Metināšanas pamatprincipi

Metinājumu var definēt kā metālu sakritību, kas ražota, sildot līdz piemērotai temperatūrai ar spiediena pielietošanu vai bez tā, kā arī ar vai bez pildījuma materiāla izmantošanas.

Metinot saplūšanu, siltuma avots rada pietiekamu siltumu, lai izveidotu un uzturētu izkausētu vajadzīgā izmēra metāla baseinu. Siltumu var piegādāt ar elektrību vai gāzes liesmu. Elektriskās pretestības metināšanu var uzskatīt par saplūšanas metināšanu, jo veidojas daži izkausēti metāli.

Cietās fāzes procesi rada metinājumus, neizkausējot pamatmateriālu un nepievienojot pildvielu. Spiediens vienmēr tiek izmantots, un parasti tiek nodrošināts nedaudz siltuma. Berzes karstums tiek izstrādāts ultraskaņas un berzes savienošanā, un difūzijas savienošanā parasti izmanto krāsns apkuri.

Metināšanā izmantotā elektriskā loka ir augsta strāvas, zemsprieguma izlāde parasti diapazonā no 10 līdz 2 000 ampēriem pie 10–50 voltiem. ARC kolonna ir sarežģīta, bet, plaši runājot, sastāv no katoda, kas izstaro elektronus, gāzes plazmu strāvas vadīšanai un anoda reģionam, kas elektronu bombardēšanas dēļ kļūst salīdzinoši karstāks nekā katods. Parasti tiek izmantota tiešās strāvas (DC) loka, bet var izmantot mainīgas strāvas (maiņstrāvas) loka.

Kopējā enerģijas ievade visos metināšanas procesos pārsniedz to, kas nepieciešams, lai izveidotu locītavu, jo ne visu radīto siltumu var efektīvi izmantot. Efektivitāte svārstās no 60 līdz 90 procentiem atkarībā no procesa; Daži īpašie procesi ļoti atšķiras no šī skaitļa. Karstums tiek zaudēts, vadot vadīšanu caur parasto metālu un ar starojumu uz apkārtni.

Lielākā daļa metālu, karsējot, reaģē ar atmosfēru vai citiem tuvumā esošajiem metāliem. Šīs reakcijas var būt ārkārtīgi kaitīgas metinātās locītavas īpašībām. Lielākā daļa metālu, piemēram, ātri oksidējas, kad izkusis. Oksīda slānis var novērst metāla pareizu savienošanu. Izkausēta metāla pilieni, kas pārklāti ar oksīdu, ir ieslodzīti metinājumā un padara locītavu trauslu. Daži vērtīgi materiāli, kas pievienoti īpašām īpašībām, tik ātri reaģē uz gaisa iedarbību, ka nogulsnētajam metālam nav tāda paša sastāva, kāda tā bija sākotnēji. Šīs problēmas ir izraisījušas plūsmas un inerto atmosfēru.

Fusion metināšana plūsmai ir aizsargājoša loma, lai atvieglotu kontrolētu metāla reakciju un pēc tam novērstu oksidāciju, veidojot segu virs izkausētā materiāla. Plūsmas var būt aktīvas un palīdzēt šajā procesā vai neaktīvā un vienkārši aizsargāt virsmas pievienošanās laikā.

Inertajām atmosfērām ir aizsargājoša loma, kas līdzīga plūsmām. Gāzes ekranētā metāla loka un gāzes aizsargātā volframa loka metināšanā inerta gāze-parasti argons-plūst no gredzenveida, kas apņem lāpu nepārtrauktā straumē, izslēdzot gaisu no visas loka. Gāze ķīmiski nereaģē ar metālu, bet vienkārši aizsargā to no saskares ar skābekli gaisā.

Metāla savienojuma metalurģija ir svarīga locītavas funkcionālajām iespējām. ARC metinājums ilustrē visas locītavas pamatīpašības. Trīs zonas rodas no metināšanas loka pārejas: (1) metinātā metāla vai saplūšanas zona, (2) siltuma skarta zona un (3) neskartā zona. Metinātais metāls ir tā savienojuma daļa, kas ir izkususi metināšanas laikā. Siltuma skarta zona ir reģions, kas atrodas blakus metinātajam metālam, kas nav metināts, bet kas ir mainījies mikrostruktūrā vai mehāniskās īpašības metināšanas karstuma dēļ. Neietekmētais materiāls ir tas, kas nebija pietiekami uzkarsēts, lai mainītu tā īpašības.

Metinātā metāla sastāvs un apstākļi, kādos tas sasalst (sacietē), ievērojami ietekmē locītavas spēju izpildīt pakalpojumu prasības. ARC metināšanā metināšanas metāls satur pildvielu materiālu plus parasto metālu, kas ir izkusis. Pēc loka pārejas notiek ātra metinātā metāla atdzesēšana. Vienas caurlaides metinājumam ir izlieta struktūra ar kolonnu graudiem, kas stiepjas no izkausētā baseina malas līdz metināšanas centram. Metināšanas metinājumā šo liešanas struktūru var modificēt, atkarībā no konkrētā metāla metinātā metāla.

Parastā metāla, kas atrodas blakus metinājumam, vai siltuma skartajai zonai, tiek pakļauts temperatūras ciklu diapazonam, un tā struktūras izmaiņas ir tieši saistītas ar maksimālo temperatūru jebkurā noteiktā punktā, iedarbības laikā un dzesēšanas ātrumam. Parastā metāla veidi ir pārāk daudz, lai šeit diskutētu, bet tos var sagrupēt trīs klasēs: (1) Materiāli, kas neietekmē metināšanas siltumam, (2) materiāli, kas sacietēti ar strukturālām izmaiņām, (3) materiāli, kas sacietēti ar nokrišņu procesiem.

Metināšana rada stresu materiālos. Šos spēkus izraisa metinātā metāla saraušanās, paplašināšanās un pēc tam siltuma skartās zonas saraušanās. Aizsildītais metāls uzliek iepriekšminētajam ierobežojumu un, tā kā dominē saraušanās, metinātais metāls nevar brīvi sarauties, un locītavā tiek izveidots spriegums. To parasti sauc par atlikušo stresu, un dažiem kritiskiem pielietojumiem ir jānoņem, apstrādājot visu izgatavošanu. Atlikušais spriegums ir neizbēgams visās metinātajās struktūrās, un, ja tas netiek kontrolēts, vai notiks metināšanas kropļojums. Kontrole tiek izmantota ar metināšanas paņēmienu, finierēm un armatūru, izgatavošanas procedūrām un galīgo termisko apstrādi.