اللحام على علب الصفيح
- مقدمة
- وصف موجز لأهمية اللحام في صناعة العلب.
- ذكر أنواع العلب (قطعتين أو ثلاث قطع) ومدى صلتها بصناعة التعليب.
يعد اللحام عملية أساسية في تصنيع العلب، خاصة بالنسبة للعلب المكونة من ثلاث قطع، والتي تستخدم عادة في صناعة تعليب الأسماك. يتم إنشاء هذه العلب من صفيحة مستطيلة من القصدير يتم لفها في أسطوانة وربطها معًا باستخدام خط رأسي ملحوم. ويضاف إلى هذا القسم الأسطواني طرفان: القاع أو القاعدة والغطاء. يتم وضع الغطاء بعد ملء المحتويات الموجودة في المعلب. يتم ربط الغطاء والقاعدة بجسم العلبة من خلال عملية تعرف باسم الإغلاق المزدوج، وهو أمر بالغ الأهمية لتشغيل الحاوية بشكل صحيح، حيث أن التنفيذ السيئ لهذه العملية يمكن أن يؤدي إلى فقدان الإحكام الحاوية واحتمال تلوث الأغذية المعبأة بعد المعالجة.
اللحام الكهربائي، الذي تم تقديمه في ستينيات القرن الماضي، هو طريقة توفر الطاقة على شكل تيار كهربائي لتوليد الحرارة اللازمة لصهر الأجزاء المعدنية المراد ربطها، دون الحاجة إلى إضافة سبيكة. كان هذا التقدم التكنولوجي حاسمًا لتحسين إنتاج العلب ثلاثية القطع، مثل تلك المستخدمة للمشروبات والمعلبات، وسرعان ما تم اعتماده في الصناعة نظرًا لكفاءته.
باختصار، يعتبر اللحام خطوة أساسية في صناعة العلب التي تضمن سلامة الحاوية وإغلاقها، وحماية المحتوى من العوامل الخارجية ومنع تدهوره. وهذا مهم بشكل خاص في صناعة التعليب، حيث تعد جودة وسلامة التغليف أمرًا ضروريًا للحفاظ على الأسماك وغيرها من الأطعمة.
- التاريخ والتسلسل الزمني
- التطور التاريخي للحام العلب، مع تسليط الضوء على معالم مهمة مثل إدخال عملية اللحام الكهربائي في الستينيات.
لقد كان لحام العلب عنصرًا حاسمًا في صناعة التعبئة والتغليف المعدنية، وقد شهد تطوره تقدمًا تكنولوجيًا كبيرًا عبر التاريخ. كان إدخال اللحام الكهربائي في الستينيات من أهم المعالم في تطور لحام العلب. في هذا الوقت، تم تطوير عمليتين مختلفتين للحام غير المخلوط، بهدف ربط الحواف الجانبية لأجسام العلب المكونة من ثلاث قطع.
تعتمد عملية اللحام الكهربائي على تطبيق كمية من الطاقة في وقت معين على المناطق المراد ضمها. وتتحول هذه الطاقة، المتوفرة على شكل تيار كهربائي، إلى حرارة قادرة على صهر الأجزاء المعدنية المراد لحامها. كانت شركة Continental Can رائدة في تقديم تقنية تُعرف باسم “Conoweld”.
حدث تقدم كبير آخر في عام 1975 مع نظام اللحام بالهريس السلكي أو WIMA. تضمنت هذه التقنية استخدام سلك نحاسي ممدود ومسطح، مما يزيد من سطح التلامس في منطقة اللحام وينتج وصلة أكثر صلابة وملاءمة مع لفة بعرض 1 مم فقط. قامت شركة Soudronic بتطوير استخدام هذا السلك النحاسي كقطب كهربائي وسيط بين وصلة العلبة وبكرات اللحام النحاسية، مما أدى إلى حل مشكلة تلوث سطح القطب الكهربائي وتحسين جودة اللحام.
مكنت هذه التطورات مصنعي العلب من إنتاج حاويات جانبية ملحومة من غير السبائك لاستخدامها في صناعة المواد الغذائية وغيرها من التطبيقات الصعبة، مما يمثل تغييرًا كبيرًا في تصنيع العلب وتحسين كفاءة وجودة عملية اللحام.
وفيما يتعلق بمزايا كل تقنية:
كونويلد :
- المزايا: السماح بإنتاج العلب بعملية لحام دون إضافة سبائك، وهو ما كان مناسبًا لصناعة المواد الغذائية وغيرها من التطبيقات الصعبة.
ويما :
- المزايا: يعمل اللحام باستخدام سلك جانبي على تحسين جودة اللحام عن طريق تجنب تلوث القطب الكهربائي وزيادة سطح التلامس في منطقة اللحام. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعادة تدوير نفايات الأسلاك النحاسية، مما يوفر فائدة اقتصادية.
مثلت هذه التقنيات تقدمًا كبيرًا في تصنيع العلب وحسّنت كفاءة وجودة عملية اللحام في الصناعة.
- أساسيات اللحام الكهربائي
- المبادئ الفيزيائية التي تحكم اللحام الكهربائي.
- وصف عملية توفير الطاقة وتحولها إلى حرارة لصهر المعادن.
اللحام بالمقاومة الكهربائية هو عملية تستخدم لربط المعادن عن طريق الصهر، ويمكن إجراؤها بمواد حشو أو بدونها. يعتمد هذا النوع من اللحام على توليد الحرارة بسبب المقاومة التي توفرها المواد لمرور تيار كهربائي عالي الكثافة.
الحرارة المتولدة أثناء اللحام هي دالة لمقاومة المواد والملامسات (R)، وشدة التيار الكهربائي (I)، والزمن الذي يتدفق خلاله التيار (t)، حسب قانون الجول. الصيغة الرياضية التي تصف هذه العلاقة هي W = R x I^2 xt، حيث W هي الطاقة الحرارية المتبددة بالجول، I هي شدة التيار بالأمبير، R هي المقاومة بالأوم وt هو الوقت بالثواني .
يتضمن التكوين الأساسي للحام المقاومة قطبين كهربائيين يطبقان قوة (F) على المعادن المراد لحامها. وفي الوقت نفسه، يمر تيار كهربائي عبر المعادن على مدى فترة من الزمن، مما يولد الحرارة اللازمة لصهر المعادن، وينتهي الأمر، مع الضغط المبذول، بربطها معًا.
درجة حرارة انصهار القصدير، أحد مكونات الصفيحة المقدرة، هي 232 درجة مئوية، في حين أن درجة حرارة الفولاذ الأساسي هي 1200-1300 درجة مئوية. أثناء اللحام، يذوب القصدير بسرعة ويمكن أن يترسب على الأقطاب الكهربائية، مما يزيد من مقاومة التلامس. ولتجنب هذه المشكلة والحفاظ على كفاءة العملية، يتم استخدام سلك نحاسي بين البكرات التي تقوم بنقل الطويق وتفريغ القصدير وتبديد جزء من الحرارة المتولدة.
- المواد والطلاءات
- وصف المواد المستخدمة في تصنيع العلب، مثل الصفيح والفولاذ المطلي بالكروم (TFS).
- أهمية التخميل ووزن طلاء القصدير.
الصفيح هو مادة تستخدم تقليديا في صناعة الحاويات المعدنية، وخاصة للأغذية. يتكون من قاعدة فولاذية مغطاة بطبقة رقيقة من القصدير. يعتبر طلاء القصدير هذا مهمًا لأنه يوفر مقاومة للتآكل ومناسب للحام الكهربائي، وهو أمر ضروري لتصنيع العلب. يتراوح وزن طلاء القصدير بشكل عام من 2.8 إلى 11.2 جم/م2، بزيادات قدرها 2.8 جم/م2. بالنسبة للعلب التي لا تحتوي على بطانة داخلية، يكون الوزن عادةً 8.4 جم/م2 أو 11.2 جم/م2. يساهم القصدير أيضًا في الحماية الكهروكيميائية لأي مناطق مكشوفة من القاعدة الفولاذية.
من ناحية أخرى، ظهر TFS، أو الفولاذ الخالي من القصدير، والمعروف أيضًا باسم صفيحة الكروم، كبديل للصفيح استجابة لارتفاع أسعار القصدير والمخاوف بشأن استنزاف مصادره. يتمتع TFS بدعم أساسي من الفولاذ ومحمي بطبقة من الكروم وأكسيد الكروم المطبقة على كلا الجانبين. يتم تحقيق هذا الطلاء عن طريق الترسيب الكهروكيميائي من محاليل حمض الكروميك. على الرغم من أن سمك طبقة الطلاء أقل بكثير مقارنة بالصفيح، إلا أنها توفر تجانسًا عاليًا ومساحة معدن الحديد المكشوف في المسام أقل من مساحة الصفيح.
يعتبر التخميل بمثابة معالجة مسبقة حاسمة يتم تطبيقها على كل من الصفيحة المقصدرة وTFS لتحسين مقاومتها للتآكل. تتضمن هذه العملية إنشاء طبقة واقية تقلل من تفاعل المعدن، وبالتالي ميله إلى التآكل. في حالة الصفيح المقصدر، يتم تحقيق التخميل باستخدام فيلم التخميل، بينما في TFS يتم استخدام طلاء مختلط يتكون من الكروم وأكسيد الكروم.
يعد التلميع عملية أخرى يمكن تطبيقها على هذه المواد لتقليل مخاطر التآكل بشكل أكبر. ومع ذلك، فإن استخدام الطلاءات الملمعة ليس دائمًا قابلاً للتطبيق أو مربحًا، ويعتمد تطبيقها على المنتج الذي ستحتوي عليه العلبة وظروف التخزين التي ستخضع لها.
- المعدات والآلات
- التعديلات الأولية وصيانة المعدات لضمان جودة اللحام.
في عملية اللحام، لضمان جودة اللحام، من الضروري إجراء التعديلات المناسبة وصيانة المعدات. هذا يتضمن:
- اضبط تيار اللحام وقوته لتحقيق الدمج الصحيح للمعدن دون التسبب في حروق أو ثقوب.
- حافظ على نظافة جميع أجزاء محطة اللحام، حيث أن تراكم الأوساخ أو البقايا يمكن أن يؤثر على جودة العملية. يتضمن ذلك تنظيف الغبار الكهروستاتيكي وتنظيف موزع الورنيش وتنظيف بكرات اللحام.
- فحص وضبط هندسة اللحام، مثل التداخل، وطحن شكل حزم اللحام لضمان وصلة ثابتة وقوية.
- تأكد من إزالة الخط بشكل فعال أثناء تغييرات أمر الإنتاج أو تغييرات المناوبة.
- مشاكل وحلول في اللحام
- مناقشة حول مشاكل اللحام الشائعة.
- استراتيجيات الوقاية من هذه المشاكل وحلها.
في اللحام بالمقاومة، وهي طريقة شائعة الاستخدام في الصناعة المعدنية، يمكن أن تنشأ مشاكل مختلفة تؤثر على جودة اللحام. نناقش أدناه بعض عيوب اللحام الرئيسية وأسبابها المحتملة:
- اللحام البارد : يحدث هذا العيب عندما لا يتم الحصول على حرارة كافية لصهر المواد بشكل صحيح، مما يؤدي إلى ضعف الوصلة. قد تشمل الأسباب عدم كفاية التيار، أو عدم كفاية قوة القطب، أو قصر وقت اللحام.
- اللحام الساخن : يحدث عندما تكون الحرارة المتولدة مفرطة، مما قد يسبب تشوهات أو ثقوب في المواد. قد يكون هذا نتيجة للتيار العالي جدًا أو وقت اللحام الطويل أو ضغط القطب غير الصحيح.
- البثق غير المنتظم : يشير إلى عدم التناسق في شكل اللحام، والذي يمكن أن يكون ناجماً عن سوء هندسة حزم اللحام أو الضغط غير المتساوي أثناء العملية.
- التداخل المخروطي : عيب يتجلى في تداخل غير متساوي لحواف الورقة، والذي يمكن أن يكون ناجمًا عن ضبط الماكينة بشكل غير صحيح أو التغذية غير الكافية للأجسام الموجودة على الحزم.
- النهاية المنحنية : تشير إلى تشوه في نهاية اللحام، والذي قد يكون نتيجة لتاج قياس غير صحيح.
- قصر السلك : تحدث هذه المشكلة عندما يكون هناك اتصال غير مرغوب فيه بين السلك وجزء من الماكينة، مما قد يؤدي إلى انقطاع عملية اللحام.
- تلوث اللحام : قد يؤدي وجود أوساخ أو جزيئات غريبة في منطقة اللحام إلى ضعف جودة الوصلة.
- ذيل السمكة والحلقات المزدوجة : هذه عيوب محددة قد تكون مرتبطة بموضع وسرعة ناقل الإخراج أو بالتعديلات غير الصحيحة في عملية اللحام.
- حبة اللحام ذات البقع الباردة : تشير إلى المناطق التي لم يتم فيها إجراء اللحام بشكل صحيح، ربما بسبب عدم كفاية التيار أو المقاومة المفرطة عند نقاط الاتصال.
- أكسدة اللحام : يمكن أن يكون سببها التعرض المفرط للهواء أثناء عملية اللحام، مما يؤدي إلى تكوين الصدأ في الوصلة الملحومة.
- حماية اللحام
- طرق حماية اللحام، داخليًا وخارجيًا، ضد الهجمات من المنتج الموجود والبيئة.
- الانتقال من استخدام الورنيش السائل إلى تقنيات أكثر حداثة وأقل تلويثًا.
لحماية لحام الحاويات المعدنية، داخليًا وخارجيًا، ضد هجمات المنتج الموجود والبيئة، تم تطوير تقنية تعتمد في البداية على تطبيق الورنيش السائل مباشرة بعد اللحام. تم تطبيق هذا الورنيش باستخدام أسطوانة لباد مشربة أو عن طريق الرش باستخدام مسدس صغير، وتمت معالجته بعد ذلك في فرن خطي. ومع ذلك، تطلبت هذه التقنية تخفيف الورنيش بمذيب للحصول على اللزوجة المناسبة وتطلبت معدات مساعدة لتقليل التلوث البيئي، وهو ما لم يتم تحقيقه دائمًا بكفاءة.
ومع مرور الوقت، تم استبدال هذه التقنية بطرق أكثر حداثة وأقل تلويثًا. أحد التطورات في هذا المجال كان استخدام المسحوق الكهروستاتيكي، الذي يوفر تطبيقًا أكثر تحكمًا ويقلل التلوث البيئي. يلتصق المسحوق الكهروستاتيكي باللحام من خلال عملية تتضمن شحن المسحوق كهربائيًا، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة التطبيق وتقليل هدر المواد. بالإضافة إلى ذلك، يوصى بتبريد اللحام قبل وبعد تطبيق الورنيش لتحسين الالتصاق وزيادة مرونة الورنيش، على التوالي، وهو أمر ضروري لعمليات التشفيه والديكور.
وللحماية الخارجية للحام يتم تطبيق ورنيشات تحمي من الرطوبة والبيئة، ويتم إجراء اختبارات التحكم للتأكد من جودة التطبيق مثل اختبار امتصاص الماء.
0 تعليق