ما هي عمليات التصنيع التي تندرج ضمن روبوتات اللحام؟

إن روبوتات اللحام هي أجهزة تجمع بين تقنية اللحام الآلية، ويمكنها تنفيذ عمليات لحام متنوعة. وتصنف أنواع العمليات بشكل أساسي وفقًا لمبدأ اللحام، ومصدر الحرارة، وسيناريو التطبيق. وفيما يلي تحليل لتصنيفات العمليات الشائعة وخصائص روبوتات اللحام:

أولًا: عملية لحام القوس (النوع الأكثر شيوعًا)

استخدام درجة الحرارة العالية الناتجة عن قوس كهربائي لإذابة المادة الأساسية وسلك اللحام، لتشكيل وصلة ملحومة. مناسبة لمعظم المواد المعدنية.

1. لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)

المبدأ: يتم توليد قوس كهربائي بين قطب كهربائي مستهلك يُغذى باستمرار (سلك لحام) والمادة الأساسية، باستخدام غاز خامل أو نشط لحماية تجمع اللحام.

الأنواع الفرعية:

لحام MIG (لحام القوس المعدني بالغاز الخامل): يستخدم غازات خاملة مثل الأرجون والهيليوم. يكون القوس مستقرًا، وجودة اللحام عالية. مناسب للمعادن غير الحديدية مثل الألومنيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، والنحاس.

لحام MAG (لحام القوس المعدني بالغاز النشط): يستخدم خليطًا من غاز الأرجون + ثاني أكسيد الكربون، والأكسجين، إلخ. منخفض التكلفة ومناسب للصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك، مثل لحام هيكل السيارة.

تطبيق الروبوت: مزود بآلية تغذية الأسلاك ونظام التحكم في تدفق الغاز، يمكنه تحقيق لحام عالي السرعة وتتبع مسار معقد.

2. لحام القوس التنغستيني بالغاز (لحام TIG / GTAW)

المبدأ: يستخدم قطبًا كهربائيًا من التنغستن كقطب كهربائي غير مستهلك لتوليد قوس يذيب المادة الأساسية. يتم إضافة سلك حشو (اختياري)، ويحمي غاز الأرجون تجمع اللحام. يكون القوس مستقرًا، واللحام جميل الشكل.

الخصائص: دقة لحام عالية، مناسبة للألواح الرقيقة (0.5 مم ~ 3 مم) والأجزاء الدقيقة، مثل مكونات سبائك التيتانيوم في مجال الطيران وأجهزة طبية من الفولاذ المقاوم للصدأ.

تكوين الروبوت: يتطلب جهاز تغذية أسلاك عالي الدقة (إذا تم استخدام سلك حشو). سرعة اللحام أبطأ ولكنها قابلة للتحكم بدرجة عالية.

3. لحام القوس المعدني بالغاز ثاني أكسيد الكربون (لحام CO₂)

المبدأ: يستخدم ثاني أكسيد الكربون كغاز واقي، لحام قوس قطب كهربائي مستهلك. منخفض التكلفة وعالي كفاءة الترسيب.

التطبيق: يستخدم بشكل رئيسي في لحام الصفائح السميكة من الصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك، مثل الهياكل الفولاذية والآلات الهندسية. يمكن تجهيز الروبوتات بوظائف اهتزازية لتحسين تشكيل اللحام.

4. لحام القوس المغطى (SAW)

المبدأ: يحترق القوس تحت تدفق حبيبي، ويذوب سلك اللحام، مع تكوين الخبث من التدفق لتغطية اللحام. كفاءة حرارية عالية وجودة لحام مستقرة.

تطبيق الروبوت: مناسب لللحامات الطويلة المستقيمة أو المسبوكات السميكة (مثل أوعية الضغط وسطح السفينة). يتطلب نظام روبوت ذراع أو بوابة.

ثانيًا: عملية لحام المقاومة (مناسبة لوصل الصفائح الرقيقة)

يتم توليد حرارة المقاومة عن طريق مرور التيار عبر سطح اتصال قطعة العمل والمناطق المجاورة، والتسخين والضغط لتشكيل نقاط لحام أو لحامات.

1. لحام النقاط

المبدأ: يستخدم أقطابًا أسطوانية لتطبيق الضغط محليًا على قطعة العمل وتطبيق الكهرباء لتشكيل وصلة ملحومة على شكل نقطة.

تطبيق الروبوت: لحام هيكل السيارة (مثل الأبواب والهيكل)، مزود بمسدسات لحام متعددة النقاط أو كماشات لحام سيرفو لتحقيق إنتاج ضخم عالي السرعة.

2. لحام التماس

المبدأ: يستخدم قطبًا كهربائيًا دوارًا لربط قطعة العمل وتطبيق الكهرباء لتشكيل نقاط لحام متداخلة باستمرار (لحامات)، مع إغلاق جيد.

سيناريوهات التطبيق: خزانات الوقود، أوعية الضغط، ولحام خطوط الأنابيب. يحتاج الروبوت إلى التحكم بدقة في ضغط القطب الكهربائي وسرعة اللحام.

ثالثًا: عملية لحام شعاع الطاقة العالية (دقة عالية، كثافة طاقة عالية)

1. لحام الليزر

المبدأ: يستخدم كثافة الطاقة العالية الناتجة عن تركيز شعاع الليزر لإذابة المادة الأساسية، والتي يمكن أن تحقق لحامًا عميقًا أو لحامًا بالتوصيل الحراري.

الخصائص: سرعة لحام سريعة (يمكن أن تصل إلى أكثر من 10 م / دقيقة)، تشوه صغير، دقة عالية. مناسبة للألواح الرقيقة (0.1 مم ~ 2 مم) والأجزاء الدقيقة (مثل ألسنة البطاريات والمكونات الإلكترونية).

تكامل الروبوت: مزود بمصدر ليزر ليفي ونظام مسح جلفانوميتر، يمكنه تحقيق لحام مسار ثلاثي الأبعاد معقد.

2. لحام شعاع الإلكترون (EBW)

المبدأ: يقصف شعاع إلكترون عالي السرعة سطح قطعة العمل، وتتحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية لإذابة المادة. يحتاج إلى أن يتم في بيئة فراغ.

المزايا: نسبة اختراق اللحام إلى العرض كبيرة (يمكن أن تصل إلى 50: 1)، مناسبة للأجزاء السميكة (10 مم ~ 100 مم) والمواد عالية نقطة الانصهار (مثل سبائك التيتانيوم وسبائك التنغستن)، مثل مكونات محركات الطائرات.

رابعًا: عمليات اللحام الأخرى

1. لحام المسامير

المبدأ: أحد طرفي المسامير على اتصال بالمادة الأساسية، ويتم تطبيق الكهرباء لتوليد قوس لإذابة سطح التلامس، ثم يتم الضغط بسرعة لإكمال اللحام.

تطبيق الروبوت: تثبيت المسامير لهياكل السيارات، لحام موصلات الهياكل الفولاذية، مزود بآلية تغذية مسامير أوتوماتيكية ومسدس لحام.

2. لحام الاحتكاك بالتحريك (FSW)

المبدأ: يستخدم دبوس تحريك دوار لفرك المادة الأساسية لتوليد الحرارة، مما يتسبب في تشوه المادة بشكل بلاستيكي وتشكيل اتصال الحالة الصلبة دون انصهار.

الخصائص: مناسبة للمعادن الخفيفة مثل سبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم. قوة لحام عالية وتشوه صغير. تستخدم في مجال الطيران والنقل السككي (مثل أرضيات عربات القطارات عالية السرعة).

3. لحام القوس البلازمي (PAW)

المبدأ: يشكل القوس المضغوط شعاع بلازما بكثافة طاقة أعلى من لحام TIG، مما يسمح باختراق مواد أكثر سمكًا (3 مم ~ 10 مم). يوفر سرعات لحام أسرع ومناسب لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم.