Kaynak temel ilkeleri

Bir kaynak, basınç uygulanması veya uygulanmadan ve bir dolgu malzemesi kullanımı olmadan veya kullanılmadan uygun bir sıcaklığa ısıtılarak üretilen metallerin birleşmesi olarak tanımlanabilir.

Füzyon kaynağında bir ısı kaynağı, gerekli boyutta erimiş bir metal havuzu oluşturmak ve korumak için yeterli ısı üretir. Isı, elektrik veya bir gaz alevi ile sağlanabilir. Elektrikli direnç kaynağı füzyon kaynağı olarak düşünülebilir, çünkü bazı erimiş metaller oluşur.

Katı faz işlemleri, taban malzemesini eritmeden ve bir dolgu metali eklemeden kaynak üretir. Basınç her zaman kullanılır ve genellikle biraz ısı sağlanır. Ultrasonik ve sürtünme birleşmesinde sürtünme ısı geliştirilir ve genellikle difüzyon bağında fırın ısıtması kullanılır.

Kaynakta kullanılan elektrik ark, genellikle 10-50 voltta 10-2.000 amper aralığında yüksek akım, düşük voltajlı bir deşarjdır. Bir ark kolonu karmaşıktır, ancak genel olarak konuşursak, elektronları yayan bir katot, mevcut iletim için bir gaz plazması ve elektron bombardımanı nedeniyle katottan nispeten daha sıcak hale gelen bir anot bölgesinden oluşur. Genellikle bir doğrudan akım (DC) ark kullanılır, ancak alternatif akım (AC) arkları kullanılabilir.

Tüm kaynak işlemlerinde toplam enerji girişi, bir eklem üretmek için gerekli olanı aşar, çünkü üretilen tüm ısı etkili bir şekilde kullanılamaz. Verimlilik, sürece bağlı olarak yüzde 60 ila 90 arasında değişir; Bazı özel süreçler bu rakamdan geniş bir şekilde sapmaktadır. Isı, ana metal yoluyla iletim ve çevreye radyasyon ile kaybolur.

Çoğu metal, ısıtıldığında atmosfer veya yakındaki diğer metallerle reaksiyona girer. Bu reaksiyonlar, kaynaklı bir eklemin özelliklerine son derece zararlı olabilir. Örneğin çoğu metal, erimiş olduğunda hızla oksitlenir. Bir oksit tabakası, metalin uygun şekilde bağlanmasını önleyebilir. Oksit ile kaplanmış erimiş-metal damlacıklar kaynağa sıkışır ve eklemi kırılgan hale getirir. Belirli özellikler için eklenen bazı değerli malzemeler, havaya maruz kaldığında o kadar hızlı reaksiyona girer ki, biriken metal başlangıçta olduğu ile aynı bileşime sahip değildir. Bu sorunlar akışların ve inert atmosferlerin kullanılmasına yol açmıştır.

Füzyon kaynağında akı, metalin kontrollü bir reaksiyonunu kolaylaştırmada ve daha sonra erimiş malzeme üzerinde bir battaniye oluşturarak oksidasyonu önlemede koruyucu bir role sahiptir. Akışlar aktif olabilir ve süreçte yardımcı olabilir veya aktif olmayan ve birleştirme sırasında yüzeyleri koruyabilir.

İnert atmosferler akışlara benzer koruyucu bir rol oynar. Gaz korumalı metal-ark ve gaz korumalı tungsten-ark, inert bir gaz-genellikle argon-kaynağında, meşaleyi sürekli bir akarsuda çevreleyen bir halktan akar ve havayı arkın etrafından değiştirir. Gaz metal ile kimyasal olarak reaksiyona girmez, ancak onu havadaki oksijenle temastan korur.

Metal birleştirmenin metalurjisi, eklemin fonksiyonel yetenekleri için önemlidir. Arc kaynağı, bir eklemin tüm temel özelliklerini göstermektedir. Üç bölge bir kaynak arkının geçişinden kaynaklanır: (1) kaynak metali veya füzyon bölgesi, (2) ısıldan etkilenen bölge ve (3) etkilenmemiş bölge. Kaynak metali, eklemin kaynak sırasında eritilmiş kısmıdır. Isıdan etkilenen bölge, kaynaklanmamış ancak kaynağın ısısı nedeniyle mikroyapı veya mekanik özelliklerde bir değişiklik geçiren kaynak metaline bitişik bir bölgedir. Etkilenmemiş malzeme, özelliklerini değiştirmek için yeterince ısıtılmayan malzemedir.

Kaynak-metal bileşimi ve dondurduğu koşullar (katılaştığı), eklemin hizmet gereksinimlerini karşılama yeteneğini önemli ölçüde etkiler. Arc kaynağında, kaynak metali dolgu malzemesi ve eridi ana metal içerir. Arc geçtikten sonra, kaynak metalinin hızlı soğutulması meydana gelir. Tek geçişli bir kaynak, erimiş havuzun kenarından kaynağın merkezine kadar uzanan sütun taneleri olan bir döküm yapısına sahiptir. Çokluklu bir kaynakta, bu dökme yapı, kaynaklanan belirli metale bağlı olarak değiştirilebilir.

Kaynağa bitişik ana metal veya ısıdan etkilenen bölgeye bir dizi sıcaklık döngüsüne tabi tutulur ve yapısındaki değişimi, herhangi bir noktada pik sıcaklık, maruz kalma süresi ve soğutma oranları ile doğrudan ilişkilidir. Base metal türleri burada tartışamayacak kadar çokdır, ancak üç sınıfta gruplandırılabilir: (1) kaynak ısısından etkilenmeyen malzemeler, (2) yapısal değişim ile sertleştirilmiş malzemeler, (3) yağış işlemleri ile sertleştirilmiş malzemeler.

Kaynak malzemelerde stres üretir. Bu kuvvetler, kaynak metalinin büzülmesi ve daha sonra ısıldan etkilenen bölgenin kasılması ile indüklenir. Isıtılmamış metal, yukarıdakilere bir kısıtlama uygular ve kasılma baskın olduğu gibi, kaynak metali serbestçe kasılamaz ve eklemde bir stres oluşur. Bu genellikle artık stres olarak bilinir ve bazı kritik uygulamalar için tüm imalatın ısıl işlemi ile çıkarılmalıdır. Kalıntı stres tüm kaynaklı yapılarda kaçınılmazdır ve eğer kontrollü değilse, kaynağın eğimi veya bozulması gerçekleşecektir. Kontrol kaynak tekniği, jig ve armatürler, imalat prosedürleri ve son ısı işlemi ile uygulanır.