Nguyên tắc hàn cơ bản

Một mối hàn có thể được định nghĩa là sự kết hợp của các kim loại được sản xuất bằng cách làm nóng đến nhiệt độ phù hợp có hoặc không có áp dụng áp suất, và có hoặc không sử dụng vật liệu phụ.

Trong Fusion hàn một nguồn nhiệt tạo ra đủ nhiệt để tạo ra và duy trì một nhóm kim loại nóng chảy có kích thước cần thiết. Nhiệt có thể được cung cấp bởi điện hoặc bằng lửa khí. Hàn điện trở có thể được coi là hàn hợp hạch vì một số kim loại nóng chảy được hình thành.

Các quá trình pha rắn tạo ra các mối hàn mà không làm tan chảy vật liệu cơ bản và không có thêm kim loại phụ. Áp lực luôn được sử dụng, và nói chung một số nhiệt được cung cấp. Nhiệt ma sát được phát triển trong siêu âm và nối ma sát, và sưởi ấm lò thường được sử dụng trong liên kết khuếch tán.

Vòng cung điện được sử dụng trong hàn là một lượng phóng điện cao, điện áp thấp thường trong phạm vi 10 amp2.000 ampe ở 10 Volt50 volt. Một cột ARC rất phức tạp, nhưng, nói rộng ra, bao gồm một cực âm phát ra các electron, một plasma khí cho sự dẫn truyền hiện tại và một vùng cực dương trở nên tương đối nóng hơn catốt do bắn phá electron. Một vòng cung dòng điện trực tiếp (DC) thường được sử dụng, nhưng các cung dòng điện (AC) xen kẽ có thể được sử dụng.

Tổng năng lượng đầu vào trong tất cả các quá trình hàn vượt quá mức cần thiết để tạo ra một khớp, bởi vì không phải tất cả các nhiệt được tạo ra đều có thể được sử dụng hiệu quả. Hiệu quả thay đổi từ 60 đến 90 phần trăm, tùy thuộc vào quá trình; Một số quy trình đặc biệt đi chệch rộng từ hình này. Nhiệt bị mất do dẫn qua kim loại cơ bản và bằng cách bức xạ đến môi trường xung quanh.

Hầu hết các kim loại, khi được làm nóng, phản ứng với khí quyển hoặc các kim loại gần đó. Những phản ứng này có thể cực kỳ bất lợi cho các tính chất của khớp hàn. Hầu hết các kim loại, ví dụ, nhanh chóng oxy hóa khi nóng chảy. Một lớp oxit có thể ngăn chặn liên kết đúng của kim loại. Các giọt kim loại nóng chảy được phủ oxit trở nên bị vướng vào mối hàn và làm cho khớp giòn. Một số vật liệu có giá trị được thêm vào cho các tính chất cụ thể phản ứng rất nhanh khi tiếp xúc với không khí đến mức kim loại lắng đọng không có thành phần giống như ban đầu. Những vấn đề này đã dẫn đến việc sử dụng thông lượng và khí quyển trơ.

Trong Hàn tổng hợp, thông lượng có vai trò bảo vệ trong việc tạo điều kiện cho phản ứng có kiểm soát của kim loại và sau đó ngăn chặn quá trình oxy hóa bằng cách hình thành một tấm chăn trên vật liệu nóng chảy. Các thông lượng có thể được hoạt động và giúp đỡ trong quá trình hoặc không hoạt động và chỉ cần bảo vệ các bề mặt trong quá trình tham gia.

Khí quyển trơ đóng vai trò bảo vệ tương tự như thông lượng. Trong dây buộc bằng kim loại được che chắn bằng khí và hàn vonfram-arc được bảo vệ bằng khí, một loại khí trơ thường xuất phát từ một con annulus xung quanh ngọn đuốc trong một dòng chảy liên tục, di chuyển không khí từ xung quanh vòng cung. Khí không phản ứng hóa học với kim loại mà chỉ đơn giản là bảo vệ nó khỏi tiếp xúc với oxy trong không khí.

Lớp luyện kim của việc nối kim loại rất quan trọng đối với các khả năng chức năng của khớp. Mối hàn ARC minh họa tất cả các tính năng cơ bản của khớp. Ba vùng là kết quả của việc đi qua một vòng cung hàn: (1) kim loại hàn, hoặc vùng tổng hợp, (2) vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt và (3) vùng không bị ảnh hưởng. Kim loại hàn là một phần của khớp đã bị tan chảy trong quá trình hàn. Vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt là một khu vực liền kề với kim loại hàn chưa được hàn nhưng đã trải qua một sự thay đổi về cấu trúc vi mô hoặc tính chất cơ học do sức nóng của hàn. Các vật liệu không bị ảnh hưởng là không được làm nóng đủ để thay đổi tính chất của nó.

Thành phần kim loại hàn và các điều kiện theo đó nó đóng băng (hóa rắn) ảnh hưởng đáng kể đến khả năng của khớp đáp ứng các yêu cầu dịch vụ. Trong hàn hồ quang, kim loại hàn bao gồm vật liệu phụ cộng với kim loại cơ bản đã tan chảy. Sau khi vòng cung đi qua, việc làm mát nhanh chóng của kim loại hàn xảy ra. Một mối hàn một đường có cấu trúc đúc với các hạt cột kéo dài từ rìa của bể nóng chảy đến trung tâm của mối hàn. Trong một mối hàn đa, cấu trúc đúc này có thể được sửa đổi, tùy thuộc vào kim loại cụ thể đang được hàn.

Kim loại cơ bản liền kề với mối hàn, hoặc vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt, phải chịu một loạt các chu kỳ nhiệt độ và sự thay đổi cấu trúc của nó có liên quan trực tiếp đến nhiệt độ cực đại tại bất kỳ điểm nào, thời gian tiếp xúc và tốc độ làm mát. Các loại kim loại cơ bản quá nhiều để thảo luận ở đây, nhưng chúng có thể được nhóm lại thành ba lớp: (1) vật liệu không bị ảnh hưởng bởi nhiệt hàn, (2) vật liệu cứng bởi thay đổi cấu trúc, (3) vật liệu cứng bởi các quá trình kết tủa.

Hàn tạo ra căng thẳng trong vật liệu. Các lực này được gây ra bởi sự co thắt của kim loại hàn và bằng cách mở rộng và sau đó co thắt của vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Kim loại không được xử lý áp đặt sự kiềm chế ở trên, và khi sự co thắt chiếm ưu thế, kim loại mối hàn không thể co lại tự do, và một căng thẳng được xây dựng trong khớp. Điều này thường được gọi là ứng suất dư, và đối với một số ứng dụng quan trọng phải được loại bỏ bằng cách xử lý nhiệt toàn bộ chế tạo. Ứng suất dư là không thể tránh khỏi trong tất cả các cấu trúc hàn, và nếu nó không được kiểm soát cúi đầu hoặc biến dạng của mối hàn sẽ diễn ra. Kiểm soát được thực hiện bằng kỹ thuật hàn, đồ gá và đồ đạc, quy trình chế tạo và xử lý nhiệt cuối cùng.