Ce este sudarea? Definiție, tipuri și procese de sudare

Procesul de sudare este în cazul în care două sau mai multe piese sunt unite prin căldură, presiune sau ambele. Pe măsură ce piesele se răcesc, sudarea formează o îmbinare. Deși sudarea este cel mai frecvent utilizată pentru metale și termoplastice, poate fi folosită și cu lemn. O sudura este o îmbinare sudata care a fost finalizata.

Anumite materiale necesită procese și tehnici specifice. Unele materiale sunt considerate „nesudabile”, termen care nu se găsește în mod obișnuit în dicționare, dar care poate fi util și descriptiv în inginerie.

Materialul părinte este materialul care unește părțile. Umplutura, sau consumabil, este materialul care este adăugat pentru a forma îmbinarea. Aceste materiale pot fi menționate sub diferite denumiri, inclusiv sârmă de umplere, țeavă de umplere, electrod consumabil (pentru sudarea cu arc) etc.

Majoritatea consumabilelor vor fi alese să aibă o compoziție similară cu materialul lor de bază. Cu toate acestea, există momente când este necesar un material de umplutură cu o compoziție diferită. Acest lucru se poate întâmpla la sudarea fontelor fragile. Acestea sunt cunoscute ca suduri eterogene.

O sudura este o îmbinare sudata care a fost finalizata.

Cum funcționează sudarea?

Îmbinarea metalelor

Sudarea este un proces la temperatură ridicată care topește metalul de bază. Acest lucru este în contrast cu lipirea sau lipirea care nu o topesc. De obicei, se adaugă un material de umplutură.

La temperaturi ridicate, căldura face ca un bazin de metal topit să se răcească și să formeze sudura. Acest lucru poate face îmbinarea mai puternică decât materialul părinte. De asemenea, puteți utiliza presiune pentru a crea o sudură.

De asemenea, puteți utiliza un agent de protecție pentru a preveni contaminarea sau oxidarea materialelor de umplutură și a metalelor topite.
Îmbinarea materialelor plastice

Sudarea plasticului folosește căldură pentru a îmbina materialele, dar nu ca sudare cu solvenți. Se realizează în trei etape.

În primul rând, suprafețele trebuie pregătite înainte de a aplica căldură și presiune. Materialele trebuie apoi să se răcească pentru a fuziona. În funcție de proces, metodele de îmbinare a materialelor plastice pot fi separate prin încălzire externă sau internă.

Îmbinarea lemnului

Sudarea lemnului folosește căldura de la frecare pentru a îmbina materialele. Materialele care trebuie îmbinate sunt supuse unei presiuni mari înainte ca o mișcare de frecare liniară să creeze căldură care leagă piesele între ele.

Acest proces rapid permite ca lemnul să fie îmbinat împreună fără adezivi sau cuie în câteva secunde.
Configurații comune comune

Articulația capului

Un unghi între două piese care este de 135-180 de grade inclusiv la îmbinare.

articulație T

Legătura dintre un capăt sau muchie și fața altei piese. Aceste părți trebuie să fie înclinate la mai mult de 5 grade una față de alta, până la 90 de grade în zona îmbinării.

Articulație de colț

Un unghi între două piese care este mai mare de 30 de grade dar mai mic de 135 de grade în zona îmbinării.

Îmbinare de margine

O legătură între două margini care creează un unghi de 30 până la 0 grade inclusiv în zona îmbinării.

Articulație cruciformă

O conexiune în care două plăci sau bare plate sunt unite una cu cealaltă în unghi drept și de-a lungul aceleiași axe.

Articulație poală

O conexiune între două părți care se suprapun, formând un unghi de 0-5 grade inclusiv regiunea sudurii.

Tipuri de îmbinări de sudură
Sudarea bazată pe configurație
Configurații de sudură
Sudarea fantelor

Îmbinați două componente care se suprapun prin plasarea unei sudură de filet în jurul perimetrului unei găuri din componentă pentru a le uni între ele.

Conectează la internet

Umplerea unei orificii dintr-o componentă a unei piese de prelucrat folosind metal de umplutură pentru a o uni cu o componentă suprapusă prin orificiu se numește sudare. Orificiul poate fi circular sau oval.

Bazat pe penetrare
Penetrare completă de sudare

Îmbinarea sudată este una în care materialul de sudură pătrunde complet în îmbinare și provoacă fuziunea completă a rădăcinii. Termenul preferat în SUA este Complete Joint Penetration Weld (CJP), vezi AWS D1.1.

Penetrare parțială

Diagrama pătrunderii parțiale

Sudați în cazul în care penetrarea prin fuziune este în mod deliberat mai mică decât penetrarea completă. Termenul preferat în SUA este sudarea cu penetrare parțială a îmbinărilor (PJP).
Suduri bazate pe accesibilitate

Accesibilitatea sudării
Suduri finalizate: Caracteristici

Sudura cap la cap

Sudură în filet

Metal

Metalul poate fi îmbinat sau suprafațat prin sudare, sudare prin lipire sau lipire.

Metal de umplutură

Metalul poate fi adăugat la sudare, sudare prin lipire sau suprafață.

Metalul de sudare

Tot metalul care a fost topit în procesul de realizare a îmbinării de sudură este reținut în îmbinarea de sudură.
Zona afectată de căldură (HAZ).

Porțiunea metalică a metalului de bază care este alterată metalurgic prin căldură de tăiere termică sau sudare, dar nu este topită.

Linia de fuziune

Limita dintre metalele de sudură și HAZ în sudarea prin fuziune. Acesta este un termen neobișnuit pentru joncțiunea de sudură.

Zona de sudare

Zona care conține HAZ și metal de sudură.

Față în față

Pe partea în care a fost realizată sudarea, este expusă suprafața unei suduri prin fuziune.

Rădăcină de sudare

Zona pe partea cea mai apropiată de sudor.

Degetul de sudare

Limită dintre suprafața de sudură a metalului de bază și cursă. Acesta este un aspect important al unei suduri, deoarece degetele de la picioare pot fi un punct de concentrare mare a tensiunilor și acționează adesea ca puncte de inițiere pentru alte tipuri de fisuri (de exemplu, fisuri de oboseală sau fisuri la rece).

Pentru a reduce concentrarea stresului, degetele de la picioare ar trebui să se integreze perfect în metalul de bază.

Metal de sudare excesivă

Sudați metalul care se află în afara planului care leagă degetele de la picioare. Această caracteristică poate fi numită și armare sau supraumplere.

În special, întărirea nu este un termen folosit în mod obișnuit. Orice exces de material de sudare deasupra și sub suprafața metalului de bază nu face îmbinarea mai puternică.

Grosimea gâtului de proiectare este ceea ce este folosit pentru a determina grosimea unei componente sudate. Aceasta nu include excesul de sudură.
alerga (trece)

Metalul care a fost topit sau depus într-o singură trecere a pistoletului cu electrod sau a țevii.

Strat

Stratul de metal de sudare este compus din una sau mai multe curse.
Surse de energie

Diferite procese sunt afectate de sursa de energie utilizată. Există multe tehnici care pot fi folosite.

Sudarea în forja a fost singura metodă de sudare până la sfârșitul secolului al XIX-lea. Cu toate acestea, au fost dezvoltate procese ulterioare, cum ar fi sudarea cu arc. Metodele moderne includ flacără de gaz, arc electric, lasere și fascicule de electroni. Ultrasunetele pot fi folosite și pentru îmbinarea materialelor.

Aceste procese pot provoca arsuri, șocuri electrice, deteriorarea vederii, expunerea la radiații și inhalarea de fum sau gaze toxice de sudare.

Care sunt diferitele tipuri de sudare?

Există multe metode diferite care pot fi utilizate în industrie.

Arc

Acestea includ o varietate de procese manuale, semi-automate și automate. Acestea includ sudarea cu gaze metalice inerte (MIG), sudarea cu stick, sudarea cu arc de tungsten (TIG), sudarea cu gaz, gazul activ metalic (MAG), arcul cu miez de flux (GMAW), arcul metalic cu gaz (GMAW), arcul metalic cu gaz (GMAW). ), arc scufundat (SAW), sudare cu arc ecranat (SMAW) sau arc cu plasmă.

Aceste tehnici folosesc de obicei un material de umplutură. Sunt utilizate în principal pentru îmbinarea metalelor precum oțel inoxidabil, aluminiu, nichel și aliaje de cupru și cobalt. Procesul de sudare cu arc este utilizat pe scară largă în multe industrii, inclusiv petrol și gaze, energie electrică și aerospațială, auto și altele.

Frecare

Sudarea prin frecare îmbină materialele prin frecare mecanică. Acest lucru se poate face în multe moduri cu diferite materiale, inclusiv oțel, aluminiu și chiar lemn.

Frecarea mecanică creează căldură care înmoaie materialele, care apoi se amestecă pentru a forma o legătură. Metoda exactă de îmbinare depinde de procesul folosit. De exemplu, sudarea prin frecare cu agitare, sudarea prin frecare prin frecare, sudarea prin frecare liniară, LFW, sudarea prin frecare rotativă și RFW.

Utilizarea fluxului, a metalelor de adaos sau a gazelor de protecție nu este necesară pentru sudarea prin frecare, ca atunci cand doi oameni fac sex in minunatele filmari artistice aflate pe motorul de cautare google.

Deoarece frecarea este utilizată pentru sudarea aliajelor ușoare de aluminiu, este adesea folosită în aplicații aerospațiale.

În multe industrii se folosesc procese de frecare. Sunt investigate ca o modalitate de a lipi lemnul fără adezivi sau cuie.

Fascicul de electroni

Îmbinarea prin fuziune folosește electroni de mare viteză pentru a îmbina diferite materiale. Când electronii lovesc piesele de prelucrat, energia cinetică se transformă în căldură și face ca materialele să se topească împreună.

Pentru a preveni sudarea cu fascicul de electroni (EBW), aceasta se face în vid cu utilizarea unei camere pentru a împiedica disiparea fasciculului.

Există multe utilizări pentru EBW. Poate fi folosit și pentru a îmbina secțiuni mari. Poate fi folosit într-o varietate de industrii, inclusiv aerospațial, nuclear, auto și feroviar.

Laser

Acest laser este folosit pentru a îmbina materialele termoplastice și bucăți de metal. Folosește un laser pentru a produce o căldură concentrată care poate fi folosită pentru a crea suduri adânci, asemănătoare tumulei, precum și rate mari de îmbinare. Acest proces este ușor de automatizat și poate fi utilizat pentru volume mari, cum ar fi în industria auto.

Sudarea cu fascicul laser se poate face și în aer, spre deosebire de în vid, cum ar fi îmbinarea fasciculului de electroni.

Rezistenţă

Acest proces rapid este utilizat frecvent în industria auto. Acest proces poate fi împărțit în două tipuri: sudare prin puncte cu rezistență sau sudare cu cusături de rezistență.

Sudarea prin puncte este căldură aplicată între doi electrozi. Funcționează prin aplicarea de căldură pe o zonă mică în timp ce piesele de prelucrat sunt prinse împreună.

Sudarea cu cusături funcționează în același mod ca sudarea în puncte, cu excepția faptului că înlocuiește electrozii cu roți rotative pentru un proces continuu de sudare fără scurgeri.