كلية الهندسة في جامعة بغداد و الجامعة التكنولوجية الدنماركية (DTU) Technical University of Denmark يشتركان في الاشراف والمناقشة على أطروحة دكتوراه في تخصص الهندسة الميكانيكية
في تجربة رائدة من نوعها في الجامعات العراقية أن تشترك جامعتان إحداهما عراقية و الأخرى دنماركية في جلسة مناقشة أطروحة الدكتوراه الموسومة بـ ” الأستقصاء العملي والرقمي لتحسين قوة ملحومات المقاومة النقطي باستعمال مساحيق معدنية مضافة لصفائح الالمنيوم 1050AA ) للطالب إحسان كاظم عباس النعيمي في قسم الهندسة الميكانيكية عن طريق الـ video conference فقد اجتمعت اللجنة في قاعة المناقشات لقسم الميكانيك في كلية الهندسة /بغداد ممثلة الجانب العراقي والتي تمثلت بالأستاذ الدكتور قاسم محمد دوس عميد كلية الهندسة /جامعة بغداد مشرفا و الاستاذ المساعد الدكتور منير حميد طلفيح السعدي عميد كلية التقنية /جامعة بغداد مشرفا وتألفت لجنة المناقشة من الدكتور محسن جبر جويج عميد كلية الهندسة جامعة النهرين رئيسا والدكتور سومر متي داوود رئيس قسم الهندسة الميكانيكية في كلية الهندسة الخوارزمي عضوا والدكتور سامي أبو النون عضوا والدكتور أحمد زيدان خلف معاون عميد كلية الهندسة الخوارزمي عضوا والدكتور أياد مراد طخاخ عضوا .
وكان على الجانب الآخر في Copenhagenالدكتور نيلز باي Niels Bay لتتم المناقشة وتبادل الآراء، وقد استمعت اللجنة المناقشة الى مداخلة الجانب الدنماركي الذي أثنى كثيرا على الاطروحة وعلى الجهد المبذول وأبدى إعجابه بالتجارب الحديثة التي تقدمها كلية الهندسة والرعاية الواضحة لطلبتها ومواكبتها للتطور العالمي واستخدام آخر التقنيات والأساليب لمواكبة الحركة العلمية العالمية .
وبدأ بعدها النقاش المطول بين اللجنة المناقشة من الجانب العراقي والدنماركي مع الطالب حيث أن البحث كان يعمل على حل مشكلة لحام المقاومة النقطي للالمونيوم ففيه مشكلة رئيسة في عدم ثبات جودة اللحام من ملحومة إلى أخرى مقارنة مع ملحومات سبائك الفولاذ، وذلك بسبب ارتفاع الموصلية الحرارية، انخفاض المقاومة الكهربائية، ارتفاع التمدد الحراري، ضيق نطاق درجة الحرارة اللدنة، والمشاكل الأخرى التي تسببها عدم انتظام طبقة الاوكسيد. المقاومة الكهربائية العالية تسبب اطلاق حرارة كبيرة والتي تؤثر تأثيرا كبيرا على عمر الأقطاب وجودة اللحام. لمتطلبات الكلفة الواطئة ومقاومة التآكل العالية والمواضيع المتعلقة بقابلية اللحام تم اختيار سبيكة معينة من سبائك الألومنيوم وهي AA1050 .
قد تم تقسيم العمل الحالي إلى ثلاثة أجزاء: الجزء الأول:ـ التحري عن متغيرات عملية لحام النقطة لسبيكة الالمنيوم AA1050 . الجزء الثاني:ـ تحسين قوة الملحومات بإضافة مساحيق معدنية لسبيكة AA1050 . الجزء الثالث:ـ تأثير المعالجة المسبقة لطبقة الاوكسيد على قوة الملحومات لصفائح سبيكة AA1050 .
في الجزء الأول، متغيرات عملية لحام النقطة التي أجريت على صفائح الألومنيوم التجاري المنخفض القوة قد تم تحريها تجريبياً. وقد كرس الكثير من الجهد لدراسة ووصف العلاقة بين متغيرات العملية (تيار اللحام، وقت اللحام، وقوة الاقطاب) مع قوة الملحومات. أجريت اختبارات الشد-القص للدلالة على قوة وجودة اللحام. تم إنشاء مخططات قابلية اللحام والتي تم إنشائها عملياً (لأول مرة) ورقمياً، لتقييم مدى قابلية اللحام للسبيكة AA1050 . أنسب وقت لحام وقوة الاقطاب هو 5 دورات و 1,75-2,25 كيلونيوتن. تيارات اللحام المناسبة؛ 24، 27، و 29 كيلو امبير، وتتراوح مدى قابيلة اللحام، 14، 12، و 10 ، قوة الملحومات القصوى هي؛ 1000، 1410، 2600 نيوتن للصفائح 0.6، 1.0، و 1.5 ملم على التوالي. تقريباً، نوع الفشل هو خلع بقعة اللحام ما عدا الملحومات الضعيفة حيث نوع فشلها يكون فشل بيني في بقعة اللحام. تم استخدام تحليل الإنحدار الإحصائي لتوضيح العلاقة بين متغيرات عملية اللحام ومتانة قوة الملحومات. اقترحت صيغتين تجريبيتين لكل سمك لتقدير قوة الملحومات، واحدة من الدرجة الثانية، والثانية علاقة خطية. الصيغة الأخيرة هي كافية عند تنفيذها للبيانات المتاحة. لحام النقطة لسبيكة AA1050 يتطلب ماكنة لحام خاصة ذات قدرة عالية ومنخفضة القصور الذاتي لرأس حامل الاقطاب، ويفضل أن تكون القدرة الممجهزة من نوع التيار الكهربائي المستمر أو من نوع مكثف التفريغ.
في الجزء الثاني، تم استخدام نهج جديد وأصيل لتحسين قوة الملحومات باستخدام مساحيق معدنية مضافة. وقد تم التحري في تأثير إضافة ثلاثة أنواع من المساحيق المعدنية AA2024 ، AA7075 ، ومسحوق الألمنيوم النقي إلى السطوح المتقابلة. وقد لوحظ تحسن كبير في قوة لحام، عند استخدام المساحيق المضافة في مكائن اللحام ذات القدرة المنخفضة. ويرجع ذلك إلى اللحام الثانوي بجانب بقعة اللحام التقليدية، حيث تكونت هذه المنطقة من لحام الحالة الصلبة والمحيطة ببقعة اللحام والتي أدت الى زيادة مساحة منطقة الربط. ومع هذا، هذا الأسلوب هو جيد فقط عندما تستخدم أقل تيار، أي أنه مناسب مع مكائن اللحام AC ذات القدرة الواطئة. للصفيحة 0.6 ملم، بدأ تحسن القوة بمقدار 96٪ في 9 كيلو امبير وانخفض حتى وصل إلى الصفر في 17 كيلو امبير. الصفائح الأخرى تنحى بنفس الاتجاه. عند زيادة تيار اللحام، يحدث في كثير من الأحيان الطرد (طشار منصهر المعدن من خارج البقعة) والتصاق الصفائح مع الأقطاب عندما يضاف المسحوق نظراً لارتفاع المقاومة الكهربائية في منطقة الاتصال، الأمر الذي يؤدي إلى توليد حرارة عالية. مسحوق الألومنيوم النقي المضاف يعطي أفضل النتائج مقارنة مع غيرها من المساحيق. جميع منحنيات الصلادة الدقيقة فيها أدنى القيم في منطقة الانصهار لتأثرها بالحرارة المتولدة من لحام، والتي أزيلت فيها التصليد بالشغل السابق. وعلاوة على ذلك، أدنى قيم للصلادة الدقيقة كانت مع الملحومات بإضافة المسحوق AA2024 . هناك تذبذب في منحني الصلادة الدقيقة في جميع أنحاء منطقة لحام، والتي قد تدل على تراكيب مجهرية غير منتظمة، أنعزال المكونات بشكل عالي، عيوب التجاويف، والمركبات الشبه معدنية عالية الصلادة التي تكونت في هذه المنطقة. اتجاه منحنيات الكلال لملحومات النقطة بإضافة المساحيق هي الأعلى نسبة للملحومات بدون إضافة في حالة أجراء فحص الكلال بشكل انثناء، وعلى النقيض من ذلك الملحومات بدون استخدام المساحيق المضافة هي الأعلى في حالة الفحص بشكل كلال القص. فشلت جميع ملحومات النقطة بإضافة المساحيق، فشل بيني نظرا لتقصف بقعة اللحام.
في الجزء الثالث، يركز على خصائص سطح الصفائح، كصفيحة بدون معالجة (كما استلمت)، وسطح صفيحة معالجة بواسطة هيدروكسيد الصوديوم والقصف بكرات زجاجية صغيرة جداً لسبيكة AA1050 . تم تثبيت ثلاث مدخلات لمتغيرات عملية لحام النقطة (مدخلات الطاقة)، المنخفضة والمتوسطة، والعالية. وأجريت اختبارات الشد-القص، واختبارات الصلادة الدقيقة، والصور الميلوغرافية والمجهرية، وصور الماسح الالكتروني مع التحليل الطيفي لتقويم تأثير ظروف سطح الصفائح على قابلية لحام النقطة. أظهرت الصفائح الغير معالجة أعلى مقاومة اتصال كهربائية بسبب طبقة الأوكسيد السميكة والغير منتظمة. في المقابل، أظهرت الصفائح المعالجة بالقصف بالكرات الزجاجية أقل مقاومة كهربائية، حيث أن لديها سطح خشن، الأمر الذي يؤدي إلى تكسر وانهيار سهل لطبقة الأوكسيد. أعلى معدل للحمولة القصوى وأقل تشتت لها هي مع الصفائح المعالجة بواسطة هيدروكسيد الصوديوم. حدث أقل التصاق للصفائح بالاقطاب مع السطح المعالج بجانب واحد السطح البيني (الاقطاب-الصفائح) فضلاً عن القوة الجيدة للملحومات. الصلادة الدقيقة للسطوح المعالجة بالقصف بالكرات الزجاجية تظهر أعلى القيم نسبياً نظراً لنتيجة التصليد بالشغل من قصف السطح بواسطة الكرات الزجاجية والمزيلة لطبقة الأوكسيد. في المقابل، الصلادة الدقيقة للسطوح المعالجة بواسطة هيدروكسيد الصوديوم للمعدن الأساس يبين قيمة واطئة نظرا لطبقة الاوكسيد ذات السمك القليل المنتظم والمتكونة حديثاً. من خلال دراسة الصور الملوغرافية، هناك بلورات متساوية المحاور وجسيمات صغيرة غير قابلة للذوبان من FeAl3 في بقعة اللحام ومنطقة ضيقة من البلورات الطولية على حافة ذلك وهذه المنطقة هي متداخلة مع المنطقة المتأثرة بالحرارة والتي تتكون من البلورات الشجيرية. صور الماسح الالكتروني مع التحليل الطيفي تؤكد على وجود انحلال سبائكي للنحاس (مادة الاقطاب) في الألومنيوم (المعدن الاساس للصفائح) في بعضها البعض، في الصفائح الغير معالجة اكثر من الصفائح المعالجة. لذلك، فإنه يؤدي إلى تدهور الأقطاب وتلفها بسرعة بسبب التآكل الموضعي على سطح الأقطاب.
المحاكاة العددية مع برنامج SORPAS تثبت ارتباط وثيق مع النتائج العملية، مثل منحنيات قابلية اللحام، متغيرات عملية لحام النقطة، أحجام بقعة اللحام، قوة ملحومات النقطة، طبيعة الفشل، الاجهادات والانفعالات المتبقية، وخطر الصدع (الفطر)، واختيار مكائن لحام النقطة المناسبة.
