Pagrindiniai suvirinimo principai

Suvirinimas gali būti apibrėžtas kaip metalų, pagamintų kaitinant iki tinkamos temperatūros, sujungimas su slėgiu arba be jo, ir naudojant užpildo medžiagą ar be jo.

Susiliejant suvirinant šilumos šaltinį, sukuriama pakankamai šilumos, kad sukurtų ir išlaikytų reikiamo dydžio metalo telkinį. Šilumą gali tiekti elektra arba dujų liepsna. Elektrinis atsparumas suvirinimui gali būti laikomas sintezės suvirinimu, nes susidaro kai kurie išlydytos metalo.

Kietosios fazės procesai gamina suvirinimus, neišlydydami bazinės medžiagos ir nepridedant užpildo metalo. Visada naudojamas slėgis, o paprastai tiekiamas šiluma. Trinties šiluma išsivysto ultragarsu ir sujungiant trinties, o krosnių šildymas paprastai naudojamas difuzijai.

Elektrinis lankas, naudojamas suvirinime, yra didelės srovės, žemos įtampos išmetimas, paprastai 10–2 000 amperų, ​​esančių 10–50 voltų, diapazone. ARC stulpelis yra sudėtingas, tačiau, iš esmės, susideda iš katodo, kuris skleidžia elektronus, dujinį plazmą dabartiniam laidumui ir anodo sritį, kuri dėl elektronų bombardavimo tampa palyginti karštesnis nei katodas. Paprastai naudojamas direktinės srovės (DC) lankas, tačiau galima naudoti kintamos srovės (AC) lankai.

Bendras energijos sąnaudas visuose suvirinimo procesuose viršija tai, kas reikalinga norint pagaminti sąnarį, nes ne visas generuojamas šiluma gali būti veiksmingai panaudota. Efektyvumas svyruoja nuo 60 iki 90 procentų, atsižvelgiant į procesą; Kai kurie specialūs procesai labai skiriasi nuo šios figūros. Šiluma prarandama laidus per netoliese esantį metalą ir spinduliuojant aplinkai.

Dauguma metalų, kai šildomi, reaguoja su atmosfera ar kitais netoliese esančiais metalais. Šios reakcijos gali pakenkti suvirinto sąnario savybėms. Pavyzdžiui, dauguma metalų greitai oksiduoja, kai išlydo. Oksido sluoksnis gali užkirsti kelią tinkamam metalo surišimui. Išlydytos metalo lašeliai, padengti oksidu, yra įstrigę suvirinimo ir sąnario sąnario trapūs. Kai kurios vertingos medžiagos, pridėtos konkrečioms savybėms, reaguoja taip greitai, kai veikia oras, kad deponuotas metalas neturi tokios pačios sudėties, kokios buvo iš pradžių. Šios problemos paskatino naudoti srautus ir inertinę atmosferą.

Susiliejant suvirinant, srautas vaidina apsauginį vaidmenį palengvinant kontroliuojamą metalo reakciją ir užkirsdamas kelią oksidacijai, sudarant antklodę per išlydytą medžiagą. Srautai gali būti aktyvūs ir padėti procese arba neaktyvūs, ir tiesiog apsaugoti paviršius prisijungimo metu.

Inertinė atmosfera vaidina apsauginį vaidmenį, panašų į srautus. Dujomis pavidalo metalo lankų ir dujomis ekranuotame volframo-lanko suvirinant inertines dujas-paprastai argoną-iškasti iš žibintuvėlio, supančio žibintuvėlį ištisiniame upelyje, išstumdamas orą iš lanko. Dujos chemiškai nereaguoja su metalu, o tiesiog apsaugo jį nuo kontakto su ore esančiu deguonimi.

Metallurgija sujungus metalą yra svarbus sąnario funkcinėms galimybėms. Lanko suvirinimas iliustruoja visas pagrindines sąnario ypatybes. Trys zonos atsiranda dėl suvirinimo lanko praėjimo: (1) suvirinimo metalo arba suliejimo zonos, (2) šilumos paveiktos zonos ir (3) nepaveiktos zonos. Suvirinimo metalas yra ta jungties dalis, kuri buvo ištirpusi suvirinimo metu. Šilumos paveikta zona yra regionas, esantis šalia suvirinimo metalo, kuris nebuvo suvirintas, tačiau dėl suvirinimo šilumos pakeitė mikrostruktūrą ar mechanines savybes. Nepaveikta medžiaga yra ta, kuri nebuvo pakankamai kaitinama, kad pakeistų jos savybes.

Suvirinimo metalo sudėtis ir sąlygos, kuriomis ji užšąla (sukietėja), daro didelę įtaką sąnario gebėjimui patenkinti paslaugų reikalavimus. Lanko suvirinimo metu suvirinimo metalą sudaro užpildo medžiaga ir ištirpęs netaurinis metalas. Pasibaigus lankui, įvyksta greitas suvirinimo metalo aušinimas. Vieno pralaidumo suvirinimas turi liejimo struktūrą su stulpeliniais grūdais, besitęsiančiais nuo išlydyto baseino krašto iki suvirinimo centro. Multiplaso suvirinimo metu ši liejimo struktūra gali būti modifikuota, atsižvelgiant į konkretų metalą, kuris yra suvirinamas.

Smulkių metalų, esančių greta suvirinimo, arba šilumos paveiktos zonos, yra veikiamas įvairių temperatūros ciklų, o jo struktūros pokytis yra tiesiogiai susijęs su didžiausia temperatūra bet kuriame taške, ekspozicijos metu ir aušinimo greičiu. Čia yra per daug, kad būtų galima aptarti, tačiau jie gali būti sugrupuoti į tris klases: (1) medžiagas, nepaveiktas suvirinimo šilumos, (2) medžiagos, užkietėjusios struktūriniais pokyčiais, (3) medžiagos, užkietėjusios kritulių procesais.

Suvirinimas sukelia medžiagų įtempius. Šias jėgas sukelia suvirinimo metalo susitraukimas ir išplėtimo, o po to šilumos paveiktos zonos susitraukimas. Neatkeltas metalas nustato suvaržymą aukščiau, ir, kai vyrauja susitraukimai, suvirinimo metalas negali laisvai susitraukti, o sąnaryje yra sukuriamas stresas. Tai paprastai žinoma kaip liekamasis stresas, o kai kuriems kritinėms reikmėms reikia pašalinti visą gamybos apdorojimą. Likęs įtempis neišvengiamas visose suvirintose konstrukcijose, ir jei jis nebus kontroliuojamas nusilenkęs ar suvirinimo iškraipymas. Kontrolė vykdoma suvirinimo technika, stendai ir armatūra, gamybos procedūros ir galutinis terminis apdorojimas.