لحام TIG (لحام التنجستن بالغاز الخامل) هو نوع من أنواع لحام القوس الكهربائي باستخدام أقطاب كهربائية من التنجستن غير المنصهر، تحت حماية الغاز الخامل (الأرجون بشكل أساسي). تشتهر هذه العملية بجودة نتائج اللحام العالية، وهي قابلة للتطبيق على نطاق واسع من مواد اللحام، وخاصة لحام الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والمغنيسيوم وسبائكه، بالإضافة إلى المعادن المقاومة للحرارة أو سهلة التأكسد.

مبدأ عمل لحام التنجستن بالغاز الخامل

تعتمد تقنية اللحام بالقوس الكهربائي (TIG) على مبدأ أساسي يتمثل في توليد قوس كهربائي بين قطب التنجستن وقطعة العمل، حيث تُستخدم درجة الحرارة العالية الناتجة عن هذا القوس لصهر قطعة العمل، مما يؤدي إلى تكوين وصلة ملحومة. في عملية اللحام هذه، لا ينصهر قطب التنجستن، ويُستخدم غاز خامل (عادةً الأرجون) لحماية منطقة القوس الكهربائي وحوض اللحام المنصهر، وذلك لمنع تلوث اللحام بالأكسجين والنيتروجين الجويين، وبالتالي ضمان جودة اللحام.

مكونات لحام التنجستن بالغاز الخامل

1. آلة اللحام: تستخدم لتوفير التيار والتحكم في قوة القوس الكهربائي.

2. قطب التنجستن: كونه قطبًا غير قابل للانصهار، فإن مقاومته العالية لدرجات الحرارة، وعدم سهولة استهلاكه، تجعله مناسبًا جدًا للحام TIG.
3. الشعلة: الأداة الرئيسية للحام TIG، تحتوي الشعلة على قطب التنجستن، بينما يتدفق الغاز الخامل عبر فوهة الشعلة لحماية القوس الكهربائي وحوض المعدن المنصهر.
4. الغاز الخامل (الأرجون): يستخدم بشكل أساسي لحماية القوس الكهربائي وحوض اللحام المنصهر، لتجنب تلوث منطقة اللحام بالأكسجين والنيتروجين الموجودين في الهواء.
5. معدن الحشو (اختياري): حسب الحاجة، يمكن استخدام سلك مملوء يدويًا لتكملة مادة اللحام.

مزايا لحام التنجستن بالغاز الخامل

1. جودة لحام عالية: بفضل التأثير الوقائي لغاز الأرجون، فإن عملية اللحام لا تتأكسد بسهولة، ويكون اللحام ناعمًا، ولا يوجد تناثر، وعيوب اللحام أقل.
2. دقة لحام عالية: مناسبة للصفائح الرقيقة ولحام الأجزاء الدقيقة، ويمكنها التحكم في قوس صغير، مما يوفر لحامًا دقيقًا للغاية.
3. قابلية تطبيق متعددة المواد: لحام Tig مناسب للحام مجموعة متنوعة من المواد، وخاصة الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والتيتانيوم والنيكل وسبائكه والمعادن غير الحديدية الأخرى.
4. عملية مرنة: يمكن لحامها في مجموعة متنوعة من الأوضاع، وهي مناسبة لمجموعة متنوعة من أوضاع اللحام (اللحام المسطح، واللحام الرأسي، واللحام الخلفي، وما إلى ذلك).

عيوب لحام التنجستن بالغاز الخامل

1. أبطأ: نظرًا للعملية الدقيقة، فإن سرعة اللحام بطيئة نسبيًا، خاصة في المناطق الكبيرة أو الصفائح السميكة، حيث لا يكون اللحام فعالًا مثل الطرق الأخرى.
2. تعقيد المعدات وارتفاع التكلفة: الحاجة إلى معدات متخصصة، مثل أقطاب التنجستن، وإمدادات الغاز الخامل، وما إلى ذلك، مما يزيد من تكلفة وتعقيد عملية اللحام.
3. متطلبات مهارة تشغيل عالية: متطلبات مهارة التشغيل للحام عالية، ويواجه المبتدئون صعوبة أكبر في الإتقان، وخاصة في الحفاظ على استقرار القوس والتحكم في حوض اللحام المنصهر الذي يتطلب قدرًا معينًا من الخبرة.

تطبيق لحام التنجستن بالغاز الخامل

تُستخدم لحامات التنجستن بالغاز الخامل (TIG) على نطاق واسع في المجالات التالية نظرًا لدقتها العالية وجودة اللحام العالية:
1. صناعة الطيران والفضاء: يستخدم لحام TIG بشكل شائع في لحام المعادن عالية القوة والسبائك الخفيفة في صناعة الطيران والفضاء، مثل الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم والتيتانيوم وما إلى ذلك.
2. الصناعة النووية: الحاجة إلى قوة عالية ومقاومة للتآكل وأداء عالي في درجات الحرارة لمواد اللحام، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل.
3. صناعة السيارات: تستخدم بشكل أساسي في اللحام عالي الدقة لأجزاء السيارات، وخاصة لحام هياكل السيارات المصنوعة من سبائك الألومنيوم وأنابيب العادم المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
4. صناعة البتروكيماويات: يستخدم لحام TIG على نطاق واسع في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ وخزانات الألومنيوم وخطوط الأنابيب.
5. صناعة بناء السفن: تستخدم في لحام السفن في الأجزاء المصنوعة من الصفائح الرقيقة وسبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ.

خطوات عملية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (TIG)

1. التحضير:
قم بتنظيف منطقة اللحام وإزالة الشوائب مثل الشحوم والجلد المؤكسد على السطح.
يتم اختيار القطر المناسب لقطب التنجستن وفقًا لسمك قطعة العمل.
اضبط تيار اللحام المناسب وتدفق غاز الأرجون.

2. الإشعال: قوس عالي التردد أو قوس إشعال التلامس، بحيث يتشكل القوس بين قطب التنجستن وقطعة العمل.
3. التحكم في حوض اللحام المنصهر: يحتاج اللحام إلى إتقان طول وموضع القوس، والتحكم في حجم وشكل حوض اللحام المنصهر لضمان لحام موحد.
4. معدن الحشو اختياري): إذا كانت هناك حاجة إلى مواد لحام إضافية، فيمكن ملء السلك يدويًا أثناء انصهار المعدن بواسطة القوس الكهربائي.
5. إطفاء القوس والتبريد: بعد اكتمال اللحام، قم بإطفاء القوس ببطء واستمر في تمرير غاز الأرجون للتبريد لمنع أكسدة اللحام وقطب التنجستن.

احتياطات لحام التنجستن بالغاز الخامل

1. اختيار وطحن قطب التنجستن: يؤثر نوع وشكل قطب التنجستن (شكل الطرف) بشكل كبير على استقرار القوس، ويجب أن يعتمد اختيار قطب التنجستن المناسب على مادة اللحام (مثل تنجستن السيريوم، تنجستن الثوريوم، التنجستن النقي، إلخ).
2. التحكم في تدفق الغاز: إن تدفق الأرجون الكبير جدًا أو الصغير جدًا سيؤثر على تأثير اللحام، فالتدفق الكبير جدًا قد يؤدي إلى اضطراب تدفق الغاز، أما التدفق الصغير جدًا فلا يوفر الحماية الكافية.
3. التدابير الوقائية: تتميز عملية لحام القوس الكهربائي بدرجة حرارة عالية وإشعاع ضوئي، لذا يحتاج اللحامون إلى ارتداء أقنعة واقية وقفازات ومعدات وقائية أخرى لتجنب الحروق أو تلف العينين الناتج عن ضوء القوس.
4. التحكم في درجة حرارة حوض اللحام المنصهر: ضرورة الانتباه دائماً إلى درجة حرارة حوض اللحام المنصهر في عملية اللحام، لمنع ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى تشوه قطعة العمل أو عيوب اللحام.

العيوب الشائعة في لحام التنجستن بالغاز الخامل

1. المسامية: قد يؤدي عدم كفاية تدفق الغاز الواقي أو عدم نظافة سطح قطعة العمل إلى تكوين المسامية.
2. عدم الانصهار: تيار اللحام غير كافٍ أو التشغيل غير السليم، مما يؤدي إلى عدم انصهار اللحام وقطعة العمل بشكل كامل.
3. الشقوق: قد تحدث الشقوق عندما يكون التبريد سريعًا جدًا أثناء اللحام أو عندما يكون لقطعة العمل إجهاد داخلي كبير جدًا.

تُعدّ لحام TIG عملية واسعة الانتشار ذات جودة لحام عالية، وهي مناسبة بشكل خاص للمعادن التي تتطلب معايير عالية لجودة اللحام. مع ذلك، ونظرًا لتعقيد تشغيلها وارتفاع تكلفة معداتها، فإنها تُستخدم عادةً في التطبيقات التي تتطلب جودة لحام فائقة. ويتطلب إتقان تقنية لحام القوس الكهربائي بالأرجون خبرة واسعة ومستوى تقنيًا متقدمًا.