Tehnološki postopek ustvarjanja trajne povezave homogenih materialov zaradi tvorbe atomskih vezi se imenuje varjenje. V tem primeru na točki stika pride do gostega zlivanja dveh materialov v enega. Kljub dejstvu, da se taka povezava že dolgo uporablja, sodobno varjenje kovin, se vrste in tehnologija njegove izvedbe nenehno izboljšujejo, kar omogoča združevanje različnih izdelkov z večjo zanesljivostjo in kakovostjo.
Lastnosti površinskega varjenja
Celoten postopek varjenja kovin poteka v dveh fazah. Najprej je treba površine materialov približati druga drugi z razdaljo sil medatomske kohezije. Pri sobni temperaturi se standardne kovine ne morejo združiti, tudi če so stisnjene z veliko silo. Razlog za to je njihova fizična trdota, zato pride do stika pri približevanju takšnih materialov le na nekaterih točkah, ne glede na kakovost površinske obdelave. Prav površinska kontaminacija pomembno vpliva na možnost oprijema materialov, saj so v naravnih pogojih vedno prisotni filmi, oksidi in plasti atomov nečistoč.
Zato ustvarjamo stik med robovi delovje mogoče doseči bodisi zaradi plastičnih deformacij, ki nastanejo kot posledica uporabljenega pritiska, bodisi v primeru taljenja materiala.
Na naslednji stopnji varjenja kovin se izvede difuzija elektronov med atomi spojenih površin. Zato vmesnik med robovi izgine in dobi se bodisi kovinska atomska vez bodisi ionske in kovalentne vezi (v primeru polprevodnikov ali dielektrikov).
Razvrstitev vrst varjenja
Tehnologija varjenja se nenehno izboljšuje in postaja vse bolj raznolika. Do danes obstaja približno 20 vrst varjenja kovin, ki so razvrščene v tri skupine:
- Tlačno varjenje se izvaja z uporabo mehanske energije, ko se vezi med kristali pridobijo z metodo plastične deformacije materiala. Kot rezultat, kovina začne teči, se premika vzdolž linije spajanja delov, s seboj pa vzame plast kontaminiranih nečistoč. Postopek deformacije in povezovanja površin brez predgrevanja se imenuje hladno varjenje za kovino. V tem primeru nastanejo medatomske vezi, kar vodi do tesnega spajanja delov.
- Fuzijsko varjenje se izvaja s povezovanjem izdelkov brez pritiska. Viri toplote pri takšnem varjenju kovin so plinski plamen, električni lok, energija žarka. Med varjenjem se površine segrejejo in stopijo ter tvorijo medatomske vezi med obema kovinama in elektrodo, ki se združijo v skupni zvarni bazen. Po hlajenju in strjevanju sestave neprekinjeno litješiv.
- Termomehansko varjenje kovine se izvaja s toploto in tlakom. Mesto spajanja materiala se najprej segreje in nato stisne. Segrevanje dela mu daje potrebno plastičnost, mehansko delovanje pa združuje dele izdelka v monolitno povezavo.
fuzijsko varjenje
Ta vrsta varjenja se pogosto uporablja tako v industrijskih pogojih kot v vsakdanjem življenju. Fuzijsko spajanje kovin vključuje:
- Obločno varjenje. Proizvaja se z ustvarjanjem visokotemperaturnega električnega loka med kovino in elektrodo.
- Pri plazemskem vezanju je vir toplote ioniziran plin, ki z veliko hitrostjo prehaja skozi električni lok.
- Varjenje z žlindro se izvaja s segrevanjem staljenega toka (žlindre) z električnim tokom.
- Lasersko lepljenje nastane z obdelavo kovinske površine z laserskim žarkom.
- Pri varjenju z elektronskim žarkom se spoj segreje s kinetično energijo premikajočih se elektronov v vakuumu pod vplivom električnega polja.
- Plinsko varjenje kovin temelji na segrevanju priključnega mesta s curkom ognja, ki nastane pri zgorevanju kisika in plina.
obločni varilni spoj
Obločno varjenje vključuje uporabo vira toka z veliko nazivno vrednostjo, medtem ko ima stroj majhno napetost. Transformator je hkrati povezan s kovinoobdelovanec in varilna elektroda.
Zaradi varjenja kovin z elektrodo nastane električni lok, zaradi katerega se robovi obdelovancev, ki jih je treba spojiti, stopijo. V območju delovanja loka se ustvari temperatura približno pet tisoč stopinj. Takšno segrevanje je dovolj za taljenje katere koli kovine.
Pri taljenju kovine spojenih delov in elektrode nastane zvarna bazena, v kateri potekajo vsi adhezijski procesi. Žlindra se dvigne na površino staljene sestave in tvori poseben zaščitni film. V procesu kovinskega obločnega varjenja se uporabljata dve vrsti elektrod:
- ne tali;
- taljenje.
Pri uporabi elektrode, ki se ne porabi, je potrebno v območje električnega loka uvesti posebno žico. Porabne elektrode se tvorijo neodvisno. Sestavi takšnih elektrod so dodani posebni dodatki, ki ne dovolijo, da lok ugasne in poveča njegovo stabilnost. To so lahko elementi z visoko stopnjo ionizacije (kalij, natrij).
Načini ločne povezave
Obločno varjenje se izvaja na tri načine:
- Ročna metoda. V tem primeru se vsi koraki spajanja izvajajo ročno, s preprostim elektroobločnim varjenjem.
- Bolj produktivno je polavtomatsko varjenje kovin. S to metodo se zvar izvede ročno, polnilna žica pa se dovaja samodejno.
- Samodejno varjenje je pod nadzoromoperaterja, vse delo pa opravi varilni stroj.
Tehnologija plinskega varjenja
Ta vrsta varjenja vam omogoča povezovanje različnih kovinskih konstrukcij ne le v industrijskih podjetjih, ampak tudi doma. Tehnologija varjenja kovin ni zelo zapletena, mešanica plinov med zgorevanjem stopi površinske robove, ki so napolnjeni s polnilno žico. Pri hlajenju šiv kristalizira in ustvari močno in zanesljivo povezavo materialov.
Plinsko varjenje ima veliko pozitivnih vidikov:
- Možnost povezovanja različnih delov brez povezave. Poleg tega to delo ne zahteva močnega vira energije.
- Preprosta in zanesljiva oprema za plinsko varjenje je enostavna za transport.
- Možnost izvajanja nastavljivega postopka varjenja, saj je enostavno ročno spreminjati kot ognja in hitrost segrevanja površine.
Vendar obstajajo tudi slabosti uporabe takšne opreme:
- Ogrevano območje ima veliko površino, kar negativno vpliva na sosednje elemente dela.
- Nezmožnost avtomatizacije postopka varjenja.
- Potreba po strogem upoštevanju varnostnih ukrepov. Delo s plinsko mešanico ima visoko stopnjo nevarnosti eksplozije.
- Debelina kovine za kakovostno povezavo ne sme biti večja od 5 mm.
žlindravarjenje
Ta vrsta povezave velja za bistveno nov način pridobivanja zvara. Površine delov, ki jih je treba variti, so prekrite z žlindro, ki se segreje na temperaturo, ki presega taljenje žice in osnovne kovine.
V začetni fazi je varjenje podobno varjenju pod potopljenim oblokom. Nato, po tvorbi zvarnega bazena tekoče žlindre, lok preneha goreti. Nadaljnje taljenje robov dela poteka zaradi toplote, ki se sprosti med tokom toka. Značilnost te vrste varjenja kovin je visoka produktivnost postopka in kakovost zvara.
Tlačni varilni spoj
Spojevanje kovinskih površin z mehansko deformacijo se najpogosteje izvaja v industrijski proizvodnji, saj ta tehnologija zahteva drago opremo.
Za tlačno varjenje vključuje:
- Ultrazvočna povezava kovinskih delov. Izvaja se z vibracijami ultrazvočne frekvence.
- Hladno varjenje. Izvaja se na podlagi medatomske povezave dveh delov z ustvarjanjem velikega pritiska.
- Metoda kovati-kovati. Poznan že od antičnih časov. Material se segreje v peči in nato vari z mehanskim ali ročnim kovanjem.
- Plinsko tlačno varjenje. Zelo podobno kovaški metodi, za ogrevanje se uporablja samo plinska oprema.
- Kontaktirajte električni priključek. Velja za eno najbolj priljubljenih vrst. Pri takem varjenju se segrevanje kovine izvede tako, da skozi njo prehaja električni tok.
- Pri difuzijskem varjenju je tlačna sila na kovino nizka, vendar je potrebna visoka temperatura segrevanja spoja.
Točkovno varjenje
Površine, ki jih je treba spojiti pri takem varjenju, so med dvema elektrodama. Pod delovanjem stiskalnice elektrode stisnejo dele, po tem pa se uporabi napetost. Varilno mesto se segreje s prehodom toka. Premer varilnega mesta je v celoti odvisen od velikosti kontaktne ploščice elektrode.
Glede na to, kako so elektrode nameščene glede na dele, ki jih je treba spojiti, je kontaktno varjenje lahko enostransko ali dvostransko.
Obstaja veliko vrst uporovnega varjenja, ki delujejo po podobnem principu. Ti vključujejo: čelno varjenje, varjenje šivov, kondenzatorsko varjenje.
Varnost
Delo z varilno opremo je povezano s številnimi dejavniki, nevarnimi za zdravje operaterja. Visoke temperature, eksplozivna okolja in škodljivi kemični hlapi zahtevajo od osebe, da strogo upošteva varnostne ukrepe:
- Vsa električna oprema in naprave morajo biti ustrezno ozemljene in izolirane.
- Delati je treba v suhih kombinezonih in rokavicah. Za zaščito kože obraza in oči obvezno uporabite masko s temnim steklom.
- Na delovnem mestu varilca morata biti komplet prve pomoči in gasilni aparat.
- Prostor, kjer se izvajajo varilna dela, mora biti dobro prezračen.
- Delo se ne sme izvajati v neposredni bližini vnetljivih predmetov.
- Plinskih jeklenk ne puščajte brez nadzora.
Obstaja veliko vrst varjenja kovin, za katere se varilec odloči, da izbere glede na razpoložljivost opreme in zmožnosti doseganja želenega rezultata dela. Varilec mora poznati napravo in principe dela na določeni opremi.
