Az atomi kötések képződése révén homogén anyagok állandó kapcsolatának létrehozásának technológiai folyamatát hegesztésnek nevezzük. Ebben az esetben az érintkezési ponton két anyag sűrű összeolvadása következik be. Annak ellenére, hogy egy ilyen csatlakozást régóta használnak, a modern fémhegesztés, megvalósításának típusai és technológiája folyamatosan fejlődik, ami lehetővé teszi a különböző termékek fokozott megbízhatósággal és minőséggel történő összekapcsolását.
A felületi hegesztés jellemzői
A fémhegesztés teljes folyamata két szakaszban zajlik. Először is az anyagok felületeit az atomközi kohéziós erők távolságával kell közelebb hozni egymáshoz. Szobahőmérsékleten a szabványos fémek még jelentős erővel összenyomva sem képesek csatlakozni. Ennek oka a fizikai keménység, így az ilyen anyagok megközelítésekor a felületkezelés minőségétől függetlenül csak egyes pontokon történik érintkezés. A felületi szennyeződés az, ami jelentősen befolyásolja az anyagok tapadásának lehetőségét, mert természetes körülmények között mindig jelen vannak filmek, oxidok, szennyezőatomok rétegei.
Ezért érintkezés jön létre az alkatrészek élei közöttvagy az alkalmazott nyomás hatására fellépő képlékeny alakváltozások, vagy az anyag megolvadása esetén érhető el.
A fémhegesztés következő szakaszában az egyesített felületek atomjai között elektrondiffúziót hajtanak végre. Ezért az élek közötti határfelület eltűnik, és vagy fémes atomi kötés, vagy ionos és kovalens kötés (félvezetők vagy dielektrikumok esetén) jön létre.
Hegesztési típusok osztályozása
A hegesztési technológia folyamatosan fejlődik és változatosabbá válik. A mai napig körülbelül 20 fémhegesztési típus létezik, amelyeket három csoportba sorolnak:
- A nyomáshegesztést mechanikai energia alkalmazásával végezzük, amikor a kristályok közötti kötéseket az anyag képlékeny alakváltozásának módszerével hozzuk létre. Ennek eredményeként a fém elkezd folyni, az összekötő részek vonala mentén haladva, és magával viszi a szennyezett szennyeződések rétegét. A deformáció és a felületek előmelegítés nélküli összekapcsolásának folyamatát fém hideghegesztésének nevezik. Ebben az esetben atomközi kötések jönnek létre, amelyek az alkatrészek szoros rögzítéséhez vezetnek.
- A fúziós hegesztés a termékek nyomás alkalmazása nélkül történő összekapcsolásával történik. Az ilyen fémhegesztés hőforrásai a gázláng, az elektromos ív, a gerenda típusú energia. A hegesztés során a felületek felmelegednek és megolvadnak, így a két fém és az elektróda között atomközi kötések jönnek létre, amelyek egy közös hegesztési medencévé egyesülnek. A kompozíció lehűlése és megszilárdulása után folyamatos öntésvarrás.
- A fémek termomechanikus hegesztése hővel és nyomással történik. Az anyag csatlakozási helyét először felmelegítik, majd préselik. Az alkatrész melegítése biztosítja a szükséges plaszticitást, a mechanikai hatás pedig a termék részeit monolitikus kapcsolattá egyesíti.
Fúziós hegesztés
Ez a fajta hegesztés széles körben használatos mind ipari körülmények között, mind a mindennapi életben. A fémek fúziós illesztése a következőket tartalmazza:
- Ívhegesztés. Úgy állítják elő, hogy magas hőmérsékletű elektromos ívet hoznak létre a fém és az elektróda között.
- A plazmakötésben a hőforrás ionizált gáz, amely nagy sebességgel halad át egy elektromos íven.
- A salakhegesztést az olvadt fluxus (salak) elektromos árammal történő hevítésével végezzük.
- A lézeres kötés a fémfelület lézersugárral történő feldolgozásával történik.
- Az elektronsugaras hegesztésnél a csatlakozást a vákuumban, elektromos tér hatására mozgó elektronok mozgási energiája melegíti fel.
- A fémek gázhegesztése a csatlakozási pont felmelegítésén alapszik egy tűzsugárral, amely az oxigén és a gáz égése során keletkezik.
Ívhegesztő kötés
Az ívhegesztéshez nagy névleges értékű áramforrást kell használni, míg a gép kis feszültségű. A transzformátor egyidejűleg csatlakozik a fémhezmunkadarab és hegesztőelektróda.
Az elektródával végzett fémhegesztés eredményeként elektromos ív képződik, melynek következtében az összeillesztendő munkadarabok élei megolvadnak. Az ív hatászónájában körülbelül ötezer fokos hőmérséklet jön létre. Az ilyen melegítés elegendő bármilyen fém megolvasztásához.
Az összeillesztendő részek fémének és az elektródának az olvadása során egy hegesztési medence keletkezik, amelyben minden tapadási folyamat végbemegy. A salak felemelkedik az olvadt készítmény felületére, és speciális védőfóliát képez. A fémívhegesztés során kétféle elektródát használnak:
- nem olvadó;
- olvadás.
Nem fogyó elektróda használatakor egy speciális vezetéket kell bevezetni az elektromos ív területére. A fogyóelektródák egymástól függetlenül hegesztenek. Az ilyen elektródák összetételéhez speciális adalékanyagokat adnak, amelyek nem teszik lehetővé az ív kialudását és növelik annak stabilitását. Ezek lehetnek nagy ionizációs fokú elemek (kálium, nátrium).
Ívcsatlakozási módok
Az ívhegesztés háromféleképpen történik:
- Kézi módszer. Ebben az esetben az összes csatlakozási lépést kézzel kell végrehajtani, egyszerű elektromos ívhegesztéssel.
- Hatékonyabb a félautomata fémhegesztés. Ezzel a módszerrel a varrat kézzel készül, és a töltőhuzal automatikusan betáplálásra kerül.
- Az automatikus hegesztés felügyeltkezelő, és minden munkát a hegesztőgép végez.
Gázhegesztési technológia
Ez a fajta hegesztés lehetővé teszi különféle fémszerkezetek csatlakoztatását nem csak az ipari vállalkozásoknál, hanem otthon is. A fémhegesztési technológia nem túl bonyolult, a gázkeverék az égés során megolvasztja a felületi éleket, amelyeket töltőhuzallal töltenek meg. Hűtéskor a varrat kikristályosodik, és az anyagok erős és megbízható kapcsolatát hozza létre.
A gázhegesztésnek számos pozitív vonatkozása van:
- A különböző alkatrészek offline csatlakoztatásának lehetősége. Ráadásul ehhez a munkához nincs szükség erőteljes energiaforrásra.
- Az egyszerű és megbízható gázhegesztő berendezés könnyen szállítható.
- Állítható hegesztési folyamat végrehajtásának lehetősége, mivel könnyen manuálisan módosítható a tűzszög és a felületmelegítési sebesség.
De vannak hátrányai is az ilyen berendezések használatának:
- A fűtött terület nagy területű, ami negatívan befolyásolja az alkatrész szomszédos elemeit.
- A hegesztési folyamat nem automatizálható.
- A biztonsági intézkedések szigorú betartásának szükségessége. A gázkeverékkel végzett munka nagyfokú robbanásveszélyt jelent.
- A minőségi csatlakozáshoz a fém vastagsága nem lehet több 5 mm-nél.
Salakhegesztés
Ez a fajta csatlakozás a hegesztési varrat előállításának alapvetően új módjának tekinthető. A hegesztendő részek felületét salak borítja, amelyet a huzal és az alapfém olvadási hőmérsékletét meghaladó hőmérsékletre hevítenek.
A kezdeti szakaszban a hegesztés hasonló a merülőíves hegesztéshez. Ezután a folyékony salakból álló hegesztési medence kialakulása után az ív leáll. Az alkatrész éleinek további megolvadása az áram áramlása során felszabaduló hő miatt történik. Az ilyen típusú fémhegesztés egyik jellemzője a folyamat magas termelékenysége és a hegesztés minősége.
Nyomáshegesztő kötés
A fémfelületek mechanikai deformációval történő összekapcsolását leggyakrabban az ipari termelésben végzik, mivel ez a technológia drága berendezéseket igényel.
A nyomás alatti hegesztéshez a következők tartoznak:
- Fém alkatrészek ultrahangos dokkolása. Ultrahang frekvenciájú rezgések hajtják végre.
- Hideghegesztés. Ez két rész atomközi összekapcsolása alapján történik, nagy nyomás létrehozásával.
- Kovács-kovács módszer. Ősidők óta ismert. Az anyagot kemencében hevítik, majd mechanikus vagy kézi kovácsolással hegesztik.
- Gáznyomású hegesztés. A kovácsos módszerhez nagyon hasonló, fűtésre csak gázberendezést használnak.
- Érintsd meg az elektromos csatlakozást. Az egyik legnépszerűbb típusnak tartják. Az ilyen hegesztésnél a fém melegítése elektromos áram átvezetésével történik.
- A diffúziós hegesztésnél a fémre nehezedő nyomóerő kicsi, de a kötés magas melegítési hőmérséklete szükséges.
Pontos hegesztés
Az ilyen hegesztésnél összeillesztendő felületek két elektróda között vannak. A prés hatására az elektródák összenyomják az alkatrészeket, majd feszültséget kapcsolnak. A hegesztési hely felmelegszik az áram áthaladásával. A hegesztési pont átmérője teljes mértékben az elektróda érintkezőfelületének méretétől függ.
Attól függően, hogy az elektródák hogyan helyezkednek el az összekapcsolandó alkatrészekhez képest, az érintkezőhegesztés lehet egy- vagy kétoldalas.
Sok típusú ellenálláshegesztés létezik, amelyek hasonló elven működnek. Ide tartoznak: tompahegesztés, varrathegesztés, kondenzátorhegesztés.
Biztonság
A hegesztőberendezéssel végzett munka számos, a kezelő egészségére veszélyes tényezővel jár. A magas hőmérséklet, a robbanásveszélyes környezet és a káros vegyi gőzök megkövetelik, hogy a személy szigorúan tartsa be a biztonsági intézkedéseket:
- Minden elektromos berendezést és eszközt megfelelően földelni és szigetelni kell.
- Száraz overallban és kesztyűben kell dolgozni. Az arc és a szem bőrének védelme érdekében feltétlenül használjon sötét üveg maszkot.
- Egy elsősegély-készletnek és egy tűzoltó készüléknek a hegesztő munkahelyén kell lennie.
- A helyiségnek, ahol a hegesztési munkát végzik, jól szellőztetni kell.
- A munkát nem szabad gyúlékony tárgyak közelében végezni.
- Ne hagyja felügyelet nélkül a gázpalackokat.
A fémhegesztésnek számos fajtája létezik, amelyek közül a hegesztő a rendelkezésre álló berendezések és a kívánt munkaeredmény elérésének képessége alapján dönt. A hegesztőnek ismernie kell a készüléket és az egyes berendezéseken végzett munka elveit.
