سلك لحام ذو قلب تدفق من كربيد البورون 80#

1. ما معنى هذا الوصف؟

• كربيد البورون (B₄C): هذا هو المكون الرئيسي. يُعد كربيد البورون من أصلب المواد المعروفة، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الماس ونيتريد البورون المكعب. تتراوح صلابته على مقياس موس بين 9 و10. هذه الصلابة الفائقة هي ما يمنح طبقة اللحام خاصيتها الأساسية:  مقاومة استثنائية للتآكل .
• 80#: يشير هذا إلى حجم حبيبات كربيد البورون الكاشطة  قبل دمجها في السلك. يشير الرمز “#” إلى معيار حجم الشبكة الأمريكي. يتوافق حجم حبيبات 80 شبكة مع متوسط ​​حجم حبيبات يبلغ حوالي 180 ميكرون (0.007 بوصة). هذا حجم حبيبات خشن نسبيًا، مناسب لمقاومة التآكل الشديدة بدلاً من الحصول على سطح أملس.
• سلك اللحام ذو القلب المحشو بالتدفق (FCAW): هذا هو نظام التوصيل. وهو عبارة عن أنبوب معدني (الغلاف) مملوء بمسحوق (القلب المحشو بالتدفق). في هذه الحالة، يتكون القلب المسحوق من جزيئات كربيد البورون ممزوجة بعوامل حشو أخرى.

2. الغرض والتطبيق

• مقاومة فائقة للتآكل: هذه هي الوظيفة الأساسية. تصبح طبقة اللحام مادة مركبة حيث يتم تضمين جزيئات B₄C شديدة الصلابة في مصفوفة معدنية متينة (عادة ما تكون أساسها الحديد).
• خاصية التزييت الجيدة: يتمتع كربيد البورون بخصائص التزييت الذاتي في ظروف معينة.
• امتصاص النيوترونات: يعتبر B₄C مادة ماصة قوية للنيوترونات، ولكن نادرًا ما يكون هذا هو السبب في استخدامه في التغطية الصلبة؛ فمقاومة التآكل هي الدافع الرئيسي.

• التعدين ومعالجة المعادن: رؤوس الحفر، وبكرات الكسارات، ومطارق الطحن، ودوافع مضخات الطين، وبراغي النقل التي تتعامل مع الخامات شديدة الكشط.
• البناء: أسنان الحفارات، وحواف شفرات الجرافات، ورؤوس القطع لآلات حفر الأنفاق.
• الزراعة: المحاريث، أدوات الحراثة التي تعمل في التربة الرملية أو الصخرية.

3. كيف يعمل: عملية اللحام

1. اللحام: يتم تغذية السلك ذي القلب المتدفق بشكل مستمر إلى قوس اللحام (عملية مثل FCAW أو SAW – اللحام بالقوس المغمور).
2. الانصهار: ينصهر الغلاف المعدني الخارجي، مشكلاً مصفوفة حوض اللحام. ويولد قلب التدفق درعاً غازياً واقياً وخبثاً لحماية المعدن المنصهر من الهواء.
3. اندماج الجسيمات: تُطلق جسيمات كربيد البورون الموجودة في اللب إلى حوض اللحام. ونظرًا لارتفاع درجة انصهارها الشديد (أكثر من 2400 درجة مئوية)، فإنها  لا تنصهر ، بل تبقى على شكل جسيمات صلبة.
4. التصلب: تتصلب بركة اللحام، مما يؤدي إلى احتجاز جزيئات كربيد البورون الصلبة داخل مصفوفة معدنية أكثر صلابة وليونة. والنتيجة هي طبقة مركبة من مصفوفة معدنية (MMC) على سطح القطعة.

4. الاعتبارات والتحديات الحاسمة

• صعوبة بالغة في اللحام: يتفاعل كربيد البورون مع الحديد. عند درجات حرارة القوس الكهربائي، يمكن أن يذوب ويُشكّل بوريدات الحديد، وهي مواد شديدة الصلابة ولكنها هشة للغاية. وهذا قد يؤدي إلى:
  • حساسية عالية للتشقق: يكون اللحام عرضة للتشقق بسبب الإجهادات المتبقية العالية والهشاشة. لذا، يُعد التسخين المسبق والتحكم الدقيق في درجة حرارة اللحام بين الطبقات أمراً  بالغ الأهمية .
  • يتطلب خبرة: هذا ليس سلك لحام للمبتدئين. إنه يتطلب مشغلين ذوي مهارات عالية يفهمون إجراءات التغطية السطحية للمواد الهشة.
• توافر محدود: تستخدم أسلاك التصليد السطحي القياسية الشائعة كربيدات الكروم أو كربيدات التنجستن. أما أسلاك كربيد البورون فهي منتج متخصص ونادر. لذا، يُنصح بالتواصل مع مصنّعي أسلاك التصليد السطحي المتخصصين، وليس مع موردي مواد اللحام العامة.
• التكلفة: كربيد البورون مادة باهظة الثمن. سيكون هذا السلك أغلى بكثير من سبائك التصليد السطحي القياسية.
• قابلية التشغيل: لا يمكن تشغيل طبقة اللحام النهائية  باستخدام الأدوات التقليدية. ولا يمكن تشطيبها إلا بالطحن باستخدام عجلات الماس أو عجلات نيتريد البورون المكعب (CBN).

5. مقارنة بأسلاك التصليد السطحي البديلة

خاتمة

1. هل التآكل شديد بما يكفي لتبرير تكلفته وتعقيده؟ بالنسبة لـ 90% من أعمال التغطية السطحية الصلبة، سيكون سلك كربيد الكروم أو كربيد التنجستن كافيًا وأسهل بكثير في التطبيق.
2. هل لديّ لحامون مهرة وضوابط صارمة للإجراءات (خاصة التسخين المسبق) لمنع التشقق؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، فمن المرجح أن يفشل التطبيق.