Hegesztés (fémek)

Ívhegesztés

Bármilyen hegesztési folyamatot, amely elektromos ívvel dolgozik, ívhegesztésnek nevezünk. Az ívhegesztés gyakori formái a következők:

• Árnyékolt fém ívhegesztés (SMAW): Az SMAW hegesztést "pálcás" hegesztésnek is nevezik.
• Gázfém ívhegesztés (GMAW): A GMAW-ot MIG (fém/védett gáz hegesztés) néven is ismerik.
• Gáz-volfram ívhegesztés (GTAW): A GTAW más néven TIG (wolfram inert gázhegesztés).

Az ívhegesztés a fémeket úgy melegíti, hogy nagyáramú elektromos ív keletkezik az összekötendő fémdarabok és az elektróda között.

Az elektróda használata a hegesztési folyamat típusától függően változik. Az SMAW, GMAW és a kapcsolódó hegesztési eljárásoknál az elektróda elfogy és a hegesztési varrat részévé válik. Az elektróda általában a hegesztendő fémmel azonos fajtájú fémből készül. Mivel a hegesztési folyamat során az elektróda elhasználódik, az elektródát folyamatosan be kell táplálni a hegesztési varratba. Az SMAW hegesztési eljárás egy "pálcika" elektródát tartalmaz, amelyet egy hegesztés elősegítő anyaggal, úgynevezett fluxussal impregnáltak, és a végéhez szorítják.

A GMAW hegesztési eljárás egy forgó orsón lévő vékony huzalt használ folyamatos elektródaként. Ennek az elektródának a mérete körülbelül 0,635 millimétertől körülbelül 4 milliméterig terjed. A hegesztőgép belsejében egy motorral hajtott orsó van, amely a huzalelektródát a hegesztési varratba táplálja.

A TIG-hegesztési (GTAW) eljárás olyan elektródával rendelkezik, amelyet a hegesztési folyamat nem fogyaszt el, mivel a hegesztési varratot alkotó fémen nem folyik át áram. Az elektróda volfrámból készül, így használják, mivel az elektromos ívbe merülve nem olvad meg. A hegesztési területhez fém hozzáadására pálca formájában töltőfém használható.

Szinte minden hegesztésnél a fémdarabok közötti kis rés kitöltéséhez töltőanyagot használnak. Az extra fém segít a hegesztés szilárdságának növelésében. Néha a hegesztéseket töltőfém nélkül kell elkészíteni. A töltőanyag nélküli hegesztést autogén hegesztésnek nevezik.

Árnyékolás az ívhegesztésben

A hegesztés minden fajtája megköveteli, hogy a forró fém védelmet kapjon. A szennyeződés, a rozsda, a zsír, sőt a fém oxidációja a hegesztési folyamat alatt megakadályozhatja a megfelelő hegesztési kötést. Ezért minden hegesztési eljárás kétféle védelmi módszer egyikét alkalmazza: a folyósítást és a védőgázt.

A hegesztőfolyadék szilárd, folyékony vagy paszta formában is használható. A hegesztés során a folyasztószer megolvad, és egy része elpárolog. Ezáltal egy kis gázzseb keletkezik a hegesztés körül. Ez a gázzseb megakadályozza a hegesztett fém oxidációját. Az olvadt folyasztószer egy korróziós reakció révén megtisztítja a szennyeződéseket, amelyek megakadályozzák a megfelelő hegesztést. A hegesztés után a folyasztószer megszilárdul. Ezt a szilárd folyóréteget salaknak nevezzük, és el kell távolítani a hegesztésből. Az SMAW hegesztési eljárás használja a leggyakrabban a hegesztőfolyadékot, és leggyakrabban acélon alkalmazzák.

A védőgáz védi a hegesztést azáltal, hogy a hegesztés körül egy gázzsebet képez. Ennek a gáznak az a célja, hogy távol tartsa a normál levegőt, különösen az oxigént. Azért különbözik a védőgáztól, mert nincs folyadék a hegesztési varraton. Csak gáz van a hegesztés körül. Mivel nincs folyadék, nem tisztítja meg a fémen lévő szennyeződéseket és egyéb dolgokat. Ez azt jelenti, hogy a fémnek tisztának kell lennie a hegesztés előtt. Ha nem az, a szennyeződés és egyéb dolgok problémákat okozhatnak. Az általában használt gázok az argon, a hélium és egy olyan keverék, amely 3 rész argonból és egy rész szén-dioxidból áll. Más gázkeverékek tartalmazhatnak nitrogént, hidrogént vagy akár egy kis oxigént is. A védőgázt használó hegesztés egyik fajtája a gázfém ívhegesztés. Ezt általában gyárakban használják dolgok gyártásához.

A hegesztést, amelynél fluxust használnak, könnyebb kint végezni, ha szeles az idő. Ez azért van így, mert a folyékony folyasztószer védi a forró fémet, és nem fújja el a szél. Emellett a folyósítószer mindig gázzsebet képez, amely megakadályozza, hogy az elektromos ív kialudjon. A védőgázt használó hegesztés általában nem alkalmazható kint, mert a gáz elfújná a szél.

Egyéb hegesztési módok

Egyes hegesztési módok nem használnak elektromos íveket. Használhatnak lángot, elektromos áramot ív nélkül, energiasugarat vagy fizikai erőt. Az ív nélküli hegesztés legelterjedtebb típusát gázhegesztésnek nevezik. A gázhegesztésnél egy gyúlékony(azaz égő) gázt és oxigént egyesítenek és égetnek el egy fáklya végén. A gázhegesztéshez nincs szükség különleges védőburkolatra, mert a megfelelően beállított lángban nincs extra oxigén. Még mindig fontos, hogy a fém tiszta legyen. A láng annyira felmelegíti a fémet, hogy az megolvad. Amikor mindkét fémdarab megolvad a pereménél, a folyékony fém egy darabbá válik.

A másik hegesztési mód, amely nem használ íveket, még mindig elektromosságot használ. Ezt ellenálláshegesztésnek nevezik. Ennél a típusnál két vékony fémdarabot szorítanak össze, majd áramot vezetnek át rajtuk. Ezáltal a fém nagyon felforrósodik és megolvad ott, ahol össze van szorítva. A két darab ezen a helyen összeolvad. Néha ezt ponthegesztésnek nevezik, mert a hegesztés egyszerre csak egy kis helyen (vagy ponton) történhet.

A kovácshegesztés az első olyan hegesztési mód, amelyet valaha is alkalmaztak. A kovácshegesztéshez a két fémdarabot olyan forrónak kell lennie, hogy szinte megolvadnak. Ezután kalapáccsal ütik össze őket, amíg egy darabbá nem állnak össze.

Az egyéb, ív nélküli hegesztési módok nehezen kivitelezhetőek, és általában újak. Ezek is drágák. A legtöbb ilyen hegesztést csak ott végzik, ahol kifejezetten szükség van rá. Használhatnak elektronsugarat, lézert vagy ultrahangos hanghullámokat.

Hegesztési energia

Mindenfajta hegesztéshez energiára van szükség. Ez az energia általában hő, de néha erőt is használnak a hegesztéshez. Ha hőt használunk, az származhat elektromosságból vagy tűzből.

Tápegységek ívhegesztéshez

Az ívhegesztés során sok villamos energiát használnak fel. Egyes hegesztési módok váltakozó áramot használnak, mint az épületek által használt áram. Más fajták egyenáramot használnak, mint például az autóban vagy a legtöbb akkumulátorral ellátott dologban használt áram. A hegesztés szinte minden fajtája alacsonyabb feszültséget használ, mint az erőműből származó áram. Az ívhegesztéshez speciális tápegységet kell használni, amely az erőműből származó áramot hegesztésre használhatóvá teszi. A tápegység csökkenti a feszültséget és szabályozza az áram mennyiségét. A tápegységen általában olyan vezérlők vannak, amelyek lehetővé teszik ezeknek a dolgoknak a megváltoztatását. A váltakozó áramot használó ívhegesztési típusok esetében a tápegység néha különleges dolgokat tud tenni, hogy a villamos energia másképp váltakozzon. Egyes tápegységek nem csatlakoztathatók konnektorba, hanem saját áramot termelnek. Az ilyen típusú tápegységek egy motorral rendelkeznek, amely egy generátorfejet forgat az áram előállításához. A motor működhet benzinnel, gázolajjal vagy propánnal.

Energia más hegesztési módokhoz

Az OFW a fém felmelegítéséhez égő tüzelőgázból és oxigénből származó lángot használ. Ez a tüzelőgáz szinte mindig acetilén. Az acetilén gyúlékony gáz, amely nagyon forrón ég, forróbban, mint bármely más gáz. Ezért használják a legtöbbször. Más gázok, például propán, földgáz vagy más ipari gázok is használhatók.

Egyes hegesztési módok nem használnak hőt a hegesztéshez. Ezek a hegesztési módok forróak lehetnek, de nem olvasztják meg a fémet. A kovácshegesztés egy példa erre. A súrlódásos hegesztés egy speciális hegesztési mód, amely nem használ hőt. Egy nagyon erős motort és egy speciális pörgető fúrófejet használ a fémek összekeveréséhez a peremnél. Ez azért tűnik furcsának, mert a fémek szilárd anyagot alkotnak. ezért van szükség nagy erőre, és nagyon kemény. Az energia ehhez a fajta hegesztéshez a mechanikai energia a forgó fúrófejből származik.