Quy trình công nghệ tạo liên kết vĩnh viễn của vật liệu đồng nhất do hình thành liên kết nguyên tử được gọi là hàn. Trong trường hợp này, tại điểm tiếp xúc xảy ra sự hợp nhất dày đặc của hai vật liệu thành một. Mặc dù kết nối như vậy đã được sử dụng từ lâu, hàn kim loại hiện đại, các loại và công nghệ thực hiện nó liên tục được cải tiến, giúp bạn có thể ghép các sản phẩm khác nhau với độ tin cậy và chất lượng cao hơn.
Tính năng của hàn bề mặt
Toàn bộ quá trình hàn kim loại tiến hành theo hai giai đoạn. Đầu tiên, các bề mặt của vật liệu phải được đưa lại gần nhau hơn bằng khoảng cách của lực liên kết giữa các nguyên tử. Ở nhiệt độ phòng, các kim loại tiêu chuẩn không thể tham gia ngay cả khi bị nén với một lực đáng kể. Lý do cho điều này là độ cứng vật lý của chúng, vì vậy việc tiếp xúc khi tiếp cận các vật liệu như vậy chỉ xảy ra ở một số điểm, bất kể chất lượng xử lý bề mặt. Sự nhiễm bẩn bề mặt ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kết dính của vật liệu, vì màng, oxit và các lớp nguyên tử tạp chất luôn tồn tại trong điều kiện tự nhiên.
Do đó, tạo ra sự tiếp xúc giữa các cạnh của các bộ phậncó thể đạt được do biến dạng dẻo xảy ra do áp lực tác dụng hoặc trong trường hợp vật liệu nóng chảy.
Ở giai đoạn tiếp theo của quá trình hàn kim loại, sự khuếch tán điện tử được thực hiện giữa các nguyên tử của bề mặt liên kết. Do đó, mặt phân cách giữa các cạnh biến mất và thu được liên kết nguyên tử kim loại, hoặc liên kết ion và cộng hóa trị (trong trường hợp chất bán dẫn hoặc chất điện môi).
Phân loại các loại hàn
Công nghệ hàn không ngừng cải tiến và ngày càng đa dạng hơn. Cho đến nay, có khoảng 20 loại hàn kim loại, được phân thành ba nhóm:
- Hàn áp lực được thực hiện bằng cách ứng dụng năng lượng cơ học, khi các liên kết giữa các tinh thể thu được bằng phương pháp biến dạng dẻo của vật liệu. Kết quả là, kim loại bắt đầu chảy, di chuyển dọc theo đường nối của các bộ phận, mang theo một lớp tạp chất bị ô nhiễm. Quá trình biến dạng và kết nối các bề mặt mà không cần gia nhiệt trước được gọi là hàn nguội cho kim loại. Trong trường hợp này, các liên kết giữa các nguyên tử được hình thành, dẫn đến sự gắn kết chặt chẽ của các bộ phận.
- Hàn kết hợp được thực hiện bằng cách kết nối các sản phẩm mà không cần áp lực. Nguồn nhiệt trong quá trình hàn kim loại đó là ngọn lửa khí, hồ quang điện, năng lượng dạng chùm tia. Trong quá trình hàn, các bề mặt nóng lên và nóng chảy, tạo thành các liên kết liên nguyên tử giữa hai kim loại và điện cực, thống nhất thành một vũng hàn chung. Sau khi làm nguội và đông đặc chế phẩm, một quá trình đúc liên tụcđường may.
- Hàn cơ nhiệt kim loại được thực hiện bằng cách sử dụng nhiệt và áp suất. Nơi nối của vật liệu đầu tiên được làm nóng và sau đó được ép. Việc làm nóng bộ phận mang lại cho nó độ dẻo cần thiết và hoạt động cơ học kết hợp các bộ phận của sản phẩm thành một kết nối nguyên khối.
Hàn hợp
Loại hàn này được sử dụng rộng rãi cả trong điều kiện công nghiệp và cuộc sống hàng ngày. Sự tham gia nhiệt hạch của kim loại bao gồm:
- Hàn hồ quang. Nó được sản xuất bằng cách tạo ra hồ quang điện nhiệt độ cao giữa kim loại và điện cực.
- Trong liên kết plasma, nguồn nhiệt là khí bị ion hóa truyền với tốc độ cao qua hồ quang điện.
- Hàn xỉ được thực hiện bằng cách đốt nóng chất nóng chảy (xỉ) bằng dòng điện.
- Liên kết bằng tia laze xảy ra bằng cách xử lý bề mặt kim loại bằng tia laze.
- Trong hàn chùm tia điện tử, mối nối được đốt nóng bởi động năng của các electron chuyển động trong chân không dưới tác dụng của điện trường.
- Hàn khí của kim loại dựa trên việc đốt nóng điểm kết nối với một luồng lửa, được hình thành trong quá trình đốt cháy oxy và khí.
Mối hàn hồ quang
Hàn hồ quang liên quan đến việc sử dụng nguồn dòng điện có giá trị danh định lớn, trong khi máy có điện áp nhỏ. Máy biến áp được kết nối đồng thời với kim loạiphôi và điện cực hàn.
Kết quả của quá trình hàn kim loại với điện cực, một hồ quang điện được hình thành, do đó các cạnh của phôi được nối bị nóng chảy. Trong vùng hoạt động của vòng cung, nhiệt độ khoảng năm nghìn độ được tạo ra. Sự gia nhiệt như vậy đủ để làm tan chảy bất kỳ kim loại nào.
Trong quá trình nung chảy kim loại của các bộ phận được nối và điện cực, một vũng hàn được hình thành, trong đó tất cả các quá trình kết dính diễn ra. Xỉ nổi lên bề mặt của chế phẩm nóng chảy và tạo thành một lớp màng bảo vệ đặc biệt. Trong quá trình hàn hồ quang kim loại, hai loại điện cực được sử dụng:
- không chảy;
- tan.
Khi sử dụng điện cực không tiêu hao, cần đưa một dây dẫn đặc biệt vào vùng có hồ quang điện. Mối hàn điện cực tiêu hao hình thành độc lập. Các chất phụ gia đặc biệt được thêm vào thành phần của các điện cực như vậy, không cho phép hồ quang đi ra ngoài và tăng độ ổn định của nó. Đây có thể là những nguyên tố có mức độ ion hóa cao (kali, natri).
Phương thức kết nối hồ quang
Hàn hồ quang được thực hiện theo ba cách:
- Phương pháp thủ công. Trong trường hợp này, tất cả các bước nối được thực hiện thủ công, sử dụng hàn hồ quang điện đơn giản.
- Năng suất hơn là hàn kim loại bán tự động. Với phương pháp này, mối hàn được thực hiện thủ công và dây phụ được nạp tự động.
- Hàn tự động được giám sátvà tất cả công việc được thực hiện bởi máy hàn.
Công nghệ hàn khí
Kiểu hàn này cho phép bạn kết nối các kết cấu kim loại khác nhau không chỉ ở các xí nghiệp công nghiệp mà còn ở nhà. Công nghệ hàn kim loại không phức tạp lắm, hỗn hợp khí trong quá trình đốt cháy chảy ra các mép bề mặt được làm đầy bằng dây phụ. Khi làm mát, đường may kết tinh và tạo ra sự kết nối chắc chắn và đáng tin cậy của các vật liệu.
Hàn khí có nhiều mặt tích cực:
- Khả năng kết nối ngoại tuyến các bộ phận khác nhau. Hơn nữa, công việc này không đòi hỏi một nguồn năng lượng mạnh mẽ.
- Thiết bị hàn khí đơn giản và đáng tin cậy, dễ vận chuyển.
- Khả năng thực hiện quy trình hàn có thể điều chỉnh, vì có thể dễ dàng thay đổi góc ngọn lửa và tốc độ nung bề mặt bằng tay.
Nhưng cũng có những nhược điểm của việc sử dụng thiết bị đó:
- Khu vực được nung nóng có diện tích lớn, ảnh hưởng tiêu cực đến các yếu tố lân cận của phần.
- Không có khả năng tự động hóa quá trình hàn.
- Sự cần thiết phải tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp an ninh. Làm việc với hỗn hợp khí có mức độ nguy hiểm cháy nổ cao.
- Độ dày của kim loại để kết nối chất lượng không được quá 5 mm.
Xỉhàn
Kiểu kết nối này được coi là một cách cơ bản mới để có được mối hàn. Bề mặt của các bộ phận cần hàn được phủ bằng xỉ, được nung nóng đến nhiệt độ vượt quá nhiệt độ nóng chảy của dây và kim loại cơ bản.
Ở giai đoạn đầu, hàn tương tự như hàn hồ quang chìm. Sau đó, sau khi hình thành vũng hàn của xỉ lỏng, hồ quang ngừng cháy. Sự nóng chảy hơn nữa của các cạnh của bộ phận được thực hiện do nhiệt được giải phóng trong quá trình chạy của dòng điện. Một đặc điểm của kiểu hàn kim loại này là năng suất cao của quá trình và chất lượng của mối hàn.
Mối hàn áp lực
Việc nối các bề mặt kim loại bằng cách biến dạng cơ học thường được thực hiện nhiều nhất trong sản xuất công nghiệp, vì công nghệ này đòi hỏi thiết bị đắt tiền.
Đối với hàn áp lực bao gồm:
- Docking siêu âm của các bộ phận kim loại. Thực hiện bằng dao động của tần số siêu âm.
- Hàn lạnh. Nó được thực hiện trên cơ sở kết nối giữa các nguyên tử của hai phần bằng cách tạo ra một áp suất lớn.
- Phương pháp rèn giũa. Được biết đến từ thời cổ đại. Vật liệu được nung trong lò và sau đó được hàn bằng cơ khí hoặc rèn thủ công.
- hàn áp suất khí. Rất giống với phương pháp thợ rèn, chỉ sử dụng thiết bị khí đốt để sưởi ấm.
- Tiếp điểm kết nối điện. Nó được coi là một trong những loại phổ biến nhất. Với quá trình hàn như vậy, việc đốt nóng kim loại được thực hiện bằng cách cho dòng điện chạy qua nó.
- Trong hàn khuếch tán, lực ép lên kim loại thấp, nhưng nhiệt độ gia nhiệt cao của mối nối là cần thiết.
Hàn điểm
Các bề mặt được nối trong quá trình hàn như vậy nằm giữa hai điện cực. Dưới tác dụng của máy ép, các điện cực sẽ nén các bộ phận lại, sau đó sẽ tạo ra điện áp. Vị trí hàn được làm nóng bởi dòng điện chạy qua. Đường kính của điểm hàn phụ thuộc hoàn toàn vào kích thước của miếng đệm tiếp xúc của điện cực.
Tùy thuộc vào cách đặt các điện cực liên quan đến các bộ phận được nối, hàn tiếp xúc có thể là một mặt hoặc hai mặt.
Có nhiều loại hàn điện trở hoạt động trên nguyên tắc tương tự. Chúng bao gồm: hàn đối đầu, hàn đường nối, hàn tụ điện.
An toàn
Làm việc với thiết bị hàn có nhiều yếu tố nguy hại đến sức khỏe của người vận hành. Nhiệt độ cao, môi trường dễ cháy nổ và khói hóa chất độc hại đòi hỏi một người phải tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp an toàn:
- Tất cả các thiết bị và dụng cụ điện phải được nối đất và cách điện thích hợp.
- Nó là cần thiết để làm việc trong quần áo khô và găng tay. Để bảo vệ da mặt và mắt, hãy nhớ sử dụng khẩu trang có kính đen.
- Bộ sơ cứu và bình chữa cháy phải có ở nơi làm việc của thợ hàn.
- Phòng nơi tiến hành công việc hàn phải được thông gió tốt.
- Không được tiến hành công việc gần các vật dễ cháy.
- Không để bình gas mà không trông coi.
Có một số lượng lớn các loại hàn kim loại, thợ hàn quyết định chọn loại nào, dựa trên sự sẵn có của thiết bị và khả năng đạt được kết quả công việc mong muốn. Người thợ hàn phải biết thiết bị và nguyên lý làm việc trên một số thiết bị.
