Metāla metināšana: veidi un tehnoloģija

2024 Autors: Aaron Duncan | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 03:52

Tehnoloģisko procesu viendabīgu materiālu pastāvīga savienojuma izveidei atomu saišu veidošanās dēļ sauc par metināšanu. Šajā gadījumā saskares punktā notiek divu materiālu blīva saplūšana vienā. Neskatoties uz to, ka šāds savienojums tiek izmantots ilgu laiku, mūsdienu metāla metināšana, tās realizācijas veidi un tehnoloģija tiek pastāvīgi pilnveidoti, kas ļauj savienot dažādus produktus ar paaugstinātu uzticamību un kvalitāti.

Virsmas metināšanas iezīmes

Viss metāla metināšanas process notiek divos posmos. Pirmkārt, materiālu virsmas ir jātuvina viena otrai ar starpatomu kohēzijas spēku attālumu. Istabas temperatūrā standarta metāli nespēj savienoties pat tad, ja tie tiek saspiesti ar ievērojamu spēku. Iemesls tam ir to fiziskā cietība, tāpēc saskare, tuvojoties šādiem materiāliem, notiek tikai atsevišķos punktos, neatkarīgi no virsmas apstrādes kvalitātes. Tieši virsmas piesārņojums būtiski ietekmē materiālu saķeres iespējamību, jo dabiskos apstākļos vienmēr atrodas plēves, oksīdi un piemaisījumu atomu slāņi.

Tādēļ, veidojot kontaktu starp detaļu malāmvar panākt vai nu plastisko deformāciju dēļ, kas rodas pieliktā spiediena rezultātā, vai arī materiāla kušanas gadījumā.

Nākamajā metāla metināšanas posmā tiek veikta elektronu difūzija starp savienoto virsmu atomiem. Tāpēc saskarne starp malām pazūd un tiek iegūta vai nu metāliska atomu saite, vai jonu un kovalentās saites (pusvadītāju vai dielektriķu gadījumā).

Metināšanas veidu klasifikācija

Metināšanas tehnoloģija nepārtraukti pilnveidojas un kļūst daudzveidīgāka. Līdz šim ir aptuveni 20 metālu metināšanas veidi, kas ir iedalīti trīs grupās:

1. Spiediena metināšanu veic ar mehāniskās enerģijas pielietojumu, kad saites starp kristāliem tiek iegūtas ar materiāla plastiskās deformācijas metodi. Rezultātā metāls sāk plūst, virzoties pa savienojošo detaļu līniju, paņemot sev līdzi piesārņotu piemaisījumu slāni. Virsmu deformācijas un savienošanas procesu bez iepriekšējas uzsildīšanas sauc par metāla auksto metināšanu. Šajā gadījumā veidojas starpatomiskas saites, kas noved pie detaļu ciešas dokošanas.
2. Kausēšanas metināšana tiek veikta, savienojot izstrādājumus bez spiediena. Siltuma avoti šādā metāla metināšanā ir gāzes liesma, elektriskā loka, staru tipa enerģija. Metināšanas laikā virsmas uzkarst un izkūst, veidojot starpatomiskas saites starp diviem metāliem un elektrodu, apvienojoties kopējā metināšanas baseinā. Pēc kompozīcijas atdzesēšanas un sacietēšanas tiek veikta nepārtraukta liešanašuve.



3. Metāla termomehāniskā metināšana tiek veikta, izmantojot siltumu un spiedienu. Materiāla savienošanas vieta vispirms tiek uzkarsēta un pēc tam presēta. Detaļas karsēšana piešķir tai nepieciešamo plastiskumu, un mehāniskā darbība apvieno izstrādājuma daļas monolītā savienojumā.

Kausētā metināšana

Šis metināšanas veids tiek plaši izmantots gan rūpnieciskos apstākļos, gan ikdienā. Metālu saplūšana ietver:

1. Lokmetināšana. To ražo, izveidojot augstas temperatūras elektrisko loku starp metālu un elektrodu.
2. Plazmas savienošanā siltuma avots ir jonizēta gāze, kas lielā ātrumā iziet cauri elektriskajam lokam.
3. Izdedžu metināšanu veic, karsējot izkausēto plūsmu (izdedžus) ar elektrisko strāvu.
4. Lāzera līmēšana notiek, apstrādājot metāla virsmu ar lāzera staru.
5. Metinot ar elektronu staru kūli, savienojumu silda vakuumā elektriskā lauka ietekmē kustīgu elektronu kinētiskā enerģija.
6. Metālu gāzes metināšanas pamatā ir pieslēguma vietas sildīšana ar uguns plūsmu, kas veidojas skābekļa un gāzes sadegšanas laikā.

Lokmetināšanas savienojums

Lokmetināšana ietver strāvas avota izmantošanu ar lielu nominālvērtību, savukārt iekārtai ir mazs spriegums. Transformators ir savienots vienlaikus ar metālusagatave un metināšanas elektrods.

Metāla metināšanas ar elektrodu rezultātā veidojas elektriskā loka, kuras dēļ savienojamo sagatavju malas izkūst. Loka darbības zonā tiek izveidota aptuveni piecu tūkstošu grādu temperatūra. Ar šādu karsēšanu pietiek, lai izkausētu jebkuru metālu.

Savienojamo detaļu metāla un elektroda kušanas laikā veidojas metināšanas baseins, kurā notiek visi saķeres procesi. Izdedži paceļas uz izkausētā sastāva virsmu un veido īpašu aizsargplēvi. Metāla loka metināšanas procesā tiek izmantoti divu veidu elektrodi:

• nekūstošs;
• kausēšana.

Izmantojot nelietojamu elektrodu, elektriskā loka zonā ir jāievada īpašs vads. Patērējamo elektrodu metināšana veidojas neatkarīgi. Šādu elektrodu sastāvam tiek pievienotas īpašas piedevas, kas neļauj lokam iziet un palielina tā stabilitāti. Tie var būt elementi ar augstu jonizācijas pakāpi (kālijs, nātrijs).

Loka savienojuma metodes

Lokmetināšana tiek veikta trīs veidos:

1. Manuālā metode. Šajā gadījumā visas savienošanas darbības tiek veiktas manuāli, izmantojot vienkāršu elektrisko loka metināšanu.
2. Radīgāka ir pusautomātiskā metāla metināšana. Izmantojot šo metodi, metināšana tiek veikta manuāli, un uzpildes stieple tiek padota automātiski.
3. Automātiskā metināšana tiek uzraudzītaoperators, un visu darbu veic metināšanas iekārta.

Gāzes metināšanas tehnoloģija

Šis metināšanas veids ļauj savienot dažādas metāla konstrukcijas ne tikai rūpniecības uzņēmumos, bet arī mājās. Metāla metināšanas tehnoloģija nav īpaši sarežģīta, gāzu maisījums degšanas laikā izkausē virsmas malas, kuras piepilda ar pildvadu. Atdzesējot, šuve kristalizējas un rada spēcīgu un uzticamu materiālu savienojumu.

Gāzes metināšanai ir daudz pozitīvu aspektu:

1. Iespēja savienot dažādas daļas bezsaistē. Turklāt šim darbam nav nepieciešams spēcīgs enerģijas avots.
2. Vienkāršu un uzticamu gāzes metināšanas iekārtu ir viegli transportēt.
3. Iespēja veikt regulējamu metināšanas procesu, jo ir viegli manuāli mainīt uguns leņķi un virsmas sildīšanas ātrumu.

Bet šāda aprīkojuma lietošanai ir arī trūkumi:

1. Apsildāmajai zonai ir liela platība, kas negatīvi ietekmē daļas blakus esošos elementus.
2. Nespēja automatizēt metināšanas procesu.
3. Nepieciešamība stingri ievērot drošības pasākumus. Strādājot ar gāzu maisījumu, pastāv augsts sprādzienbīstamības līmenis.
4. Metāla biezumam kvalitatīvam savienojumam jābūt ne vairāk kā 5 mm.

Sārņimetināšana

Šis savienojuma veids tiek uzskatīts par principiāli jaunu metināšanas šuves iegūšanas veidu. Metināmo detaļu virsmas ir pārklātas ar izdedžiem, kas tiek uzkarsēti līdz temperatūrai, kas pārsniedz stieples un parastā metāla kušanas temperatūru.

Sākotnējā posmā metināšana ir līdzīga iegremdētā loka metināšanai. Pēc tam pēc šķidro izdedžu metinājuma baseina veidošanās loks pārstāj degt. Detaļas malu turpmāka kušana notiek siltuma dēļ, kas izdalās strāvas plūsmas laikā. Šāda veida metālu metināšanas iezīme ir augstā procesa produktivitāte un metinājuma kvalitāte.

Spiediena metināšanas savienojums

Metāla virsmu savienošana ar mehānisku deformāciju visbiežāk tiek veikta rūpnieciskajā ražošanā, jo šī tehnoloģija prasa dārgas iekārtas.

Spiediena metināšanai ietver:

1. Metāla detaļu ultraskaņas dokstacija. Veic ultraskaņas frekvences vibrācijas.
2. Aukstā metināšana. To veic, pamatojoties uz divu daļu starpatomisko savienojumu, radot lielu spiedienu.
3. Kalv-kaluma metode. Zināms kopš seniem laikiem. Materiālu karsē krāsnī un pēc tam metina ar mehānisku vai manuālu kalšanu.
4. Gāzes spiediena metināšana. Ļoti līdzīgi kalēja metodei, apkurei izmanto tikai gāzes iekārtas.
5. Sazinieties ar elektrisko savienojumu. To uzskata par vienu no populārākajiem veidiem. Izmantojot šādu metināšanu, metāla sildīšana tiek veikta, laižot caur to elektrisko strāvu.
6. Difūzijas metināšanā spiediena spēks uz metālu ir mazs, taču nepieciešama augsta savienojuma sildīšanas temperatūra.

Punkta metināšana

Šādā metināšanā savienojamās virsmas atrodas starp diviem elektrodiem. Preses iedarbībā elektrodi saspiež detaļas, pēc tam tiek pielikts spriegums. Metināšanas vietu silda, pārejot strāvai. Metināšanas vietas diametrs ir pilnībā atkarīgs no elektroda kontakta paliktņa izmēra.

Atkarībā no tā, kā elektrodi atrodas attiecībā pret savienojamajām daļām, kontaktmetināšana var būt vienpusēja vai divpusēja.

Ir daudzi pretestības metināšanas veidi, kas darbojas pēc līdzīga principa. Tie ietver: sadurmetināšanu, šuvju metināšanu, kondensatora metināšanu.

Drošība

Darbs ar metināšanas aprīkojumu ir saistīts ar daudziem operatora veselībai bīstamiem faktoriem. Augsta temperatūra, sprādzienbīstama vide un kaitīgi ķīmiski izgarojumi liek personai stingri ievērot drošības pasākumus:

1. Visām elektroiekārtām un ierīcēm jābūt pareizi iezemētām un izolētām.
2. Jāstrādā sausā kombinezonā un cimdos. Lai aizsargātu sejas un acu ādu, noteikti izmantojiet masku ar tumšu stiklu.



3. Metinātāja darba vietā ir jābūt aptieciņai un ugunsdzēšamajam aparātam.
4. Telpai, kurā tiek veikti metināšanas darbi, jābūt labi vēdinātai.
5. Darbu nedrīkst veikt viegli uzliesmojošu priekšmetu tiešā tuvumā.
6. Neatstājiet gāzes balonus bez uzraudzības.

Ir liels skaits metāla metināšanas veidu, kādu metinātājs nolemj izvēlēties, pamatojoties uz aprīkojuma pieejamību un spēju sasniegt vēlamo darba rezultātu. Metinātājam ir jāzina ierīce un darbības principi ar noteiktu aprīkojumu.