اللحام بالاحتكاك والتحريك: لحام واطي الكلفة لصفائح الفولاذ ومواد ثانية عالية الانصهار

وقت النشر:

2025-06-11

هوندا طوّرت تقنية تلحم الفولاذ ويا سبائك الألمنيوم بلحام الاحتكاك التحريكي وتناسب الإنتاج الكمّي، وجامعة توهوكو اليابانية وهيتاشي طوّروا أداة تحريك من سبيكة الكوبالت تگدر تلحم معادن عالية الانصهار مثل الفولاذ والتيتانيوم. لحام الاحتكاك التحريكي (FSW: لحام الاحتكاك التحريكي)، اللي كان قبل يقتصر بالإنتاج الكمّي على معادن واطية الانصهار مثل سبائك الألمنيوم والنحاس والمغنيسيوم، بدت استخداماته تتوسّع لمعادن أعلى انصهار مثل الفولاذ*1.

*1 بضغط جوي قياسي، نقطة انصهار الألمنيوم 660℃، والنحاس 1083℃، والمغنيسيوم 651℃. أمّا الحديد فتوصل 1539℃، والتيتانيوم 1727℃.

حرارة الاحتكاك تليّن المعدن لحد ما يصير بحالة تشبه السائل اللزج

لحام الاحتكاك والتحريك تقنية تستخدم رأس أسطواني بطرفه نتوء (دبّوس تحريك)؛ ينضغط الرأس ويدور فوق موضع اللحام بصفيحتين متقابلتين أو متراكبتين من مادّة الأساس حتى يلحمهن سويّة.

حرارة الاحتكاك بين دبوس التحريك الدوّار والصفيحة تليّن المعدن حوالي الدبوس وتخليه بقوام لزج، وبهيچ يگدر الدبوس الدوّار يدخل بالصفيحة. بهالطريقة المعدن اللي لان حوالي الدبوس يختلط (يصير بيه جريان لدن)، فتندمج الصفيحتين المعدنيتين بوحدة، أو تتكون رابطة معدنية بسطح التقاء الصفيحتين وتجمعهن بوحدة.

قبل، ما كان أكو رأس تقليب يتحمّل الحرارة العالية

مزايا اللحام بالاحتكاك والتحريك أربع: （1）يلحم بدون إذابة المعدن الأساس (لحام بالطور الصلب)، فتقل التشوهات والعيوب، وتتحسن الجودة وتنخفض الكلفة؛ （2）يوفر طاقة أكثر من اللحام الانصهاري؛ （3）ما يحتاج غاز حماية؛ （4）ضجيجه قليل وما ينتج غبار. وهو فعّال كلش هم للحام مواد مختلفة، فدا يجذب اهتمام القطاع، ومتوقع باختيار المادة المناسبة لكل موضع يحقق تقليل الوزن وغيرها *2. بس مثل ما ذكرنا بالبداية، سابقاً استخدامه بالإنتاج الكمي اقتصر على معادن واطية الانصهار.

*2 اللحام بالاحتكاك والتحريك حرارته أقل من لحام الطور السائل اللي يذيب المعدن الأساس، يعني اللحام الانصهاري، ويسهل ضبط الحرارة الداخلة بتحديد شروط اللحام. لهذا يسهل تقليل تكوّن المركبات بين المعدنية، وهي المسبب الرئيسي لانخفاض قوة اللحام. تقليل سماكة طبقتها يرفع قوة موضع اللحام. وحتى باللحام بالاحتكاك والتحريك، التحريك الزائد يولد كميات كبيرة من هالمركبات.

سبب اقتصار اللحام بالاحتكاك والتحريك سابقاً على المعادن الواطية الانصهار هو غياب أداة تحريك رخيصة ومقاومة للحرارة مناسبة للإنتاج الكمي. لسبائك الألمنيوم يستخدمون عادة أداة من فولاذ العِدد أو مواد حديدية. إذا نلحم بيها فولاذ أو سبائك تيتانيوم عالية الانصهار، بدرجة الحرارة اللي تليّن هالمعادن تلين الأداة هم وتتآكل بشدة وما تبقى صالحة. رغم تطوير أدوات من السيراميك ومن سبيكة التنغستن والرينيوم وغيرها من المواد غير الحديدية، سعرها عالي كلش وما تلائم الإنتاج الكمي.

ينكشف سطح فولاذ جديد بدون حاجة للتقليب

تقنية هوندا للحام الفولاذ وسبائك الألمنيوم بالاحتكاك والتحريك تربط مادّتي الأساس المتراكبتين؛ أبرز ميزة إنها تحرّك الألمنيوم وحده بدون تحريك الفولاذ (الرسم السفلي بالشكل 1)، وبهذا تمنع ارتفاع حرارة رأس التحريك أكثر من اللازم.

سبب إمكانية لحام الفولاذ بسبيكة الألمنيوم بدون تحريك الفولاذ هو تكوّن رابطة معدنية بينهن. يعني هالتقنية ما تحرك الفولاذ، وإنما تزيل غشاء الطلاء والأكسيد عن سطحه. بهالطريقة ينكشف سطح فولاذ جديد ويرتبط معدنياً بسبيكة الألمنيوم اللي زاد نشاطها بفعل التحريك. وجود هالرابطة المعدنية يخلي الفولاذ وسبيكة الألمنيوم يصيرن قطعة وحدة *3.

*3 من تدخل مي وغيرها بين الفولاذ وسبائك الألمنيوم يصير تآكل ثنائي المعدن (تآكل كهربائي)، وهالتقنية تمنعه بإدخال غشاء سيليكون بينهن.

هوندا استخدمت هالتقنية بالإطار الفرعي الأمامي لسيارتها الجديدة «أكورد» لسوق أمريكا الشمالية، وحققت عدة نتائج (شكل 2). بالتحديد، قل الوزن 25％ عن الإطار الفرعي الفولاذي السابق، وقل استهلاك كهرباء اللحام حوالي 50％. كذلك استخدمتها لتغيير تصميم موضع تثبيت التعليق بالإطار الفرعي، فزادت صلابة موضع التثبيت 20％، وساهمت بتحسين الأداء الحركي للسيارة.

توسيع مجالات الاستخدام بالمواد الجديدة

من جهة ثانية، جامعة توهوكو وهيتاتشي وشركة هيتاتشي ميتالز للأجهزة الدقيقة طوّروا أداة تحريك أرخص نسبياً وتتحمل الحرارة العالية، فوسّعوا تطبيق اللحام بالاحتكاك والتحريك (شكل 3). مادة الأداة طورتها توهوكو وهيتاتشي سوية؛ وتقنية الإنتاج الكمي للمادة والأداة المصبوبة طورتها هيتاتشي وهيتاتشي ميتالز الدقيقة سوية. تگدر تلحم فولاذ وسبائك تيتانيوم وزركونيوم عالية الانصهار، ومخطط بيعها بخريف 2013. رغم قول هيتاتشي ميتالز الدقيقة «راح نناقش السعر لاحقاً»، المتوقع يكون ضمن فئة سعرية تناسب الإنتاج الكمي.

المادة اللي طورتها جامعة توهوكو وجهات ثانية لأداة اللحام بالاحتكاك والتحريك هي سبيكة كوبالت، موزعة داخلها مركبات بين معدنية تحافظ على قوة عالية حتى بالحرارة العالية. بالتحديد، يتوزع Co3（Al，W） داخل سبيكة أساسها الكوبالت. الأساس هو شلون يصير Co3（Al，W） موزع بدقة وتجانس، وتكون كميته وشكل حدود الحبيبات قريبة من الحالة المطلوبة. لهذا استخدموا تركيباً وطريقة معالجة حرارية أنسب.

المواد المتصوّر حالياً يناسبها رأس التحريك هي الفولاذ الكربوني والفولاذ عالي مقاومة الشد وسبائك التيتانيوم مثل Ti-6Al-4V والتيتانيوم النقي وسبائك النحاس؛ بعض المواد صعبة بسبب المقاومة والسُمك وغيرها، بس عموماً مواد اللحام اللي حرارة رأس التحريك (حرارة الربط) بلحامها الاحتكاكي التحريكي توصل كحد أعلى حوالي 1000℃.

الصفحة اللي قبل

حتى يطول عمر الأجسام المعدنية، نجح تطوير مادة جوفودون المضادة للتآكل واللي تصلّح نفسها

FCSE | أبحاث متقدّمة: طلاء مضاد للتآكل «يصلّح نفسه» بضوء الشمس

الصفحة اللي بعدها

الصفحة اللي قبل:

حتى يطول عمر الأجسام المعدنية، نجح تطوير مادة جوفودون المضادة للتآكل واللي تصلّح نفسها

الصفحة اللي بعدها:

FCSE | أبحاث متقدّمة: طلاء مضاد للتآكل «يصلّح نفسه» بضوء الشمس

أخبار إلها علاقة

تعريف بمنتجات التشغيل الميكانيكي بسنة 2026: حلول Wuhan Kaiming High-Tech المتخصصة لترميم الأسطح المعدنية للمعدات الميكانيكية

2026-08-15

شرح مفصّل لمبدأ شغل التشغيل الميكانيكي بسنة 2026: معلومات عملية متخصصة عن ترميم الأسطح المعدنية للمعدات الميكانيكية

2026-07-31

شرح شامل للمشاكل المتكررة بالتشغيل الميكانيكي بسنة 2026: دليل عملي لمعالجة أعطال العمليات وتحسينها بكفاءة

2026-07-16

أمور لازم تنتبه إلها بكل مراحل التشغيل الميكانيكي بسنة 2026: دليل عملي لتقليل الكلفة وتحسين الجودة وتجنّب الأعطال

2026-07-01

استعراض تطبيقات التشغيل الميكانيكي بمختلف القطاعات بسنة 2026: دليل لترميم الأسطح المعدنية المرافق حتى نقلّل الكلفة ونزيد الكفاءة

2026-06-16

أحدث أخبار قطاع التشغيل الميكانيكي لسنة 2026، شرح شامل لتحديث تقنيات شركات التصنيع وتقليل الكلفة ورفع الكفاءة

2026-06-01

شارك على

ارجع للقائمة