Teknologista prosessia homogeenisten materiaalien pysyvän liitoksen luomiseksi atomisidosten muodostumisen vuoksi kutsutaan hitsaukseksi. Tässä tapauksessa kosketuspisteessä tapahtuu kahden materiaalin tiheä fuusio yhdeksi. Huolimatta siitä, että tällaista liitäntää on käytetty pitkään, nykyaikainen metallihitsaus, sen toteutustyypit ja tekniikka kehittyvät jatkuvasti, mikä mahdollistaa erilaisten tuotteiden liittämisen entistä luotettavammin ja laadukkaammin.
Pintahitsauksen ominaisuudet
Koko metallin hitsausprosessi etenee kahdessa vaiheessa. Ensin materiaalien pinnat on lähennettävä toisiaan atomien välisten koheesiovoimien etäisyyden avulla. Huoneenlämmössä standardimetallit eivät voi liittyä yhteen, vaikka ne puristetaan suurella voimalla. Syynä tähän on niiden fyysinen kovuus, joten kosketusta tällaisia materiaaleja lähestyttäessä tapahtuu vain joissakin kohdissa pintakäsittelyn laadusta riippumatta. Juuri pintakontaminaatio vaikuttaa merkittävästi materiaalien tarttumismahdollisuuteen, koska kalvoja, oksideja ja epäpuhtausatomikerroksia on aina luonnollisissa olosuhteissa.
Siksi kontaktin luominen osien reunojen välillevoidaan saavuttaa joko kohdistetun paineen seurauksena tapahtuvien plastisten muodonmuutosten vuoksi tai materiaalin sulaessa.
Metallin hitsauksen seuraavassa vaiheessa elektronidiffuusio suoritetaan liitettyjen pintojen atomien välillä. Siksi reunojen välinen rajapinta katoaa ja syntyy joko metallinen atomisidos tai ioni- ja kovalenttiset sidokset (puolijohteiden tai eristeiden tapauksessa).
Hitsaustyyppien luokitus
Hitsaustekniikka kehittyy jatkuvasti ja monipuolistuu. Tähän mennessä on olemassa noin 20 metallihitsaustyyppiä, jotka on luokiteltu kolmeen ryhmään:
- Painehitsaus suoritetaan käyttämällä mekaanista energiaa, kun kiteiden väliset sidokset saadaan aikaan materiaalin plastisen muodonmuutoksen menetelmällä. Tämän seurauksena metalli alkaa virrata liikkuen liitososien linjaa pitkin ja ottamalla mukanaan kerroksen saastuneita epäpuhtauksia. Pintojen muodonmuutos- ja liitosprosessia ilman esilämmitystä kutsutaan metallin kylmähitsaukseksi. Tässä tapauksessa muodostuu atomien välisiä sidoksia, mikä johtaa osien tiukkaan kiinnittymiseen.
- Fuusiohitsaus suoritetaan yhdistämällä tuotteet ilman painetta. Lämmönlähteitä tällaisessa metallihitsauksessa ovat kaasuliekki, sähkökaari, palkkityyppinen energia. Hitsauksen aikana pinnat kuumenevat ja sulavat muodostaen atomien välisiä sidoksia kahden metallin ja elektrodin välille, jotka yhdistyvät yhteiseksi hitsaus altaaksi. Jäähdytyksen ja koostumuksen jähmettymisen jälkeen jatkuva valusauma.
- Metallin termomekaaninen hitsaus suoritetaan käyttämällä lämpöä ja painetta. Materiaalin liitoskohta ensin lämmitetään ja sitten puristetaan. Osan kuumennus antaa sille tarvittavan plastisuuden, ja mekaaninen toiminta yhdistää tuotteen osat monoliittiseksi liitokseksi.
Fuusiohitsaus
Tällaista hitsausta käytetään laajasti sekä teollisissa olosuhteissa että jokapäiväisessä elämässä. Metallien fuusioliitos sisältää:
- Kaarihitsaus. Se tuotetaan luomalla korkean lämpötilan sähkökaari metallin ja elektrodin väliin.
- Plasamasidoksessa lämmönlähde on ionisoitua kaasua, joka kulkee suurella nopeudella valokaaren läpi.
- Kuonahitsaus suoritetaan kuumentamalla sulaa juoksutetta (kuonaa) sähkövirralla.
- Laserliittäminen tapahtuu käsittelemällä metallipintaa lasersäteellä.
- Elektronisuihkuhitsauksessa liitosta lämmittää tyhjiössä sähkökentän vaikutuksesta liikkuvien elektronien kineettinen energia.
- Metallien kaasuhitsaus perustuu liitoskohdan lämmittämiseen tulivirralla, joka muodostuu hapen ja kaasun palaessa.
kaarihitsausliitos
Kaarihitsauksessa käytetään virtalähdettä, jolla on suuri nimellisarvo, kun taas koneessa on pieni jännite. Muuntaja liitetään samanaikaisesti metalliintyökappale ja hitsauselektrodi.
Metallin elektrodilla hitsauksen seurauksena muodostuu sähkökaari, jonka seurauksena liitettävien työkappaleiden reunat sulavat. Kaaren toiminta-alueella syntyy noin viiden tuhannen asteen lämpötila. Tällainen kuumennus riittää sulattamaan minkä tahansa metallin.
Liitettävien osien metallin ja elektrodin sulamisen aikana muodostuu hitsausallas, jossa kaikki adheesioprosessit tapahtuvat. Kuona nousee sulan koostumuksen pintaan ja muodostaa erityisen suojakalvon. Metallikaarihitsausprosessissa käytetään kahdenlaisia elektrodeja:
- sulamaton;
- sulaa.
Käytettäessä ei-kuluvaa elektrodia, on tarpeen viedä erityinen lanka sähkökaaren alueelle. Kulutuselektrodit hitsaavat itsenäisesti. Tällaisten elektrodien koostumukseen lisätään erityisiä lisäaineita, jotka eivät salli valokaaren sammumista ja lisäävät sen vakautta. Nämä voivat olla alkuaineita, joilla on korkea ionisaatioaste (kalium, natrium).
Kaariliitäntätavat
Kaarihitsaus suoritetaan kolmella tavalla:
- Manuaalinen menetelmä. Tässä tapauksessa kaikki liitosvaiheet suoritetaan manuaalisesti käyttämällä yksinkertaista sähkökaarihitsausta.
- Tuottavampaa on puoliautomaattinen metallihitsaus. Tällä menetelmällä hitsi tehdään manuaalisesti ja lisäainelanka syötetään automaattisesti.
- Automaattinen hitsaus on valvottukuljettaja, ja kaikki työt tehdään hitsauskoneella.
Kaasuhitsaustekniikka
Tämän tyyppisen hitsauksen avulla voit liittää erilaisia metallirakenteita paitsi teollisuusyrityksissä myös kotona. Metallin hitsaustekniikka ei ole kovin monimutkaista, kaasuseos palaessaan sulattaa pintareunat, jotka täytetään täytelangalla. Jäähtyessään sauma kiteytyy ja muodostaa materiaalien vahvan ja luotettavan liitoksen.
Kaasuhitsauksella on monia myönteisiä puolia:
- Mahdollisuus yhdistää eri osia offline-tilassa. Lisäksi tämä työ ei vaadi voimakasta energialähdettä.
- Yksinkertaiset ja luotettavat kaasuhitsauslaitteet on helppo kuljettaa.
- Mahdollisuus suorittaa säädettävä hitsausprosessi, koska tulen kulmaa ja pinnan kuumennusnopeutta on helppo muuttaa manuaalisesti.
Mutta tällaisten laitteiden käytössä on myös haittoja:
- Lämmitetyllä alueella on suuri pinta-ala, mikä vaikuttaa negatiivisesti osan viereisiin elementteihin.
- Hitsausprosessia ei voida automatisoida.
- Turvatoimenpiteitä on noudatettava tarkasti. Kaasuseoksen kanssa työskentelyssä on suuri räjähdysvaara.
- Laadukkaan liitoksen metallin paksuus ei saa olla yli 5 mm.
Kuonahitsaus
Tällaista liitostyyppiä pidetään täysin uutena tapana saada hitsaus. Hitsattavien osien pinnat peitetään kuonalla, joka kuumennetaan langan ja perusmetallin sulamislämpötilaa korkeampaan lämpötilaan.
Alkuvaiheessa hitsaus on samanlaista kuin upokaarihitsaus. Sitten, kun nestemäisen kuonan hitsausallas on muodostunut, kaari lakkaa palamasta. Osan reunojen sulaminen edelleen tapahtuu virran kulun aikana vapautuvan lämmön ansiosta. Tämän tyyppisen metallihitsauksen ominaisuus on prosessin korkea tuottavuus ja hitsin laatu.
Painehitsausliitos
Metallipintojen liittäminen mekaanisella muodonmuutoksella tapahtuu useimmiten teollisessa tuotannossa, koska tämä tekniikka vaatii kalliita laitteita.
Painehitsaukseen:
- Metalliosien ultraäänitelakointi. Ultraäänitaajuuden värähtelyjen suorittama.
- Kylmähitsaus. Se suoritetaan kahden osan atomien välisen yhteyden perusteella luomalla suuri paine.
- Tako-takomenetelmä. Tunnettu muinaisista ajoista lähtien. Materiaali kuumennetaan uunissa ja hitsataan sitten mekaanisella tai manuaalisella takomalla.
- Kaasupainehitsaus. Hyvin samanlainen kuin seppämenetelmä, lämmitykseen käytetään vain kaasulaitteita.
- Ota yhteyttä sähköliitäntään. Sitä pidetään yhtenä suosituimmista tyypeistä. Tällaisella hitsauksella metallin kuumennus tapahtuu johtamalla sähkövirta sen läpi.
- Diffuusiohitsauksessa metalliin kohdistuva painevoima on pieni, mutta liitoksen kuumennuslämpötila on korkea.
Pistehitsaus
Tällaisessa hitsauksessa liitettävät pinnat ovat kahden elektrodin välissä. Puristimen vaikutuksesta elektrodit puristavat osia, minkä jälkeen syötetään jännite. Hitsauskohta lämmitetään virran kautta. Hitsauskohdan halkaisija riippuu täysin elektrodin kosketuslevyn koosta.
Riippuen siitä, miten elektrodit sijaitsevat suhteessa liitettäviin osiin, kontaktihitsaus voi olla yksipuolista tai kaksipuolista.
On olemassa monia erilaisia vastushitsauksia, jotka toimivat samalla periaatteella. Näitä ovat: päittäishitsaus, saumahitsaus, kondensaattorihitsaus.
Turvallisuus
Hitsauslaitteiden kanssa työskentelemiseen liittyy monia käyttäjän terveydelle vaarallisia tekijöitä. Korkeat lämpötilat, räjähdys alttiit ympäristöt ja haitalliset kemikaalihöyryt edellyttävät, että henkilö noudattaa tarkasti turvatoimenpiteitä:
- Kaikki sähkölaitteet ja -laitteet on maadoitettu ja eristettävä kunnolla.
- On välttämätöntä työskennellä kuivissa haalareissa ja käsineissä. Käytä kasvojen ja silmien ihon suojaamiseksi tummaa lasia sisältävää maskia.
- Hitsaajan työpaikalla tulee olla ensiapulaukku ja sammutin.
- Hitsaustyötä tekevän huoneen tulee olla hyvin tuuletettu.
- Töitä ei saa tehdä syttyvien esineiden välittömässä läheisyydessä.
- Älä jätä kaasupulloja valvomatta.
Metallien hitsaustyyppejä on suuri määrä, minkä hitsaaja päättää valita laitteiden saatavuuden ja halutun työtuloksen saavuttamisen perusteella. Hitsaajan tulee tuntea laite ja tiettyjen laitteiden työskentelyperiaatteet.
