لحام الانصهار مقابل لحام الحالة الصلبة: الفرق والمقارنة

الوجبات السريعة الرئيسية

1. يتضمن اللحام بالصهر صهر المعادن الأساسية التي يتم ربطها، في حين أن لحام الحالة الصلبة لا يذيب المعادن الأساسية. تعمل تقنيات اللحام الانصهار مثل MIG وTIG واللحام بالعصا على إذابة المعادن باستخدام قوس أو لهب لتشكيل حوض لحام يبرد إلى وصلة. مثل تحريك الاحتكاك واللحام بالموجات فوق الصوتية، يخلق اللحام بالحالة الصلبة رابطة من خلال الضغط الشديد والاحتكاك دون ذوبان.
2. تتمتع اللحامات الانصهار بقوة ومرونة أعلى مقارنة بلحامات الحالة الصلبة. يخلق المعدن المنصهر والمختلط في حوض اللحام رابطة معدنية ومفاصل متجانسة. تحتوي اللحامات ذات الحالة الصلبة على خلط أقل للمعادن الأم مما يؤدي إلى انخفاض قوة المفصل.
3. يعد لحام الحالة الصلبة مفيدًا للمواد الحساسة للحرارة العالية مثل الألومنيوم والمغنيسيوم. يتيح عدم الذوبان مزيدًا من التحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة ويتجنب مشكلات مثل تغيير تكوين السبائك والمسامية والتقصف. يمكن أن يؤدي اللحام بالانصهار إلى تغيير عناصر صناعة السبائك في منطقة اللحام مما يؤدي إلى الضعف.

ما هو اللحام الانصهار؟

اللحام بالصهر هو نوع من عمليات اللحام التي تتضمن ربط قطعتين أو أكثر من المعدن عن طريق صهرها عند المفصل والسماح لها بالتصلب في قطعة واحدة متواصلة. يشير مصطلح "الانصهار" إلى ذوبان ومزج المواد الأساسية لإنشاء وصلة اللحام.

في اللحام بالصهر، يتم تطبيق مصدر حراري على المواد لرفع درجة حرارتها إلى النقطة التي تصبح فيها منصهرة. اعتمادًا على طريقة اللحام المحددة، يمكن أن يكون مصدر الحرارة هذا لهبًا مفتوحًا أو قوسًا كهربائيًا أو ليزر أو شعاع إلكتروني. بمجرد أن تنصهر المواد، يتم تجميعها معًا، وعندما تبرد وتتصلب، فإنها تشكل رابطة معدنية قوية.

ما هو لحام الحالة الصلبة؟

اللحام بالحالة الصلبة عبارة عن مجموعة من عمليات اللحام التي تخلق رابطة بين مادتين دون صهرهما في حالة سائلة بالكامل. على عكس لحام الانصهار، حيث يتم صهر المواد الأساسية لتكوين لحام، يحقق لحام الحالة الصلبة الترابط من خلال مزيج من الضغط ودرجة الحرارة والوقت، كل ذلك ضمن مرحلة الحالة الصلبة للمواد المعنية. تُعرف هذه العملية أيضًا باسم "ترابط الحالة الصلبة" أو "الانضمام إلى الحالة الصلبة".

إن غياب الذوبان الكامل في لحام الحالة الصلبة له العديد من المزايا، بما في ذلك الحفاظ على خصائص المواد وربط المواد المتباينة التي قد لا تكون متوافقة مع طرق اللحام بالصهر التقليدية. تتم العملية عند درجات حرارة أقل من نقطة انصهار المواد الأم، مما يقلل من خطر إدخال العيوب ويسمح بالتحكم الدقيق في عملية الربط.

الفرق بين لحام الانصهار ولحام الحالة الصلبة

1. يكمن الاختلاف الأساسي في حالة المواد الأساسية أثناء عملية اللحام. في اللحام بالصهر، يتم تسخين المواد إلى حالة منصهرة ويتم صهرها بالكامل عند الوصلة، مما يشكل اندماجًا للمواد الأم. في المقابل، يحقق لحام الحالة الصلبة الترابط دون صهر المواد إلى حالة سائلة بالكامل، مما يحافظ على خصائص المادة الأصلية.
2. يتطلب اللحام بالصهر درجات حرارة عالية نسبيًا لإذابة المواد الأساسية وإنشاء وصلة اللحام. وفي لحام الحالة الصلبة تكون درجة الحرارة أقل، حيث تعتمد العملية على التسخين الموضعي عن طريق الاحتكاك أو الاهتزازات فوق الصوتية أو غيرها من الطرق، دون الوصول إلى نقطة انصهار المواد.
3. يمكن أن يسبب لحام الانصهار تشويهًا كبيرًا وضغوطًا متبقية في المكونات الملحومة بسبب درجات الحرارة المرتفعة. من ناحية أخرى، ينتج لحام الحالة الصلبة مستويات أقل من التشويه والإجهاد المتبقي لأنه يحدث عند درجات حرارة منخفضة ومع مدخلات حرارية أقل.
4. ينتج اللحام الانصهار وصلة متجانسة مستمرة مع اندماج كامل للمواد الأساسية. قد تختلف جودة الوصلة في اللحام بالحالة الصلبة اعتمادًا على العملية المحددة المستخدمة. يمكن لبعض طرق اللحام بالحالة الصلبة، مثل اللحام بالتحريك الاحتكاكي، إنشاء وصلات ذات خصائص ميكانيكية ممتازة وعيوب قليلة، بينما قد يكون لدى البعض الآخر قيود في تطبيقات محددة.
5. يعد اللحام بالصهر مناسبًا تمامًا لربط المواد المماثلة بنقاط انصهار متوافقة. ومع ذلك، قد يكون من الصعب لحام مواد مختلفة بشكل فعال بسبب خصائصها الحرارية المختلفة. من ناحية أخرى، يوفر لحام الحالة الصلبة مزايا في ربط المواد المتباينة لأنه يتجنب الذوبان الكامل، مما يسمح بربط المواد ذات الخصائص المختلفة بشكل كبير.

مقارنة بين لحام الانصهار ولحام الحالة الصلبة

معلمة المقارنة	لحام الانصهار	لحام الحالة الصلبة
مدخلات الحرارة	تؤدي الحرارة العالية المدخلة إلى ذوبان المواد بالكامل	انخفاض مدخلات الحرارة، مما يقلل من خطر التشويه والحفاظ على خصائص المواد
القوة المشتركة	مفصل قوي بشكل عام بسبب الاندماج الكامل للمواد	مفاصل قوية، خاصة في بعض عمليات الحالة الصلبة
قابلية التطبيق على الاختلاف	صعوبة لحام مواد مختلفة بسبب اختلاف نقاط الانصهار	من المفيد دمج مواد مختلفة ذات خصائص مختلفة
التغيرات المعدنية	يمكن أن يسبب تغيرات معدنية والمناطق المتضررة من الحرارة	تغييرات معدنية قليلة أو معدومة نظرًا لعدم حدوث ذوبان كامل
عيوب المفاصل	- عرضة للعيوب مثل المسامية والشقوق والشوائب	تنتج عمومًا عيوبًا أقل بسبب انخفاض مدخلات الحرارة والعملية الخاضعة للرقابة

مراجع حسابات

1. https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/phenomenological-modeling-of-fusion-welding-processes/04984333CB143DBF4886530F36102D5E
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013617304181

آخر تحديث: 27 أغسطس 2023