شرح ظاهرة الانحسار في اللحام

إذا كنت تسأل عن ماهية اللحام بالانحسار، فالإجابة الموجزة بسيطة: إنها عيب في اللحام يحدث عندما تذوب المادة الأصلية عند حافة منطقة اللحام ولا تُملأ مرةً أخرى بمعدن اللحام. وهذا يترك شقًّا ضيقًا بجانب الحبة اللحامية أو عند جذر اللحام.

ما هو اللحام بالانحسار؟

الانحسار هو شقٌّ تذوب فيه المادة الأساسية عند طرف اللحام أو جذر اللحام وتُترك دون أن تُملأ بمعدن اللحام.

وفي الواقع، فإن هذا يعني أن اللحام لم يندمج بسلاسة مع المعدن المحيط به. وبدلًا من انتقالٍ متجانس، تظهر قناةٌ غائرة. وقد يظهر هذا العيب في لحامات الزاوية (Fillet Welds)، ولحامات التجويف (Groove Welds)، والعديد من عمليات اللحام الشائعة. وبالتالي، عندما يسأل الناس ما هو الانحسار في اللحام؟ أو ما المقصود بالانحسار في اللحام؟ فإنهم يشيرون إلى مشكلة في الشكل عند حافة اللحام، وليس فقط إلى حبة لحام غير جذّابة من الناحية الجمالية.

تعريف الانحسار في اللحام بلغة بسيطة

فكّر فيه على أنه خندق صغير يمتد على طول اللحام. وتذيب القوس حافة المفصل، لكن معدن الحشو لا يملأ تمامًا تلك المنطقة المصهورة قبل أن يتجمد البركة. والنتيجة هي نقص في كمية المعدن في الموضع الذي ترغب في أن يكون انتقاله أملسًا ومستندًا جيدًا.

على اللحام النهائي، ابحث عن هذه العلامات البصرية:

• أخدود ضيق يمتد على طول إحدى أو كلتا حافتي اللحام
• انخسار مرئي بجانب سلسلة اللحام بدلًا من وجوده داخل السلسلة نفسها
• حواف حادة حيث ينبغي أن يمتزج اللحام مع المعدن الأساسي
• خط غائر مستمر أو متقطع عند الجذر في المفاصل المرئية
• ظهور جانب واحد من اللحام وكأنه قد «غُسل» أكثر من الجانب الآخر

لماذا يُعتبر النحت تحت السطح (Undercut) في اللحام أمرًا مهمًّا

يُعد التآكل السفلي أمرًا غير مرغوب فيه لأنه يقلل من سماكة المعدن الأساسي عند الحفرة ويشكّل شكلًا يشبه النتوء. وتلاحظ المراجع التجارية ونصوص اللحام أن هذا النوع من الأشكال قد يقلل من مقاومة التعب والأداء تحت التأثير، لا سيما في المواقع التي تتعرض فيها الوصلة لأحمال متكررة أو اهتزازات. كما يمكن أن يحبس الرطوبة أو الأتربة، مما يشكل خطرًا كبيرًا في البيئات الخدمية المعرّضة للتآكل.

ولهذا السبب، فإن التآكل السفلي ليس مجرد عيب تجميلي. فقد تبدأ الحفرة الصغيرة كتفاصيل سطحية بسيطة، ثم تتحول تدريجيًّا إلى مشكلة تؤثر على القوة والمتانة. والسؤال الحقيقي لا يتعلّق فقط بالمظهر الخارجي لها، بل بكيفية تكوّن هذه الحفرة أصلًا داخل حوض اللحام.

كيف يتكون التآكل السفلي داخل حوض اللحام

لا تظهر الحفرة عرضيًّا. بل تتكون عندما تخرج الحرارة وقوة القوس و إدخال المادة المالئة عن حالة التوازن . فتذوب حافة اللحام أولًا، لكن بركة اللحام لا تملأ هذه الحافة تمامًا قبل أن تتجمد. وهكذا فإن الحفرة الذائبة على طول خط اللحام تصبح عيبًا دائمًا بدلًا من أن تبقى مجرد شكل مؤقت لبركة اللحام.

كيف تشكلت قناة ضحلة على طول اللحام

فكّر في بركة اللحام كجسر سائل متحرك بين الحبة والمعادن الأساسية. وللحصول على ملفٍ صوتي سليم، يجب أن يترطب المعدن المُملِئ المنصهر عند حواف الحبة ويُعيد تشكيل المعدن الذي أذابته القوس للتو. وتظهر الحفرة الجانبية عندما يفوق معدل الإذابة معدل إعادة التعبئة. وتشمل الأسباب العملية المذكورة في دليل اللحام دليل اللحام والمراجعة الهندسية: إدخال حرارة زائدة، أو سرعة انتقال عالية جدًا، أو طول قوس طويل جدًا، أو قوة قوس شديدة، أو زاوية غير مناسبة للفوهة أو القطب الكهربائي، وضعف ترطيب الحافة.

• يذيب القوس المعدن الأساسي عند حافة المفصل.
• تدفع الحرارة العالية أو ضغط القوس بركة المعدن المنصهر بعيدًا عن تلك الحافة.
• سرعة الانتقال سريعة جدًا، أو يكون اتجاه القوس غير دقيق، لذا لا ينسكب المعدن المُملِئ إلى الحافة.
• تبقى الحافة المصهورة منخفضة بينما يزداد ارتفاع مركز الحبة أو ينتقل إلى الأمام.
• تتجمد البركة، تاركةً قناة ضحلة ضيقة.

الحفرة الجانبية مشكلة تتعلّق بالهندسة وهندسة الاندماج عند الحواف، وليست عيبًا جماليًّا فحسب.

لماذا يؤدي التآكل السفلي في اللحام إلى زيادة الإجهاد

هذه الحفرة المُستديرة تؤدي دور الشق. فبدلاً من الانتقال السلس من منطقة اللحام إلى المعدن الأصلي، يمر الحمل عبر مسار أكثر حِدّة. ويُطلق المهندسون على ذلك مصطلح مُركِّز الإجهاد أو مُضاعِف الإجهاد. كما أن هذه الحفرة تقلل من سماكة المقطع الفعّال، وبالتالي فإن الوصلة تحتوي على كمية أقل من المادة عند النقطة بالضبط التي يميل فيها الإجهاد عادةً إلى الوصول إلى قمّته.

وفي الخدمة الدورية، ترتفع المخاطر بسرعة. وتشير دراسة منشورة حول التعب الميكانيكي إلى أن شقوق التعب تبدأ عادةً من عيوب محلية في اللحام مثل التآكل السفلي. وهذا يفسّر لماذا قد يكون لأصغر حفرة سطحية تأثيرٌ أكبر بكثير مما تبدو عليه، لا سيما تحت تأثير الأحمال المتكررة أو الاهتزاز أو التعرّض للتآكل.

مقارنة بين التآكل السفلي عند الحافة والتآكل السفلي عند الجذر

يتكون التآكل السفلي عند الحافة عند نقطة التقاء حبة اللحام بالمعدن الأساسي. وهو النوع الأكثر شيوعاً، وعادةً ما يكون أسهلها رؤيةً. أما التآكل السفلي عند الجذر فيتكوّن عند جذر اللحام، وغالباً داخل الوصلة، لذا قد يبقى مخفياً ما لم تكن منطقة الجذر مرئية أو خاضعة لفحصٍ محدّد.

• الموقع: يوجد التآكل عند الحافة في منطقة حساسة للإرهاق. ويقلل التآكل عند الجذر من مقطع المعدن الأصلي من داخل الوصلة.
• موضع اللحام: تجعل أعمال اللحام الرأسية والعلوية التحكم في بركة اللحام أكثر صعوبةً لأن الجاذبية تغيّر طريقة تعلُّق المعدن المنصهر وجريانه.
• الأحمال التشغيلية: يجعل الانحناء المتكرر أو الاهتزاز تأثيرات التشغيل (الحفر) أكثر حدةً مقارنةً بالأحمال الساكنة البسيطة.

الجزء الصعب هو المرئي. فقد تكون الخطوط المجاورة للسِّلسلة (الحافة اللحامية) تآكلاً حقيقياً، أو قد تكون نقصاً في الملء، أو دمجًا سيئاً، أو عيباً آخر يشبهه في المظهر لكن سببه مختلف.

كيفية اكتشاف التآكل عند الحافة في اللحام بدقة

الخط المجاور للسِّلسلة ليس بالضرورة تآكلاً. صحيحٌ التآكل عند الحافة في اللحام هو تجويف على شكل أخدود في المعدن الأصلي عند حافة اللحام (Toe)، أو أحياناً عند الجذر المرئي. ويمكن لعدة عيوب لحام أن تحاكي هذا المظهر عند إلقائها نظرة سريعة، لكن أشكالها ومواقعها وأنماطها تختلف بمجرد إبطاء وتيرة الفحص والتدقيق فيها.

كيفية اكتشاف التآكل عند الحافة في اللحام

ابدأ بسؤالين بسيطين: هل التجويف موجود في المعدن الأساسي بجوار الحافة اللحامية، أم هو في معدن اللحام نفسه؟ وهل يمتد على طول خط اللحام، أم يقتصر على منطقة قصيرة واحدة مثل نقطة التوقف؟ ويكون التجويف الناتج عن التآكل (Undercut) عادةً ضيقًا وخطيًّا، وغالبًا ما يتبع حافة اللحام (toe) على شكل خطٍ مستمر أو متقطع، بينما تتميز أغلب العيوب الشبيهة به بأنها أوسع وأكثر استدارة أو مقتصرة على سطح اللحام فقط.

• نظِّف اللحام واستخدم إضاءة ساطعة من الجهة الأمامية.
• اتبع كل حافة لحام من بدايتها إلى نهايتها.
• تحقق مما إذا كانت المنطقة المنخفضة موجودة في المعدن الأساسي أم في معدن اللحام.
• لاحظ ما إذا كانت العلامة خطية أم دائرية أم مقتصرة فقط على نهاية اللحام.
• ابحث عن طبقات معدنية ملتفة أو ثقوب إبرية أو حافة غير مُلْحَمة تمامًا قبل أن تُصنِّف العيب على أنه تجويف ناتج عن التآكل (Undercut).

التجويف الناتج عن التآكل في اللحام مقابل النقص في ارتفاع اللحام (Underfill)

أكثر الأخطاء شيوعًا هو الخلط بين التجويف الناتج عن التآكل (Undercut) و النقص في ارتفاع اللحام (underfill) ، حيث يؤدي التجويف الناتج عن التآكل إلى إزالة مادة من جانبي اللحام، أما النقص في ارتفاع اللحام فهو انخفاض في سطح اللحام، ما يجعل المعدن المُرسَّب أقل ارتفاعًا من السطح المعدني الأصلي المجاور وببساطة شديدة، فإن التآكل الجانبي هو حافة ناقصة. أما النقص في اللحام فهو ارتفاع منخفض للسِّلْك اللحامي. أما التداخل فيختلف تمامًا لأن المعدن الزائد يتدحرج على السطح المعدني الأصلي دون انصهارٍ سليم، وبالتالي فإنه يضيف معدنًا عند نقطة التقاء اللحام بدلًا من أن يُحدث شقًّا فيه.

الحفر في اللحامات وأشكال مشابهة أخرى

الحفر في اللحامات يظهر عادةً على هيئة حفر سطحية صغيرة مستديرة مرتبطة باحتجاز الغاز الناتج عن المسامية، وليس على هيئة شقٍّ طويلٍ يتبع الحافة. ويمكن أن يشبه نقص الانصهار خطًّا داكنًا عند الحافة، لكن المشكلة الحقيقية هنا تتعلَّق بالالتصاق وليس بانسحاب المعدن. أما الشق المرتبط بالفوهة (Crater) فيقع عند نهاية الخيط اللحمي وليس على امتداد طوله. وقد تظل حافة اللحام غير مدمجة جيدًا وتبدو خشنة أو حادة، ومع ذلك إذا لم توجد قناة غائرة فعلية في المعدن الأساسي المجاور، فهي ليست حالة نحت حافة (Undercut).

وهذا التمييز يوفِّر الوقت. فشكل اللحام نفسه يُنبِّهك بالفعل إلى المكان الذي يجب أن تبحث فيه بعد ذلك. فالحافة المنغمرة، أو السطح المنخفض، أو الحافة الملفوفة تشير كلٌّ منها إلى مشكلة مختلفة في إعداد الجهاز أو في تقنية اللحام.

ما الأسباب التي تؤدي عادةً إلى حدوث تآكل في اللحام (Undercut)

التشخيص الصحيح يوفر الوقت. قد تبدو الحفرة عند حافة اللحام بسيطة، لكن عيب التآكل تحت اللحام (Undercut) هذا يتبع عادةً مجموعة صغيرة من الأسباب المتكررة. وتُشير الإرشادات العملية الصادرة عن WeldGuru ، شركة UNIMIG، وشركة BLV Engineering إلى نفس النمط: تذوب حافة المفصل أسرع مما يعيد البركة (الحوض المنصهر) ملء هذه المنطقة. أما بالنسبة للعاملين، فإن الذكاء في استكشاف الأخطاء لا يكمن في قائمة عشوائية طويلة، بل في ترتيب أولويات مبني على أربعة عوامل: إعداد الجهاز، والتقنية المستخدمة، والمواد الاستهلاكية، والتفتيش والفحص.

ما الأسباب الأكثر شيوعًا لتآكل اللحام (Undercut)؟

إذا كنت تقصد ما الأسباب التي تؤدي عادةً إلى حدوث تآكل في اللحام (Undercut) ، ابدأ بشكل العيب. فغالبًا ما يُظهر المقطع العرضي لهذا العيب المكان الذي يجب أن تبحث فيه أولًا.

• حفرة واسعة وسطحيّة على كلا الجانبين: غالبًا ما تكون كمية الحرارة المُدخلة مرتفعة جدًا. ومن الأسباب المحتملة: زيادة شدة التيار (الأمبير) أو الجهد (الفولت) بشكل مفرط. الإجراء التالي: قلل كمية الحرارة قليلًا وأعد الاختبار.
• تآكل على جانب واحد فقط: من المرجح أن القوس الكهربائي يميل نحو أحد ضلعي المفصل. الإجراء التالي: عدّل زاوية العمل وركّز القوس الكهربائي مجددًا في مركز المفصل.
• سلك لحام رفيع ذو مظهر خيطي مع حواف مغسولة: غالبًا ما تكون سرعة الحركة أثناء اللحام عالية جدًّا، أو أن طول القوس كبير جدًّا. الإجراء التالي: خفِّض السرعة وقلِّص طول القوس.
• انزياح غير منتظم في حواف اللحام مع اندماج ضعيف: قد تؤثر تحضيرات الوصلة أو الحماية أو نوع المادة المُملئة على قدرة المعدن المنصهر على التماسك مع السطح. الإجراء التالي: تأكَّد من دقة تركيب القطعتين، ونظافة الأسطح، وملاءمة المواد الاستهلاكية.

تتوقف العديد من الملاحظات المكتوبة في ورش العمل عند عبارة «عيوب لحام تتمثل في الانخفاض عند الحواف». وهذه العبارة تصف النتيجة فقط، وليس السبب الجذري. أما الحل الحقيقي فيكمن في تصنيف المشكلة ضمن الفئة الصحيحة.

العوامل المتعلقة بالإعداد التي تؤدي إلى انخفاض حواف اللحام

مشاكل الإعداد عادةً ما تكون الأسرع في التكرار والأسرع في التحقق منها.

• إعدادات الجهاز: التيار العالي، والجهد الزائد (حيث ينطبق ذلك) يؤديان إلى انصهار حاد للمعدن الأصلي، مما يترك حواف اللحام منخفضة.
• إعداد الوصلة: تركيب القطعتين بشكل غير دقيق، أو وجود أطراف متسخة أو غير مُحضَّرة جيدًا، يؤثر سلبًا على الاندماج وقدرة المعدن المنصهر على التماسك مع السطح.
• العوامل المرتبطة بالمواد الاستهلاكية: استخدام نوع غير مناسب من الأقطاب الكهربائية أو الأسلاك، أو حجم غير مناسب، أو معدن حشو لا يتناسب مع المعدن الأساسي، قد يؤدي إلى اضطراب في عملية الترسيب وملء الحافة.
• مشاكل الغاز الواقي: الغطاء الواقي غير الكافي أو غير الصحيح قد يُغيّر سلوك البركة المنصهرة ويزيد من احتمال حدوث الانخفاض الحاد عند الحافة.

الموقع يجعل كل هذه العوامل أقل تسامحًا. وإذا كنت تتساءل ما الأسباب التي قد تؤدي إلى الانخفاض الحاد عند الحافة في وصلة تي (T-joint) من النوع 3F فإن نفس المتغيرات تنطبق، لكن اللحام العمودي يضخّم تأثيرها. فإعداد درجة حرارة مرتفعة قليلًا أو قوس كهربائي غير مركّز بدقة قد يؤدي بسرعة إلى قطع إحدى الحافتين بشكل أعمق من الأخرى.

أخطاء تقنية تؤدي إلى عيب الانخفاض الحاد في اللحام

تحكم اليد هو الذي يقرّر ما إذا كانت المادة المنصهرة تملأ بالفعل الحافة التي قمت للتو بإذابتها.

• سرعة السفر العالية: تتجمد البركة قبل أن تتمكن من الامتداد والملء عند الحافتين.
• طول القوس الطويل: ينتشر الحرارة بشكل أقل تجانسًا ويقل التحكم، مما قد يؤدي إلى ترك أخدود مُغسول.
• زاوية العمل أو زاوية التقدم غير الصحيحة: يحدث ارتفاع في درجة الحرارة في جانب واحد بينما يحصل الجانب الآخر على حشوة ضعيفة.
• التمايل المتسارع: وخاصةً في اللحام الرأسي، فإن عدم التوقف المؤقت عند الجدران الجانبية يؤدي إلى امتلاء المركز وخلو الأطراف (الأصابع).

عوامل الفحص مهمةٌ أيضًا. عادةً لا تسبب هذه العوامل حدوث انخفاضات جانبيّة (Undercut)، لكنها قد تُخفي النمط الحقيقي وتُوجّهك نحو إصلاح خاطئ. فاللحام الملوث، أو ضعف وضوح أحد الطرفين (الإبهام)، أو الإهمال في مقارنة كلا الجانبين، قد يجعل مشكلة الزاوية تبدو وكأنها مشكلة حرارية.

1. نظّف منطقة اللحام وافحص كلا الطرفين (الأصابع) بعناية.
2. تحقق مما إذا كان الأخدود موجودًا في جانب واحد فقط أم في كلا الجانبين.
3. إذا كانت الحافة عريضة ومستمرة، فابدأ بتقليل إدخال الحرارة أولاً.
4. إذا بدت الحبة رقيقة أو مُغسولة، فاقصر طول القوس وقلل سرعة التحرك قليلاً.
5. إذا كانت إحدى الجوانب أسوأ، فصحّح زاوية العمل وموضع القوس.
6. ثم راجع حجم المادة المُملئة، وتوافقها مع اللحام، وحماية الغاز، ودقة تركيب القطع.

تبدأ هذه التسلسلات بالفحوصات الأسرع وتجنب تغيير خمسة متغيرات في وقت واحد. ويظل النمط مألوفًا عبر طرق اللحام المختلفة، رغم أن التعديل الأول في لحام MIG ليس دائمًا هو نفسه الذي يُصلح مشكلة اللحام بالقوس المعدني (TIG) أو بالقطب المغلف (stick) أو بالقلب المفلوج (flux-core).

الانحسار في اللحام حسب الطريقة المستخدمة

إن نفس المجرى لا يتصرف بنفس الطريقة في كل عملية قوس كهربائي. ومن بين عيوب اللحام، يُعد الانحسار من أكثر العيوب حساسيةً تجاه طريقة اللحام، لأن كل طريقة تتحكم بشكل مختلف في كمية الحرارة، وقوة القوس، وتسليم المادة المُملئة. وتُشير التوجيهات الواردة في مراجعة هندسية، ودليل لحام FCAW، ومذكرة لحام SAW إلى الدرس نفسه: ابدأ بإصلاح المتغير السائد لتلك الطريقة أولًا، وليس تعديل خمسة إعدادات في آنٍ واحد.

استكشاف أخطاء الانحسار في لحام MIG واللحام بالقلب المفلوج

في لحام القوس المعدني المحمي بالغاز (MIG)، غالبًا ما يبدو نمط اللحام المنخفض (undercut) على هيئة تآكل في الحافة بجانب التلبد الذي سار بحرارة زائدة أو بسرعة كبيرة جدًّا. ومن الأسباب الشائعة لذلك: ارتفاع طاقة القوس، وسرعة السفر العالية، وطول القوس الذي يمنع التبليل الجيد للحافة. وإذا كانت إحدى الجانبين أسوأ من الأخرى، فقد يكون زاوية العمل مائلة نحو تلك الحافة. وأول إجراء تصحيحي تقوم به عادةً بسيطٌ جدًّا: قلل قليلًا من سرعة السفر أو خفّض مدخل الحرارة بما يكفي ليسمح للمعدن المنصهر بإعادة ملء الحافة، ثم تأكَّد من طول القوس وزاوية القاطع.

يمكن أن يُحدث لحام القلب المليء بالفلوكس (Flux-core) أخدودًا مشابهًا، لكن ظاهرة التآكل الحدي (undercutting) في لحام القوس المحمي بالقلب المليء بالفلوكس (FCAW) تصبح غالبًا أكثر وضوحًا في الوصلات الزاوية (fillets)، واللحام خارج المواضع القياسية (out-of-position work)، وتلبيدات النسج (weave beads). وتؤكد الإرشادات الخاصة بلحام FCAW على ضرورة استخدام التيار والجهد المناسبين، وزاوية القاطع الصحيحة، وسرعة السفر التي تتيح للمعدن الملحوم ملء المنطقة المنصهرة تمامًا. وإذا كنت تستخدم تقنية النسج (weaving)، فعليك التوقف قليلًا عند كل جانب من جانبي التلبد. وهذه المهلة القصيرة غالبًا ما تكون أول إجراء تصحيحي عندما يبدو مركز التلبد ممتلئًا بينما تبدو الحافتين مُغسولتين.

استجابات لحام القوس التنغستني المحمي بالغاز (TIG) ولحام القوس اليدوي (Stick) لعيب التآكل الحدي في اللحام

عادةً ما يُنتج لحام التنجستن الخامل (TIG) عيب لحام على شكل انخفاض جانبي (Undercut) أنظف من حيث المظهر. والأخدود يكون غالبًا ضيقًا وحادًّا لأن القوس كثيف التركيز ويُضاف السلك الحشو بشكل منفصل. وأكثر الأسباب شيوعًا لذلك هي إدخال كمية حرارة زائدة، وطول قوس كهربائي كبير جدًّا، وإضافة السلك الحشو متأخرة أو غير كافية. جرّب أولًا تقليل إدخال الحرارة، وإدخال السلك الحشو في حافة المنطقة المنصهرة في وقت أسرع.

يظهر الانخفاض الجانبي (Undercut) الناتج عن لحام القطب اليدوي (Stick welding) عادةً بجانب لحمة محدبة الشكل أو على طول أحد ضلعي اللحمة الزاوية (fillet weld). ومن أكثر الأسباب شيوعًا ارتفاع شدة التيار وعدم الدقة في تحريك القطب الكهربائي. وفي الممارسة العملية، فإن أول إجراء تصحيحي هو خفض شدة التيار ضمن النطاق المسموح به، وتثبيت زاوية القطب ومعدل السير أثناء اللحام. وإذا كانت اللحمة تُصنع بطريقة التموج (weaving)، فلا تمرَّ سريعًا جدًّا على جدران الحفرة الجانبية.

تستحق لحام القوس المغمور احتياطات خاصة. وفي إنتاج الوصلات عالية السرعة، يشير مصطلح اللحام بالقوس المغمور (SAW) إلى وجود تآكل مستمر من جانب واحد أو من كلا الجانبين. وهنا قد لا يبدأ المشكل أصلاً من تقنية التشغيل اليدوي. فالتغيرات المفاجئة في تغذية السلك عند وصلة السلك، أو التقلبات الحادة في التيار أو الجهد، أو حدوث قصر كهربائي عابر بسبب الحواف البارزة أو شوائب معدنية في مادة التفلكس، أو عدم استقرار حافة الشريط أو عملية التشكيل، كلها عوامل قد تُحفِّز حدوث هذا التآكل. أول إجراء تصحيحي: التحقق من انتظام تغذية السلك، واستقرار مصدر الطاقة، وجودة حافة القطعة قبل البحث في عوامل أخرى.

تصحيحات محددة حسب العملية للتعامل مع التآكل أثناء اللحام

1. اختر عرضاً مرئياً واحداً في عملية واحدة.
2. اضبط المتغير الخاص بالعملية والذي يرجّح أن يكون السبب الرئيسي أولاً.
3. أَجرِ لحام اختباري قصير المدة.
4. افحص كلا طرفي اللحام (الإبهامين) قبل إدخال أي تغييرات أخرى.
5. إذا تحسّنت الحفرة، ثبّت هذا التغيير وجرّب المتغير التالي فقط عند الحاجة.
6. إذا لم يحدث أي تغيير، عُد إلى الإعداد الأصلي وانتقل إلى السبب التالي المرجّح.

هذه الطريقة تحافظ على عملية التشخيص خالية من الفوضى وقابلة للتكرار. ومع ذلك، فإن مظهر السلك الملحوم الأفضل لا يعني تلقائياً أنه مقبول. والسؤال المتبقي هو: ما عمق الحفرة فعلاً؟ وأين تقع؟ وهل الظروف التشغيلية تجعلها غير مؤذية أم تؤدي إلى رفض القطعة؟ وهنا تبدأ مرحلة الفحص.

كيفية فحص لحامات ذات انخفاض في الحواف

الحفرة المرئية ليست سوى بداية الحكم. وما يهم بعد ذلك هو موقعها، وعمقها، وطول امتدادها، والظروف التي يجب أن تصمد أمامها القطعة الملحومة أثناء التشغيل. ولذلك فإن الفحص يلعب الدور الحاسم هنا. لحامات ذات انخفاض في الحواف يتجاوز ذلك مجرد نظرة سريعة على السطح المُلْحَم.

كيفية فحص لحامات ذات انخفاض في الحواف

يُعَد الفحص البصري أول خطوة تحقّق لأن الانخفاض في الحواف يُشكّل عيبًا في شكل السطح. فحص إيسيب البصري ملاحظات إرشادية تشير إلى أن الفحص البصري بعد اللحام وسيلة اقتصادية لتقييم التقطّعات السطحية، وهو غالبًا ما يكون حكيمًا حتى عند استخدام طرق أخرى للفحص غير المدمِّر لاحقًا.

نظّف اللحام أولًا. ثم فحّص كل حافة من حواف اللحام تحت إضاءة جيدة، ويفضّل أن تكون الإضاءة جانبيةً بحيث تُلقي الأخاديد الضحلة ظلالًا. وتتبّع الحافة من بدايتها إلى نهايتها بدلًا من الاكتفاء بفحص منتصف السطح المُلْحَم فقط. وفي أعمال اللحام المتعدد المراحل، تذكّر أن الانخفاض في الحواف قد يظهر أيضًا عند حواف المسارات الوسيطة.

في الخدمة الدورية، غالبًا ما تكون حالة حافة اللحام هي الأهم، لأن الأخاديد الصغيرة الشبيهة بالشقوق قد تصبح نقاط بدء لتشققات التعب.

متى يكون استخدام أداة كشف الانخفاض في الحواف مفيدًا

بعض الأخاديد واضحةٌ للعين. أما البعض الآخر فهي صغيرة جدًّا لدرجة أن القشور أو الرشّات المعدنية أو سطح اللوح الخشن قد يخدع البصر. وهنا تأتي أهمية استخدام أداة كشف الانخفاض في الحواف. أداة قطع تحت السطح أو مقياس اللحام يصبح مفيدًا. فهو لا يحل محل الحكم الشخصي، لكنه يساعد في التأكيد ما إذا كانت الحفرة سطحية فعلية أم لا، ويوفّر لك طريقة أكثر اتساقًا للمقارنة بين منطقة وأخرى.

يشير استعراض المعهد البريطاني للحام (TWI) إلى أن قياس الحفرة السطحية قد يكون صعبًا بسبب صغر حجم العيب مقارنةً بطبقة الأكسيد المعدني (Mill Scale)، والشرارات المتطايرة (Spatter)، والانحرافات السطحية الطبيعية. وفي الواقع، تُظهر المقاييس فائدتها الكبرى عندما تكون الحفرة عند الحد الفاصل، أو عندما يكون السطح غير منتظم، أو عندما يلزم توثيق القبول.

الحفرة السطحية المسموح بها والحفرة السطحية المرفوضة في اللحام

لا توجد إجابة عالمية واحدة تنطبق على كل عيب الحفرة السطحية في اللحام . ويعتمد القبول على الكود التنظيمي المعمول به، ونوع المادة الأساسية، وسماكة القطعة، وموقع اللحام، ونوع الأحمال المؤثرة، وما إذا كان الوصل معرّضًا لإجهادات التعب أم لا. ويوجز معهد اللحام البريطاني (TWI) حدودًا مثالياً مستمدة من معايير مثل القياسيين BS EN ISO 5817 وAWS D1.1، لكن هذه الحدود أمثلة مرتبطة بأكواد محددة، وليست قواعد عامة تنطبق على جميع المهام.

1. التحديد: تأكد من أن الحفرة هي حفرة سطحية فعلية وليس نقصًا في ملء اللحام (Underfill)، أو تداخلًا (Overlap)، أو تشوهات سطحية على شكل حفر صغيرة (Pitting).
2. الفحص البصري: نظّف اللحام، واستخدم إضاءة قوية من الجانب، وافحص كلا الطرفين (الطرفين الأماميين) وأي جذر مرئي.
3. أكد الحجم والمدى: استخدم أداة أو مقياس التآكل السطحي إذا كان العمق غير واضح أو كانت هناك حاجة لتوثيقه.
4. تحقق من السياق: راجع الرسم البياني المعمول به، ومواصفات إجراء اللحام (WPS)، والكود المعمول به، وظروف الخدمة، وبخاصة ما يتصل بالإجهاد المتكرر أو الاهتزاز.
5. ارفع الأمر عند الحاجة: إذا بَدَا التجويف على حافة القبول، أو تكرّر ظهوره، أو وقع في منطقة حرجة، فاحفِله إلى مفتش الجودة أو المهندس أو الجهة المختصة بالجودة لاتخاذ القرار المناسب بشأنه.

وتلك الخطوة الأخيرة ذات أهمية بالغة. فقد يكون التجويف الضحل في موقع غير حرج مقبولًا وفق كود معين، بينما يُرفض وفق كود آخر. وبمجرد اتخاذ هذا القرار، يتغير الموضوع العملي من مجرد الفحص إلى اتخاذ الإجراء المناسب: أي ما إذا كان ينبغي تركه كما هو، أم إصلاحه، أم إعادة لحامه دون إعادة إحداث نفس المشكلة.

إصلاح لحام يحتوي على تجويف سطحي بشكل صحيح

إيجاد الإيقاع المناسب هو فقط نصف المهمة. أما الجزء الأصعب فهو اتخاذ قرار بشأن ما إذا كان يمكن إعادة معالجة اللحام، وكيفية إصلاحه، ومن الذي يجب أن يوافق على هذا القرار. وتتفق التوجيهات العملية الصادرة عن شركتي BLV Engineering وUNIMIG حول نقطة جوهرية واحدة: إن تغطية العيب فقط دون معالجة السبب الجذري له قد يُعيد إليك نفس عيب التآكل عند حافة اللحام (Undercut) مرةً أخرى.

كيفية إصلاح لحام مُتآكِل عند الحافة (Undercut)

يبدأ الإصلاح بالتحقق وليس بالتخمين. فالعيب الحقيقي المتمثل في التآكل عند حافة اللحام (Undercut) هو فقدان جزء من المعدن الأساسي عند طرف أو جذر اللحام. وبما أن المادة قد انصهرت وانحذفت، فإن الجَلْخ وحده لا يُعيد استعادة السُمك الأصلي. وقد يمكن تصحيح الحالات الطفيفة بإضافة حبة لحام إصلاحية خاضعة للتحكم. أما الحالات الأكثر حدة فقد تتطلب إزالة المنطقة المتضررة وإعادة اللحام، ولكن ذلك يجوز فقط إذا سمح بذلك الإجراء المعمول به أو الكود المطبق أو الجهة المعنية بالجودة. وفي الأعمال الحرجة، توصي المواد المرجعية باستشارة مهندس اللحام أو المشرف أو المفتش قبل اتخاذ قرار بشأن طريقة الإصلاح.

1. نظِّف المنطقة وافحصها جيدًا لتتأكد من أن العيب المُلاحظ هو بالفعل انخفاض الحافة (Undercut).
2. راجع الإجراءات المنظِّمة أو قم برفع الأمر إلى المستوى الأعلى إذا كان الوصل حرجًا أو حساسًا للتآكل التعبوي أو يقع على الحد الفاصل.
3. جهِّز المنطقة وفقًا لما يسمح به الإجراء، وقد يشمل ذلك إزالة الملوثات أو الخَبَث أو معدن اللحام غير المقبول.
4. أعد لحام المنطقة باستخدام تقنية صحيحة تضمن ملء المجرى (Groove) بشكل مناسب وارتباطه الجيد بالوصلة.
5. أعد فحص الإصلاح في ظل إضاءة جيدة، وقِس عمقه إن اقتضى الأمر.

لماذا تتطلب ظاهرتا نقص ارتفاع اللحام (Underfill) وانخفاض الحافة (Undercut) إصلاحات مختلفة

هذه التفرقة ذات أهمية بالغة. نقص ارتفاع اللحام (Weld underfill) هو انخفاضٌ في معدن اللحام نفسه، أما انخفاض الحافة (Undercut) فهو أخدودٌ في المعدن الأصلي بجانب السطح الملحوم. ويُشير نقص ارتفاع اللحام إلى عدم كفاية معدن اللحام على سطح الوصلة، بينما يدل انخفاض الحافة على فقدان جزء من حافة المعدن الأصلي بسبب الانصهار دون إعادة ملئه. وبالتالي، فإن خطة الإصلاح التي تناسب إحدى الظاهرتين قد تتجاهل المشكلة الحقيقية في الأخرى.

على سبيل المثال، قد يساعد دمج سطح اللحام المنخفض في تلافي حالة النقص في معدن اللحام. لكن نفس الأسلوب لا يُعيد إصلاح التآكل على شكل أخدود عند حافة اللحام المقطوع في المعدن الأساسي. ويُعتبر الخطأ في التصنيف أحد أسرع الطرق التي تؤدي إلى تكرار أعمال الإصلاح.

الوقاية من تكرار التآكل عند الحواف بعد الإصلاح

إذا أردت أن تعرف كيفية الوقاية من التآكل عند الحواف أثناء اللحام بعد إجراء الإصلاح، عد إلى السبب الجذري قبل إعادة إشعال القوس الكهربائي مرة أخرى. ويجب أن يصحّح الإصلاح ليس فقط الحالة الفنية، بل أيضًا السلوك الذي أدّى إلى حدوثها.

• لا تملأ الأخدود بنفس التقنية الساخنة أو السريعة أو ذات الزاوية غير الملائمة التي تسببت في تكوينه.
• لا تفترض أن عملية الجَرْش وحدها كافية لتعويض نقص المعدن.
• لا تخلط بين التآكل عند الحواف (Undercut) ونقص معدن اللحام (Underfill)، أو التداخل (Overlap)، أو غياب الانصهار (Lack of Fusion).
• لا تتجاهل إعادة الفحص بعد مرور طبقة الإصلاح.
• لا تتخذ قرارات الإصلاح خارج نطاق المواصفات المعتمدة بالنسبة للأجزاء الحرجة.

وهنا تصبح الوقاية قضية أوسع من مجرد لحامٍ واحد وخرامة واحدة. ففي الأجزاء الحساسة للإجهاد المتكرر (التعب الميكانيكي)، أو في عمليات الإنتاج المتكررة، فإن التحكم المستقر في العملية يكتسب أهميةً مماثلةً لمهارة الفرد في إجراء الإصلاح.

التحكم في الانخفاض اللحامي أثناء الإنتاج

إعادة المعالجة المتكررة لنفس المفصل عادةً ما تعني أن المشكلة قد تجاوزت مستوى المهارة الفردية. وفي الأجزاء الخاضعة لأحمال التعب، فإن ذلك يكتسب أهمية سريعة. Xiris يُشير إلى أن الانخفاض اللحامي يُنشئ نقاط تركيز إجهادية وقد يؤدي إلى بدء التشقق تحت الأحمال الدورية. وفي بيئة الإنتاج، يتوقف مصطلح «اللحام المنخفض» عن كونه تعريفًا مقصورًا على ورشة العمل ليصبح سؤالاً تحكيميًّا: هل يمكن للعملية أن تُنتج دائمًا نفس شكل الحافة (تو)، وتوازن الحرارة، وجودة الملء؟

عندما تتطلب عمليات اللحام في خطوط الإنتاج تحكُّمًا أكثر دقة في الانخفاض اللحامي

إن أعمال السيارات ذات الإنتاج العالي تترك هامشًا ضئيلًا جدًّا للتذبذب. وتوضح شركة JR Automation أن هيكل السيارة غير المُجمَّعة (Body-in-White) قد يحتوي على نحو ٤٠٠٠ إلى ٥٠٠٠ نقطة لحام، بالإضافة إلى ٥٠٠ نقطة لحام أو أكثر في المراحل اللاحقة. وبذلك، فإن اتجاهًا طفيفًا نحو الانخفاض اللحامي، عند تضخيمه عبر هذا العدد الكبير من المفاصل، يتحول سريعًا إلى فرز أو هدر أو إصلاح متكرر. ويكتسب التحكم الأدق أهمية خاصة عندما تتعرَّض الأجزاء للاهتزاز أو الأحمال الصدمية أو تراكم الأبعاد أو متطلبات المواد المختلطة.

ما الذي يجب البحث عنه في شريك اللحام

• حركة لحام روبوتية أو آلية قابلة للتكرار، دون اعتماد كبير على التعديل اليدوي
• إمكانية التتبع والرصد أثناء العملية لضمان اتساق اللحام
• تحكُّم مثبت في تثبيت القطع، ووصول المفصل، وتباين الأجزاء
• قدرات فحص تتجاوز الفحوصات البصرية عند الحاجة
• خبرة عملية مع المعادن المستخدمة في الإنتاج الفعلي، بما في ذلك الفولاذ والألومنيوم حيثما كان ذلك مناسبًا
• نظام جودة بمستوى صناعي للسيارات ومسار واضح للرد عند ظهور العيوب
• القدرة على دعم كلٍّ من التحقق من النماذج الأولية والإنتاج الموسع

للمصنِّعين automotiv الذين يقارنون بين خدمات الدعم الخارجية، تكنولوجيا المعادن شاوي يي يُعَدُّ هذا خيارًا ذا صلةٍ واحدًا يمكن تقييمه وفقًا لذلك الدليل التحققي. وتقدِّم الشركة خدمات لحام مخصصة للسيارات تشمل الفولاذ والألومنيوم وغيرها من المعادن، إلى جانب خطوط التجميع الآلي وطرق التفتيش المتعددة المذكورة في صفحات التصنيع الخاصة بها. كما تُركِّز الشركة في عرض خدماتها على خطوط اللحام الروبوتية المتطوِّرة، ونظام الجودة الحاصل على شهادة IATF 16949، والمخرجات عالية الدقة والمتينة، وسرعة الإنجاز الفعَّالة. وتكتسب هذه النقاط أهميتها لأن منع نحت اللحام (Undercut) يكون أسهل في نظامٍ مستقرٍ مقارنةً بالسعي لتصحيحه بعد وقوعه.

تطبيق إجراءات منع نحت اللحام على أجزاء هيكل السيارة

تتعرض أقواس الهيكل، وعناصر التدعيم، والأجزاء الهيكلية ذات الصلة للاهتزازات ودورات الأحمال المتكررة. وهذا يجعل جودة التوجيه الأمامي (Toe Quality)، وهندسة الحافة (Bead Geometry) القابلة للتكرار، والتحكم الموثَّق في العملية أكثر أهميةً بكثيرٍ من حافة لحام تبدو مقبولةً عند النظرة الأولى فقط. وأفضل المورِّدين يعاملون الوقاية من العيوب كمشكلة نظامية: تثبيت ثابت للأدوات، ومعايير عملية مُحقَّقة، ومراقبة مستمرة لعمليات اللحام، وتفتيش منضبط، ورد فعل سريع عند ظهور أي انحرافات.

يقلل التحكم المستقر في العملية من احتمال تكرار العيب المعروف باسم «الانحسار الجانبي» (Undercut) بشكل أفضل بكثيرٍ من عمليات الإصلاح المتكررة.

أسئلة شائعة حول عيب الانحسار الجانبي في اللحام

١. ما الفرق بين الانحسار الجانبي (Undercut) والنقص في معدن اللحام (Underfill)؟

الانحسار الجانبي هو تجويف أو أخدود يتشكل في المعدن الأساسي بجوار حافة اللحام أو عند الجذر المرئي للوصلة. أما النقص في معدن اللحام فهو منطقة منخفضة داخل معدن اللحام نفسه. ويمكن التمييز بينهما ببساطة عبر تحديد مكان المادة المفقودة: فإذا كان المعدن الأصلي منخفضًا، فهذا يشير على الأرجح إلى وجود انحسار جانبي؛ وإذا كانت سطحية الحافة منخفضة، فهذا يوحي على الأرجح بحدوث نقص في معدن اللحام.

٢. ما السبب المعتاد للانحسار (Undercut) في لحام MIG وTIG واللحام اليدوي (Stick)؟

السبب المشترك هو اختلال التوازن بين عملية الانصهار وعملية إعادة الملء عند حافة اللحام. وفي لحام MIG ولحام القلب المُغذّى بالفلوكس (Flux-core)، فإن السبب الشائع يكمن في سرعة الحركة العالية، أو زيادة الحرارة، أو زاوية مسدس اللحام غير المناسبة. أما في لحام TIG، فإن طول القوس الكهربائي المفرط وتأخر إدخال المادة المالئة غالبًا ما يؤديان إلى نقص المعدن عند الحافة (toe). وفي اللحام اليدوي (Stick)، فإن استخدام تيار كهربائي عالي والتحكم المتسارع في جوانب الحفرة (sidewall) هما من الأسباب الشائعة التي تؤدي إلى ظهور الانحسار في الحفرة.

٣. كيف تفحص اللحام للتحقق من وجود انحسار (Undercut) بشكل صحيح؟

نظِّف المفصل أولًا، واستخدم إضاءة جانبية لكي تبرز الأخاديد الضحلة بوضوح. اتبع كلا حافتي اللحام (weld toes) من البداية حتى النهاية بدلًا من الاكتفاء بالفحص في منتصف البروز (bead) فقط. وإذا كان من الصعب تحديد عمق الانخفاض بدقة، فاستخدم أداة قياس الانحسار أو مقياس اللحام (weld gauge) للحصول على قراءة أكثر اتساقًا. وفي الأجزاء الخاضعة لأحمال التعب أو الأجزاء الحرجة من حيث السلامة، يجب دائمًا مقارنة نتائج الفحص مع الرسم الهندسي، ووثيقة إجراءات اللحام (WPS)، والكود التنظيمي المعمول به.

٤. هل يُعتبر الانحسار (Undercut) عيبًا في اللحام يستدعي دائمًا رفض القطعة؟

لا. ما إذا كان ذلك مقبولًا يعتمد على الكود ومكان اللحام والمواد وحمولة الخدمة ومدى أهمية الجزء. فقد يُسمح بوجود شق صغير في منطقة غير حرجة وفقًا لمواصفة معينة، بينما قد يتطلب شق مشابه عند حافة اللحام في جزء يتعرض للاهتزاز إجراء إصلاح أو مراجعة هندسية.

٥. كيف يمكن لمصانع الإنتاج تقليل حدوث التآكل المتكرر في أجزاء الهيكل السفلي؟

يُشير التآكل المتكرر عادةً إلى وجود مشكلة في التحكم بالعملية، وليس مجرد خطأ من قِبل العامل. وغالبًا ما تكون تحسينات التثبيت، واستقرار المعايير، وحركة القوس الكهربائي المتكررة بدقة، وحلقات التغذية الراجعة الواضحة للتفتيش أكثر فاعليةً من عمليات اللمس المتكررة لإعادة التصحيح. وفي البرامج الخاصة بالسيارات، يبحث المصنعون عادةً عن شركاء يمتلكون خبرة في اللحام الروبوتي، والقدرة على تتبع العمليات، وأنظمة الجودة المعتمدة. وتعتبر شركة «شاويي ميتال تكنولوجي» (Shaoyi Metal Technology) مثالاً جديرًا بالتقييم لأعمال الهيكل السفلي، إذ توفر خطوط لحام روبوتية متقدمة، ونظام جودة معتمد وفق معيار IATF 16949، ولحامًا مخصصًا للصلب والألومنيوم وغيرها من المعادن.