Metalli keevitamine: tüübid ja tehnoloogia

2024 Autor: Aaron Duncan | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 03:40

Tehnoloogilist protsessi homogeensete materjalide püsiühenduse loomiseks aatomsidemete moodustumise tõttu nimetatakse keevitamiseks. Sellisel juhul toimub kokkupuutepunktis kahe materjali tihe sulandumine üheks. Vaatamata sellele, et sellist ühendust on kasutatud pikka aega, täiustatakse kaasaegset metallikeevitust, selle teostuse tüüpe ja tehnoloogiat pidev alt, mis võimaldab ühendada erinevaid tooteid suurema töökindluse ja kvaliteediga.

Pinnakevitamise omadused

Kogu metalli keevitamise protsess toimub kahes etapis. Esiteks tuleb materjalide pinnad üksteisele lähemale tuua aatomitevahelise ühtekuuluvuse jõudude vahemaa võrra. Toatemperatuuril ei suuda standardmetallid liituda isegi märkimisväärse jõuga kokkusurumisel. Selle põhjuseks on nende füüsiline kõvadus, nii et kontakt sellistele materjalidele lähenemisel tekib ainult teatud punktides, olenemata pinnatöötluse kvaliteedist. Just pinna saastumine mõjutab oluliselt materjalide nakkumise võimalust, sest kiled, oksiidid ja lisandite aatomite kihid on looduslikes tingimustes alati olemas.

Seega kontakti loomine osade servade vahelvõib saavutada kas rakendatud rõhu tagajärjel tekkivate plastiliste deformatsioonide või materjali sulamise tõttu.

Metalli keevitamise järgmises etapis toimub elektronide difusioon ühendatud pindade aatomite vahel. Seetõttu kaob servade vaheline liides ja tekib kas metalliline aatomside või ioonsed ja kovalentsed sidemed (pooljuhtide või dielektrikute puhul).

Keevitusliikide klassifikatsioon

Keevitustehnoloogia paraneb pidev alt ja muutub mitmekesisemaks. Praeguseks on umbes 20 tüüpi metallikeevitust, mis on jagatud kolme rühma:

1. Survekeevitus toimub mehaanilise energia rakendamisel, kui kristallidevahelised sidemed saadakse materjali plastilise deformatsiooni meetodil. Selle tulemusena hakkab metall voolama, liikudes mööda ühendusosade joont, võttes endaga kaasa saastunud lisandite kihi. Pindade deformatsiooni ja ühendamise protsessi ilma eelsoojenduseta nimetatakse metalli külmkeevitamiseks. Sel juhul moodustuvad aatomitevahelised sidemed, mis viib osade tiheda dokkimiseni.
2. Fusioonkeevitus toimub toodete ühendamisel ilma survet avaldamata. Sellise metalli keevitamise soojusallikateks on gaasileek, elektrikaar, tala tüüpi energia. Keevitamise ajal pinnad kuumenevad ja sulavad, moodustades kahe metalli ja elektroodi vahel aatomitevahelised sidemed, mis ühinevad ühiseks keevisvanniks. Pärast kompositsiooni jahutamist ja tahkumist pidev valamineõmblus.



3. Metalli termomehaaniline keevitamine toimub kuumuse ja rõhu abil. Materjali liitumiskoht kõigepe alt kuumutatakse ja seejärel pressitakse. Osa kuumutamine annab sellele vajaliku plastilisuse ja mehaaniline toime ühendab toote osad monoliitseks ühenduseks.

Fusioonkeevitus

Seda tüüpi keevitust kasutatakse laialdaselt nii tööstustingimustes kui ka igapäevaelus. Metallide liitmine hõlmab:

1. Kaarkeevitus. Seda toodetakse kõrge temperatuuriga elektrikaare loomisel metalli ja elektroodi vahele.
2. Plasma sidumisel on soojusallikaks ioniseeritud gaas, mis läbib suurel kiirusel elektrikaare.
3. Räbu keevitamine toimub sulavoo (räbu) kuumutamisel elektrivooluga.
4. Laserliimimine toimub metallpinna töötlemisel laserkiirega.
5. Elektronkiirkeevitusel kuumeneb liitekoht vaakumis elektrivälja mõjul liikuvate elektronide kineetilise energia toimel.
6. Metallide gaaskeevitus põhineb ühenduspunkti kuumutamisel tulevooluga, mis tekib hapniku ja gaasi põlemisel.

Kaarkeevitusliide

Kaarkeevitus hõlmab suure nimiväärtusega vooluallika kasutamist, samas kui masinal on väike pinge. Trafo ühendatakse samaaegselt metalligatoorik ja keevituselektrood.

Metalli elektroodiga keevitamise tulemusena tekib elektrikaar, mille tõttu ühendatavate detailide servad sulavad. Kaare toimepiirkonnas tekib temperatuur umbes viis tuhat kraadi. Sellisest kuumutamisest piisab mis tahes metalli sulatamiseks.

Ühendatavate detailide metalli ja elektroodi sulamisel tekib keevisvann, milles toimuvad kõik nakkeprotsessid. Räbu tõuseb sulakompositsiooni pinnale ja moodustab spetsiaalse kaitsekile. Metallkaare keevitamise protsessis kasutatakse kahte tüüpi elektroode:

• mittesulav;
• sulamine.

Mittetarbiva elektroodi kasutamisel on vaja elektrikaare piirkonda sisestada spetsiaalne traat. Tarbeelektroodid keevitavad iseseisv alt. Selliste elektroodide koostisesse lisatakse spetsiaalsed lisandid, mis ei lase kaarel välja minna ja suurendavad selle stabiilsust. Need võivad olla kõrge ionisatsiooniastmega elemendid (kaalium, naatrium).

Kaareühendusmeetodid

Kaarkeevitust teostatakse kolmel viisil:

1. Manuaalne meetod. Sel juhul tehakse kõik ühendamisetapid käsitsi, kasutades lihtsat elektrikaarkeevitust.
2. Tootlikum on poolautomaatne metallikeevitus. Selle meetodi puhul tehakse keevisõmblus käsitsi ja täitetraat söödetakse automaatselt ette.
3. Automaatkeevitus on järelevalve alloperaator ja kogu töö teeb keevitusmasin.

Gaasikeevitustehnoloogia

Seda tüüpi keevitus võimaldab ühendada erinevaid metallkonstruktsioone mitte ainult tööstusettevõtetes, vaid ka kodus. Metalli keevitamise tehnoloogia ei ole väga keeruline, gaasisegu põlemisel sulatab pinnaservad, mis täidetakse täitetraadiga. Jahutamisel õmblus kristalliseerub ja loob materjalide tugeva ja usaldusväärse ühenduse.

Gaasikeevitamisel on palju positiivseid külgi:

1. Võimalus ühendada erinevaid osi võrguühenduseta. Pealegi ei nõua see töö võimsat energiaallikat.
2. Lihtsaid ja töökindlaid gaaskeevitusseadmeid on lihtne transportida.
3. Võimalus teostada reguleeritavat keevitusprotsessi, kuna tule nurka ja pinna kuumenemise kiirust on lihtne käsitsi muuta.

Kuid selliste seadmete kasutamisel on ka puudusi:

1. Küttetav ala on suure pindalaga, mis mõjutab negatiivselt detaili naaberelemente.
2. Keevitusprotsessi ei saa automatiseerida.
3. Turvameetmete range järgimise vajadus. Gaasiseguga töötamisel on suur plahvatusoht.
4. Kvaliteetse ühenduse jaoks ei tohi metalli paksus olla suurem kui 5 mm.

Räbukeevitamine

Seda tüüpi ühendusi peetakse keevisõmbluse saamiseks täiesti uueks viisiks. Keevitatavate detailide pinnad on kaetud räbuga, mis kuumutatakse temperatuurini, mis ületab traadi ja mitteväärismetalli sulamistemperatuuri.

Algfaasis on keevitamine sarnane sukelkaarkeevitusele. Seejärel, pärast vedela räbu keevisbasseini moodustumist, kaar lõpetab põlemise. Detaili servade edasine sulamine toimub tänu soojusele, mis eraldub voolu liikumisel. Seda tüüpi metallide keevitamise eripäraks on protsessi kõrge tootlikkus ja keevisõmbluse kvaliteet.

Survekeevitusliide

Metallpindade ühendamine mehaanilise deformatsiooniga toimub kõige sagedamini tööstuslikus tootmises, kuna see tehnoloogia nõuab kalleid seadmeid.

Survekeevitus:

1. Metallosade ultrahelidokkimine. Teostatakse ultraheli sageduse vibratsiooniga.
2. Külmkeevitus. See viiakse läbi kahe osa aatomitevahelise ühenduse alusel, tekitades suure rõhu.
3. Sepis-sepikoja meetod. Tuntud iidsetest aegadest. Materjali kuumutatakse ahjus ja seejärel keevitatakse mehaanilise või käsitsi sepistamise teel.
4. Gaasisurvekeevitus. Väga sarnane sepameetodile, kütteks kasutatakse ainult gaasiseadmeid.
5. Võtke ühendust elektriühendusega. Seda peetakse üheks kõige populaarsemaks tüübiks. Sellise keevitamise korral toimub metalli kuumutamine, juhtides seda läbi elektrivoolu.
6. Difusioonkeevitamisel on metallile mõjuv survejõud väike, kuid vajalik on liite kõrge kuumutamistemperatuur.

Punktkeevitus

Sellises keevitamises ühendatavad pinnad on kahe elektroodi vahel. Pressi toimel suruvad elektroodid osad kokku, mille järel rakendatakse pinget. Keevituskohta soojendatakse voolu läbimise tõttu. Keevituspunkti läbimõõt sõltub täielikult elektroodi kontaktplaadi suurusest.

Olenev alt elektroodide paiknemisest ühendatavate osade suhtes võib kontaktkeevitus olla ühe- või kahepoolne.

Takistuskeevitust on palju, mis töötavad sarnasel põhimõttel. Nende hulka kuuluvad: põkkkeevitus, õmbluskeevitus, kondensaatorkeevitus.

Ohutus

Keevitusseadmetega töötamine on seotud paljude operaatori tervisele ohtlike teguritega. Kõrge temperatuur, plahvatusohtlik keskkond ja kahjulikud kemikaalide aurud nõuavad, et inimene järgiks rangelt ohutusmeetmeid:

1. Kõik elektriseadmed ja -seadmed peavad olema korralikult maandatud ja isoleeritud.
2. Töötada tuleb kuivas kombinesoonis ja kinnastes. Näonaha ja silmanaha kaitsmiseks kasutage kindlasti tumeda klaasiga maski.



3. Keevitaja töökohal peavad olema esmaabikomplekt ja tulekustuti.
4. Ruum, kus keevitustöid tehakse, peab olema hästi ventileeritud.
5. Tööd ei tohi teha tuleohtlike esemete vahetus läheduses.
6. Ärge jätke gaasiballoone järelevalveta.

Metallide keevitamise tüüpe on suur hulk, mille otsustab keevitaja valida, lähtudes seadmete olemasolust ja võimalusest saavutada soovitud töötulemus. Keevitaja peab teadma seadet ja teatud seadmetega töötamise põhimõtteid.