هل فكرت يومًا في الأبطال المجهولين الذين يربطون آلاتنا معًا؟ في هذه المقالة، سوف نستكشف العالم الرائع للوصلات الميكانيكية، بدءًا من البرشام المتواضع وحتى اللحام العظيم. وبصفتي مهندس ميكانيكي متمرس، سأرشدك إلى نقاط القوة والقيود والتطبيقات الخاصة بكل طريقة. وفي النهاية، ستقدر الدور الحيوي الذي تلعبه هذه الوصلات في عالمنا الهندسي.
في القرنين التاسع عشر والعشرين، تم تثبيت العديد من الهياكل الفولاذية الهامة، مثل برج إيفل وهياكل السيارات. وفي أواخر القرن العشرين، تم لحام عدد كبير من الهياكل، بما في ذلك هياكل السيارات. ومع ذلك، كانت هناك حاجة إلى أن تكون بعض الهياكل أخف وزناً وأقوى في نفس الوقت، مثل هياكل الطائرات والجسور الفولاذية، وهذه تستخدم تقنية الربط اللولبي.
من من منظور قوة التحمّل، يتمتع التثبيت بقدرة تحمل قص أفضل ولكن قدرة تحمل الشد أضعف. يمكن أن تتحمل الوصلات المثبتة بمسامير كلاً من قوة الشد والقص. يمكن أن يتحمل اللحام أيضًا قوة الشد والقص ولكنه عرضة للتمزق.
الوصلات المثبتة بمسامير هي وصلات قابلة للفصل، في حين أن التثبيت واللحام ليسا كذلك. وهذا يجعل الوصلات المثبتة بمسامير أفضل في الهياكل التي تتطلب صيانة أو استبدال جزء.
وفيما يتعلق بضمان الجودة، فإن الوصلات المثبتة بمسامير أفضل من التثبيت، وهو أفضل من اللحام. اللحام هو الأقل سهولة للتحقق من الجودة، وهذا هو السبب في أن طائرات الطيران المدني تستخدم اللحام بشكل أقل.
للحام أكبر تأثير على خواص المواد، مما يسبب إجهادًا وتشوهًا كبيرًا متبقيًا. وهذا أمر مقبول بالنسبة للجسور والسيارات ولكنه ليس مثاليًا بالنسبة للأشكال الديناميكية الهوائية مثل أسطح الطائرات.
من من منظور التكلفة، تعتبر الوصلات المثبتة بمسامير أكثر تكلفة من الوصلات المبرشمة والملحومة. كما أنها تضيف وزنًا إضافيًا، مما يجعلها أقل استحسانًا في بعض التطبيقات.
بالنسبة لوصلات المواد غير المتشابهة (مثل الألومنيوم والتيتانيوم، والمركب والتيتانيوم، وسلسلة مختلفة من سبائك الألومنيوم)، لا يعد اللحام خيارًا جيدًا. يتم ربط المواد المختلفة بشكل شائع في الطائرات، لذلك يتأثر نطاق التطبيقات بشكل كبير باللحام.
من المرجح استخدام الوصلات ذات البراغي واللحام في الهندسة المدنية نظرًا لموثوقيتها وفعاليتها من حيث التكلفة. وتوفر البراغي أفضل موثوقية، خاصة الوصلات ذات الاحتكاك العالي القوة بالمسامير التي توفر تحكمًا ممتازًا وتكاليف أقل.
الوصلات المثبتة بمسامير أسهل في بيئات الإنشاءات الميدانية. فهي لا تتطلب عمليات تسخين التثبيت واللحام، مما يجعلها أكثر تحكمًا. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن فحص الوصلات المثبتة بمسامير بسهولة أكبر، مما يضمن جودة واتساق أعلى.
تحافظ الوصلات المثبتة بمسامير على السلامة الهيكلية في ظل التشوهات الكبيرة والأحمال الديناميكية، مما يجعلها مناسبة للجسور التي تواجه ضغوطًا مختلفة بمرور الوقت. يضمن استخدام البراغي عالية القوة بقاء الوصلات قوية ومتينة.
PS1: عيوب اللحام من الصعب نسبيًا التحكم فيها، مما يؤدي إلى خصائص إجهاد غير متناسقة.
PS2: التثبيت الساخن، خاصةً مع التثبيت الأكبر تيتانيوم المسامير، وتستخدم أيضًا بشكل شائع في الطائرات.
شرح تكميلي: كل تقنية اتصال تتقدم وأدت إلى ظهور أنواع مختلفة.
على سبيل المثال، يمكن تقسيم التثبيت إلى تثبيت أحادي الجانب وتثبيت ذاتي الثقب.
يُستخدم التثبيت بالثقب الذاتي في الوقت الحالي بشكل أكبر في صناعة السيارات، كما أن المعدات باهظة الثمن.
يُستخدم التثبيت أحادي الجانب بشكل أساسي في الحالات التي لا يكون فيها الهيكل مفتوحًا وهو تطبيق منخفض في صناعة التعبئة والتغليف.
هناك تقنيات تثبيت أكثر تقدماً على الطائرات يصعب تحديد موقعها.
التقنيات الجديدة، مثل اللحام, اللحام بالليزرواللحام بالاحتكاك التحريك، وتستخدم أيضًا في صناعة الطيران.
يحتوي اللحام بالليزر على منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة وتشوه صغير.
لم يتم دراسة آلية اللحام بالاحتكاك التحريكي بشكل واضح وتختلف عن غيرها من طرق اللحام.
ولذلك، لم تعد النظرة السابقة لاستخدام اللحام في السيارات والتثبيت في الطائرات دقيقة.
فيما يتعلق بالجسور، لا أعرف الكثير، ولكن من الناحية البديهية، فإن معظم هذه الهياكل الكبيرة الحجم تراعي عوامل التكلفة ولا تراعي الوزن، وغالباً ما لا تستخدم أحدث الأساليب التكنولوجية.
إذا أخذنا في الاعتبار فقط الخصائص الميكانيكية لطريقة التوصيل نفسها، دون الأخذ في الاعتبار تعقيد التصنيع والبناء في الموقع، فمن المرجح استخدام الوصلات المثبتة بمسامير واللحام في الهندسة المدنية نظرًا لموثوقيتها وفعاليتها من حيث التكلفة.
تتمتع البراغي بأفضل موثوقية، وخاصة الوصلات من نوع احتكاك البراغي عالية القوة. في الهندسة، يفضل دائمًا استخدام تقنية أكثر قابلية للتحكم مع تشتت أصغر، مما يؤدي إلى تحقيق تكاليف أقل وموثوقية أعلى. ولذلك، تعتبر الوصلات عالية القوة من نوع احتكاك البراغي عالية القوة حاليًا طريقة مثالية لمثل هذه المتطلبات الهندسية.
يتطلب التثبيت على الساخن التقليدي تسخين البرشام قبل التثبيت، وهو ما قد يكون مرهقًا في الميدان. ويصعب التحكم في عملية التبريد الطبيعي (التلدين)، مما يؤدي إلى تفاوت القوة والموثوقية. تخفف التقنيات الحديثة مثل التثبيت الذاتي الثقب من بعض هذه المشكلات ولكنها تأتي مع ارتفاع تكاليف المعدات.
في الهندسة المدنية، تكون الهياكل الفولاذية بشكل عام أكثر سمكًا وأكبر حجمًا، والمسامير المستخدمة ليست مثل المسامير الباردة. فهي تحتاج إلى التسخين أولاً، ثم يتم ضرب الطرف المستقيم في قبضة بواسطة المبرشم.
إليكم صورتين أخريين، يجب أن تفهموا الآن كيف أصيبت مسامير جسر وايبايدو وبرج إيفل!
التدفئة > التركيب > التشكيل والتشكيل
في مجال الهندسة المدنية، تكون الهياكل الفولاذية عمومًا أكثر سمكًا وأكبر حجمًا، والمسامير المستخدمة ليست مثل المسامير الباردة.
يجب أن يتم تسخينها أولاً، ثم يتم ضرب الطرف المستقيم في قبضة بمبرشم.
في هذه العملية، خضع البرشام في الواقع لعمليتين: المعالجة الحرارية والطرق.
في ظل الظروف الصناعية الحديثة، تتم معظم عمليات المعالجة الحرارية والتشكيل في مصانع المعالجة المعدنية والميكانيكية.
يجب التحكم في درجة حرارة بدء المعالجة الحرارية وسرعة التسخين والتبريد. كما يتم الانتهاء من التشكيل باستخدام قوالب عالية الدقة.
في بيئة المعالجة الميدانية، من الواضح أنه لا يمكن التحكم في أي منهما بشكل جيد وبتكلفة منخفضة.
بالنسبة لمعظم تركيبات الهندسة المدنية في الموقع، بعد تشكيل البرشام، يتم خفض درجة الحرارة في البيئة الطبيعية الخارجية. هذه العملية هي في الواقع "التلدين.
يقلل التلدين من قوة الفولاذ ويزيد من الليونة.
ومع ذلك، فهي تختلف عن المعالجة الحرارية في المصنع التي يتم فيها تسخين الفولاذ في فرن كهربائي مزود بمقياس حرارة، ويتم التحكم في درجة الحرارة بواسطة جهاز تحكم آلي.
لا يحب المهندسون التلدين غير المنضبط الذي يحدث بشكل طبيعي في المجال.
يتم تلدين المسامير بشكل طبيعي في المكون، ومن المستحيل معرفة مقدار القوة التي ستنخفض بالضبط ومقدار الإجهاد المتبقي.
حتى إذا واجهت بعض الحوادث، مثل المطر أو الرياح القوية، فإنها ستؤدي إلى "التبريد"، وهو عكس "التلدين".
الأداء النهائي لهذا النوع من البرشام الساخن متغير للغاية.
لضمان الموثوقية الكلية للمشروع، لن يتم الاستفادة من قوة البرشام بشكل كامل، مما سيزيد من عدد المسامير المطلوبة، مما يؤدي إلى إهدار وتعقيد التصميم.
بالإضافة إلى ذلك، فإن البناء مرهق، ويحتاج كل برشام إلى التسخين قبل الاستخدام. والآن، لا تستخدم هذه المسامير الساخنة كثيرًا في مجال الهندسة المدنية.
يتأثر اللحام في الموقع بالعوامل البيئية، مما يؤدي إلى عيوب محتملة مثل الشقوق والفقاعات وإدراج الخبث والاختراق غير الكامل. إن مراقبة الجودة أمر صعب، ويتطلب عمالة ماهرة وتقنيات فحص متطورة. كما يُدخل اللحام أيضًا ضغوطًا متبقية كبيرة وتشوهات في المواد، مما قد يضر بالسلامة الهيكلية.
كان يُعتقد في السابق أن اللحام شيء بسيط للغاية، ولكن عند أخذ دورات في الهيكل الفولاذي وقراءة القليل من المعلومات، لم تكن الحقيقة غير ذلك. إن عملية اللحام تتضمن الكثير من الأشياء، مما يجعلها مسألة كبيرة ومعقدة للغاية. العملية برمتها عبارة عن مجموعة كبيرة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية المختلفة.
يمكن أن يكون اللحام مهنة متخصصة، وهو ليس مجرد لحام في مدرسة مهنية أو تقنية عليا، بل يمكن أن يكون تخصصًا في جامعة بحثية. طورت العديد من البرامج مثل MARC وNASTRAN وحدات لحام لمحاكاة عملية اللحام. حتى في مجال الهندسة المدنية، لا يزال هناك عدد كبير من العلماء الذين يدرسون تأثير اللحام على الهيكل، مما يدل على مدى تعقيد اللحام. سيؤدي اللحام إلى إذابة المواد في منطقة التوصيل، كما ستتحمل المواد القريبة من منطقة التوصيل درجات حرارة عالية.
لذلك، في ظل ظروف بناء موقع الهندسة المدنية، نظرًا لأن درجة الحرارة أعلى من درجة حرارة المسامير، يمكن أن يصل الإجهاد المتبقي الناجم عن التبريد وإعادة التبلور إلى قوة الخضوع للمادة. لا يمكن التحكم في تأثير المعالجة الحرارية على المنطقة المحيطة بها، وسوف تتغير قوة وصلابة المواد المحيطة بها. في الوقت نفسه، فإن عملية اللحام ليست مجرد تغيير فيزيائي فحسب، بل تتفاعل أيضًا مع الغاز المحيط و تدفق اللحام لإنتاج بعض البقايا.
عادةً ما يكون اللحام في الموقع عبارة عن لحام يدوي، ولا مفر من حدوث أخطاء، مما يؤدي إلى حدوث عيوب مثل القطع السفلية واللحامات الخاطئة واللحامات الخاطئة. هذه الأنواع من العيوب يمكن أن يكون لها تأثير كبير على صلابة الهيكل وأداء التعب.
لا يمكن لحام جميع المواد بسهولة، خاصةً في بيئة البناء في الموقع. على سبيل المثال، الألومنيوم له متطلبات عالية في المصنع، والمشهد أكثر صعوبة. على الرغم من أن الفولاذ هو المادة الأكثر استخدامًا في الهندسة المدنية، إلا أنه قابلية اللحام تختلف على نطاق واسع. عالية القوة و سبائك الصلب عادةً ما تكون قابلية اللحام ضعيفة بسبب اختلاف المواد، وارتفاع درجة انصهار الأكاسيد في الألومنيوم، والتبريد السريع جدًا، والتفاعلات أثناء اللحام.
في بيئة المصنع، يمكن لحام مواد مثل الفولاذ بواسطة اللحام بقوس الأرغون وتقنيات اللحام الأخرى التي تتطلب المزيد من المعدات. ومع ذلك، فإن موقع البناء محدود بسبب البيئة البسيطة، و اللحام بالقوس الكهربائي بشكل عام، مما يجعل من غير الواقعي لحام هذه المواد.
على الرغم من أن المواد الخام عبارة عن فولاذ عالي القوة أو فولاذ عادي، إلا أنه يتم الحصول عليها من خلال المعالجة الباردة والساخنة المختلفة في بيئة المصنع. ونتيجة لذلك، يكاد يكون من المستحيل لحام اللحامات في الموقع بنفس الخصائص.
تعتبر الوصلات المثبتة بمسامير أكثر قابلية للإدارة في الموقع بسبب التخلص من عمليات التسخين. ومع ذلك، فإن المحاذاة الدقيقة لثقوب المسامير أمر بالغ الأهمية، ويمكن أن يؤدي سوء المحاذاة إلى تكاليف إضافية للعمالة والمواد. تتطلب الوصلات عالية القوة من نوع احتكاك البراغي عالية القوة إعدادًا دقيقًا للسطح وشدًا محكمًا لضمان قوة احتكاك مناسبة.
بالمقارنة مع التثبيت واللحام، يكون التثبيت بالمسامير أكثر تحكمًا في بيئة الإنشاءات الميدانية دون عملية تسخين قد تتسبب في معالجة حرارية غير منضبطة.
يتم إنتاج كل من المكونات والمسامير في بيئة المصنع، وبالتالي فإن اتساق المنتج جيد جدًا، ويمكن ربطها في الموقع. تتشابه الوصلات الحاملة للضغط مع المسامير، ولكن قوة واتساق البرغي أفضل من البرشام.
الوصلات الاحتكاكية ليست متشابهة، وهناك مشكلة متضمنة في البناء الميداني - التحكم في الاحتكاك. يتأثر الاحتكاك بضغط سطح التلامس و خشونة السطحولكن يمكن الآن حل هذه المشكلة من خلال مسامير التواء القص ومفاتيح عزم الدوران وتقنيات إعداد السطح.
يحتوي البرغي الملتوي بالقص على رأس مستدير يشبه البرشام في أحد طرفيه، بدون زوايا، ويتم تثبيت البرغي من خلال شريحة (أو رأس خوخ) في الطرف الآخر. يوجد عنق دقيق بين المسمار والمسمار، ويتم لف المسمار عندما يصل عزم الدوران الناتج عن الاحتكاك بين المكوّن والمسمار إلى الحد الالتوائي للعنق.
يمكن استخدام مفتاح عزم الدوران لإحكام ربط البراغي السداسية الكبيرة لتحقيق نفس تأثير مسامير اللف بالقص. لن يكون من الصعب جدًا لفها لأن أحدهم يعاني من نزلة برد اليوم، ولن يكون الأمر مثيرًا جدًا لأن أحدهم سيذهب إلى المنزل المجاور الليلة (إذا كانت البراغي ضيقة جدًا، فسوف تنكسر).
معالجة السطح يمكن إجراؤها في المصنع عن طريق السفع الرملي أو وضع طلاء مضاد للصدأ بعد السفع الرملي.
باستخدام الوصلة من نوع الاحتكاك، يتم نقل القوة بين الأعضاء من خلال الاحتكاك، وبالتالي فإن أداء الوصلة يساوي بشكل أساسي أداء العضو نفسه. وهو أكثر انسجامًا مع مفهوم التصميم، كما أن القوة والصلابة وأداء التعب مضمون.
رسم تخطيطي لكيفية استخدام مفتاح الربط
هل تعتقد أنني أريد أن أهتف لوصلات الترباس؟ لا!
يعرف أي شخص قام بتركيب هياكل فولاذية في الموقع مدى الإحباط الذي يسببه توصيل البرغي يمكن أن تكون المنشآت.
قد لا تتطابق فتحات المسامير مع البرغي لأسباب مختلفة (خطأ في التصنيع، وتشوه اللحام، وتشوه القوة...)، وليس من غير المألوف أن تكون المسامير بعيدة عن المسامير بمقدار ملليمتر واحد.
يتم استخدام مطرقة راينهاردت الثقيلة لدفع مسمار القص في الثقب وجعل الثقب مطابقًا.
ومع ذلك، لم يتلاءم المكونان معًا، ولم يكن من الممكن إحكام ربط البراغي.
في الموقع الحفر والتصحيح قد يضعف المكوّن أكثر من اللازم.
في بعض الأحيان يتطلب الأمر لحام الإصلاح أو إصلاح الأكمام الفولاذية، وهو أمر مزعج للغاية.
في العديد من الحالات، لا يمكن توصيل ألواح التوصيل مباشرة بين المكونات، ولا تنسى قطع الشق الذي تم لفه من البراغي.
كل هذا يضيف زيادة كبيرة في استخدام المواد.
البراغي أغلى من الوصلات العادية Q345\Q235 من حيث الوزن، لذا فإن سعر الوصلات المثبتة بمسامير مرتفعة للغاية.
لا توجد مثل هذه المشكلة في اللحام، ويمكن لحامها مباشرةً دون اختلاف كبير في الموضع.
ميزة أخرى للحام هي أنه سريع.
وفي الوقت نفسه، لا يمكن استخدام شعلة اللحام للتوصيل فقط بل للقطع أيضًا، مما يسمح بالتصحيح السريع لأخطاء البناء.
في معظم الأحيان، يمكن إجراء اللحام مباشرة بين الأعضاء دون الحاجة إلى ألواح إضافية وبمواد أقل.
إن قوة الفولاذ الذي يمكن لحامه باللحام القوسي ليست عالية جدًا بشكل عام، و قوة اللحام يمكن أن تكون أعلى من المادة الأساسية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن منطقة اللحام تشمل المكون بالكامل، مما يترك هوامش أمان وموثوقية كافية.
لذلك، يعتبر اللحام طريقة شائعة أثناء التركيب في الموقع لأنها مريحة.
ومع ذلك، لا يمكن تطبيق طرق مختلفة عندما يتعذر الحصول على الجودة المستقرة المطلوبة في بيئة معينة بتكلفة منخفضة بما فيه الكفاية.
والسبب في الجودة غير المستقرة للحام في الموقع هو أن البيئة الخارجية لا يمكن التحكم فيها، ولا يمكن الاعتماد على التشغيل البشري.
ولذلك، إذا تم نقل اللحام إلى بيئة المصنع، فإن النتائج ستكون مختلفة تمامًا.
تساعد ماكينات اللحام الأوتوماتيكية وورش العمل المغلقة والعمليات مثل الاستقامة والطحن والمعالجة الحرارية بعد اللحام على ضبط تشوه اللحام وتقليل الإجهاد المتبقي.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد معدات الكشف عن العيوب على نطاق واسع في الكشف عن جودة اللحامات وإصلاحها.
لذلك، لا تزال أفضل طريقة لإنتاج بعض المكونات غير القياسية في بيئة المصنع هي اللحام.
يمكن أيضًا تحسين عملية التثبيت باستخدام تقنيات أفضل، مثل عملية التسخين.
في الماضي، كانت تستخدم أفران الفحم، ولكن ظهرت الآن أفران كهربائية تستخدم مبدأ التسخين بالتيار الدوامي لتسخين البرشام بسرعة.
نظرًا لأن البرشام يتم تسخينه ثم تبريده، فإنه سيضع ضغطًا كبيرًا على الصفيحة ويمكن أن يضغط على الصفيحة.
علاوة على ذلك، نظرًا لأن المسامير نفسها جيدة نسبيًا في المتانة، فإنها تستخدم أحيانًا في الهياكل التي تتعرض لأحمال ديناميكية. لا يزال من الضروري الاستمرار في استخدام المسامير لإصلاح بعض الجسور الفولاذية القديمة.
على سبيل المثال، الصورة أدناه مختارة من أخبار صحيفة قوانغتشو اليومية حول إصلاح جسر هايزو.
نظرًا للطبيعة الضخمة للهندسة المدنية، فإن استخدام المسامير الساخنة آخذ في الانخفاض في هذا المجال. ومع ذلك، فإن المسامير الباردة (مثل مسامير السحب) لا تزال مفيدة عند توصيل الجلود الخفيفة والألواح الرقيقة لأنها أخف وزنًا وتستخدم مواد أقل من البراغي.
بالإضافة إلى ذلك، ليس من السهل لحام الألواح الرقيقة والمسامير الباردة مناسبة لتوصيل أنواع مختلفة من المواد، خاصةً للوصلات التي تتطلب قوة أقل. وفي مجال الهندسة المدنية، تُستخدم عادةً في توصيل ألواح الصلب ذات الجدران الرقيقة وألواح الصلب المقطوعة وهي مكونات رقيقة جدًا. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك الأسوار المؤقتة في مواقع البناء.
لذا، يجب النظر في طريقة الاتصال:
كل نوع من أنواع الاتصال له نطاقه الخاص في التطبيق.
لا يزال هناك العديد من الاستخدامات للمسامير في مجالات مثل الطيران، ولكن هذا ليس مجالي، وقد حان الوقت ليقدم الأشخاص الآخرون في مجال الطيران المزيد.
كان التثبيت بالبرشام شائع الاستخدام في بناء السفن قبل الحرب العالمية الثانية ولكنه أصبح الآن قديمًا. وعلى الرغم من تقادمه في صناعة بناء السفن، إلا أن الوصلات المبرشمة لا تزال تستخدم في بناء الطائرات الحديثة، ولكنها تختلف كثيرًا عن الوصلات المبرشمة المستخدمة في السفن قبل الحرب العالمية الثانية.
نظراً للحاجة إلى تقليل الوزن الفارغ، فإن غالبية مواد الطائرات المستخدمة هي الألومنيوم والمواد المركبة. ليس من السهل لحام الألومنيوم، بينما لا يمكن لحام المواد المركبة. وبالنظر إلى أن الطائرة يجب أن تكون مقاومة للماء أيضاً، فإن التثبيت هو الخيار الأفضل لبناء الطائرات.
تُستخدم الوصلات المثبتة بمسامير في الغالب في الإنشاءات الداخلية (المباني والجسور والرافعات والمنشآت المثبتة على سطح السفينة/منصات المحيط). من السهل إزالة الهياكل المثبتة بمسامير ولكن ليست مانعة للماء، والمسامير نفسها عرضة للصدأ (يمكن أن تتراكم المياه في أخاديد المسامير).
اللحام هو في الأساس الطريقة الوحيدة لربط المكونات المستخدمة في الصناعة البحرية اليوم (يحل محل التثبيت تماماً)، ويستخدم أيضاً في الإنشاءات البرية. وبالمقارنة مع الوصلات المثبتة بمسامير، يتميز اللحام بميزة عدم النفاذية. بالمقارنة مع التثبيت، يتميز اللحام بميزة السرعة والجودة المعاصرة تكنولوجيا اللحام أكثر موثوقية. أما العيب فهو أنه ليس من السهل تفكيكها، ويجب تفجير المكونات أو قطعها عند التفكيك، مما يضر بإمكانية إعادة استخدام المواد الخام.
وبالإضافة إلى سرعة البناء البطيئة، يمكن مقارنة هيكل الهيكل المبرشم قبل الحرب العالمية الثانية بقطعة من البلاستيك الصودا ويمكن مقارنة تيتانيك الجديدة المبنية بتقنية اللحام الحديثة بقطعة من البلاستيسين.
مفتاح أي هيكل معدني كبير هو في الواقع نقطة اتصال المكونات!
وهذا صحيح سواء كانت سفينة، أو طائرة، أو مركبة، أو صاروخ.
لا يمكن أن يكون لوحان متصلان أقوى من لوح مركب لمرة واحدة.
فيما يتعلق باللحام: لا ينبغي الاعتماد بشكل كامل على نتائج اللحام في المصنع.
حتى لو كان مواد اللحام أقوى من المادة الأصلية، فإن المادة الأصلية على الخط الحدودي ستظل ضعيفة بعد اللحام. تذكّر!
مثال على ذلك
دعني آخذ مشروعًا فعليًا كمثال (أنا أستمتع بالتعلم من خلال الأمثلة العملية)، باستخدام مبنى مصنع ذو هيكل فولاذي بإطار فولاذي ذو بوابة كمثال.
نظرًا لارتفاع تكلفة وصعوبة استخدام التثبيت في مباني الهياكل الفولاذية العادية، دعونا نناقش اللحام والتثبيت بالمسامير.
متطلباتنا لمصنع مزود برافعة هي كما يلي:
دعنا نبدأ بالوصلة بين العمود الفولاذي للباب الصلب والأساس.
تنقسم قاعدة العمود إلى وصلات صلبة ووصلات مفصلية.
بالنسبة لمعدات الطاقة، فإننا نميل إلى عمل وصلة صلبة لأن الحمل الديناميكي للرافعة، وخاصة حمل الكبح الأفقي، يمكن أن يتسبب بسهولة في عدم الاستقرار الكلي.
يمكننا لحام أو تثبيت قاعدة العمود بالمسامير، ولكن اللحام ليس من السهل جدًا القيام به.
نظرًا لأن قدم العمود متصلة بالأساس الموجود أسفل العمود، إذا كانت ملحومة بالكامل، فمن السهل أن تتسبب في حدوث مشاكل مثل عدم كفاية درز اللحام، ومن الصعب ضمان ثبات العمود أثناء عملية اللحام.
هل أنت خائف من النظر إلى قضيب اللحام في يدك بينما تتجهم مؤخرتك وتنظر إلى العمود المتدلي؟
ثانياً، دعنا نتحدث عن وصلات العمود-العارضة. هذا لا يهم.
وطالما أنها متصلة بإحكام، فإن كلاً من البراغي واللحام مقبول، ولكن اللحامات معرضة للصدأ، لذلك يجب أن يكون مصنعي الهياكل الفولاذية موثوقين.
إذا كانت فتحات المسامير معطلة قليلاً، فقد تبكي في دقيقة.
مرة أخرى، يجب أن يكون العمود المقاوم للرياح مفصلياً.
لذا لا تتردد، خذ البرغي وجرّب.
أخيرًا، إذا تعطل المصنع يومًا ما (لا تضربني يا رئيس)، ما مدى سهولة توصيل البرغي؟ يمكن لشخصين أن يفكوا ثلاثة مصانع في يوم واحد ويبيعونها في الليل.
باختصار، إذا كانت الوصلة يجب أن تكون وصلة مفصلية، استخدم البراغي.
إذا كانت الوصلة جامدة، فإن الاختيار بين وصلات اللحام والوصلات المثبتة بمسامير يعتمد على الحالة وصعوبة ومستوى مهارة عمال اللحام.
الوصلات المثبتة بمسامير أسهل وتتطلب مهارة أقل، ولكن لها متطلبات أعلى بالنسبة للشركة المصنعة من حيث الدقة ومراقبة الجودة.
يمكن للوصلات الملحومة أن توفر المال ولكن لها متطلبات أعلى لصلابة المواد ومهارة عمال اللحام.
بعد الانتهاء من العمل، سيُطلب من وحدة الفحص إجراء الفحص، ولكن من المحتمل أن تكون الشركة المصنعة غير راضية في حالة وجود أخطاء وقد تقدم خصمًا.
ومع ذلك، إذا كنت واثقًا من وصلاتك المثبتة بالمسامير وتعتقد أن الحكومة قد تهدم أرض مصنعك، فيمكنك استخدام وصلة الترباس لطلب تعويض عن المصنع، ثم البحث عن قطعة أرض جديدة للبناء عليها.
الرأي أ
لقد انتهيت للتو من تقييم بحث أساسي حول معدات المعالجة وسأشاركك أفكاري.
تكمن المشكلة الأكبر في كل من التثبيت والتثبيت بالمسامير في أنهما يتعارضان مع الهدف الأكبر المتمثل في تقليل الوزن.
تعاني البراغي أيضاً من مشكلة في انزلاق الأسلاك وتخفيفها.
يتميز كل من التثبيت والمسامير بمبادئ بسيطة وتقنية مجربة.
هناك العديد من أنواع اللحام، بما في ذلك اللحام بالاحتكاك واللحام بالتحريك واللحام بالقوس الليزري.
وتتمثل ميزة اللحام في إمكانية تقليل الوزن.
العيب هو أن بعض المواد المعدنية ذات قابلية لحام ضعيفة وعرضة للتشقق والتشوه.
يتطلب لحام نفس المادة والمواد المختلفة تقنيات لحام مختلفة.
بالإضافة إلى عملية التصنيع، فإن تصنيع معدات اللحام الآلي صعب أيضًا.
الرأي ب
اللحام
المزايا: مناسب لمختلف الأشكال، ويوفر الفولاذ، ويمكن أن يكون آليًا، ويتميز بكفاءة إنتاج عالية.
العيوب: تتأثر الجودة بشدة بمواد اللحام الاستهلاكية والمناولة.
برشاقة
المزايا: اتصال موثوق بنقل القوة، والمتانة، واللدونة الجيدة، والجودة سهلة الفحص، وتستخدم عادة في الهياكل الخاضعة للحمل الديناميكي.
العيوب: خردة الصلب والعمل الإضافي المتضمن.
تنقسم البراغي إلى براغي شائعة ومسامير عالية القوة.
من السهل التعامل مع البراغي الشائعة ولا ينبغي أن تنقص.
تحتوي البراغي عالية القوة على مزايا كل من البراغي العادية والوصلات المبرشمة ويمكن استخدامها الآن بدلاً من الوصلات المبرشمة.
الرأي ج
يمكن ملاحظة الأجزاء المبرشمة التي بها عيوب بسهولة، مما يجعلها مفيدة في مجال الطيران وبناء السفن والجسور وغيرها من المجالات.
يتميز اللحام بكفاءة وقوة عالية، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في صناعة الآلات والمعدات والسيارات.
وصلات البراغي ملائمة للتفكيك، مما يجعلها تستخدم بشكل أساسي في عملية التجميع. على سبيل المثال، يعتبر اللحام في نوافذ الطائرة أمرًا مزعجًا للصيانة، كما أن اللحام أثناء الطيران محفوف بالمخاطر.
يمكن أن يجعل التثبيت بالبرشام من السهل إصلاح العيوب التي يتم العثور عليها أثناء الصيانة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تثبيت الأجزاء الهيكلية المعدنية لهيكل السيارة إلى الإضرار بكفاءة الإنتاج وقوته.
في مشروع الاستاد الوطني (عش الطائر)، يؤدي لحام جميع الأجزاء إلى ضغط مركّز في مناطق معينة ويجعل البناء غير مريح بسبب الكميات الكبيرة من اللحام في مواقع مرتفعة. الحل الأكثر موثوقية هو صنع "الفروع" في المصنع وتجميعها في الموقع.
قام أحد معلمي التثبيت بإصلاح جسر مبرشم بناه اليابانيون عن طريق تسخين المسامير باستخدام اللحام بالغازثم تحطيمها بمطرقة ثقيلة عندما تبرد.
من الصعب إصلاح اللحام المتصدع داخل الجسر حيث لا يمكن هدم الجسر بأكمله وإعادة لحامه.
الرأي د
تتناول الإجابة المقدمة نقطتين فقط، في حين أن مزايا التثبيت غير واضحة.
توفر البراغي صلابة وليونة جيدة في كل من صفيحة التوصيل والمسامير.
تحافظ على قدرتها على التحمل حتى في ظل التشوهات الكبيرة وتتمتع بمقاومة قوية للزلازل.
من السهل ملاحظة متى يتم تجاوز حمل العقدة.
صلابة اللحام ليست جيدة، خاصةً في درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعله عرضة للتلف الهش.
أثناء الإنشاء، قد لا يكون البناء بالمسامير مريحًا مثل اللحام، ولكن من السهل التحكم في جودة البناء.
يمكن أن ينتج عن اللحام، خاصة اللحام الميداني، عيوبًا مثل الشقوق والفقاعات والخبث وتسرب اللحام وعدم ذوبان لحام الاختراق.
لديها متطلبات عالية لموظفي اللحام ومن الصعب مراقبة جودة البناء.
المحتوى التقني للموجات فوق الصوتية الشائعة الاختبارات غير المدمرة أعلى من اختبار عزم دوران البرغي عالي القوة، كما أن تكاليف المعدات والعمالة أعلى.
الرأي هـ
بناءً على حدسي الخاص، اسمحوا لي أن أناقش بعض المفاهيم.
إن عملية التثبيت هو الأبسط. البرشام نفسه عبارة عن صب، ويمكن تحقيق التثبيت عن طريق حفر ثقوب في الجسم فقط. العيب هو أن البرشام يمكن أن يتشوه وينهار إذا تعرض لصدم طولي كبير بما فيه الكفاية.
عملية البرغي أكثر تعقيدًا لأن ليس كل البراغي تعمل ذاتيًا. يجب صنع خيط البرغي نفسه بواسطة مخرطة، ويحتاج ثقب المفصل أيضًا إلى أداة ماكينة لنقش النمط السلبي. بالمقارنة مع التثبيت، تكون البراغي أقوى عند مواجهة الصدمات المباشرة. ومع ذلك، قد تصبح البراغي مفكوكة بمرور الوقت إذا تعرضت الوصلة لاهتزازات ترددية لفترات طويلة، كما أن السطح الملولب للبراغي عرضة للصدأ بشكل خاص.
عملية اللحام هي الأكثر تعقيدًا. ومن حيث المزايا، لا يقتصر اللحام على الربط بين المواد فحسب، بل يدمج المواد أيضًا. ولذلك، يجب أن يكون اللحام أفضل من النوعين السابقين من حيث القوة، وضيق المياه، وضيق الهواء، والتوصيل الكهربائي.
الرأي و
عيوب اللحام:
يمكن أن يكون التشوه شديدًا، حيث إن ارتفاع درجة حرارة اللحام يؤدي إلى تركيز الإجهاد عند اللحام. ولذلك، فإن العديد من الوصلات السطحية عالية الدقة وعالية المتطلبات تستخدم اللولبات والربط اللاصق.
من الصعب فحصها. وبعد اللحام، يلزم وجود معدات اختبار خاصة للكشف عن أي عيوب، مما قد يزيد من التكاليف.
يمكن أن تكون قيود الموقع مشكلة أيضاً.
من الصعب تفكيكها. إذا حدث خطأ في اللحام، يجب قطع الوصلة وإعادة لحامها.
تتميز بأداء توصيل جيد وهي عملية للحام المعدات الكبيرة ذات الأشكال والأحجام المختلفة للمواد.
يتميز بصلابة جيدة، وأداء عام، ومانع تسرب جيد.
الرأي زاي
يمكن إزالة البراغي بسهولة، ولكنها تشغل مساحة وتضيف وزناً، لذلك يتم استخدامها باعتدال إذا لم تكن هناك حاجة لإزالتها. يتطلب اللحام معدات وساعات عمل، ولا يمكن لحام جميع المواد. أصبح التثبيت بالمسامير أقل شيوعًا.
الرأي هـ
عادةً ما يتم تثبيت أو لحام الأجسام الثابتة، مثل الجسور والأبراج ومسامير البناء، بينما يتم لحام أو تثبيت الأجسام أو الأجزاء المتحركة معًا نظرًا لأن الحركة يمكن أن تفك البراغي. ليس من الممكن فحص كل برغي قبل كل رحلة.
اللحام هو الخيار الأكثر ثباتًا لأن كلا من الوصلات المبرشمة والمثبتة بمسامير تربط بين جزأين عن طريق الاحتكاك، وهو أمر غير مناسب إذا كانت هناك قوة في اتجاه الانتقال بين الجزأين. يدمج اللحام مكونين في وحدة واحدة.
إذا كانت هناك قوة في اتجاه الترجمة بين جزأين، فمن الممكن النظر في تثبيتهما بمسامير إذا كانا مدعومين ببعضهما البعض. على سبيل المثال، إذا كان أحد الجزأين يحتوي على أخاديد والجزء الآخر يحتوي على قضبان محدبة، فيمكن تثبيتهما بمسامير إذا كانا متوافقين مع بعضهما البعض. المبدأ هو تحويل قوة احتكاك الترجمة إلى ضغط على الحامل، مما يحسن قوة التحمل والثبات بشكل كبير.
الرأي الأول
الوصلات المبرشمة هي فئة واسعة، والبراغي هي أحد أكثر الأنواع شيوعًا. يمكن أن يوفر التثبيت بالمسامير أو التثبيت عالي القوة قوة أكبر من اللحام، ولكن الجانب السلبي هو ارتفاع التكلفة. تستخدم الطائرات الوصلات المبرشمة التي تكون أقوى وأخف وزناً من الوصلات اللولبية العادية، مثل برغي بوم بوم وبرغي هاك وغيرها. بما أن الطائرات تتطلب معايير سلامة عالية، فلا يمكن لحامها ويجب استخدام التثبيت بالبرشام. لا تتطلب القطارات عالية السرعة مثل هذه المعايير العالية، لذلك عادةً ما تستخدم اللحام. السيارات لديها معايير أقل من ذلك ويمكنها استخدام اللحام، على الرغم من أن بعض مصنعي السيارات مثل لاند روفر صنعوا سيارات بهيكل كامل من الألومنيوم ومثبتة بالبرشام مثل الطائرات، لكنها باهظة الثمن للغاية.
الجسور ليست من اختصاصي، ولكن بالنسبة لبعض المتطلبات الخاصة، مثل الحاجة إلى إبقاء الجسر خفيف الوزن أثناء استخدام الفولاذ عالي القوة، قد لا يكون اللحام ممكنًا بسبب لحام رديء أداء الفولاذ عالي القوة. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون هناك متطلبات لمقاومة التآكل بالقرب من شاطئ البحر، وبما أن الفولاذ المقاوم للتآكل يصعب لحامه أيضًا، فغالبًا ما يتم استخدام التثبيت لضمان السلامة.
شهدت تكنولوجيا اللحام في السنوات الأخيرة تطورات كبيرة تعالج بعض عيوبها التقليدية:
تلعب اعتبارات الصيانة والإصلاح أيضًا دورًا حاسمًا في اختيار طرق التوصيل:
يتطور مجال الوصلات الإنشائية باستمرار، مع استمرار البحث والتطوير المستمر الذي يهدف إلى تحسين قوة ومتانة وكفاءة الطرق المختلفة:
يعد اختيار الوصلات المبرشمة أو المثبتة بمسامير أو الوصلات الملحومة في الهندسة الإنشائية قرارًا معقدًا يتأثر بالخصائص الميكانيكية وظروف الإنشاء ومراقبة الجودة ومتطلبات الصيانة والتكلفة. في حين أن كل طريقة لها مزاياها وعيوبها، فإن التطورات في التكنولوجيا والمواد تعمل باستمرار على تعزيز قابليتها للتطبيق والأداء. بالنسبة للمنشآت كبيرة الحجم مثل الجسور، توفر الوصلات المثبتة بمسامير حلًا موثوقًا وقابلًا للصيانة، وتوازن بين احتياجات القوة والمتانة وسهولة الفحص. مع تطور الصناعة، ستعمل التقنيات الهجينة والمبتكرة على تحسين كفاءة وفعالية الوصلات الإنشائية بشكل أكبر، مما يضمن إنشاءات أكثر أمانًا ومرونة.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR