Metallschweißen: Typen und Technologie

2024 Autor: Aaron Duncan | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 03:38

Schweißen nennt man den technologischen Vorgang der dauerhaften Verbindung homogener Werkstoffe durch Bildung von Atombindungen. In diesem Fall kommt es an der Kontaktstelle zu einer dichten Verschmelzung zweier Materialien zu einem. Trotz der Tatsache, dass eine solche Verbindung seit langem verwendet wird, werden das moderne Metallschweißen, die Art und Technologie seiner Implementierung ständig verbessert, was es ermöglicht, verschiedene Produkte mit erhöhter Zuverlässigkeit und Qualität zu verbinden.

Eigenschaften des Flächenschweißens

Der gesamte Prozess des Metallschweißens verläuft in zwei Stufen. Erstens müssen die Oberflächen der Materialien um den Abstand der interatomaren Kohäsionskräfte einander angenähert werden. Bei Raumtemperatur können sich Standardmetalle nicht verbinden, selbst wenn sie mit erheblicher Kraft zusammengedrückt werden. Grund dafür ist ihre physikalische Härte, sodass es unabhängig von der Qualität der Oberflächenbehandlung nur punktuell zu Berührungen bei der Annäherung an solche Materialien kommt. Es ist die Oberflächenverunreinigung, die die Möglichkeit der Haftung von Materialien erheblich beeinträchtigt, da Filme, Oxide und Schichten von Fremdatomen unter natürlichen Bedingungen immer vorhanden sind.

Daher Kontakt zwischen den Kanten der Teile herstellenkann entweder durch plastische Verformungen, die durch Druckbeaufschlagung entstehen, oder durch Aufschmelzen des Materials erreicht werden.

In der nächsten Phase des Metallschweißens findet eine Elektronendiffusion zwischen den Atomen der verbundenen Oberflächen statt. Daher verschwindet die Grenzfläche zwischen den Kanten und es werden entweder eine metallische Atombindung oder ionische und kovalente Bindungen (im Fall von Halbleitern oder Dielektrika) erh alten.

Klassifizierung der Schweißarten

Die Schweißtechnik wird immer besser und vielfältiger. Bis heute gibt es etwa 20 Arten des Metallschweißens, die in drei Gruppen eingeteilt werden:

1. Druckschweißen wird durch Anwendung mechanischer Energie durchgeführt, wenn die Bindungen zwischen den Kristallen durch die Methode der plastischen Verformung des Materials erh alten werden. Infolgedessen beginnt das Metall zu fließen, bewegt sich entlang der Verbindungslinie und nimmt eine Schicht kontaminierter Verunreinigungen mit. Der Vorgang des Umformens und Verbindens von Oberflächen ohne Vorwärmen wird als K altschweißen für Metall bezeichnet. In diesem Fall werden interatomare Bindungen gebildet, was zu einem engen Andocken von Teilen führt.
2. Schmelzschweißen erfolgt durch druckloses Verbinden von Produkten. Wärmequellen bei einem solchen Metallschweißen sind Gasflamme, Lichtbogen, Strahlenergie. Während des Schweißens erwärmen sich die Oberflächen und schmelzen, wodurch interatomare Bindungen zwischen den beiden Metallen und der Elektrode entstehen und sich zu einem gemeinsamen Schweißbad vereinigen. Nach dem Abkühlen und Erstarren der Masse erfolgt ein StranggussNaht.



3. Thermomechanisches Schweißen von Metall erfolgt durch Hitze und Druck. Die Verbindungsstelle des Materials wird zuerst erhitzt und dann gepresst. Das Erhitzen des Teils verleiht ihm die notwendige Plastizität, und eine mechanische Einwirkung verbindet die Teile des Produkts zu einer monolithischen Verbindung.

Schmelzschweißen

Diese Art des Schweißens ist sowohl unter industriellen Bedingungen als auch im Alltag weit verbreitet. Das Schmelzfügen von Metallen beinh altet:

1. Lichtbogenschweißen. Es entsteht durch die Erzeugung eines Hochtemperatur-Lichtbogens zwischen dem Metall und der Elektrode.
2. Beim Plasmabonden ist die Wärmequelle ionisiertes Gas, das mit hoher Geschwindigkeit durch einen Lichtbogen strömt.
3. Schlackenschweißen wird durch Erhitzen des geschmolzenen Flussmittels (Schlacke) mit elektrischem Strom durchgeführt.
4. Das Laserbonden erfolgt durch Bearbeitung der Metalloberfläche mit einem Laserstrahl.
5. Beim Elektronenstrahlschweißen wird die Verbindung durch die kinetische Energie bewegter Elektronen im Vakuum unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes erhitzt.
6. Gasschweißen von Metallen basiert auf dem Erhitzen der Verbindungsstelle mit einem Feuerstrahl, der bei der Verbrennung von Sauerstoff und Gas entsteht.

Lichtbogenschweißverbindung

Beim Lichtbogenschweißen wird eine Stromquelle mit großem Nennwert verwendet, während die Maschine eine kleine Spannung hat. Der Transformator ist gleichzeitig mit dem Metall verbundenWerkstück und Schweißelektrode.

Durch das Metallschweißen mit einer Elektrode entsteht ein Lichtbogen, durch den die Kanten der zu verbindenden Werkstücke geschmolzen werden. In der Wirkungszone des Lichtbogens entsteht eine Temperatur von etwa fünftausend Grad. Eine solche Erwärmung reicht aus, um jedes Metall zu schmelzen.

Beim Aufschmelzen des Metalls der Fügeteile und der Elektrode entsteht ein Schmelzbad, in dem alle Haftprozesse ablaufen. Die Schlacke steigt an die Oberfläche der geschmolzenen Zusammensetzung und bildet einen speziellen Schutzfilm. Beim Lichtbogenschweißen werden zwei Arten von Elektroden verwendet:

• nicht schmelzend;
• schmelzen.

Bei Verwendung einer nicht verbrauchbaren Elektrode muss ein spezieller Draht in den Bereich des Lichtbogens eingeführt werden. Die abschmelzenden Elektroden schweißen selbstständig. Der Zusammensetzung solcher Elektroden werden spezielle Additive zugesetzt, die das Erlöschen des Lichtbogens nicht zulassen und seine Stabilität erhöhen. Dies können Elemente mit hohem Ionisierungsgrad sein (Kalium, Natrium).

Arc-Verbindungsmethoden

Lichtbogenschweißen wird auf drei Arten durchgeführt:

1. Manuelle Methode. In diesem Fall werden alle Fügeschritte manuell durch einfaches Lichtbogenschweißen durchgeführt.
2. Produktiver ist das halbautomatische Metallschweißen. Bei dieser Methode wird die Schweißnaht manuell hergestellt und der Fülldraht automatisch zugeführt.
3. Automatisches Schweißen wird überwachtBediener, und die gesamte Arbeit wird von der Schweißmaschine erledigt.

Gasschweißtechnik

Mit dieser Art des Schweißens können Sie verschiedene Metallkonstruktionen nicht nur in Industrieunternehmen, sondern auch zu Hause verbinden. Die Metallschweißtechnik ist nicht sehr kompliziert, das Gasgemisch schmilzt beim Verbrennen die mit Schweißdraht gefüllten Flächenkanten auf. Beim Abkühlen kristallisiert die Naht und schafft eine starke und zuverlässige Materialverbindung.

Gasschweißen hat viele positive Aspekte:

1. Die Möglichkeit, verschiedene Teile offline zu verbinden. Darüber hinaus erfordert diese Arbeit keine starke Energiequelle.
2. Einfache und zuverlässige Gasschweißgeräte sind leicht zu transportieren.
3. Die Möglichkeit, einen einstellbaren Schweißprozess durchzuführen, da es einfach ist, den Winkel des Feuers und die Geschwindigkeit der Oberflächenerwärmung manuell zu ändern.

Aber es gibt auch Nachteile bei der Verwendung solcher Geräte:

1. Der beheizte Bereich hat eine große Fläche, die sich negativ auf die benachbarten Elemente des Teils auswirkt.
2. Unfähigkeit, den Schweißprozess zu automatisieren.
3. Die Notwendigkeit, Sicherheitsmaßnahmen strikt einzuh alten. Das Arbeiten mit einem Gasgemisch ist sehr explosionsgefährlich.
4. Die Dicke des Metalls für eine gute Verbindung sollte nicht mehr als 5 mm betragen.

SchlackeSchweißen

Diese Art der Verbindung gilt als grundlegend neue Art, eine Schweißnaht zu erh alten. Die Oberflächen der zu schweißenden Teile sind mit Schlacke bedeckt, die auf eine Temperatur erhitzt wird, die das Schmelzen des Drahtes und des Grundmetalls übersteigt.

In der Anfangsphase ähnelt das Schweißen dem Unterpulverschweißen. Dann, nach der Bildung eines Schweißbades aus flüssiger Schlacke, hört der Lichtbogen auf zu brennen. Ein weiteres Schmelzen der Kanten des Teils erfolgt aufgrund der Wärme, die während des Stromflusses freigesetzt wird. Ein Merkmal dieser Art des Metallschweißens ist die hohe Produktivität des Prozesses und die Qualität der Schweißnaht.

Druckschweißverbindung

Das Fügen von Metalloberflächen durch mechanische Verformung wird am häufigsten in der industriellen Produktion durchgeführt, da diese Technologie teure Geräte erfordert.

Zum Druckschweißen gehören:

1. Ultraschall-Andocken von Metallteilen. Durchgeführt durch Vibrationen der Ultraschallfrequenz.
2. K altschweißen. Es wird auf der Grundlage der interatomaren Verbindung zweier Teile durchgeführt, indem ein großer Druck erzeugt wird.
3. Schmiede-Schmiede-Methode. Seit der Antike bekannt. Das Material wird in einem Ofen erhitzt und dann durch mechanisches oder manuelles Schmieden geschweißt.
4. Gasdruckschweißen. Ganz ähnlich wie beim Schmiedeverfahren, nur Gasgeräte werden zum Heizen verwendet.
5. Elektroanschluss kontaktieren. Es gilt als eine der beliebtesten Arten. Bei einem solchen Schweißen wird das Metall erhitzt, indem ein elektrischer Strom durch es geleitet wird.
6. Beim Diffusionsschweißen ist die Druckkraft auf das Metall gering, aber eine hohe Erwärmungstemperatur der Verbindung erforderlich.

Punktschweißen

Die zu verbindenden Flächen liegen bei einem solchen Schweißen zwischen zwei Elektroden. Unter der Wirkung der Presse drücken die Elektroden die Teile zusammen, wonach eine Spannung angelegt wird. Durch den Stromdurchgang wird die Schweißstelle erwärmt. Der Durchmesser des Schweißpunktes hängt ganz von der Größe der Kontaktfläche der Elektrode ab.

Je nach Lage der Elektroden zu den Fügeteilen kann das Kontaktschweißen einseitig oder zweiseitig erfolgen.

Es gibt viele Arten des Widerstandsschweißens, die nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren. Dazu gehören: Stumpfschweißen, Nahtschweißen, Kondensatorschweißen.

Sicherheit

Die Arbeit mit Schweißgeräten ist mit vielen Faktoren verbunden, die die Gesundheit des Bedieners gefährden. Hohe Temperaturen, explosive Umgebungen und schädliche chemische Dämpfe erfordern eine strenge Einh altung der Sicherheitsmaßnahmen:

1. Alle elektrischen Anlagen und Geräte müssen ordnungsgemäß geerdet und isoliert sein.
2. Es ist notwendig, mit trockenem Overall und Handschuhen zu arbeiten. Um die Haut von Gesicht und Augen zu schützen, verwenden Sie unbedingt eine Maske mit dunklem Glas.



3. Am Arbeitsplatz des Schweißers müssen ein Verbandskasten und ein Feuerlöscher vorhanden sein.
4. Der Raum, in dem Schweißarbeiten durchgeführt werden, muss gut belüftet sein.
5. Arbeiten dürfen nicht in der Nähe von brennbaren Gegenständen durchgeführt werden.
6. Gasflaschen nicht unbeaufsichtigt lassen.

Es gibt eine große Anzahl von Arten des Metallschweißens, für die sich der Schweißer entscheidet, basierend auf der Verfügbarkeit der Ausrüstung und der Fähigkeit, das gewünschte Arbeitsergebnis zu erzielen. Der Schweißer muss das Gerät und die Arbeitsprinzipien an bestimmten Geräten kennen.