اللحام بالحث

اللحام بالحث هو نوع من أنواع اللحام يستخدم الحث الكهرومغناطيسي لتسخين قطعة العمل. يحتوي جهاز اللحام على ملف حثي يُغذى بتيار كهربائي بترددات الراديو . يُولّد هذا التيار مجالًا كهرومغناطيسيًا عالي التردد يؤثر على قطعة العمل، سواء كانت موصلة للكهرباء أو مغناطيسية حديدية . في قطعة العمل الموصلة للكهرباء، يكون التسخين الرئيسي ناتجًا عن التسخين المقاوم ، والذي ينتج عن تيارات مستحثة تُسمى التيارات الدوامية . أما في قطعة العمل المغناطيسية الحديدية، فينتج التسخين بشكل أساسي عن التخلف المغناطيسي ، حيث يُشوّه المجال الكهرومغناطيسي المجالات المغناطيسية للمادة المغناطيسية الحديدية بشكل متكرر . عمليًا، تخضع معظم المواد لمزيج من هذين التأثيرين.

يمكن لحام المواد غير المغناطيسية والعوازل الكهربائية، مثل البلاستيك ، بالحث عن طريق غرسها بمركبات معدنية أو مغناطيسية حديدية، تُسمى مستقبلات حرارية ، تمتص الطاقة الكهرومغناطيسية من ملف الحث، فتسخن، ثم تفقد حرارتها إلى المادة المحيطة بها عن طريق التوصيل الحراري . ^{[ 1 ]} كما يمكن لحام البلاستيك بالحث عن طريق تضمينه بألياف موصلة كهربائيًا، مثل المعادن أو ألياف الكربون. تعمل التيارات الدوامية المستحثة على تسخين الألياف المضمنة مقاوميًا، فتفقد حرارتها إلى البلاستيك المحيط بها عن طريق التوصيل. ويُستخدم لحام البلاستيك المقوى بألياف الكربون بالحث بشكل شائع في صناعة الطيران.

تُستخدم عملية اللحام بالحث في عمليات الإنتاج الطويلة، وهي عملية مؤتمتة للغاية، وتُستخدم عادةً في لحام وصلات الأنابيب. تتميز هذه العملية بسرعتها الفائقة، حيث يمكن نقل كمية كبيرة من الطاقة إلى منطقة محددة، مما يؤدي إلى انصهار أسطح التلامس بسرعة كبيرة، وبالتالي يمكن ضغطها معًا لتشكيل لحام متواصل .

يتناسب عمق اختراق التيارات، وبالتالي التسخين، من السطح عكسيًا مع الجذر التربيعي للتردد. كما تؤثر درجة حرارة المعادن المراد لحامها وتركيبها على عمق الاختراق. تشبه هذه العملية إلى حد كبير لحام المقاومة ، باستثناء أنه في حالة لحام المقاومة، يتم توصيل التيار باستخدام نقاط تلامس مع قطعة العمل بدلًا من استخدام الحث.

اكتشف مايكل فاراداي اللحام بالحث لأول مرة. تشرح أساسيات اللحام بالحث أن اتجاه المجال المغناطيسي يعتمد على اتجاه تدفق التيار، وأن اتجاه المجال يتغير بنفس معدل تغير تردد التيار. على سبيل المثال،  سيؤدي تيار متردد بتردد 120 هرتز إلى تغيير اتجاه المجال 120 مرة في الثانية. يُعرف هذا المفهوم بقانون فاراداي.

عند إجراء اللحام بالحث، تسخن قطع العمل إلى ما دون درجة حرارة الانصهار، وعندما توضع حواف القطع معًا، تُدفع الشوائب للخارج لتكوين لحام مطروق صلب. ^{[ 2 ]}

تُستخدم عملية اللحام بالحث لربط العديد من المواد البلاستيكية الحرارية والمركبات ذات المصفوفة المتصلبة بالحرارة. وتشمل الأجهزة المستخدمة في عمليات اللحام بالحث مولد طاقة بترددات الراديو، ومحطة تسخين، ومادة العمل، ونظام تبريد.

يأتي مولد الطاقة إما على شكل ترانزستور أو صمام مفرغ، ويُستخدم لتوفير تيار متردد بجهد 230-340 فولت أو بتردد 50-60  هرتز للنظام. وتُحدد هذه القيمة بنوع ملف الحث المستخدم مع الجهاز.

تستخدم محطة التسخين مكثفًا وملفًا لتسخين قطع العمل. يتوافق المكثف مع خرج مولد الطاقة، بينما ينقل ملف الحث الطاقة إلى القطعة. عند اللحام، يجب أن يكون الملف قريبًا من قطعة العمل لزيادة نقل الطاقة إلى أقصى حد، وتُعد قطعة العمل المستخدمة أثناء اللحام بالحث عنصرًا أساسيًا مهمًا لتحقيق الكفاءة المثلى. ^{[ 3 ]}

تتضمن بعض المعادلات التي يجب مراعاتها في اللحام بالحث ما يلي:

الحساب الحراري: ${\displaystyle {\bar {Q}}(x,t)={\eta (J_{0}^{2})\rho \over C_{r}}}$

أين:${\displaystyle C_{r}}$الكتلة الحرارية

${\displaystyle \rho }$المقاومة الكهربائية

${\displaystyle \eta }$الكفاءة

${\displaystyle J_{0}}$هي الكثافة السطحية

معادلة نيوتن للتبريد: ${\displaystyle q^{n}=h(T_{s}-T_{B})}$

أين:${\displaystyle q^{n}}$كثافة التدفق الحراري

h هو معامل انتقال الحرارة

${\displaystyle T_{s}}$هي درجة حرارة سطح قطعة العمل

${\displaystyle T_{B}}$هي درجة حرارة الهواء المحيط ^{[ 4 ]}

• التسخين بالحث
• لحام الحث المزروع لللدائن الحرارية

• دليل اللحام الصادر عن جمعية اللحام الأمريكية، المجلد الثاني، الطبعة الثامنة
• ديفيز، جون؛ سيمبسون، بيتر (1979)، دليل التسخين بالحث ، ماكجرو هيل، رقم ISBN 0-07-084515-8.