Grundprinzipien des Schweißens

Eine Schweißnaht kann als eine Koaleszenz von Metallen definiert werden, die durch Erhitzen auf eine geeignete Temperatur mit oder ohne Druck und ohne Verwendung eines Füllmaterials oder ohne Verwendung eines Füllstoffmaterials erzeugt werden.

Beim Fusionsschweißen erzeugt eine Wärmequelle eine ausreichende Wärme, um einen geschmolzenen Metallpool der erforderlichen Größe zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Die Wärme kann durch Strom oder durch eine Gasflamme geliefert werden. Elektrisches Widerstandsschweißen kann als Fusionsschweißen angesehen werden, da etwas geschmolzenes Metall gebildet wird.

Festphasenprozesse produzieren Schweißnähte, ohne das Grundmaterial zu schmelzen und ohne Füllstoffmetall. Es wird immer Druck ausgeübt und im Allgemeinen wird eine gewisse Wärme bereitgestellt. Reibungswärme wird in Ultraschall- und Reibungsverbindung entwickelt, und die Ofenheizung wird normalerweise bei der Diffusionsbindung verwendet.

Der im Schweißen verwendete elektrische Lichtbogen ist eine hochstromige, niedrige Spannungsentladung im Bereich von 10 bis 2.000 Ampere bei 10–50 Volt. Eine ARC -Säule ist komplex, besteht jedoch im Großen und Ganzen aus einer Kathode, die Elektronen, ein Gasplasma für die Stromleitung und eine Anodenregion, die vergleichsweise heißer wird als die Kathode aufgrund von Elektronenbombardieren. In der Regel wird ein DC -Bogen (Gleichstrom (DC) verwendet, es können jedoch wechselnde Strom (AC) -Bögen eingesetzt werden.

Der Gesamtenergieeintrag in allen Schweißprozessen überschreitet das, was zur Herstellung einer Verbindung erforderlich ist, da nicht die gesamte erzeugte Wärme effektiv genutzt werden kann. Die Effizienz variieren je nach Prozess zwischen 60 und 90 Prozent. Einige spezielle Prozesse weichen weit von dieser Abbildung ab. Wärme geht durch Leitung durch das Grundmetall und durch Strahlung an die Umgebung verloren.

Die meisten Metalle reagieren beim Erhitzen mit der Atmosphäre oder anderen nahe gelegenen Metallen. Diese Reaktionen können die Eigenschaften einer Schweißverbindung äußerst nachteilig sein. Die meisten Metalle zum Beispiel oxidieren schnell, wenn sie geschmolzen sind. Eine Oxidschicht kann eine ordnungsgemäße Bindung des Metalls verhindern. Mit Oxid beschichtete geschmolzene Metalltröpfchen werden in die Schweißnaht eingeschlossen und machen die Verbindung spröde. Einige wertvolle Materialien, die für bestimmte Eigenschaften hinzugefügt werden, reagieren so schnell auf die Exposition gegenüber der Luft, dass das abgelagerte Metall nicht die gleiche Zusammensetzung hat wie zunächst. Diese Probleme haben zum Einsatz von Flüssen und inerten Atmosphären geführt.

Beim Fusionsschweißen spielt der Fluss eine schützende Rolle bei der Erleichterung einer kontrollierten Reaktion des Metalls und zur Verhinderung der Oxidation durch Bildung einer Decke über dem geschmolzenen Material. Flüsse können aktiv sein und im Prozess helfen oder inaktiv helfen und die Oberflächen während des Verbindungsbereichs einfach schützen.

Inerte Atmosphären spielen eine schützende Rolle, die der von Flüssen ähnelt. In gasgeschirmtem Metall-Arc und gasgeschirmtem Wolfram-ARC-Schweißen ein ineres Gas-üblicherweise Argon-fließt von einem Ring, der die Taschenlampe in einem kontinuierlichen Strom umgibt, und verdrängte die Luft um den Lichtbogen. Das Gas reagiert nicht chemisch mit dem Metall, sondern schützt es einfach vor Kontakt mit dem Sauerstoff in der Luft.

Die Metallurgie des Metallverbindens ist wichtig für die funktionalen Fähigkeiten des Gelenks. Die Bogenschweißung zeigt alle grundlegenden Merkmale einer Verbindung. Drei Zonen resultieren aus dem Durchgang eines Schweißbogens: (1) Schweißmetall oder Fusionszone, (2) die wärmegerandete Zone und (3) die nicht betroffene Zone. Das Schweißmetall ist der Teil des Gelenks, der während des Schweißens geschmolzen wurde. Die Wärmezone ist ein Bereich neben dem Schweißmetall, der nicht geschweißt wurde, aber aufgrund der Wärme des Schweißens eine Veränderung der Mikrostruktur oder mechanischen Eigenschaften unterzogen wurde. Das nicht betroffene Material ist das, was nicht ausreichend erhitzt wurde, um seine Eigenschaften zu verändern.

Schweißmetallzusammensetzung und die Bedingungen, unter denen sie gefriert (verfestigt) (verfestigt), beeinflussen die Fähigkeit des Gelenks erheblich, die Serviceanforderungen zu erfüllen. Beim Lichtbogenschweißen umfasst das Schweißmetall Füllstoffmaterial sowie das geschmolzene Grundmetall. Nach dem Bogen erfolgt eine schnelle Abkühlung des Schweißmetalls. Eine Ein-Pass-Schweißnaht hat eine Gussstruktur mit Säulenkörnern, die sich vom Rand des geschmolzenen Pools bis zur Mitte der Schweißnaht erstrecken. In einer Multipass -Schweißnaht kann diese Gussstruktur je nach Schweißverschiebung modifiziert werden.

Das Basismetall neben der Schweißnaht oder der wärmebedigten Zone ist einem Bereich von Temperaturzyklen ausgesetzt, und seine Strukturänderung steht in direktem Zusammenhang mit der Spitzentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt, dem Zeitpunkt der Exposition und der Kühlraten. Die Arten von Grundmetall sind zu zahlreich, um hier zu diskutieren, können jedoch in drei Klassen gruppiert werden: (1) Materialien, die durch Schweißen Wärme nicht betroffen sind, (2) Materialien, die durch strukturelle Veränderungen gehärtet wurden, (3) Materialien, die durch Niederschlagsprozesse verhärtet werden.

Schweißen erzeugt Stress in Materialien. Diese Kräfte werden durch Kontraktion des Schweißmetalls und durch Expansion und dann die Kontraktion der wärmebatmierten Zone induziert. Das ungeheiztes Metall verhängt eine Zurückhaltung auf dem oben genannten, und wenn die Kontraktion überwiegt, kann sich das Schweißmetall nicht frei zusammenziehen, und im Gelenk wird eine Spannung aufgebaut. Dies ist allgemein als Restspannung bekannt, und für einige kritische Anwendungen müssen durch Wärmebehandlung der gesamten Herstellung entfernt werden. Restspannung ist in allen geschweißten Strukturen unvermeidbar, und wenn es nicht kontrolliert wird, findet die Schweißverformung statt. Die Kontrolle wird durch Schweißtechnik, Jigs und Vorrichtungen, Herstellungsverfahren und endgültige Wärmebehandlung ausgeübt.