Hitsauksen luokitus

Metallihitsaus voidaan jakaa kolmeen luokkaan sen prosessin ominaisuuksien mukaan: sulahitsaus, painehitsaus ja kovajuotto.
Jos ilmakehä on sulatushitsausprosessin aikana suorassa kosketuksessa korkean lämpötilan sulan altaan kanssa, ilmakehän happi hapettaa metallin ja erilaiset seoselementit. Ilmakehän typpi, vesihöyry jne. pääsevät sulaan altaaseen ja muodostavat myöhemmän jäähdytysprosessin aikana hitsiin myös vikoja, kuten huokosia, kuonasulkeumia, halkeamia jne., mikä heikentää hitsin laatua ja suorituskykyä.
Hitsauksen laadun parantamiseksi ihmiset ovat kehittäneet erilaisia ​​suojausmenetelmiä. Esimerkiksi kaasusuojatulla kaarihitsauksella on tarkoitus eristää ilmakehä kaasuilla, kuten argonilla ja hiilidioksidilla, suojaamaan valokaaren ja sulan altaan määrää hitsauksen aikana; esimerkiksi hitsattaessa terästä korkean happiaffiniteetin omaavan titaanirautajauheen lisääminen elektrodin pinnoitteeseen hapettumisen poistamiseksi voi suojata elektrodin hyödyllisiä elementtejä, kuten mangaania ja piitä, hapettumiselta ja sulaan altaaseen pääsemiseltä sekä saada korkealaatuisia hitsejä jäähdytyksen jälkeen. .
Erilaisten painehitsausmenetelmien yhteinen piirre on, että hitsausprosessin aikana kohdistetaan painetta ilman lisäaineita. Useimmissa painehitsausmenetelmissä, kuten diffuusiohitsauksessa, suurtaajuushitsauksessa, kylmäpainehitsauksessa jne., ei ole sulamisprosessia, joten ei ole ongelmaa hyödyllisten seoselementtien palamisesta ja haitallisten elementtien tunkeutumisesta hitsiin, kuten sulahitsaus, mikä yksinkertaistaa hitsausprosessia ja parantaa hitsauksen turvallisuus- ja terveysolosuhteita. Samaan aikaan, koska kuumennuslämpötila on alhaisempi kuin sulahitsauksessa ja lämmitysaika on lyhyempi, lämmön vaikutusalue on pieni. Monet sulahitsauksella vaikeasti hitsattavat materiaalit voidaan usein hitsata painehitsauksella laadukkaiksi liitoksiksi, joiden lujuus on sama kuin perusmateriaali.
Hitsauksen aikana muodostunutta saumaa, joka yhdistää kaksi toisiinsa yhdistettyä kappaletta, kutsutaan hitsiksi. Hitsauksen aikana hitsauslämpö vaikuttaa hitsin molempiin puoliin, ja organisaatio ja suorituskyky muuttuvat. Tätä aluetta kutsutaan lämmön vaikutukseksi. Hitsauksen aikana työkappaleen materiaalien, hitsausmateriaalien, hitsausvirran jne. eroista johtuen hitsattavuus heikkenee. Tämä edellyttää hitsausolosuhteiden säätämistä. Hitsausrajapinnan esilämmitys ennen hitsausta, lämmön säilyttäminen hitsauksen aikana ja lämpökäsittely hitsauksen jälkeen voivat parantaa hitsauksen laatua.
Lisäksi hitsaus on paikallinen nopea lämmitys- ja jäähdytysprosessi. Hitsausvyöhyke ei voi laajeta ja supistua vapaasti ympäröivän työkappaleen rungon rajoitusten vuoksi. Jäähtymisen jälkeen hitsaukseen syntyy hitsausjännitystä ja muodonmuutoksia. Tärkeiden tuotteiden on eliminoitava hitsausjännitys ja korjattava hitsauksen muodonmuutos hitsauksen jälkeen.
Nykyaikaisella hitsaustekniikalla voidaan hitsata hitsit ilman sisäisiä ja ulkoisia vikoja ja joiden mekaaniset ominaisuudet ovat samat tai jopa paremmat kuin liitettyjen kappaleiden. Hitsattujen kappaleiden suhteellisia asentoja avaruudessa kutsutaan hitsausliitoksiksi. Saumojen lujuuteen ei vaikuta vain hitsien laatu, vaan myös niiden geometrinen muoto, koko, jännitysolosuhteet ja työolosuhteet. Nivelten perusmuodot ovat takaliitokset, lantioliitokset ja T-nivelet (ortogonaaliset nivelet).
Päittäissaumahitsin poikkileikkauksen muodon määrää hitsatun kappaleen paksuus ennen hitsausta ja kahden reunan uramuoto. Paksumpia teräslevyjä hitsattaessa avataan liitoskohtiin erimuotoisia uria läpihitsausta varten, jotta hitsaustanko tai hitsauslanka voidaan syöttää helpommin sisään. Uramuotoja ovat yksipuoliset hitsausurat ja kaksipuoliset hitsausurat. Uran muotoa valittaessa tulee tunkeutumisen varmistamisen lisäksi ottaa huomioon myös sellaiset tekijät kuin kätevä hitsaus, pieni määrä lisäainemetallia, pieni hitsausmuodonmuutos ja alhaiset uran käsittelykustannukset.
Kun kaksi eripaksuista teräslevyä päittäisliitotaan, poikkileikkauksen jyrkän muutoksen aiheuttaman voimakkaan jännityskeskittymän välttämiseksi paksumpaa levyn reunaa ohenee usein asteittain, jotta saavutetaan sama paksuus molemmissa liitosreunoissa. Päkiliitoksen staattinen lujuus ja väsymislujuus ovat korkeammat kuin muiden liitosten. Puskuliitoksen hitsaus on usein suositeltava liitoksissa, joissa on vuorottelu- ja iskukuormitus tai matalan lämpötilan ja korkeapaineiset säiliöt.
Limiliitoksen esihitsauksen valmistelu on yksinkertaista, asennus on kätevää ja hitsausmuodonmuutos ja jäännösjännitys ovat pieniä. Siksi sitä käytetään usein paikan päällä asennetuissa liitoksissa ja merkityksettömissä rakenteissa. Yleisesti ottaen limitysliitokset eivät sovellu työskentelyyn olosuhteissa, kuten vaihtelevissa kuormissa, syövyttävissä aineissa tai korkeissa tai matalissa lämpötiloissa.
T-saumojen ja kulmaliitosten käyttö johtuu yleensä rakenteellisista tarpeista. T-liitoksessa epätäydellisesti hitsatun saumahitsin käyttöominaisuudet ovat samanlaiset kuin lattiliitoksen saumahitsin. Kun hitsi on kohtisuorassa ulkoisen voiman suuntaa vastaan, siitä tulee positiivinen viistosauma. Tällä hetkellä hitsin pinnan muoto aiheuttaa vaihtelevissa määrin jännityskeskittymiä; täysin hitsatun saumahitsin jännitystila on samanlainen kuin päittäisliitoksen.
Kulmaliitoksilla on alhainen kantavuus, eikä niitä yleensä käytetä yksinään. Niitä voidaan parantaa vain, kun ne on täysin hitsattu tai kun kulmahitsauksia on sisällä ja ulkopuolella. Niitä käytetään enimmäkseen suljettujen rakenteiden kulmissa.
Hitsatut tuotteet ovat kevyempiä kuin niitatut osat, valukappaleet ja takeet, mikä voi vähentää painoa ja säästää energiaa kuljetusajoneuvoissa. Hitsauksella on hyvät tiivistysominaisuudet ja se soveltuu erilaisten säiliöiden valmistukseen. Kehittämällä saumankäsittelyteknologiaa yhdistämään hitsauksen takomiseen ja valuun voidaan valmistaa suuria, taloudellisesti järkeviä valuhitsattuja rakenteita ja taottuhitsattuja rakenteita, joilla on suuri taloudellinen hyöty. Hitsaustekniikan avulla voidaan tehokkaasti hyödyntää materiaaleja. Hitsatuissa rakenteissa voidaan käyttää eri ominaisuuksilla olevia materiaaleja eri osissa, antaa täyden pelin eri materiaalien vahvuuksille ja saavuttaa taloudellisuutta ja laatua. Hitsauksesta on tullut korvaamaton ja yhä tärkeämpi työstömenetelmä nykyaikaisessa teollisuudessa.
Nykyaikaisessa metallinkäsittelyssä hitsaus kehittyi myöhemmin kuin valu- ja taontaprosessit, mutta se on kehittynyt nopeasti. Hitsattujen rakenteiden paino on noin 45 % terästuotannosta, ja myös alumiini- ja alumiiniseoshitsattujen rakenteiden osuus on kasvussa.
Tulevaisuudessa hitsaustekniikan tulisi kehittää uusia hitsausmenetelmiä, hitsauslaitteita ja hitsausmateriaaleja hitsauksen laadun ja turvallisuuden luotettavuuden parantamiseksi entisestään, kuten nykyisten valokaarien, plasmakaarien, elektronisuihkun, laserin ja muiden hitsausenergian lähteiden parantaminen; käyttämällä elektroniikka- ja ohjaustekniikkaa valokaaren prosessin suorituskyvyn parantamiseksi sekä luotettavien ja kevyiden valokaaren seurantamenetelmien kehittäminen.
Toisaalta on tarpeen parantaa hitsauksen mekanisoinnin ja automaation tasoa, kuten toteuttaa ohjelmaohjaus ja hitsauskoneiden digitaalinen ohjaus; erikoishitsauskoneiden kehittäminen, jotka automatisoivat koko prosessin valmisteluprosessista hitsauksesta laadunvalvontaan; edistää ja laajentaa CNC-hitsausmanipulaattoreita ja hitsausrobotteja automaattisilla hitsauslinjoilla, mikä voi parantaa hitsaustuotannon tasoa ja parantaa hitsauksen terveyttä ja turvallisuutta.
Evoluutioprosessi
Hitsaustekniikka syntyi metallien, kuten kuparin ja raudan, sulattamisen ja erilaisten lämmönlähteiden käytön myötä. Muinaisina aikoina tärkeimmät hitsausmenetelmät olivat valuhitsaus, kovajuotto, taontahitsaus ja niittaushitsaus. Ennen vuotta 2500 eKr. muinaiset babylonialaiset ja Indus-sivilisaatio olivat saavuttaneet korkean tason kupari- ja rautametallien kuuma- ja kylmäkäsittelyssä ja pystyivät käyttämään taontahitsausta, valuhitsausta ja muita hitsausmenetelmiä metallivälineiden valmistukseen ja tekstin kaivertamiseen. Edustava kulttuuri oli tähän aikaan Harappa-kulttuuri.
Kiinan Shang-dynastian aikana valmistettu rautateräinen kuparikirves on valettu hitsattu kappale rautaa ja kuparia. Sen pinnalla oleva kuparin ja raudan fuusiolinja on mutkainen ja hyvin yhdistetty. Rummun pronssisella pohjalla on monia kiertyneitä lohikäärmeitä Zeng Houyin haudassa kevät- ja syyskaudella sekä sotivien valtioiden aikana. Se valmistettiin juottamalla osissa. Analyysin jälkeen havaittiin, että käytetyn juotteen koostumus on samanlainen kuin nykyaikaisen pehmeäjuotteen. Sotivien valtioiden aikana valmistetuissa miekoissa oli terästerät ja takorautainen selkä, jotka valmistettiin yleensä kuumentamalla ja takomalla. Song Yingxingin Ming-dynastian aikana kirjoittaman kirjan "The Exploitation of the Works of Nature" mukaan muinaisessa Kiinassa kuparia ja rautaa kuumennettiin uunissa yhdessä ja takottiin veitsiksi ja kirveiksi; keltamutaa tai hienoksi seulottua vanhaa seinämaata sirotettiin liitoksiin suurten ankkurien takomiseksi ja hitsaamiseksi osissa. Keskiajalla takomista ja hitsausta käytettiin myös aseiden valmistukseen Damaskoksessa Syyriassa.