقرار الهيكلي وتقليل تشوه الموجة.

عادةً ما تكون التكوينات الهيكلية البسيطة والمنتظمة أسهل في التصنيع والتحكم من الأشكال الهندسية الملحومة المعقدة غير الضرورية.

السيطرة على الانكماش العرضي والطولي

في العديد من الهياكل الملحومة، يمكن أن يكون الانكماش العرضي أكثر أهمية من الانكماش الطولي.

لهذا السبب، ينبغي النظر بعناية في اتجاه اللحام وموقعه أثناء التصميم.

حيثما أمكن، يجب أن تكون اللحامات:

• يتم ترتيبها بشكل متناظر

• أن يكون موجودًا بالقرب من خط الوسط للقسم

• تجنب التركيز المفرط

• كن موجهًا لتقليل التشوه في الاتجاهات الحرجة

تساعد هذه التدابير في تقليل انحرافات الانحناء والالتواء والأبعاد بعد اللحام.

تصحيح تشوه اللحام

حتى مع اتخاذ تدابير التحكم المناسبة، قد يحدث بعض التشوه.

تشمل طرق التصحيح الشائعة ما يلي:

• استقامة ميكانيكية

• تمليس حراري متحكم فيه

• تصحيح الصحافة

• استقامة اللهب حيثما يسمح بذلك

• التعديل الميكانيكي المحلي

يجب تنفيذ أعمال التصحيح بعناية لتجنب إتلاف الفولاذ أو حدوث تشققات أو التأثير سلبًا على خصائص المواد.

خاتمة

يتطلب التحكم الفعال في تشوه اللحام التنسيق بين التصميم الهيكلي، وتطوير إجراءات اللحام، والتصنيع، والتجميع، وتسلسل اللحام، وفحص الجودة.

النهج الأكثر فعالية هو منع التشوه المفرط قبل وأثناء اللحام بدلاً من الاعتماد بشكل كبير على التصحيح بعد التصنيع.

من خلال التحكم في حجم اللحام، ومدخلات الحرارة، وتصميم المفاصل، وتسلسل اللحام، ودقة التجميع، وبدل الانكماش، يمكن لمصنعي الفولاذ تحقيق دقة أبعاد أعلى، وكفاءة تركيب أفضل، وأداء هيكلي أكثر موثوقية.