Top 6 procesów sprzymierzonych z spawaniem

Ten artykuł rzuca światło na sześć najważniejszych procesów spawania. Procesy są następujące: 1. Lutowanie 2. Lutowanie 3. Lutowanie 4. Klejenie 5. Napawanie 6. Natryskiwanie termiczne.

Proces nr 1. Lutowanie :

Lutowanie to proces łączenia elementów metalowych zwykle w postaci nałożonych na siebie połączeń, ryc. 2.51, poprzez doprowadzanie metalu wypełniającego do szczeliny między nimi poprzez działanie kapilarne. Zastosowany wypełniacz nazywa się lutowiem i ma temperaturę topnienia niższą niż 450 ° C.

Najczęściej stosowanym lutem jest związek cyny i ołowiu w stosunku 40/60, 50/50 lub 60/40 o temperaturze topnienia między 185 a 275 ° C, w zależności od składu.

Lutowanie polega na dokładnym oczyszczeniu kawałków za pomocą szczotki drucianej, szmatki, pilnika lub nawet wełny stalowej. Kawałki są następnie ściśle dopasowane do szczeliny o wielkości około 0, 8 mm między powierzchniami współpracującymi. Strumień jest nakładany na powierzchnie, aby uniknąć tworzenia się tlenku w wyniku późniejszego nagrzewania, jak również w celu rozpuszczenia jakiegokolwiek strumienia wciąż na nich występującego. Powszechnie stosowanym topnikiem ogólnego przeznaczenia jest chlorek cynku, natomiast do lutowania żywic połączeń elektrycznych najlepiej nadaje się nie korozyjny.

Po nałożeniu topnika, elementy ogrzewa się dowolną z dostępnych metod, mianowicie palnik tlenowo-acetylenowy, lutownicę, płytkę grzejną, rezystancję elektryczną, ogrzewanie indukcyjne, ogrzewanie piekarnika lub ogrzewanie zanurzeniowe. Lut jest następnie nakładany na szczelinę. Topi się i wpływa do powierzchni współpracujących powierzchni poprzez działanie kapilarne. Po ochłodzeniu krzepnie i zapewnia połączenie o odpowiedniej wytrzymałości.

Jeśli szczelina między powierzchniami jest mała, wytrzymałość złącza jest większa niż wytrzymałość lutu. Jednakże, jeśli osadza się gruba warstwa lutu, wówczas maksymalna wytrzymałość uzyskana przez połączenie jest równa wytrzymałości lutowia. Podczas chłodzenia złącze jest czyszczone gorącą wodą, aby uniknąć korozyjnego działania pozostałości strumienia.

Komercyjnie, lutowanie jest szeroko stosowane do łączenia cienkich arkuszy metali żelaznych i nieżelaznych, gdzie złącze nie jest obciążone naprężeniem. Jest również szeroko stosowany w przemyśle elektrycznym i elektronicznym.

Typowe zastosowania lutowania to łączenie przewodów elektrycznych i przewodów rurowych miedzianych z miedzianymi łącznikami.

Proces # 2. Lutowanie:

Lutowanie jest procesem łączenia metali za pomocą nieżelaznego metalu wypełniającego o temperaturze topnienia powyżej 450 ° C, ale poniżej poziomu solidusu metalu nieszlachetnego. W procesie tym nie występuje topienie metalu nieszlachetnego, a wypełniacz rozprzestrzenia się poprzez działanie kapilarne pomiędzy łączonymi elementami.

Przedmioty obrabiane, które mają być lutowane, są zwykle przygotowywane na połączenia zakładkowe lub stykowe. Stosowane są zarówno czworokątny tyłek, jak i usztywniony tyłek. Ryc. 2.52 pokazuje niektóre konfiguracje połączeń używane przy lutowaniu. Czyszczenie elementów odbywa się za pomocą metod mechanicznych, takich jak segregowanie, szlifowanie itp. Lub za pomocą chemikaliów, takich jak tetrachlorek węgla (CCl ₄ ).

Połączenia lutowane wykonywane są w małych odstępach od 0, 025 do 0, 25 mm. Strumień lutowniczy jest następnie nakładany w celu rozpuszczenia stałego tlenku metalu, który nadal występuje i aby zapobiec dalszemu utlenianiu. Topniki do lutowania zwykle zawierają chlorki, fluorki i borany metali alkalicznych. Borax jest jednak jednym z najpopularniejszych topników lutowniczych.

Ogrzewanie przedmiotów obrabianych uzyskuje się za pomocą płomienia oksy-acetylenowego, nagrzewania indukcyjnego lub ogrzewania pieca. Lutowany materiał wypełniający, jeśli nie jest już umieszczony w miejscu nad złączem, może być nakładany w postaci pręta lub drutu i topiony, aby wpłynął do złącza przez działanie kapilarne. Najczęściej stosowanymi wypełniaczami są mosiądz (60/40 Cu-Zn) i stop srebra-miedzi-cynku i kadmu, np. 35 Ag, 26 Cu, 21 Zn, 18 Cd.

Pozostały strumień pozostawiony na lutowanym złączu można usunąć przez przemycie gorącą wodą, a następnie suszenie powietrzem.

Na skalę przemysłową lutowanie jest szeroko stosowane w całej branży. Jednak główne gałęzie przemysłu wykorzystujące lutowanie to przemysł elektryczny, elektroniczny i konserwacyjny.

Proces nr 3. Spawanie lutowane:

Spawanie lutowiem lub brązem jest procesem, w którym kawałki metalu są łączone w taki sam sposób, jak w lutowaniu twardym, ale materiał wypełniający jest wprowadzany do szczeliny złącza bez użycia działania kapilarnego. Metal podstawowy jest topiony, jeśli w ogóle, w ograniczonym zakresie.

Wszystkie połączenia stosowane do spawania oksy-acetylenowego mogą być lutowane. Ciepło jest również zwykle stosowane za pomocą palnika tlenowo-acetylenowego. Jednak łuk węglowy, łuk gazowo-wolframowy i łuk plazmowy mogą być wykorzystywane równie skutecznie i bez użycia strumienia.

Wypełniacz zanurza się w strumieniu i topi za pomocą płomienia lub łuku, aby przepłynął do szczeliny. Siła płomienia może być wykorzystana do spowodowania przepływu płynnego wypełniacza do pożądanej pozycji. Topniki stosowane do lutospawania są typu znormalizowanego, a wypełniacz jest często stopem lutowniczym ze stopu miedzi o składzie miedziano-cynkowym 60/40.

Złącza do lutowania twardego są typu kwadratowego dla blachy o grubości do 2 mm, ale wymagają przygotowania pojedynczego lub podwójnego vee powyżej. Podejmowane są jednak starania, aby wyeliminować ostre naroża przy przygotowywaniu krawędzi, aby uniknąć przegrzania, jak pokazano na rys. 2.53.

Spawanie lutowane zostało początkowo opracowane do spawania napraw pękniętych lub zepsutych części żeliwnych, ale obecnie jest używane do wygodnego łączenia różnych metali. jak miedź do stali, miedź do żeliwa, nikiel i stopy miedzi do żeliwa i stali.

Typowe zastosowania lutospawania obejmują szybkie łączenie cienkiej stali miękkiej, spawanie ocynkowanych przewodów stalowych za pomocą łuku węglowego, cienkich blach do grubych części żeliwa i łączenie rur teleskopowych.

Proces # 4. Klejenie klejem:

Przy łączeniu adhezyjnym metal jest łączony z innym metalem lub niemetalicznie za pomocą kleju, który zwykle składa się z syntetycznych polimerów organicznych typu termoutwardzania, na przykład żywicy epoksydowej i formaldehydu fenolowego.

Łączone elementy są dokładnie czyszczone chemikaliami lub środkami mechanicznymi. Podczas gdy czyszczenie chemiczne może obejmować odtłuszczanie w kąpieli parowej, a następnie zanurzanie w odpowiednich kwasach, czyszczenie mechaniczne może obejmować śrutowanie, szlifowanie, piłowanie, szczotkowanie drutu lub piaskowanie.

Kleje nakłada się na oczyszczone powierzchnie za pomocą szczotkowania, natryskiwania wałkiem lub zanurzania. Warstwa nałożonego kleju zależy od związanego metalu, rodzaju kleju, zastosowanego rozpuszczalnika i wytrzymałości, której celem jest np. Uzyskanie ostatecznej grubości kleju od 0, 025 do 0, 075 mm w dowolnym miejscu od 0, 125 do 0, 375 mm 20% stałego mokrego kleju być stosowane.

Typowe połączenia stosowane do klejenia obejmują zakładkę, wkładkę, pasek na tył i typ teownika, jak pokazano na Rys. 2.54.

Materiały klejowe (przedmioty obrabiane) po połączeniu w pożądanej konfiguracji połączeń umieszcza się pod ciśnieniem 10 do 100 N / cm2 i utwardza ​​się zwykle w temperaturze około 150 ° C przez około 30 minut. Adhezja jest zazwyczaj spowodowana przyciąganiem molekularnym między klejem a materiałem przylegającym. Ryc. 2.55 pokazuje mechanizm połączenia kleju.

Komercyjne zastosowania klejenia obejmują dużą liczbę zastosowań w produkcji wagonów kolejowych, reflektorów mikrofalowych, lodówek, zbiorników itp. Jednak zdecydowanie głównymi użytkownikami tej metody są przemysł lotniczy i samochodowy.

Typowe zastosowania tego procesu obejmują mocowanie usztywniaczy do skóry samolotu, mocowanie okładziny hamulcowej do szczęk hamulcowych i połączeń w zestawach skrzydeł i ogonów samolotu.

Proces # 5. Surfacing :

Napawanie lub nakładanie to proces osadzania metalu wypełniającego na powierzchni metalu nieszlachetnego w celu uzyskania pożądanych właściwości, które obejmują odporność na korozję, odporność na zużycie, kontrolę wymiarów i potrzeby metalurgiczne. Zwykle są rozpoznawane cztery warianty procesu: okładzina, okładzina twarda, nagromadzenie i masowanie, których celem jest odpowiednio zwiększenie odporności na korozję, zwiększona odporność na zużycie, wymóg wymiarowy i uzyskanie kompatybilności metalurgicznej.

Napawanie może odbywać się za pomocą szeregu procesów spawalniczych, takich jak spawanie łukowe z ekranowaniem, spawanie łukiem elektrycznym z wolframem gazowym, spawanie łukiem elektrycznym z gazem, spawanie łukiem krytym, spawanie elektrodrążowe, spawanie plazmowe, zgrzewanie wybuchowe, a nawet spawanie acetylenowo-tlenowe. Rys. 2.56 pokazuje konfigurację okładziny za pomocą procesu spawania łukiem krytym za pomocą elektrody taśmowej. Elewację można wykonać nawet mechanicznie.

Napawanie za pomocą spawania przeprowadza się zwykłymi technikami spawania, ale dość często paciorki nakłada się na siebie w zakresie od 30 do 50 procent, aby uzyskać całkowite połączenie między nimi. Płytkie przenikanie z niskim rozcieńczeniem, ale wystarczająca wytrzymałość połączenia są pożądanymi celami tego procesu.

Może to wymagać odpowiedniego oczyszczenia powierzchni przed napawaniem. Zastosowana metoda czyszczenia zależy od materiału i integralności powierzchni metalu nieszlachetnego. Szlifowanie, śrutowanie i chemiczne czyszczenie można zastosować w celu uzyskania pożądanej jakości powierzchni. Grubość ułożonego materiału wynosi zwykle od 3 do 5 mm.

Komercyjnie łuk elektryczny i łuk plazmowy są najczęściej stosowanymi procesami napawania. Branże wykorzystujące nawierzchnie są liczne, w tym przemysł statków ciśnieniowych, koleje, przemysł motoryzacyjny i przemysł maszyn do robót ziemnych. Oprócz nakładania się na wnętrze nowo wytwarzanych zbiorników ciśnieniowych i kotłów, proces ten wykorzystywany jest głównie do rekultywacji urządzeń takich jak sprzęt do kruszenia węgla i cementu, wiertnice, narzędzia do cięcia węgla, kuźnie i elementy pras, takie jak matryce i stemple.

Typowe zastosowania procesu to napawanie okładzin zaworów silnika i siedzeń silników spalinowych, budowanie zepsutych lub zużytych kół zębatych i zębatych, naprawa trawników stosowanych w celulozowniach i papierniach, stożków kruszarki skał i końcówkach spychaczy.

Proces # 6. Natryskiwanie cieplne :

Natryskiwanie termiczne to proces osadzania materiału metalicznego lub niemetalicznego na materiale bazowym w celu ochrony przed korozją lub w celu zmniejszenia ścierania, erozji, kawitacji lub zużycia. Służy również do przywracania wadliwych lub zużytych powierzchni do ich pierwotnego kształtu i wymiarów.

Proces natryskiwania cieplnego obejmuje trzy główne warianty, tj. Natryskiwanie łukiem elektrycznym, natryskiwanie płomieniowe i natryskiwanie plazmowe. Podczas gdy łuk elektryczny wykorzystuje materiał w formie drutu, łuk plazmowy wykorzystuje go w postaci proszku, podczas gdy natryskiwanie płomieniowe może wykorzystywać materiał zarówno w postaci drutu jak i proszku. Rys. 2.57 pokazuje konfigurację natryskiwania płomieniowego przy użyciu materiału w postaci drutu.

Zasada działania we wszystkich trzech metodach natryskiwania polega na tym, że materiał przeznaczony do rozpylania jest topiony przez łuk elektryczny, łuk plazmowy lub płomień gazowy i jest rozpylany za pomocą powietrza pod wysokim ciśnieniem lub gazu obojętnego i jest rzutowany na materiał bazowy.

Spryskany materiał przykleja się do materiału podstawowego ze względu na jego płynność i duży wpływ. W zależności od temperatury i ciśnienia wiązanie pomiędzy powłoką a materiałem podstawowym ma charakter mechaniczny lub całkowitą koalescencję.

Aby uzyskać dobre połączenie pomiędzy powłoką a materiałem podstawowym, bardzo ważne jest prawidłowe przygotowanie przedmiotu obrabianego. W zależności od rodzaju materiału podstawowego może być obrabiany maszynowo, śrutowany, chemicznie oczyszczony lub nawet pokryty powłoką. Ogólnie rzecz biorąc, czysta, ale szorstka powierzchnia daje najlepszy wynik, jeśli zostanie spryskany natychmiast po przygotowaniu. Oprócz metali podstawowym materiałem może być tkanina, skóra, drewno, beton lub dowolna inna porowata powierzchnia.

W handlu proces ten jest stosowany w naprawach i konserwacji maszyn oraz w zapewnianiu powłok ochronnych. Materiał zdeponowany przez natryskiwanie ma zwykle grubość znacznie mniejszą niż osadzony przez napawanie. Wiązanie podczas natryskiwania ma zwykle charakter mechaniczny, podczas gdy w nawierzchni jest to rodzaj koalescencji.

Typowe zastosowania procesu obejmują cynkowanie na łopatach turbin, wałach szkieletu i wałkach krzywkowych. Prace dekoracyjne polegające na natryskiwaniu obejmują natryskiwanie mebli, zabawek i tablic znakowych.