Metalo suvirinimas: rūšys ir technologija

2024 Autorius: Aaron Duncan | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 03:51

Technologinis nuolatinio vienalyčių medžiagų jungties sukūrimo procesas dėl atominių ryšių susidarymo vadinamas suvirinimu. Šiuo atveju sąlyčio taške įvyksta tankus dviejų medžiagų susiliejimas į vieną. Nepaisant to, kad tokia jungtis naudojama ilgą laiką, modernus metalo suvirinimas, jo įgyvendinimo tipai ir technologija nuolat tobulinami, todėl galima sujungti įvairius gaminius su padidintu patikimumu ir kokybe.

Paviršiaus suvirinimo ypatybės

Visas metalo suvirinimo procesas vyksta dviem etapais. Pirma, medžiagų paviršiai turi būti priartinti vienas prie kito tarpatominės sanglaudos jėgų atstumu. Kambario temperatūroje standartiniai metalai nesugeba susijungti net ir suspaudžiami didele jėga. To priežastis – jų fizinis kietumas, todėl kontaktas artėjant prie tokių medžiagų atsiranda tik tam tikruose taškuose, nepriklausomai nuo paviršiaus apdorojimo kokybės. Būtent paviršiaus užterštumas daro didelę įtaką medžiagų sukibimo galimybei, nes natūraliomis sąlygomis visada yra plėvelių, oksidų ir priemaišų atomų sluoksnių.

Todėl sukuriamas kontaktas tarp dalių kraštųgali būti pasiekta arba dėl plastinių deformacijų, atsirandančių dėl taikomo slėgio, arba dėl medžiagos lydymosi.

Kitame metalo suvirinimo etape elektronų difuzija atliekama tarp sujungtų paviršių atomų. Todėl sąsaja tarp kraštų išnyksta ir susidaro arba metalinis atominis ryšys, arba joniniai ir kovalentiniai ryšiai (puslaidininkių ar dielektrikų atveju).

Suvirinimo tipų klasifikacija

Suvirinimo technologija nuolat tobulėja ir tampa vis įvairesnė. Iki šiol yra apie 20 metalo suvirinimo rūšių, kurios suskirstytos į tris grupes:

1. Suvirinimas slėgiu atliekamas taikant mechaninę energiją, kai ryšiai tarp kristalų gaunami plastinės medžiagos deformacijos būdu. Dėl to metalas pradeda tekėti, judėdamas išilgai jungiamųjų dalių linijos, pasiimdamas užterštų priemaišų sluoksnį. Paviršių deformacijos ir sujungimo procesas be išankstinio pašildymo vadinamas š altuoju metalo suvirinimu. Tokiu atveju susidaro tarpatominiai ryšiai, dėl kurių dalys tvirtai sujungiamos.
2. Lydomasis suvirinimas atliekamas sujungiant gaminius nenaudojant slėgio. Šilumos š altiniai tokio metalo suvirinimo metu yra dujų liepsna, elektros lankas, spindulio tipo energija. Suvirinimo metu paviršiai įkaista ir išsilydo, sudarydami tarpatominius ryšius tarp dviejų metalų ir elektrodo, susijungdami į bendrą suvirinimo baseiną. Kompozicijai atvėsus ir sukietėjus, ištisinis liejimassiūlė.



3. Metalo termomechaninis suvirinimas atliekamas naudojant šilumą ir slėgį. Medžiagos sujungimo vieta pirmiausia pašildoma, o po to presuojama. Dalies kaitinimas suteikia jai reikiamo plastiškumo, o mechaninis veiksmas gaminio dalis sujungia į monolitinę jungtį.

Lydomasis suvirinimas

Šis suvirinimo būdas plačiai naudojamas tiek pramoninėmis sąlygomis, tiek kasdieniame gyvenime. Lydymosi metalų sujungimas apima:

1. Lankinis suvirinimas. Jis gaminamas sukuriant aukštos temperatūros elektros lanką tarp metalo ir elektrodo.
2. Plazmos sujungimo atveju šilumos š altinis yra jonizuotos dujos, kurios dideliu greičiu teka elektros lanku.
3. Šlako suvirinimas atliekamas kaitinant išlydytą srautą (šlaką) elektros srove.
4. Lazerinis sujungimas atliekamas metalinį paviršių apdorojant lazerio spinduliu.
5. Suvirinant elektronų pluoštu, jungtis įkaista dėl judančių elektronų kinetinės energijos vakuume, veikiant elektriniam laukui.
6. Metalų suvirinimas dujomis pagrįstas jungties taško kaitinimu ugnies srove, kuri susidaro degant deguoniui ir dujoms.

Laninio suvirinimo jungtis

Lankinis suvirinimas apima didelės nominalios vertės srovės š altinio naudojimą, o mašina turi mažą įtampą. Transformatorius vienu metu yra prijungtas prie metaloruošinys ir suvirinimo elektrodas.

Dėl metalo suvirinimo elektrodu susidaro elektros lankas, dėl kurio lydosi jungiamų ruošinių kraštai. Lanko veikimo zonoje sukuriama apie penkių tūkstančių laipsnių temperatūra. Tokio kaitinimo užtenka bet kokiam metalui išlydyti.

Lystant jungiamų detalių metalui ir elektrodui susidaro suvirinimo baseinas, kuriame vyksta visi sukibimo procesai. Šlakas pakyla į išlydytos kompozicijos paviršių ir sudaro specialią apsauginę plėvelę. Metalo lankinio suvirinimo procese naudojami dviejų tipų elektrodai:

• netirpstantis;
• lydymas.

Naudojant nenaudojamą elektrodą, į elektros lanko sritį būtina įvesti specialų laidą. Eksploataciniai elektrodai suvirinami nepriklausomai. Į tokių elektrodų sudėtį pridedami specialūs priedai, kurie neleidžia užgesti lankui ir padidina jo stabilumą. Tai gali būti elementai, turintys didelį jonizacijos laipsnį (kalis, natris).

Arkinio prijungimo būdai

Lankinis suvirinimas atliekamas trimis būdais:

1. Rankinis metodas. Šiuo atveju visi sujungimo veiksmai atliekami rankiniu būdu, naudojant paprastą elektrinį lankinį suvirinimą.
2. Našyvesnis yra pusiau automatinis metalo suvirinimas. Taikant šį metodą, suvirinimas atliekamas rankiniu būdu, o užpildo viela tiekiama automatiškai.
3. Automatinis suvirinimas yra prižiūrimasoperatorius, o visus darbus atlieka suvirinimo aparatas.

Dujinio suvirinimo technologija

Šis suvirinimo būdas leidžia sujungti įvairias metalines konstrukcijas ne tik pramonės įmonėse, bet ir namuose. Metalo suvirinimo technologija nėra labai sudėtinga, dujų mišinys degimo metu išlydo paviršiaus briaunas, kurios užpildomos užpildo viela. Aušinant siūlė kristalizuojasi ir sukuria tvirtą bei patikimą medžiagų jungtį.

Suvirinimas dujomis turi daug teigiamų aspektų:

1. Galimybė prijungti įvairias dalis neprisijungus. Be to, šiam darbui nereikia galingo energijos š altinio.
2. Paprastą ir patikimą suvirinimo dujomis įrangą lengva transportuoti.
3. Galimybė atlikti reguliuojamą suvirinimo procesą, nes lengva rankiniu būdu pakeisti ugnies kampą ir paviršiaus įkaitimo greitį.

Tačiau tokios įrangos naudojimas turi ir trūkumų:

1. Šildomas plotas turi didelį plotą, o tai neigiamai veikia gretimus dalies elementus.
2. Negalima automatizuoti suvirinimo proceso.
3. Būtina griežtai laikytis saugumo priemonių. Dirbant su dujų mišiniu kyla didelis sprogimo pavojus.
4. Metalo storis kokybiškam sujungimui turi būti ne didesnis kaip 5 mm.

Šlakassuvirinimas

Šis sujungimo būdas laikomas iš esmės nauju būdu suvirinti. Virinamų dalių paviršiai padengti šlaku, kuris įkaitinamas iki temperatūros, viršijančios vielos ir netauriojo metalo lydymosi temperatūrą.

Pradiniame etape suvirinimas panašus į povandeninį lankinį suvirinimą. Tada, susidarius skysto šlako suvirinimo baseinui, lankas nustoja degti. Tolesnis dalies kraštų lydymas vyksta dėl šilumos, kuri išsiskiria srovės tekėjimo metu. Šio tipo metalo suvirinimo ypatybė yra didelis proceso našumas ir suvirinimo kokybė.

Slėgio suvirinimo jungtis

Metalinių paviršių sujungimas mechaninės deformacijos būdu dažniausiai atliekamas pramoninėje gamyboje, kadangi šiai technologijai reikia brangios įrangos.

Slėginiam suvirinimui apima:

1. Ultragarsinis metalinių dalių prijungimas. Atliekama ultragarso dažnio virpesiais.
2. Š altas suvirinimas. Tai atliekama dviejų dalių tarpatominio ryšio pagrindu sukuriant didelį slėgį.
3. Kalvystės-kalimo metodas. Žinomas nuo seniausių laikų. Medžiaga kaitinama krosnyje ir suvirinama mechaniniu arba rankiniu kalimu.
4. Suvirinimas dujomis. Labai panašus į kalvio metodą, šildymui naudojama tik dujų įranga.
5. Susisiekite su elektros jungtimi. Tai laikoma viena iš populiariausių rūšių. Atliekant tokį suvirinimą, metalo kaitinimas atliekamas per jį praleidžiant elektros srovę.
6. Difuzinio suvirinimo metu metalą veikianti slėgio jėga yra maža, tačiau reikalinga aukšta jungties šildymo temperatūra.

Taškinis suvirinimas

Tokio suvirinimo metu sujungiami paviršiai yra tarp dviejų elektrodų. Veikiant presui, elektrodai suspaudžia dalis, po to įjungiama įtampa. Suvirinimo vieta šildoma praeinant srovei. Suvirinimo taško skersmuo visiškai priklauso nuo elektrodo kontaktinio padėklo dydžio.

Priklausomai nuo to, kaip elektrodai yra jungiamų dalių atžvilgiu, kontaktinis suvirinimas gali būti vienpusis arba dvipusis.

Yra daug atsparaus suvirinimo tipų, kurie veikia panašiu principu. Tai apima: sandūrinį suvirinimą, siūlių suvirinimą, kondensatorių suvirinimą.

Sauga

Darbas su suvirinimo įranga yra susijęs su daugeliu veiksnių, pavojingų operatoriaus sveikatai. Aukšta temperatūra, sprogi aplinka ir kenksmingi cheminiai garai reikalauja, kad asmuo griežtai laikytųsi saugos priemonių:

1. Visa elektros įranga ir prietaisai turi būti tinkamai įžeminti ir izoliuoti.
2. Būtina dirbti su sausais kombinezonais ir pirštinėmis. Kad apsaugotumėte veido ir akių odą, būtinai naudokite tamsaus stiklo kaukę.



3. Suvirintojo darbo vietoje turi būti pirmosios pagalbos vaistinėlė ir gesintuvas.
4. Patalpa, kurioje atliekami suvirinimo darbai, turi būti gerai vėdinama.
5. Darbai neturi būti atliekami arti degių objektų.
6. Nepalikite dujų balionų be priežiūros.

Yra daugybė metalo suvirinimo tipų, kuriuos suvirintojas nusprendžia pasirinkti, atsižvelgdamas į įrangos prieinamumą ir galimybę pasiekti norimą darbo rezultatą. Suvirintojas turi išmanyti įrenginį ir darbo su tam tikrais įrenginiais principus.