Hitsaustekniikka: peruskäsitteet, säännöt ja mahdolliset virheet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Kuumahitsaus on yksi yleisimmistä rakentamisessa ja teollisuudessa käytetyistä kokoonpanoprosesseista. Sitä käytetään sekä korkean teknologian toiminnassa laitteiden kokoonpanossa että yksinkertaisimmassa tyypillisessä työssä kantavia rakenteita liitettäessä. Kussakin tapauksessa käytetään omaa hitsaustekniikkaansa, joka sopii optimaalisesti käyttöparametreihin, työolosuhteisiin ja tuloksen vaatimuksiin.

Mitä hitsaus on?

Klassisessa käsityksessä hitsaus on tekniikkaa pysyvien liitosten muodostamiseksi luomalla atomien välisiä rakenteellisia sidoksia lämpö altistuksen taustalla. Toisin sanoen korkeassa lämpötilassa varmistetaan työkappaleiden plastinen muodonmuutos ja sitä seuraava hiukkasten vaihto niiden välillä, mikä johtaa liitoksen muodostumiseen materiaalien jäähtymisen jälkeen. Itse hitsaustekniikka tarjoaa vain tarvittavat olosuhteet metallien tuomiseksi sisäänvaadittu tila. Normaaleissa lämpötiloissa metalli on kiinteiden kiteisten hiukkasten rakenne, mutta saavuttaessaan tietyn kuumennusindeksin materiaali pehmenee. Samalla on korostettava, että lämpötilan vaikutus ei tuo mukanaan pelkästään positiivisia vaikutuksia asennusmahdollisuuksien kann alta. Myös metallien hapettuminen tapahtuu, halkeamia muodostuu sopimattomiin paikkoihin sisäisen jännityksen vuoksi, yleistä vääntymistä ja muodonmuutoksia. On mahdollista sulkea pois ja minimoida tällaiset ilmiöt vain oikealla laitteiden valinnalla ja hitsausprosessin organisoinnilla.

Hitsit ja liitokset

Metallin plastisen muodonmuutoksen tavoitteiden ymmärtämiseksi on tarpeen määrittää, mitä rakennetehtäviä varten hitsaus suoritetaan. Useimmissa tapauksissa on tarpeen yhdistää kaksi työkappaletta tai rakennetta osien kanssa. Liitäntäkokoonpanot ovat erilaisia - kulmikas, pusku, tee jne. Reunojen muodostuksen kann alta saumahitsaustekniikka mahdollistaa liitosten muodostamisen ilman viisteitä, laipoilla sekä erimuotoisilla viisteillä. Yksi vaikeimmista viisteistä pidetään X-muotoisena, jossa kaksi suoraa tai kaarevaa reunaa on yhdistetty. Vaikka yksi hitsausliitoksen päävaatimuksista on tiiviys, on joissain tapauksissa varsin selkeät tehtävät reikien muodostukselle liitokseen. Esimerkiksi kun elementtejä liitetään päällekkäin ja ilman reunaviistettä, voidaan muodostaa pitkänomainen reikä, jota käytetään myöhemmin muihin rakennetehtäviin.

Hitsausprosessin lajikkeet

Hitsauksen teknisen organisoinnin lähestymistapa voi vaihdella sekä työympäristön parametrien että kohdemateriaaliin kohdistuvan vaikutuksen mekaniikan os alta. Suosituimpia hitsaustekniikoita ovat seuraavat:

• Kaarihitsaus. Hitsattavan rakenteen tai osan pinnan väliin muodostuu sähkökaari, jonka lämpövaikutus johtaa materiaalin sulamiseen. Tämä menetelmä voi olla manuaalinen, mekaaninen tai automaattinen. Esimerkiksi automaattiseen kaarihitsaustekniikkaan kuuluu elektrodilangan syöttäminen erikoislaitteilla, mikä vapauttaa käyttäjän kädet.
• Kaasuhitsaus. Jos edellisessä tapauksessa lämmönlähde on sähköenergia, niin kaasuhitsauksessa käytetään happi-polttoaineliekkeä, jonka lämpötila on 3200 ° C. Samanaikaisesti yhdistettyjä menetelmiä ei pidä sekoittaa tähän menetelmään, jossa käytetään myös kaasuseoksia, mutta ei korkean lämpötilan lähteenä, vaan hitsisulan eristämiseen.
• Sähköhitsaus. Sähkövirta vaikuttaa materiaaliin, ja sula kuona toimii johtimena ja energian muuntajana.
• Plasmahitsaus. Korkean lämpötilan hitsausmenetelmä, jossa käytetään plasmakaarisuihkua, jonka lämpöenergia on jopa 10 000 °C.
• Laserhitsaus. Menetelmä perustuu fotoelektronisen energian käyttöön. Osien sulaminen tapahtuu laserin lähettämän valonsäteen lisääntyneen vaikutuksen alaisena.

Hitsauskoneet

Hitsaustoimintojen suorittamiseen käytetään yleensä useita teknisiä välineitä, mukaan lukien invertteri, tasasuuntaaja ja muuntaja. Kussakin tapauksessa päähitsauslaitteen päätehtävä on tuottaa tasavirtaa. Laadukkaat laitteet tarjoavat työalueelle tasaisen ja vakaan sähkökaaren. Tämä koskee tietysti sähköhitsaustekniikoita. Hitsaustekniikka kaasumaisissa väliaineissa toteutetaan polttimilla ja vaihteistoilla, jotka säätelevät kaasuseoksen syöttöä sylinteristä. Myös plasmahitsauksessa käytetään erityisiä plasmapolttimia, jotka voivat työskennellä jopa 30 mm paksuisten työkappaleiden kanssa. Lisäksi on korostettava, että kaasu- ja plasmalaitteet eivät ole pääasiassa keskittyneet perinteisiin metalliosien liittämiseen, vaan materiaalin leikkaamiseen lämpövaikutuksen alaisena.

Ompelutekniikka

Huolimatta laitteiden v altavasta roolista, paljon hitsaustyössä riippuu koko prosessia ohjaavan käyttäjän taidoista ja kyvyistä. Laitteen käyttäjän tehtävänä on ohjata elektrodia ja tarvikkeiden syöttöä hitsaus altaassa, jossa sauma muodostuu. Avaintekijä on käyttäjän asento ja sauman suunta. Asiantuntijat suosittelevat työskentelyä mahdollisuuksien mukaan alemmassa asennossa varmistaen, että hitsaus on hitsattu levennetyllä palkeella. On toivottavaa saavuttaa syvä tunkeutuminen, mikä tekee liitoksen rakenteesta tasaisemman ja kestävämmän. InsinöörityössäKäsin hitsattaessa sauman puhdistaminen kuonasta ja tahroista on erityisen tärkeä. Jos tällaisia virheitä ei voitu poistaa työn pääosan aikana, on suoritettava toinen pinnoituskerros. Yleensä ensimmäisen pääkerroksen paksuus on 3-4 mm ja sitä seuraavien jopa 5 mm.

Upokaari- ja kaasuhitsauksen ominaisuudet

Jotta hitsaustekniikkaa ei tarvitse säätää työn aikana, on suositeltavaa laskea aluksi tekniset vivahteet, jotka voivat parantaa tuloksen laatua. Upotettu kaari- ja kaasuhitsaus erottuu keskittymällä sauman suojaamiseen ulkoisen ympäristön ja sulan negatiivisilta vaikutuksilta. Esimerkiksi suoritettaessa kaasuhitsaustekniikkaa argonseosten syötöllä hapen negatiivinen vaikutus, joka huonontaa hitsin rakenteen laatua, vähenee. Mitä tulee juoksutteeseen, sen sisällyttäminen ensinnäkin minimoi sulatteen roiskumisen ja toiseksi se muuttaa hitsin koostumusta lisäämällä erityisiä lisäaineita, jotka aktivoituvat korkeissa lämpötiloissa.

Hitsaustuotannon organisointiparametrit

Hitsaustyön organisoinnin tuotantotavassa otetaan huomioon useita työvoiman tekijöitä kerralla, mukaan lukien seuraavat:

• Toimenpiteen monimutkaisuuden ja sen toteuttamisen aikanormin suhde.
• Työn määrä on työn määrä, jonka työntekijä tai tiimi suorittaa 1 tunnissa. Esimerkiksi manuaalisessa kaarihitsaustekniikassa voidaan ottaa huomioon valmiin sauman metrit tai koottujen osien määrä.
• Yksikköpalvelua. Tarkoitamme tässä työpaikkaa, laitetta tai hitsaustyömaata, jossa myös yhden työntekijän tai tiimin toiminta järjestetään.

Turvallisuus hitsauksen organisoinnissa ja tuotannossa

Hitsausprosessiin liittyy monia riskejä ja vaaroja ihmisten terveydelle. Hitsauksen turvallisuusstandardit keskittyvät useisiin vaaroihin kerralla:

• Hitsaussäteilyä. Kirkkaan hehkun omaava infrapunasäteily vaikuttaa negatiivisesti hitsaajan silmiin, joten hänen laitteissaan maskin, jossa on erityiset tummuvat lasit ja suodattimet, läsnäolo on pakollista.
• Termomekaaninen vaikutus. Varsinkin kaarimenetelmällä työskenneltäessä sulan roiskeet ovat vaarallisia. Itse asiassa se on nestemäinen kuuma metalli, joka voi aiheuttaa vakavia palovammoja joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa. Kipinöiltä ja kuum alta metallilta suojaamiseksi käytetään erityistä lämpösuojavaatetusta.
• Tulipalovaara. Korkeat lämpötilat ja kuuman materiaalin roiskeet lisäävät palovaaraa. Tätä kannattaa miettiä jo prosessin organisointivaiheessa, jolloin palavat esineet poistetaan työalueelta.
• Hengityssuojaus. Myös myrkylliset kaasut ja muiden haitallisten aineiden vapautuminen metallirakenteen termisen tuhoutumisen yhteydessä ovat osa vaarallista vaikutusta. Tässä tapauksessa maskien ja hengityssuojainten käyttö ei riitä. Aktiivinen järjestelmä on edellytys pitkille työprosesseilletuuletus ahtaissa tiloissa ja säännölliset 5-10 minuutin työtauot.

Hitsausvirheet

Hitsausprosessin monimutkaisuuden vuoksi oletus teknisistä virheistä ei ole poikkeuksellista. Yleisimpiä näistä ovat seuraavat:

• Kaarikatko. Sähköistä lämpövaikutusta ei ole suoritettu loppuun suunnitellun sauman loppuun asti, mikä voi johtaa halkeilemaan liitoslinjan reunaan.
• Huonosti vahvistettu sauma metalliohennuksella liitoksen rajalla (leikkaus). Yleinen ilmiö suurjännitehitsaustekniikoissa. Ihannetapauksessa leikkaukset eivät saisi olla syvempiä kuin 1 mm tai lisähitsausta tarvitaan.
• Piste suoran yhteyden puuttuminen työkappaleiden välisen sauman rakenteessa. Toisin sanoen jäljelle jäävä tunkeutumisen puute, joka johtuu elektrodin epätarkasta suunnasta kaaren muodostuksen aikana, ottamatta huomioon lämpövaikutuksen syvyyttä.

Johtopäätös

Hitsauksen teknologisen monimutkaisuuden vuoksi niiden toteutustavat ovat yhä helpommin saatavilla tavalliselle kodin mestarille. Tämä johtuu suurelta osin siitä, että hitsaustekniikat ovat yhä ergonomisempia ja turvallisempia. Esimerkiksi nykyaikaiset invertterit mahdollistavat prosessin tärkeimpien toimintaparametrien kätevän ohjauksen metallin ominaisuudet ja ympäristöolosuhteet huomioon ottaen. Käyttäjän tarvitsee vain järjestää työskentelyalue oikein ja ohjata valokaari kunnolla saumaa muodostaessaan.