لحام المعادن المختلفة: الحشو والتخفيف
اللُّحام بين معدنين مختلفين ليس أيًّا منهما ولا مادة الحشو كما اشتريتها: هو سبيكة ثالثة تتكوّن في الحوض.
ما هو التخفيف
القوس يصهر الحافّتين ويخلطهما مع الحشو. حصّة المعدن الأساسي في الخليط الناتج هي التخفيف، وهي التي تقرّر التركيب النهائي — ومعه البنية والتشقّق.
مخطّط شيفلر
يحوّل التركيب إلى موضع على خريطة بنيوية: مكافئ الكروم على محور، ومكافئ النيكل على الآخر، والمناطق أوستنيت ومارتنزيت وفريت. النقطة التي تهمّك ليست نقطة الحشو ولا نقطة المعدن الأساسي بل نقطة اللُّحام بعد الخلط.
الحساب يعطيه حاسبة مكافئ الكروم والنيكل مع أثر التخفيف.
الحالات الشائعة
- مقاوم للصدأ + كربوني. حشو 309L أو 309LMo. أشيع حالة وأوضحها.
- مقاوم للصدأ + سبائك نيكل. حشو أساسه النيكل (ENiCrFe أو ما يماثله).
- فولاذ مختلف الدرجة، كلاهما كربوني. يُختار الحشو حسب الأضعف مقاومةً لا الأقوى.
| الوصلة | معدن الحشو | ملاحظة |
|---|---|---|
| 304 / 316 + فولاذ كربوني | 309L / 309LMo | الخيار الأساسي: مفرط السبك ليصمد أمام الامتزاج |
| فولاذ مقاوم للصدأ + فولاذ Cr-Mo | 309L أو سبيكة نيكل | النيكل حيث تعمل الوصلة ساخنة |
| فولاذ كربوني + فولاذ منخفض السبائك | بحسب الجانب الأضعف | يُحسب التسخين المسبق للأكثر قابلية للتصلّد منهما |
| ديوبلكس + فولاذ كربوني | 309LMo / 2209 | راقب حرارة ما بين المرورات: الديوبلكس حسّاس لها |
| فولاذ مقاوم للصدأ + حديد زهر | نيكل (Ni، NiFe) | يُعامَل كما يُعامَل الحديد الزهر |
| أوستنيتيان مختلفان، 304 و316 | بحسب الجانب الأعلى سبكًا | 316L لوصل 304 بـ316 |
| فولاذ مقاوم للصدأ + ألمنيوم | — | لا يُلحَمان بالانصهار إطلاقًا: يلزم وصلة انتقالية |
كيف تخفض التخفيف
تيار أقلّ، ونفاذ أضحل، ومرّات رفيعة. وطبقة عازلة أوّلًا — «الطبقة الفاصلة»: مرّة أولى من الحشو الغنيّ على الحافّة الكربونية، ثم اللحام فوقها. هكذا يقع التخفيف الأكبر في طبقة مصمّمة له.
فرق التمدّد
الأوستنيتي يتمدّد أكثر من الكربوني بنحو 50 بالمئة. في الخدمة الحرارية المتقلّبة يعطي هذا إجهادًا دوريًّا عند السطح البيني — وهو سبب فشل متأخّر لا علاقة له بجودة اللحام نفسه. عند التصميم لخدمة ساخنة يُختار حشو نيكلي لأن تمدّده بين الاثنين.
مثال محسوب على مخطّط شيفلر: زوج واحد وستّة احتمالات
فولاذ أوستنيتي مقاوم للصدأ 18/9 (A) مع فولاذ كربوني (B)، وحشو من نوع 309L. التراكيب هي القيم الافتراضية في حاسبة مخطّط شيفلر، ولا نغيّر إلّا الحصص — أي كم يدخل اللحامَ من كلّ معدن:
| حصص A / B / الحشو، % | Cr-eq | Ni-eq | البنية من المخطّط | الفريت |
|---|---|---|---|---|
| 15 / 15 / 70 | 20.0 | 13.1 | أوستنيت مع فريت | 0–5 % |
| 25 / 25 / 50 | 17.1 | 11.9 | أوستنيت | 0 % |
| 35 / 35 / 30 | 14.1 | 10.8 | أوستنيت مع مارتنزيت | 0 % |
| 50 / 50 / 0 | 9.7 | 9.1 | مارتنزيت | — |
| 30 / 10 / 60 | 20.3 | 13.1 | أوستنيت مع فريت | 0–5 % |
| 10 / 30 / 60 | 16.7 | 11.9 | أوستنيت مع مارتنزيت | 0 % |
- 15/15/70 — تخفيف نحو 30 %، كما في القطب المغلّف بخطوط ضيّقة: أوستنيت مع فريت، والفريت 0–5 %. هذه هي المنطقة المطلوبة.
- 25/25/50 — نصف اللحام من المعدن الأساسي: أوستنيت بلا فريت. لا مارتنزيت، لكنّ الأوستنيت الخالص معرّض للتشقّق الساخن.
- 35/35/30 — القوس يصهر الجدران أساسًا، تغلغل عميق وتأرجح عريض: أوستنيت مع مارتنزيت. هنا تبدأ الهشاشة.
- 50/50/0 — صهر بلا حشو: مارتنزيت. ولهذا لا يُوصل الفولاذ المقاوم بالفولاذ الكربوني بمرّة TIG بلا سلك.
- 30/10/60 و 10/30/60 — حصّة الحشو نفسها، لكنّ القوس أُزيح مرّة إلى جهة المقاوم ومرّة إلى جهة الكربوني. النتيجة: أوستنيت مع فريت مقابل أوستنيت مع مارتنزيت. هذا هو الرقم وراء قاعدة «القوس نحو المقاوم».
المخطّط يعطي منطقة لا ضمانًا: النقطة القريبة من حدّ تنتقل بتغيّر صغير في تركيب الصبّة. ولفولاذك أدخل التحليل من شهادة المصنع، وقدّر الحصص من مقطع عياني للعيّنة.
كيف يبقى التخفيف منخفضًا عمليًّا
TIG مع الحشو والقطب المغلّف يخفّفان عادةً أقلّ من MAG بالانتقال الرذاذي؛ ومع MAG يُلتزم القوس القصير أو النبضي. والسطران الأخيران في الجدول يبيّنان أنّ موضع القوس يزن بقدر الطريقة: حصّة الحشو نفسها تقع في منطقتين مختلفتين بحسب المعدن الأساسي الذي يصهره القوس. فإن لم يكفِ ذلك، بقيت الطبقة الفاصلة المذكورة أعلاه.
المقاوم مع الكربوني خطوة بخطوة
- أدوات خاصّة بالفولاذ المقاوم. الفرشاة أو القرص الذي لمس الفولاذ الكربوني يفرك جزيئات حديد في المقاوم — ثم تظهر خطوط صدأ على الجهة التي لم يكن يُفترض أن تصدأ.
- التسخين المسبق حسب الجهة الكربونية. احسب مكافئ الكربون لها ودرجة الحرارة في حاسبة التسخين المسبق؛ والمقاوم لا يحتاجه.
- حشو 309L — قطب E 23 12 L (AWS E309L)، وسلك G 23 12 L Si (ER309LSi)، وقضيب TIG W 23 12 L؛ وللمقاوم المحتوي على الموليبدنوم 309LMo.
- الجذر على الأنبوب — مع غاز حماية من الداخل في جهة المقاوم، وإلّا تأكسد الجذر حتى السواد.
- التنظيف بعد اللحام — تخليل أو تخميل للمقاوم وحده؛ والجهة الكربونية تُطلى كأيّ فولاذ أسود.
أخطاء شائعة وكيف تُرى
- 308L بدل 309L — شقّ على طول خطّ الانصهار في الجهة الكربونية، وغالبًا بعد التحميل فقط. يكشفه الفحص بالسائل النافذ أو الكسر.
- تيّار زائد مع MAG — خطّ عريض مسطّح غائص في الفولاذ الكربوني، وصلادة عند خطّ الانصهار أعلى بوضوح من المعدنين.
- تشقّق ساخن في محور اللحام — أوستنيت خالص بلا فريت كما في احتمال التخفيف بالنصف؛ الشقّ يجري في منتصف الخطّ فور اللحام.
- صدأ على المقاوم بجانب اللحام — تلوّث بالحديد من أدوات مشتركة، لا عيب في الحشو. وقواعد المقاوم نفسه — لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.
أسئلة متكرّرة
لماذا 309L ولماذا لا 308L؟
لأن الحافّة الكربونية تخفّف اللُّحام وتهبط بمكافئ الكروم فيه. الحشو 308L مصمّم لوصلة بين مقاومين للصدأ؛ وإذا خُفّف بالفولاذ الكربوني يقع في منطقة المارتنزيت على مخطّط شيفلر ويتشقّق. أمّا 309L فمسبوك بزيادة تكفي ليبقى أوستنيتيًّا بعد التخفيف.
كم يبلغ التخفيف عمليًّا؟
من 20 إلى 40 بالمئة حسب النفاذ. التيار المنخفض والنفاذ الضحل يعطيان الطرف الأدنى، والنفاذ العميق الطرف الأعلى. وهذا يعني أن ضبطك أنت يغيّر تركيب اللُّحام — لا مادة الحشو وحدها.
وماذا عن الوصلات مع الألمنيوم؟
الألمنيوم مع الفولاذ لا يُلحم انصهاريًّا عمليًّا: يتكوّن مركّب بين معدني هشّ جدًّا عند السطح البيني. الحلول أخرى — لحام احتكاكي، أو وصلة انتقالية جاهزة، أو ربط ميكانيكي.
بأيّ سلك MIG يُلحم الفولاذ المقاوم مع الفولاذ الكربوني؟
بسلك 309LSi، أي G 23 12 L Si وفق EN ISO 14343 (ER309LSi وفق AWS)، مع خليط غاز للفولاذ المقاوم. بالقوس القصير أو النبضي — فالرذاذي يصهر فولاذًا كربونيًّا أكثر من اللازم ويرفع التخفيف.
أيّ قطب يصل الفولاذ المقاوم بالفولاذ الإنشائي؟
قطب 309L: E 23 12 L وفق EN ISO 3581، وبرمز AWS E309L-16 أو -17. وللمقاوم المحتوي على الموليبدنوم (316L) 309LMo. أمّا قطب 308L فلا يصلح لهذه الوصلة.
هل يلزم تسخين مسبق عند لحام المقاوم مع الكربوني؟
الجهة الكربونية هي التي تقرّر: إذا تطلّب مكافئ الكربون والسُّمك تسخينًا مسبقًا، يُسخَّن كما لو كانت تُلحم وحدها. والجهة الأوستنيتية لا تحتاجه.
آخر تحديث: