Ատոմային կապերի առաջացման արդյունքում համասեռ նյութերի մշտական կապ ստեղծելու տեխնոլոգիական գործընթացը կոչվում է եռակցում։ Այս դեպքում, շփման կետում, տեղի է ունենում երկու նյութերի խիտ միաձուլում մեկի մեջ: Չնայած այն հանգամանքին, որ նման կապը երկար ժամանակ օգտագործվել է, ժամանակակից մետաղների եռակցումը, դրա իրականացման տեսակներն ու տեխնոլոգիան անընդհատ բարելավվում են, ինչը հնարավորություն է տալիս միացնել տարբեր ապրանքների բարձր հուսալիությամբ և որակով։
Մակերեւութային եռակցման առանձնահատկությունները
Մետաղների եռակցման ողջ գործընթացը ընթանում է երկու փուլով. Նախ, նյութերի մակերեսները պետք է մոտեցվեն միմյանց միջատոմային համախմբման ուժերի հեռավորությամբ։ Սենյակային ջերմաստիճանում ստանդարտ մետաղները չեն կարողանում միանալ նույնիսկ զգալի ուժով սեղմվելիս: Դրա պատճառը նրանց ֆիզիկական կարծրությունն է, ուստի նման նյութերին մոտենալիս շփումը տեղի է ունենում միայն որոշ կետերում՝ անկախ մակերեսային մշակման որակից: Հենց մակերեսային աղտոտվածությունն էապես ազդում է նյութերի կպչման հնարավորության վրա, քանի որ թաղանթները, օքսիդները և կեղտոտ ատոմների շերտերը միշտ առկա են բնական պայմաններում։
Հետևաբար, կապ ստեղծելով մասերի եզրերի միջևկարելի է հասնել կամ պլաստիկ դեֆորմացիաների շնորհիվ, որոնք առաջանում են կիրառական ճնշման արդյունքում, կամ նյութի հալման դեպքում։
Մետաղների եռակցման հաջորդ փուլում միացված մակերեսների ատոմների միջև իրականացվում է էլեկտրոնային դիֆուզիա։ Հետևաբար, եզրերի միջև միջերեսը անհետանում է և ստացվում է կամ մետաղական ատոմային կապ, կամ իոնային և կովալենտային կապեր (կիսահաղորդիչների կամ դիէլեկտրիկների դեպքում):
Եռակցման տեսակների դասակարգում
Եռակցման տեխնոլոգիան անընդհատ բարելավվում և դառնում է ավելի բազմազան: Մինչ օրս գոյություն ունի մետաղի եռակցման մոտ 20 տեսակ, որոնք դասակարգվում են երեք խմբի՝
- Ճնշման եռակցումն իրականացվում է մեխանիկական էներգիայի կիրառմամբ, երբ բյուրեղների միջև կապերը ստացվում են նյութի պլաստիկ դեֆորմացիայի մեթոդով։ Արդյունքում մետաղը սկսում է հոսել՝ շարժվելով մասերի միացման գծով՝ իր հետ տանելով աղտոտված կեղտերի շերտ։ Մակերեւույթների դեֆորմացման և առանց նախնական տաքացման միացման գործընթացը կոչվում է մետաղի սառը եռակցում: Այս դեպքում ձևավորվում են միջատոմային կապեր, ինչը հանգեցնում է մասերի ամուր կապակցման։
- Համաձուլման եռակցումն իրականացվում է արտադրանքները միացնելու միջոցով՝ առանց ճնշում գործադրելու։ Նման մետաղի եռակցման ջերմության աղբյուրներն են գազի բոցը, էլեկտրական աղեղը, ճառագայթային էներգիան: Եռակցման ժամանակ մակերեսները տաքանում և հալվում են՝ ձևավորելով միջատոմային կապեր երկու մետաղների և էլեկտրոդի միջև՝ միավորվելով եռակցման ընդհանուր լողավազանի մեջ։ Կազմը սառչելուց և պնդացնելուց հետո՝ շարունակական ձուլվածքկարել.
- Մետաղների ջերմամեխանիկական եռակցումն իրականացվում է ջերմության և ճնշման միջոցով։ Նյութի միացման վայրը նախ տաքացնում են, ապա սեղմում։ Մասի տաքացումը նրան տալիս է անհրաժեշտ պլաստիկություն, իսկ մեխանիկական գործողությունը միավորում է արտադրանքի մասերը միաձույլ միացման մեջ։
Fusion welding
Եռակցման այս տեսակը լայնորեն կիրառվում է ինչպես արդյունաբերական պայմաններում, այնպես էլ առօրյա կյանքում։ Մետաղների միաձուլման միացումը ներառում է՝
- Աղեղային եռակցում. Այն արտադրվում է մետաղի և էլեկտրոդի միջև բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրական աղեղ ստեղծելով։
- Պլազմայի կապում ջերմության աղբյուրը իոնացված գազն է, որը մեծ արագությամբ անցնում է էլեկտրական աղեղով:
- Խարամային եռակցումն իրականացվում է հալած հոսքը (խարամը) էլեկտրական հոսանքով տաքացնելով։
- Լազերային կապը տեղի է ունենում մետաղի մակերեսը լազերային ճառագայթով մշակելով:
- Էլեկտրոնային ճառագայթով եռակցման ժամանակ հոդը տաքանում է էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ գտնվող վակուումում շարժվող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիայով։
- Մետաղների գազային եռակցումը հիմնված է միացման կետի տաքացման վրա կրակի հոսքով, որն առաջանում է թթվածնի և գազի այրման ժամանակ։
Աղեղային եռակցման միացում
Արկային եռակցումը ներառում է մեծ անվանական արժեք ունեցող հոսանքի աղբյուրի օգտագործում, մինչդեռ մեքենան ունի փոքր լարում: Տրանսֆորմատորը միաժամանակ միացված է մետաղինաշխատանքային կտոր և եռակցման էլեկտրոդ։
Էլեկտրոդով մետաղի եռակցման արդյունքում առաջանում է էլեկտրական աղեղ, որի շնորհիվ հալվում են միացման ենթակա մշակման մասերի եզրերը։ Աղեղի գործողության գոտում ստեղծվում է մոտ հինգ հազար աստիճան ջերմաստիճան։ Նման տաքացումը բավական է ցանկացած մետաղ հալեցնելու համար։
Միացման ենթակա մասերի մետաղի և էլեկտրոդի հալման ժամանակ առաջանում է եռակցման ավազան, որում տեղի են ունենում կպչման բոլոր պրոցեսները։ Խարամը բարձրանում է հալած բաղադրության մակերեսին և ձևավորում հատուկ պաշտպանիչ թաղանթ։ Մետաղական աղեղային եռակցման գործընթացում օգտագործվում են երկու տեսակի էլեկտրոդներ՝
- չհալվող;
- հալում.
Ոչ սպառվող էլեկտրոդ օգտագործելիս անհրաժեշտ է հատուկ մետաղալար մտցնել էլեկտրական աղեղի տարածք: Սպառվող էլեկտրոդները եռակցվում են ինքնուրույն: Նման էլեկտրոդների բաղադրությանը ավելացվում են հատուկ հավելումներ, որոնք թույլ չեն տալիս աղեղը դուրս գալ և բարձրացնել կայունությունը։ Սրանք կարող են լինել իոնացման բարձր աստիճան ունեցող տարրեր (կալիում, նատրիում):
Arc կապի մեթոդներ
Արկային եռակցումն իրականացվում է երեք եղանակով՝
- Ձեռքով մեթոդ. Այս դեպքում միացման բոլոր քայլերը կատարվում են ձեռքով` օգտագործելով պարզ էլեկտրական աղեղային զոդում:
- Ավելի արդյունավետ է մետաղի կիսաավտոմատ եռակցումը: Այս մեթոդով եռակցումը կատարվում է ձեռքով, և լցնող մետաղալարն ավտոմատ կերպով սնվում է։
- Ավտոմատ եռակցումը վերահսկվում էօպերատոր, և ամբողջ աշխատանքը կատարվում է եռակցման մեքենայի միջոցով։
Գազային եռակցման տեխնոլոգիա
Եռակցման այս տեսակը թույլ է տալիս միացնել տարբեր մետաղական կոնստրուկցիաներ ոչ միայն արդյունաբերական ձեռնարկություններում, այլև տանը։ Մետաղների եռակցման տեխնոլոգիան այնքան էլ բարդ չէ, գազային խառնուրդը այրման ժամանակ հալեցնում է մակերեսի եզրերը, որոնք լցված են լցնող մետաղալարով։ Սառչելիս կարը բյուրեղանում է և ստեղծում նյութերի ամուր և հուսալի կապ։
Գազային եռակցումը շատ դրական կողմեր ունի.
- Տարբեր մասեր օֆլայն միացնելու ունակություն: Ավելին, այս աշխատանքը չի պահանջում էներգիայի հզոր աղբյուր։
- Պարզ և հուսալի գազի եռակցման սարքավորումները հեշտ է տեղափոխել:
- Կարգավորվող եռակցման գործընթաց իրականացնելու ունակություն, քանի որ հեշտ է ձեռքով փոխել կրակի անկյունը և մակերեսի տաքացման արագությունը:
Բայց կան նաև նման սարքավորումների օգտագործման թերություններ.
- Տաքացվող տարածքն ունի մեծ մակերես, որը բացասաբար է անդրադառնում մասի հարեւան տարրերի վրա։
- Եռակցման գործընթացն ավտոմատացնելու անկարողություն:
- Անվտանգության միջոցները խստորեն պահպանելու անհրաժեշտություն. Գազային խառնուրդի հետ աշխատելն ունի պայթյունի բարձր աստիճանի վտանգ:
- Որակյալ միացման համար մետաղի հաստությունը պետք է լինի ոչ ավելի, քան 5 մմ:
Խարամզոդում
Միացման այս տեսակը համարվում է եռակցման սկզբունքորեն նոր միջոց: Եռակցվող մասերի մակերեսները պատված են խարամով, որը տաքացվում է մինչև մետաղալարի և հիմնական մետաղի հալեցումը գերազանցող ջերմաստիճան։
Սկզբնական փուլում եռակցումը նման է սուզվող աղեղային եռակցման: Այնուհետև հեղուկ խարամի եռակցման լողավազանի ձևավորումից հետո աղեղը դադարում է այրվել: Մասի եզրերի հետագա հալեցումն իրականացվում է հոսանքի հոսքի ընթացքում արտազատվող ջերմության շնորհիվ։ Այս տեսակի մետաղի եռակցման առանձնահատկությունը գործընթացի բարձր արտադրողականությունն է և եռակցման որակը:
Ճնշման եռակցման միացում
Մետաղական մակերեսների միացումը մեխանիկական դեֆորմացիայի միջոցով առավել հաճախ իրականացվում է արդյունաբերական արտադրության մեջ, քանի որ այս տեխնոլոգիան պահանջում է թանկարժեք սարքավորումներ։
Ճնշման եռակցման համար ներառում են՝
- Մետաղական մասերի ուլտրաձայնային դոկավորում։ Կատարվում է ուլտրաձայնային հաճախականության թրթռումներով։
- Սառը զոդում. Այն իրականացվում է երկու մասի միջատոմային միացման հիման վրա՝ ստեղծելով մեծ ճնշում։
- Դարբնոց-դարբնոց մեթոդ. Հայտնի է հին ժամանակներից։ Նյութը տաքացվում է վառարանում, այնուհետև եռակցվում է մեխանիկական կամ ձեռքով դարբնագործության միջոցով։
- Գազի ճնշման եռակցում. Շատ նման է դարբնի մեթոդին, ջեռուցման համար օգտագործվում է միայն գազի սարքավորումներ։
- Կոնտակտային էլեկտրական միացում: Այն համարվում է ամենահայտնի տեսակներից մեկը։Նման եռակցման դեպքում մետաղի տաքացումն իրականացվում է նրա միջով էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով։
- Դիֆուզիոն եռակցման ժամանակ մետաղի վրա ճնշման ուժը ցածր է, սակայն հոդերի տաքացման բարձր ջերմաստիճան է պահանջվում:
Կետային զոդում
Նման եռակցման ժամանակ միացվող մակերեսները գտնվում են երկու էլեկտրոդների միջև: Մամուլի գործողության ներքո էլեկտրոդները սեղմում են մասերը, որից հետո լարում է կիրառվում։ Եռակցման տեղը ջեռուցվում է հոսանքի անցմամբ: Եռակցման կետի տրամագիծն ամբողջությամբ կախված է էլեկտրոդի կոնտակտային բարձիկի չափից։
Կախված նրանից, թե ինչպես են էլեկտրոդները գտնվում միացման ենթակա մասերի նկատմամբ, կոնտակտային եռակցումը կարող է լինել միակողմանի կամ երկկողմանի:
Կան դիմադրողական եռակցման բազմաթիվ տեսակներ, որոնք աշխատում են նմանատիպ սկզբունքով: Դրանք ներառում են՝ հետնամասային եռակցում, կարի զոդում, կոնդենսատորային եռակցում։
Անվտանգություն
Եռակցման սարքավորումների հետ աշխատելը կապված է օպերատորի առողջության համար վտանգավոր բազմաթիվ գործոնների հետ: Բարձր ջերմաստիճանը, պայթյունավտանգ միջավայրը և վնասակար քիմիական գոլորշիները մարդուն պահանջում են խստորեն պահպանել անվտանգության միջոցները.
- Բոլոր էլեկտրական սարքավորումները և սարքերը պետք է պատշաճ կերպով հիմնավորված և մեկուսացված լինեն:
- Անհրաժեշտ է աշխատել չոր կոմբինեզոնով և ձեռնոցներով։ Դեմքի և աչքերի մաշկը պաշտպանելու համար անպայման օգտագործեք մուգ ապակիով դիմակ։
- Առաջին օգնության հավաքածուն և կրակմարիչը պետք է լինեն եռակցողի աշխատավայրում:
- Սենյակը, որտեղ կատարվում են եռակցման աշխատանքները, պետք է լավ օդափոխվի։
- Աշխատանքը չպետք է կատարվի դյուրավառ առարկաների մոտ:
- Գազի շշերը մի թողեք առանց հսկողության։
Գոյություն ունեն մետաղի եռակցման մեծ թվով տեսակներ, որոնցից եռակցողը որոշում է ընտրել՝ ելնելով սարքավորումների առկայությունից և աշխատանքի ցանկալի արդյունքի հասնելու հնարավորությունից: Եռակցողը պետք է իմանա սարքը և որոշակի սարքավորումների վրա աշխատանքի սկզբունքները։
