Sudarea metalelor: tipuri și tehnologie

2024 Autor: Aaron Duncan | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 03:57

Procesul tehnologic de creare a unei legături permanente a materialelor omogene datorită formării de legături atomice se numește sudare. În acest caz, în punctul de contact, are loc o fuziune densă a două materiale într-unul singur. În ciuda faptului că o astfel de conexiune a fost folosită de mult timp, sudarea metalelor moderne, tipurile și tehnologia implementării acesteia sunt în mod constant îmbunătățite, ceea ce face posibilă îmbinarea diferitelor produse cu fiabilitate și calitate sporită.

Caracteristici ale sudării la suprafață

Întregul proces de sudare a metalelor se desfășoară în două etape. În primul rând, suprafețele materialelor trebuie aduse mai aproape una de ceal altă prin distanța forțelor de coeziune interatomică. La temperatura camerei, metalele standard nu se pot uni chiar și atunci când sunt comprimate cu o forță semnificativă. Motivul pentru aceasta este duritatea lor fizică, astfel încât contactul la apropierea unor astfel de materiale are loc doar în anumite puncte, indiferent de calitatea tratamentului de suprafață. Contaminarea suprafeței este cea care afectează în mod semnificativ posibilitatea de aderență a materialelor, deoarece peliculele, oxizii și straturile de atomi de impurități sunt întotdeauna prezente în condiții naturale.

De aceea, creând contact între marginile pieselorse poate realiza fie din cauza deformărilor plastice care apar ca urmare a presiunii aplicate, fie în cazul topirii materialului.

La următoarea etapă a sudării metalelor, difuzia electronilor se realizează între atomii suprafețelor îmbinate. Prin urmare, interfața dintre margini dispare și se obține fie o legătură atomică metalică, fie legături ionice și covalente (în cazul semiconductorilor sau dielectricilor).

Clasificarea tipurilor de sudare

Tehnologia de sudare se îmbunătățește constant și devine mai diversă. Până în prezent, există aproximativ 20 de tipuri de sudare a metalelor, care sunt clasificate în trei grupe:

1. Sudarea sub presiune se realizează prin aplicarea energiei mecanice, când legăturile dintre cristale se obțin prin metoda deformarii plastice a materialului. Ca urmare, metalul începe să curgă, deplasându-se de-a lungul liniei pieselor de îmbinare, luând cu el un strat de impurități contaminate. Procesul de deformare și conectare a suprafețelor fără preîncălzire se numește sudare la rece pentru metal. În acest caz, se formează legături interatomice, ceea ce duce la o fixare strânsă a pieselor.
2. Sudura prin fuziune se realizează prin conectarea produselor fără a aplica presiune. Sursele de căldură în astfel de sudare a metalelor sunt flacăra de gaz, arcul electric, energia de tip fascicul. În timpul sudării, suprafețele se încălzesc și se topesc, formând legături interatomice între cele două metale și electrod, unindu-se într-un bazin de sudură comun. După răcirea și solidificarea compoziției, o turnare continuăcusătură.



3. Sudarea termomecanica a metalului se realizeaza folosind caldura si presiune. Locul de îmbinare a materialului este mai întâi încălzit și apoi presat. Încălzirea piesei îi conferă plasticitatea necesară, iar acțiunea mecanică combină părțile produsului într-o conexiune monolitică.

Sudura prin fuziune

Acest tip de sudare este utilizat pe scară largă atât în condiții industriale, cât și în viața de zi cu zi. Îmbinarea prin fuziune a metalelor include:

1. Sudura cu arc. Este produs prin crearea unui arc electric de temperatură în altă între metal și electrod.
2. În legarea cu plasmă, sursa de căldură este gaz ionizat care trece cu viteză mare printr-un arc electric.
3. Sudura cu zgură se realizează prin încălzirea fluxului topit (zgură) cu curent electric.
4. Lipirea cu laser are loc prin prelucrarea suprafeței metalice cu un fascicul laser.
5. În sudarea cu fascicul de electroni, îmbinarea este încălzită de energia cinetică a electronilor în mișcare în vid, sub influența unui câmp electric.
6. Sudarea cu gaz a metalelor se bazează pe încălzirea punctului de conectare cu un curent de foc, care se formează în timpul arderii oxigenului și gazului.

Imbinare de sudare cu arc

Sudura cu arc presupune utilizarea unei surse de curent cu o valoare nominală mare, în timp ce mașina are o tensiune mică. Transformatorul este conectat simultan la metalpiesa de prelucrat și electrodul de sudare.

În urma sudării metalelor cu un electrod, se formează un arc electric, datorită căruia marginile pieselor de îmbinat sunt topite. În zona de acțiune a arcului, se creează o temperatură de aproximativ cinci mii de grade. O astfel de încălzire este suficientă pentru a topi orice metal.

La topirea metalului pieselor de îmbinat și a electrodului se formează un bazin de sudură, în care au loc toate procesele de aderență. Zgura se ridică la suprafața compoziției topite și formează o peliculă de protecție specială. În procesul de sudare cu arc metalic se folosesc două tipuri de electrozi:

• care nu se topește;
• topire.

Când utilizați un electrod neconsumabil, este necesar să introduceți un fir special în zona arcului electric. Electrozii consumabili se sudează independent. La compoziția unor astfel de electrozi se adaugă aditivi speciali, care nu permit arcului să se stingă și să-i sporească stabilitatea. Acestea pot fi elemente cu un grad ridicat de ionizare (potasiu, sodiu).

Metode de conectare cu arc

Sudura cu arc se realizează în trei moduri:

1. Metoda manuală. În acest caz, toți pașii de îmbinare sunt executați manual, utilizând sudura simplă cu arc electric.
2. Mai productivă este sudarea semiautomată a metalelor. Cu această metodă, sudarea se face manual, iar firul de umplutură este alimentat automat.
3. Sudura automată este supravegheatăoperator, iar toate lucrările sunt efectuate de aparatul de sudură.

Tehnologie de sudare cu gaz

Acest tip de sudare vă permite să conectați diverse structuri metalice nu numai la întreprinderile industriale, ci și acasă. Tehnologia de sudare a metalelor nu este foarte complicată, amestecul de gaz în timpul arderii topește marginile suprafeței, care sunt umplute cu sârmă de umplutură. La răcire, cusătura se cristalizează și creează o legătură puternică și fiabilă a materialelor.

Sudura cu gaz are multe aspecte pozitive:

1. Abilitatea de a conecta diverse părți offline. În plus, această muncă nu necesită o sursă puternică de energie.
2. Echipamentul de sudare cu gaz simplu și fiabil este ușor de transportat.
3. Abilitatea de a efectua un proces de sudare reglabil, deoarece este ușor să schimbați manual unghiul focului și viteza de încălzire a suprafeței.

Dar există și dezavantaje ale utilizării unor astfel de echipamente:

1. Zona încălzită are o suprafață mare, care afectează negativ elementele învecinate ale piesei.
2. Incapacitatea de a automatiza procesul de sudare.
3. Nevoia de a respecta cu strictețe măsurile de securitate. Lucrul cu un amestec de gaz are un grad ridicat de pericol de explozie.
4. Grosimea metalului pentru o conexiune de calitate nu trebuie să fie mai mare de 5 mm.

Zgurăsudare

Acest tip de conexiune este considerat o modalitate fundamental nouă de a obține o sudură. Suprafețele pieselor care urmează să fie sudate sunt acoperite cu zgură, care este încălzită la o temperatură care depășește topirea sârmei și a metalului de bază.

La etapa inițială, sudarea este similară cu sudarea cu arc scufundat. Apoi, după formarea unui bazin de sudură de zgură lichidă, arcul nu mai arde. Topirea în continuare a marginilor piesei se realizează datorită căldurii care este eliberată în timpul fluxului de curent. O caracteristică a acestui tip de sudare a metalelor este productivitatea ridicată a procesului și calitatea sudurii.

Imbinare de sudare sub presiune

Imbinarea suprafetelor metalice prin deformare mecanica se realizeaza cel mai adesea in productia industriala, deoarece aceasta tehnologie necesita echipamente costisitoare.

Pentru sudarea sub presiune includ:

1. Andocare cu ultrasunete a pieselor metalice. Efectuat de vibrații de frecvență ultrasonică.
2. Sudura la rece. Se realizează pe baza conexiunii interatomice a două părți prin crearea unei presiuni mari.
3. Metoda Forge-Forge. Cunoscut din cele mai vechi timpuri. Materialul este încălzit într-un cuptor și apoi sudat prin forjare mecanică sau manuală.
4. Sudura sub presiune cu gaz. Foarte asemănătoare cu metoda fierarului, pentru încălzire se folosesc doar echipamente pe gaz.
5. Contactați conexiunea electrică. Este considerat unul dintre cele mai populare tipuri. Cu o astfel de sudare, încălzirea metalului se realizează prin trecerea unui curent electric prin acesta.
6. În sudarea prin difuzie, forța de presiune asupra metalului este scăzută, dar este necesară o temperatură ridicată de încălzire a îmbinării.

Sudura în puncte

Suprafețele care trebuie îmbinate într-o astfel de sudare sunt între doi electrozi. Sub acțiunea presei, electrozii comprimă piesele, după care se aplică tensiune. Locul de sudare este încălzit prin trecerea curentului. Diametrul punctului de sudare depinde în întregime de dimensiunea plăcuței de contact a electrodului.

În funcție de modul în care sunt amplasați electrozii în raport cu piesele de îmbinat, sudarea prin contact poate fi unilaterală sau pe două fețe.

Există multe tipuri de sudare prin rezistență care funcționează pe un principiu similar. Acestea includ: sudarea cap la cap, sudarea cusăturii, sudarea condensatorului.

Siguranță

Lucrarea cu echipamente de sudare este asociată cu mulți factori periculoși pentru sănătatea operatorului. Temperaturile ridicate, mediile explozive și vaporii chimici nocivi impun ca o persoană să respecte cu strictețe măsurile de siguranță:

1. Toate echipamentele și dispozitivele electrice trebuie să fie împământate și izolate corespunzător.
2. Este necesar să lucrați în salopete uscate și mănuși. Pentru a proteja pielea feței și a ochilor, asigurați-vă că utilizați o mască cu sticlă închisă la culoare.



3. La locul de muncă al sudorului trebuie să existe o trusă de prim ajutor și un stingător de incendiu.
4. Camera în care se efectuează lucrările de sudare trebuie să fie bine ventilată.
5. Lucrările nu trebuie efectuate în imediata apropiere a obiectelor inflamabile.
6. Nu lăsa buteliile de gaz nesupravegheate.

Există un număr mare de tipuri de sudare a metalelor, pe care sudorul decide să le aleagă, în funcție de disponibilitatea echipamentelor și de capacitatea de a obține rezultatul dorit al muncii. Sudorul trebuie să cunoască dispozitivul și principiile de lucru pe anumite echipamente.