Grundlæggende principper for svejsning

En svejsning kan defineres som en koalescens af metaller produceret ved opvarmning til en passende temperatur med eller uden påføring af tryk og med eller uden brug af et fyldemateriale.

Ved fusionssvejsning genererer en varmekilde tilstrækkelig varme til at skabe og opretholde en smeltet pool af metal af den krævede størrelse. Varmen kan leveres af elektricitet eller af en gasflamme. Elektrisk modstandsvejsning kan betragtes som fusionssvejsning, fordi der dannes noget smeltet metal.

Solidfase-processer producerer svejsninger uden at smelte basismaterialet og uden tilsætning af et fyldemetal. Der er altid anvendt tryk, og generelt tilvejebringes der noget varme. Friktionsvarme er udviklet i ultralyds- og friktionsforbindelse, og ovnopvarmning anvendes normalt i diffusionsbinding.

Den elektriske lysbue, der bruges i svejsning, er en højstrøm, lavspændingsafladning generelt i området 10–2.000 ampere ved 10–50 volt. En buesøjle er kompleks, men består stort set af en katode, der udsender elektroner, et gasplasma til nuværende ledning og et anodområde, der bliver relativt varmere end katoden på grund af elektronbombardement. En jævnstrøm (DC) bue bruges normalt, men vekselstrøm (AC) buer kan anvendes.

Total energiindgang i alle svejseprocesser overstiger det, der kræves for at producere en samling, fordi ikke al den genererede varme kan bruges effektivt. Effektivitet varierer fra 60 til 90 procent afhængigt af processen; Nogle specielle processer afviger vidt fra dette tal. Varmen går tabt ved ledning gennem basismetallet og ved stråling til omgivelserne.

De fleste metaller reagerer, når de opvarmes, med atmosfæren eller andre nærliggende metaller. Disse reaktioner kan være ekstremt skadelige for egenskaberne ved et svejset led. De fleste metaller oxideres for eksempel hurtigt, når de er smeltet. Et lag af oxid kan forhindre korrekt binding af metallet. Molten-metaldråber belagt med oxid bliver fanget i svejsningen og gør leddet sprødt. Nogle værdifulde materialer, der er tilføjet for specifikke egenskaber, reagerer så hurtigt på eksponering for luften, at metallet afsat ikke har den samme sammensætning, som det oprindeligt havde. Disse problemer har ført til brugen af ​​fluxer og inerte atmosfærer.

Ved fusion har svejsning fluxen en beskyttende rolle i at lette en kontrolleret reaktion af metallet og derefter forhindre oxidation ved at danne et tæppe over det smeltede materiale. Fluxer kan være aktive og hjælpe i processen eller inaktiv og blot beskytte overfladerne under sammenføjning.

Inerlige atmosfærer spiller en beskyttende rolle, der ligner den for fluxer. Ved gasskærmet metalbue og gasskærmet wolframbue svejser en inert gas-normalt argon-strømmer fra en ringrommer, der omgiver faklen i en kontinuerlig strøm, der fortrænger luften fra omkring buen. Gassen reagerer ikke kemisk med metallet, men beskytter det simpelthen mod kontakt med ilt i luften.

Metallurgien for metalforbindelse er vigtig for ledets funktionelle kapacitet. ARC -svejsningen illustrerer alle de grundlæggende træk ved et led. Tre zoner er resultatet af passagen af ​​en svejsebue: (1) svejsemetallet eller fusionszone, (2) den varmepåvirkede zone og (3) den upåvirkede zone. Svejsetmetallet er den del af det led, der er smeltet under svejsning. Den varmepåvirkede zone er en region, der støder op til svejsemetallet, der ikke er svejset, men har gennemgået en ændring i mikrostruktur eller mekaniske egenskaber på grund af svejsningsvarmen. Det upåvirkede materiale er det, der ikke blev opvarmet tilstrækkeligt til at ændre dets egenskaber.

Svejse-metalsammensætning og betingelserne, under hvilken den fryser (størkner), påvirker leddets evne til at imødekomme ledelsens krav. Ved lysbuesvejsning omfatter svejsemetallet fyldstofmateriale plus det basismetal, der er smeltet. Når buen passerer, forekommer hurtig afkøling af svejsemetallet. En svejsning med en pas har en støbt struktur med søjle korn, der strækker sig fra kanten af ​​den smeltede pool til midten af ​​svejsningen. I en multipass -svejsning kan denne støbningsstruktur modificeres, afhængigt af det særlige metal, der svejses.

Basismetallet støder op til svejsningen eller den varmepåvirkede zone udsættes for en række temperaturcyklusser, og dens ændring i struktur er direkte relateret til spids temperatur på et givet tidspunkt, eksponeringstidspunktet og kølehastighederne. Typerne af basismetal er for mange til at diskutere her, men de kan grupperes i tre klasser: (1) Materialer, der ikke påvirkes af svejsningsvarme, (2) materialer hærdet af strukturelle ændringer, (3) materialer hærdet af nedbørsprocesser.

Svejsning producerer spændinger i materialer. Disse kræfter induceres ved sammentrækning af svejsemetallet og ved ekspansion og derefter sammentrækning af den varmepåvirkede zone. Det uopvarmede metal pålægger ovenstående tilbageholdenhed, og som sammentrækning dominerer, kan svejsemetallet ikke sammentrække frit, og en stress er opbygget i leddet. Dette er generelt kendt som resterende stress, og for nogle kritiske anvendelser skal de fjernes ved varmebehandling af hele fremstillingen. Reststress er uundgåelig i alle svejste strukturer, og hvis det ikke kontrolleres bøjning eller forvrængning af svejsningen, finder sted. Kontrol udøves ved svejseteknik, jigs og inventar, fabrikationsprocedurer og endelig varmebehandling.