Συγκόλληση μετάλλων: τύποι και τεχνολογία

2024 Συγγραφέας: Aaron Duncan | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 03:39

Η τεχνολογική διαδικασία δημιουργίας μόνιμης σύνδεσης ομοιογενών υλικών λόγω του σχηματισμού ατομικών δεσμών ονομάζεται συγκόλληση. Σε αυτή την περίπτωση, στο σημείο επαφής, συμβαίνει μια πυκνή σύντηξη δύο υλικών σε ένα. Παρά το γεγονός ότι μια τέτοια σύνδεση έχει χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, η σύγχρονη συγκόλληση μετάλλων, οι τύποι και η τεχνολογία εφαρμογής της βελτιώνονται συνεχώς, γεγονός που καθιστά δυνατή την ένωση διαφόρων προϊόντων με αυξημένη αξιοπιστία και ποιότητα.

Χαρακτηριστικά επιφανειακής συγκόλλησης

Η όλη διαδικασία της συγκόλλησης μετάλλων προχωρά σε δύο στάδια. Πρώτον, οι επιφάνειες των υλικών πρέπει να έρθουν πιο κοντά η μία στην άλλη από την απόσταση των δυνάμεων της διατομικής συνοχής. Σε θερμοκρασία δωματίου, τα τυπικά μέταλλα δεν μπορούν να ενωθούν ακόμη και όταν συμπιέζονται με σημαντική δύναμη. Ο λόγος για αυτό είναι η φυσική τους σκληρότητα, επομένως η επαφή κατά την προσέγγιση τέτοιων υλικών εμφανίζεται μόνο σε ορισμένα σημεία, ανεξάρτητα από την ποιότητα της επιφανειακής επεξεργασίας. Είναι η επιφανειακή μόλυνση που επηρεάζει σημαντικά την πιθανότητα πρόσφυσης των υλικών, επειδή τα φιλμ, τα οξείδια και τα στρώματα ατόμων ακαθαρσιών υπάρχουν πάντα σε φυσικές συνθήκες.

Επομένως, δημιουργώντας επαφή μεταξύ των άκρων των εξαρτημάτωνμπορεί να επιτευχθεί είτε λόγω πλαστικών παραμορφώσεων που προκύπτουν ως αποτέλεσμα ασκούμενης πίεσης είτε σε περίπτωση τήξης του υλικού.

Στο επόμενο στάδιο της συγκόλλησης μετάλλων, πραγματοποιείται διάχυση ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων των ενωμένων επιφανειών. Επομένως, η διεπαφή μεταξύ των άκρων εξαφανίζεται και προκύπτει είτε ένας μεταλλικός ατομικός δεσμός είτε ιοντικοί και ομοιοπολικοί δεσμοί (στην περίπτωση ημιαγωγών ή διηλεκτρικών).

Ταξινόμηση τύπων συγκόλλησης

Η τεχνολογία συγκόλλησης βελτιώνεται συνεχώς και γίνεται πιο διαφοροποιημένη. Μέχρι σήμερα, υπάρχουν περίπου 20 τύποι συγκόλλησης μετάλλων, οι οποίοι ταξινομούνται σε τρεις ομάδες:

1. Η συγκόλληση υπό πίεση πραγματοποιείται με την εφαρμογή μηχανικής ενέργειας, όταν οι δεσμοί μεταξύ των κρυστάλλων προκύπτουν με τη μέθοδο της πλαστικής παραμόρφωσης του υλικού. Ως αποτέλεσμα, το μέταλλο αρχίζει να ρέει, κινείται κατά μήκος της γραμμής των εξαρτημάτων σύνδεσης, παίρνοντας μαζί του ένα στρώμα μολυσμένων ακαθαρσιών. Η διαδικασία παραμόρφωσης και σύνδεσης επιφανειών χωρίς προθέρμανση ονομάζεται ψυχρή συγκόλληση για μέταλλο. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται διατομικοί δεσμοί, γεγονός που οδηγεί σε σφιχτή σύνδεση των εξαρτημάτων.
2. Η συγκόλληση με σύντηξη πραγματοποιείται με σύνδεση προϊόντων χωρίς πίεση. Πηγές θερμότητας σε τέτοιες συγκολλήσεις μετάλλων είναι η φλόγα αερίου, το ηλεκτρικό τόξο, η ενέργεια τύπου δέσμης. Κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, οι επιφάνειες θερμαίνονται και λιώνουν, σχηματίζοντας διατομικούς δεσμούς μεταξύ των δύο μετάλλων και του ηλεκτροδίου, που ενώνονται σε μια κοινή δεξαμενή συγκόλλησης. Μετά από ψύξη και στερεοποίηση της σύνθεσης, συνεχής χύτευσηραφή.



3. Η θερμομηχανική συγκόλληση μετάλλου πραγματοποιείται με χρήση θερμότητας και πίεσης. Το σημείο ένωσης του υλικού αρχικά θερμαίνεται και στη συνέχεια πιέζεται. Η θέρμανση του εξαρτήματος του δίνει την απαραίτητη πλαστικότητα και η μηχανική δράση συνδυάζει τα μέρη του προϊόντος σε μια μονολιθική σύνδεση.

Συγκόλληση με σύντηξη

Αυτός ο τύπος συγκόλλησης χρησιμοποιείται ευρέως τόσο σε βιομηχανικές συνθήκες όσο και στην καθημερινή ζωή. Η συνένωση μετάλλων περιλαμβάνει:

1. Συγκόλληση τόξου. Παράγεται δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό τόξο υψηλής θερμοκρασίας μεταξύ του μετάλλου και του ηλεκτροδίου.
2. Στη σύνδεση πλάσματος, η πηγή θερμότητας είναι ιονισμένο αέριο που διέρχεται με υψηλή ταχύτητα μέσα από ένα ηλεκτρικό τόξο.
3. Η συγκόλληση με σκωρία πραγματοποιείται με θέρμανση της τηγμένης ροής (σκωρίας) με ηλεκτρικό ρεύμα.
4. Η συγκόλληση λέιζερ πραγματοποιείται με την επεξεργασία της μεταλλικής επιφάνειας με δέσμη λέιζερ.
5. Στη συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων, η άρθρωση θερμαίνεται από την κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων στο κενό υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου.
6. Η συγκόλληση μετάλλων με αέριο βασίζεται στη θέρμανση του σημείου σύνδεσης με ένα ρεύμα φωτιάς, το οποίο σχηματίζεται κατά την καύση οξυγόνου και αερίου.

Συγκόλληση με τόξο

Η συγκόλληση τόξου περιλαμβάνει τη χρήση μιας πηγής ρεύματος με μεγάλη ονομαστική τιμή, ενώ το μηχάνημα έχει μικρή τάση. Ο μετασχηματιστής συνδέεται ταυτόχρονα με το μέταλλοτεμάχιο εργασίας και ηλεκτρόδιο συγκόλλησης.

Ως αποτέλεσμα της συγκόλλησης μετάλλων με ένα ηλεκτρόδιο, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο, λόγω του οποίου τήκονται οι άκρες των τεμαχίων που πρόκειται να ενωθούν. Στη ζώνη δράσης του τόξου δημιουργείται θερμοκρασία περίπου πέντε χιλιάδων βαθμών. Μια τέτοια θέρμανση είναι αρκετή για να λιώσει οποιοδήποτε μέταλλο.

Κατά την τήξη του μετάλλου των εξαρτημάτων που πρόκειται να ενωθούν και του ηλεκτροδίου, σχηματίζεται μια δεξαμενή συγκόλλησης, στην οποία λαμβάνουν χώρα όλες οι διαδικασίες πρόσφυσης. Η σκωρία ανεβαίνει στην επιφάνεια της λιωμένης σύνθεσης και σχηματίζει ένα ειδικό προστατευτικό φιλμ. Στη διαδικασία συγκόλλησης μεταλλικού τόξου, χρησιμοποιούνται δύο τύποι ηλεκτροδίων:

• δεν λιώνει;
• λιώσιμο.

Όταν χρησιμοποιείτε ένα μη αναλώσιμο ηλεκτρόδιο, είναι απαραίτητο να εισάγετε ένα ειδικό καλώδιο στην περιοχή του ηλεκτρικού τόξου. Τα αναλώσιμα ηλεκτρόδια συγκολλούνται ανεξάρτητα. Στη σύνθεση τέτοιων ηλεκτροδίων προστίθενται ειδικά πρόσθετα, τα οποία δεν επιτρέπουν στο τόξο να σβήσει και να αυξήσει τη σταθερότητά του. Αυτά μπορεί να είναι στοιχεία με υψηλό βαθμό ιονισμού (κάλιο, νάτριο).

Μέθοδοι σύνδεσης τόξου

Η συγκόλληση τόξου πραγματοποιείται με τρεις τρόπους:

1. Μη αυτόματη μέθοδος. Σε αυτήν την περίπτωση, όλα τα βήματα σύνδεσης εκτελούνται χειροκίνητα, χρησιμοποιώντας απλή συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο.
2. Πιο παραγωγική είναι η ημιαυτόματη συγκόλληση μετάλλων. Με αυτή τη μέθοδο, η συγκόλληση γίνεται χειροκίνητα και το σύρμα πλήρωσης τροφοδοτείται αυτόματα.
3. Εποπτεύεται η αυτόματη συγκόλλησηχειριστή και όλη η εργασία γίνεται από τη μηχανή συγκόλλησης.

Τεχνολογία συγκόλλησης αερίου

Αυτός ο τύπος συγκόλλησης σάς επιτρέπει να συνδέετε διάφορες μεταλλικές κατασκευές όχι μόνο σε βιομηχανικές επιχειρήσεις, αλλά και στο σπίτι. Η τεχνολογία συγκόλλησης μετάλλων δεν είναι πολύ περίπλοκη, το μείγμα αερίων κατά την καύση λιώνει τις επιφανειακές άκρες, οι οποίες γεμίζουν με σύρμα πλήρωσης. Κατά την ψύξη, η ραφή κρυσταλλώνει και δημιουργεί μια ισχυρή και αξιόπιστη σύνδεση των υλικών.

Η συγκόλληση με αέριο έχει πολλές θετικές πτυχές:

1. Δυνατότητα σύνδεσης διαφόρων εξαρτημάτων εκτός σύνδεσης. Επιπλέον, αυτή η εργασία δεν απαιτεί ισχυρή πηγή ενέργειας.
2. Απλός και αξιόπιστος εξοπλισμός συγκόλλησης αερίου είναι εύκολος στη μεταφορά.
3. Η δυνατότητα διεξαγωγής μιας ρυθμιζόμενης διαδικασίας συγκόλλησης, καθώς είναι εύκολο να αλλάξετε χειροκίνητα τη γωνία πυρκαγιάς και την ταχύτητα θέρμανσης της επιφάνειας.

Αλλά υπάρχουν και μειονεκτήματα από τη χρήση τέτοιου εξοπλισμού:

1. Η θερμαινόμενη περιοχή έχει μεγάλη επιφάνεια, η οποία επηρεάζει αρνητικά τα γειτονικά στοιχεία του εξαρτήματος.
2. Αδυναμία αυτοματοποίησης της διαδικασίας συγκόλλησης.
3. Ανάγκη αυστηρής τήρησης των μέτρων ασφαλείας. Η εργασία με μείγμα αερίων έχει υψηλό βαθμό κινδύνου έκρηξης.
4. Το πάχος του μετάλλου για ποιοτική σύνδεση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 5 mm.

Σκουριέςσυγκόλληση

Αυτός ο τύπος σύνδεσης θεωρείται ένας θεμελιωδώς νέος τρόπος για να αποκτήσετε μια συγκόλληση. Οι επιφάνειες των εξαρτημάτων που πρόκειται να συγκολληθούν καλύπτονται με σκωρία, η οποία θερμαίνεται σε θερμοκρασία που υπερβαίνει την τήξη του σύρματος και του βασικού μετάλλου.

Στο αρχικό στάδιο, η συγκόλληση είναι παρόμοια με τη συγκόλληση με βυθισμένο τόξο. Στη συνέχεια, μετά το σχηματισμό μιας δεξαμενής συγκόλλησης υγρής σκωρίας, το τόξο σταματά να καίγεται. Περαιτέρω τήξη των άκρων του εξαρτήματος πραγματοποιείται λόγω της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά τη ροή του ρεύματος. Ένα χαρακτηριστικό αυτού του τύπου συγκόλλησης μετάλλων είναι η υψηλή παραγωγικότητα της διαδικασίας και η ποιότητα της συγκόλλησης.

Συγκόλληση με πίεση

Η ένωση μεταλλικών επιφανειών με μηχανική παραμόρφωση πραγματοποιείται συχνότερα στη βιομηχανική παραγωγή, καθώς αυτή η τεχνολογία απαιτεί ακριβό εξοπλισμό.

Για συγκόλληση υπό πίεση περιλαμβάνουν:

1. Βάση με υπερήχους μεταλλικών εξαρτημάτων. Εκτελείται με δονήσεις συχνότητας υπερήχων.
2. Ψυχρή συγκόλληση. Εκτελείται με βάση τη διατομική σύνδεση δύο μερών με τη δημιουργία μεγάλης πίεσης.
3. Μέθοδος Forge-forge. Γνωστό από τα αρχαία χρόνια. Το υλικό θερμαίνεται σε κλίβανο και στη συνέχεια συγκολλάται με μηχανική ή χειροκίνητη σφυρηλάτηση.
4. Συγκόλληση με πίεση αερίου. Πολύ παρόμοια με τη μέθοδο του σιδηρουργού, χρησιμοποιείται μόνο εξοπλισμός αερίου για θέρμανση.
5. Ηλεκτρική σύνδεση. Θεωρείται ένα από τα πιο δημοφιλή είδη. Με μια τέτοια συγκόλληση, η θέρμανση του μετάλλου πραγματοποιείται με τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτό.
6. Στη συγκόλληση διάχυσης, η δύναμη πίεσης στο μέταλλο είναι χαμηλή, αλλά απαιτείται υψηλή θερμοκρασία θέρμανσης του συνδέσμου.

Σημική συγκόλληση

Οι επιφάνειες που πρέπει να ενωθούν σε μια τέτοια συγκόλληση είναι μεταξύ δύο ηλεκτροδίων. Κάτω από τη δράση της πρέσας, τα ηλεκτρόδια συμπιέζουν τα μέρη, μετά την οποία εφαρμόζεται τάση. Η θέση συγκόλλησης θερμαίνεται από τη διέλευση του ρεύματος. Η διάμετρος του σημείου συγκόλλησης εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το μέγεθος της επιφάνειας επαφής του ηλεκτροδίου.

Ανάλογα με το πώς βρίσκονται τα ηλεκτρόδια σε σχέση με τα μέρη που πρόκειται να συνδεθούν, η συγκόλληση με επαφή μπορεί να είναι μονόπλευρη ή διπλής όψης.

Υπάρχουν πολλοί τύποι συγκόλλησης με αντίσταση που λειτουργούν με παρόμοια αρχή. Αυτά περιλαμβάνουν: συγκόλληση άκρου, συγκόλληση ραφής, συγκόλληση πυκνωτή.

Ασφάλεια

Η εργασία με εξοπλισμό συγκόλλησης σχετίζεται με πολλούς παράγοντες επικίνδυνους για την υγεία του χειριστή. Οι υψηλές θερμοκρασίες, τα εκρηκτικά περιβάλλοντα και οι επιβλαβείς χημικοί καπνοί απαιτούν από ένα άτομο να τηρεί αυστηρά τα μέτρα ασφαλείας:

1. Όλος ο ηλεκτρικός εξοπλισμός και οι συσκευές πρέπει να είναι σωστά γειωμένοι και μονωμένοι.
2. Είναι απαραίτητο να εργάζεστε με στεγνές φόρμες και γάντια. Για να προστατεύσετε το δέρμα του προσώπου και των ματιών, χρησιμοποιήστε οπωσδήποτε μάσκα με σκούρο γυαλί.



3. Ένα κιτ πρώτων βοηθειών και ένας πυροσβεστήρας πρέπει να υπάρχουν στο χώρο εργασίας του συγκολλητή.
4. Ο χώρος όπου εκτελούνται οι εργασίες συγκόλλησης πρέπει να αερίζεται καλά.
5. Οι εργασίες δεν πρέπει να εκτελούνται κοντά σε εύφλεκτα αντικείμενα.
6. Μην αφήνετε τις φιάλες υγραερίου χωρίς επίβλεψη.

Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός τύπων συγκόλλησης μετάλλων, τους οποίους ο συγκολλητής αποφασίζει να επιλέξει, με βάση τη διαθεσιμότητα του εξοπλισμού και την ικανότητα επίτευξης του επιθυμητού αποτελέσματος της εργασίας. Ο συγκολλητής πρέπει να γνωρίζει τη συσκευή και τις αρχές εργασίας σε συγκεκριμένο εξοπλισμό.