หลักการพื้นฐานของการเชื่อม

การเชื่อมสามารถกำหนดเป็นการรวมตัวกันของโลหะที่ผลิตโดยการให้ความร้อนกับอุณหภูมิที่เหมาะสมโดยมีหรือไม่มีการใช้ความดันและมีหรือไม่มีการใช้วัสดุฟิลเลอร์

ในการเชื่อมฟิวชั่นแหล่งความร้อนจะสร้างความร้อนที่เพียงพอในการสร้างและรักษาสระว่ายน้ำที่หลอมเหลวของโลหะที่มีขนาดที่ต้องการ ความร้อนอาจได้รับจากไฟฟ้าหรือเปลวไฟแก๊ส การเชื่อมความต้านทานไฟฟ้าสามารถพิจารณาการเชื่อมฟิวชั่นเนื่องจากโลหะหลอมเหลวบางส่วนเกิดขึ้น

กระบวนการของโซลิดเฟสผลิตรอยเชื่อมโดยไม่ละลายวัสดุฐานและไม่มีการเติมโลหะฟิลเลอร์ ใช้แรงดันเสมอและโดยทั่วไปจะมีความร้อนบางอย่าง ความร้อนแรงเสียดทานได้รับการพัฒนาในการเข้าร่วมอัลตราโซนิกและการเสียดสีและการทำความร้อนของเตาเผามักใช้ในพันธะการแพร่กระจาย

ส่วนโค้งไฟฟ้าที่ใช้ในการเชื่อมเป็นกระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าสูงและแรงดันไฟฟ้าต่ำโดยทั่วไปในช่วง 10-2,000 แอมแปร์ที่ 10-50 โวลต์ คอลัมน์อาร์คมีความซับซ้อน แต่พูดในวงกว้างประกอบด้วยแคโทดที่ปล่อยอิเล็กตรอนพลาสมาแก๊สสำหรับการนำกระแสและพื้นที่ขั้วบวกที่ค่อนข้างร้อนกว่าแคโทดเนื่องจากการทิ้งระเบิดอิเล็กตรอน มักจะใช้ส่วนโค้งกระแสตรง (DC) แต่สามารถใช้ส่วนโค้งในกระแส (AC) สลับกันได้

อินพุตพลังงานทั้งหมดในกระบวนการเชื่อมทั้งหมดเกินกว่าที่จำเป็นในการผลิตข้อต่อเนื่องจากไม่สามารถใช้ความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพแตกต่างกันไปจาก 60 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ขึ้นอยู่กับกระบวนการ กระบวนการพิเศษบางอย่างเบี่ยงเบนไปจากรูปนี้ ความร้อนจะหายไปโดยการนำผ่านโลหะฐานและโดยการแผ่รังสีไปยังสภาพแวดล้อม

โลหะส่วนใหญ่เมื่อถูกความร้อนทำปฏิกิริยากับบรรยากาศหรือโลหะใกล้เคียงอื่น ๆ ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเป็นอันตรายต่อคุณสมบัติของรอยเชื่อม ตัวอย่างเช่นโลหะส่วนใหญ่ออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วเมื่อหลอมเหลว ชั้นของออกไซด์สามารถป้องกันการยึดติดของโลหะที่เหมาะสม หยดโลหะหลอมเหลวที่เคลือบด้วยออกไซด์จะติดอยู่ในรอยเชื่อมและทำให้ข้อต่อเปราะ วัสดุที่มีค่าบางอย่างที่เพิ่มเข้ามาสำหรับคุณสมบัติเฉพาะจะตอบสนองอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับอากาศที่โลหะที่สะสมไม่มีองค์ประกอบเช่นเดียวกับที่มีในตอนแรก ปัญหาเหล่านี้นำไปสู่การใช้ฟลักซ์และบรรยากาศเฉื่อย

ในการเชื่อมฟิวชั่นฟลักซ์มีบทบาทป้องกันในการอำนวยความสะดวกในการควบคุมปฏิกิริยาของโลหะแล้วป้องกันการเกิดออกซิเดชันโดยการสร้างผ้าห่มเหนือวัสดุหลอมเหลว ฟลักซ์สามารถใช้งานได้และช่วยในกระบวนการหรือไม่ใช้งานและเพียงแค่ปกป้องพื้นผิวในระหว่างการเข้าร่วม

บรรยากาศเฉื่อยมีบทบาทในการป้องกันคล้ายกับฟลักซ์ ในโลหะที่มีการป้องกันด้วยแก๊สและทังสเตน-Arc-arc ที่ป้องกันด้วยแก๊สการเชื่อมก๊าซเฉื่อย-โดยปกติอาร์กอน-ไหลจากวงแหวนที่ล้อมรอบคบเพลิงในลำธารต่อเนื่องแทนที่อากาศจากรอบส่วนโค้ง ก๊าซไม่ได้ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโลหะ แต่ป้องกันไม่ให้เกิดการสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศ

โลหะวิทยาของการเข้าร่วมโลหะมีความสำคัญต่อความสามารถในการทำงานของข้อต่อ การเชื่อมอาร์คแสดงคุณสมบัติพื้นฐานทั้งหมดของข้อต่อ สามโซนเป็นผลมาจากทางเดินของส่วนโค้งการเชื่อม: (1) โลหะเชื่อมหรือโซนฟิวชั่น (2) โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและ (3) โซนที่ไม่ได้รับผลกระทบ โลหะเชื่อมเป็นส่วนหนึ่งของข้อต่อที่ละลายในระหว่างการเชื่อม โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเป็นภูมิภาคที่อยู่ติดกับโลหะเชื่อมที่ไม่ได้เชื่อม แต่มีการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคหรือคุณสมบัติเชิงกลเนื่องจากความร้อนของการเชื่อม วัสดุที่ไม่ได้รับผลกระทบคือสิ่งที่ไม่ร้อนพอที่จะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของมัน

องค์ประกอบของโลหะเชื่อมและเงื่อนไขที่ค้าง (แข็งตัว) ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความสามารถของข้อต่อเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการบริการ ในการเชื่อมอาร์คโลหะเชื่อมประกอบด้วยวัสดุฟิลเลอร์บวกกับโลหะฐานที่ละลาย หลังจากอาร์คผ่านไปการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วของโลหะเชื่อมจะเกิดขึ้น รอยเชื่อมเดียวมีโครงสร้างหล่อที่มีเม็ดคอลัมน์ที่ยื่นออกมาจากขอบของสระว่ายน้ำหลอมเหลวไปยังกึ่งกลางของรอยเชื่อม ในการเชื่อมแบบหลายตัวโครงสร้างการหล่อนี้อาจได้รับการแก้ไขขึ้นอยู่กับโลหะเฉพาะที่กำลังเชื่อม

โลหะฐานที่อยู่ติดกับรอยเชื่อมหรือโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนอยู่ภายใต้ช่วงของวัฏจักรอุณหภูมิและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับอุณหภูมิสูงสุด ณ จุดใดก็ตามเวลาของการสัมผัสและอัตราการระบายความร้อน ประเภทของโลหะฐานมีจำนวนมากเกินกว่าที่จะพูดคุยที่นี่ แต่สามารถจัดกลุ่มในสามชั้น: (1) วัสดุที่ไม่ได้รับผลกระทบจากความร้อนการเชื่อม (2) วัสดุที่ชุบแข็งโดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง (3) วัสดุที่ชุบโดยกระบวนการเร่งรัด

การเชื่อมก่อให้เกิดความเครียดในวัสดุ กองกำลังเหล่านี้เกิดจากการหดตัวของโลหะเชื่อมและโดยการขยายตัวจากนั้นการหดตัวของเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน โลหะที่ไม่ผ่านการทำความร้อนกำหนดความยับยั้งชั่งใจในด้านบนและเมื่อการหดตัวมีอำนาจเหนือกว่าโลหะเชื่อมไม่สามารถหดตัวได้อย่างอิสระและความเครียดถูกสร้างขึ้นในข้อต่อ สิ่งนี้เรียกว่าความเครียดที่เหลืออยู่โดยทั่วไปและสำหรับการใช้งานที่สำคัญบางอย่างจะต้องถูกลบออกโดยการรักษาความร้อนจากการผลิตทั้งหมด ความเครียดที่เหลืออยู่นั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้ในโครงสร้างรอยทั้งหมดและหากไม่ได้ควบคุมการโค้งคำนับหรือการบิดเบือนของการเชื่อมจะเกิดขึ้น การควบคุมนั้นใช้เทคนิคการเชื่อมอุปกรณ์จับยึดและการติดตั้งขั้นตอนการผลิตและการรักษาความร้อนขั้นสุดท้าย