ריתוך של נחושת וסגסוגותיה: שיטות, טכנולוגיות וציוד

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

נחושת וסגסוגותיה משמשות במגזרים שונים במשק. מתכת זו מבוקשת בשל תכונותיה הפיזיקליות-כימיות, אשר מסבכות גם את עיבוד המבנה שלה. במיוחד, ריתוך נחושת דורש תנאים מיוחדים, אם כי התהליך מבוסס על טכנולוגיות טיפול תרמי נפוצות למדי.

ריתוך ספציפי של חלקי נחושת

בניגוד למתכות וסגסוגות רבות אחרות, מוצרי נחושת מאופיינים במוליכות תרמית גבוהה, מה שמחייב להגביר את העוצמה התרמית של קשת הריתוך. יחד עם זאת, נדרשת הסרת חום סימטרית מאזור העבודה, מה שממזער את הסיכון לליקויים. חסרון נוסף של נחושת הוא נזילות. נכס זה הופך למכשול בהיווצרות תקרה ותפרים אנכיים. עם בריכות ריתוך גדולות, פעולות כאלה אינן אפשריות כלל. אפילו נפחים קטנים של עבודה דורשים ארגון של תנאים מיוחדים עם שימוש בספינות מגבילות המבוססות על גרפיטואסבסט.

הנטייה של המתכת להתחמצן מחייבת גם שימוש בתוספים מיוחדים כמו ג'ל סיליקון, מנגן וזרחן במצבים מסוימים עם היווצרות של תחמוצות עקשן. התכונות של ריתוך נחושת כוללות ספיגת גזים - למשל מימן וחמצן. אם לא תבחר את המצב האופטימלי של חשיפה תרמית, התפר יתברר כאיכות ירודה. נקבוביות וסדקים גדולים יישארו במבנה שלו עקב אינטראקציה אקטיבית עם גז.

אינטראקציה של נחושת עם זיהומים

יש צורך לקחת בחשבון את אופי האינטראקציה של נחושת עם זיהומים שונים ויסודות כימיים באופן כללי, מהסיבה שבתהליך הריתוך של מתכת זו, משתמשים לרוב באלקטרודות וחוטים מחומרים שונים. לדוגמה, אלומיניום יכול להתמוסס בהמסת נחושת, להגביר את תכונות האנטי קורוזיה שלו ולהפחית את יכולת החמצון. בריליום - מגביר התנגדות מכנית, אך מפחית מוליכות חשמלית. עם זאת, ההשפעות הספציפיות יהיו תלויות גם באופי הסביבה המגוננת ובמשטר הטמפרטורה. אז, ריתוך של נחושת ב-1050 מעלות צלזיוס יקל על כניסת רכיב הברזל למבנה של חומר העבודה עם מקדם של כ-3.5%. אבל במשטר של כ-650 מעלות צלזיוס, נתון זה יופחת ל-0.15%. יחד עם זאת, ברזל כשלעצמו מפחית בחדות את עמידות בפני קורוזיה, מוליכות חשמלית ותרמית של נחושת, אך מגביר את חוזקה. בין המתכות שאינן משפיעות על חלקי עבודה כאלה, ניתן להבחין בעופרת וכסף.

שיטות ריתוך נחושת בסיסיות

כל שיטות הריתוך הנפוצות, כולל ידניות ואוטומטיות, מותרות בתצורות שונות. הבחירה בשיטה כזו או אחרת נקבעת על פי הדרישות לחיבור והמאפיינים של חומר העבודה. בין התהליכים הפרודוקטיביים ביותר הם electroslag וריתוך קשת שקוע. אם מתוכנן להשיג תפר איכותי בפעולה אחת, אז רצוי לפנות לטכנולוגיית גז. גישה זו לריתוך נחושת וסגסוגותיה בשיפועי טמפרטורה נמוכים יוצרת תנאים נוחים להתחמצנות וסגסוגת של חומר העבודה. כתוצאה מכך, התפר שונה באופן חיובי ועמיד. עבור נחושת טהורה, ניתן להשתמש בטכניקות ריתוך קשת עם אלקטרודות טונגסטן וגזי מיגון. אבל לרוב הם עובדים עם נגזרות נחושת.

באיזה ציוד משתמשים?

ניתן לעבד מוצרי טרום-נחושת במכונות חריטה, שחיקה וכרסום על מנת ליצור ריקים ממדיים לריתוך. התעשייה משתמשת גם בטכניקת חיתוך קשת פלזמה, המאפשרת חיתוך עם קצוות חיתוך כמעט מושלמים. ריתוך ישיר של נחושת מתבצע על ידי התקנות ארגון בקשת, מכשירים חצי אוטומטיים, כמו גם התקני מהפך. החוזק הנוכחי של הציוד יכול להשתנות בין 120 ל-240 A, בהתאם לגודל חומר העבודה. עובי האלקטרודות הוא בדרך כלל 2.5-4 מ מ - שוב, זה תלוי במורכבות ובנפח העבודה.

ריתוך ארגון נחושת

אחת השיטות הפופולריות ביותר. בפרט, נעשה שימוש בטכניקה המוזכרת של ריתוך ארגון, הכוללת שימוש באלקטרודות טונגסטן. במהלך החימום, נחושת מקיימת אינטראקציה עם חמצן, ויוצרת ציפוי דו חמצני על פני השטח של חומר העבודה. בשלב זה, חומר העבודה הופך גמיש ודורש חיבור של אלקטרודה שאינה מתכלה. לדוגמה, מוטות של המותג MMZ-2 מספקים איכות ריתוך אופטימלית בעת ריתוך נחושת עם ארגון עם אמצעי הגנה. אם המשימה של חדירה חזקה של חומר העבודה לא מוגדרת, אז ניתן להשתמש בגרסה קלת משקל של ריתוך בסביבת חנקן. זוהי שיטה טובה לפעולה תרמית במתחים נמוכים, אך ניתן להשיג אפקט גדול עוד יותר מבחינת איכות הריתוך באמצעות גזים משולבים. רתכים מנוסים, למשל, משתמשים לעתים קרובות בתערובות שהן 75% ארגון.

ריתוך גז

במקרה זה, נעשה שימוש במדיום חמצן-אצטילן, עקב כך טמפרטורת הלהבה עולה משמעותית. בתהליך העבודה משתמשים במבער גז. מכונה זו טובה בביצועיה, אך אפשרויות ההתאמה המוגבלת שלה אינן מאפשרות לך לכוונן עדין את הפרמטרים של בריכת הריתוך.

בשימוש תכוף ושיטה של חשיפה תרמית מחולקת עם חיבור של שני מבערים. אחד משמש לחימום אזור העבודה, והשני - ישירות לריתוך גז של חומר העבודה היעד. גישה זו מומלצת ליריעות עבות של 10 מ מ. אם אין מבער שני,אז אתה יכול לבצע חימום דו צדדי לאורך קו התפר העתידי. האפקט לא כל כך איכותי, אבל המשימה העיקרית מומשה.

מאפשר טכניקת ריתוך גז והזרקת שטף לקבלת מבנה מפרק נקי. בפרט משתמשים בשטפי גז, כמו תמיסות אזאוטרופיות של בורון מתיל אתר עם מתיל. האדים הפעילים של תערובות כאלה נשלחים למבער, ומשנים את המאפיינים של בריכת הריתוך. הלהבה בשלב זה מקבלת גוון ירקרק.

תכונות של ריתוך אלקטרודות פחמן

שיטת ריתוך קשת האופטימלית לסגסוגות נחושת. המאפיין העיקרי שלו יכול להיקרא ארגונומיה ורבגוניות - לפחות בכל מה שקשור למכניקה של ביצוע פעולות פיזיות על ידי המפעיל. לדוגמה, רתך יכול לבצע מניפולציות ישירות באוויר, תוך שימוש בסט מינימלי של ציוד מגן עזר. זאת בשל העובדה שאלקטרודות פחמן במהלך תהליך החימום מוציאות כמות מספקת של אנרגיה תרמית, שעליה מרותכת נחושת בהספק נמוך. התהליך מתברר כלא יעיל, אבל החיבור מקבל את כל האיכויות המכניות הדרושות.

ריתוך קשת ידני

הטכנולוגיה של שיטת ריתוך זו כוללת שימוש באלקטרודות מצופות. משמעות הדבר היא שהחיבור יקבל מאפייני חוזק הגונים, עם זאת, הרכב מבנה המוצר יהיה שונה בסופו של דבר מחומר העבודה העיקרי. פרמטרי שינוי ספציפיים נקבעים על ידי המאפיינים של מסיר חמצון מתגזרים,אשר נמצאים בציפוי האלקטרודה. לדוגמה, ניתן להשתמש ברכיבים כגון פרומנגן דל פחמן, פלוספאר, אבקת אלומיניום וכו' יכולים לשמש בהרכב הפעיל. טכנולוגיית ריתוך נחושת זו וייצור עצמאי של ציפויים מאפשרים. בדרך כלל משתמשים לשם כך בתערובת יבשה ללישה בזכוכית נוזלית. ציפוי כזה הופך את התפר לצפוף יותר, אך המוליכות החשמלית של המבנה מופחתת באופן משמעותי. תהליך הריתוך הכללי עם אלקטרודות מצופות מאופיין בנתזים גבוהים, שאינם רצויים עבור נחושת.

ריתוך קשת שקוע

השטף עצמו לריתוך עם נחושת נחוץ כמייצב קשת, והכי חשוב, כמחסום הגנה מפני ההשפעות השליליות של אוויר אטמוספרי. התהליך מאורגן באמצעות אלקטרודות גרפיט או פחמן שאינן מתכלות, כמו גם עם מוטות מתכלים תחת שטף קרמי. אם נעשה שימוש בחומרים מתכלים מפחמן, אז האלקטרודות לריתוך נחושת מושחזות ליצירת קצה שטוח בצורת מרית. חומר מילוי העשוי מטומבק או פליז מסופק גם לאזור העבודה מהצד - זה הכרחי כדי לנקות את מבנה התפר.

הפעולה מתבצעת בזרם ישר עם חימום. מספר מחסומי הגנה שומרים על המבנה הבסיסי של חומר העבודה, אם כי לרוב רתכים מנוסים מבקשים לשפר את הרכב החומר באמצעות חוט סגסוגת. שוב, על מנת למנוע זרימות נמס לא רצויות, מומלץ לספק תחילה מצע גרפיט,שתשמש גם כצורה לשטף. טמפרטורת הפעולה האופטימלית עבור שיטה זו היא 300-400 מעלות צלזיוס.

ריתוך קשת מוגן

אירועי ריתוך עם חיבור של ממירים והתקנים חצי אוטומטיים אחרים מתבצעים במדיה גזי עם הזנת תיל. במקרה זה, בנוסף לארגון וחנקן, ניתן להשתמש בהליום, כמו גם בשילובים שונים של תערובות גז. היתרונות של טכניקה זו כוללים אפשרות לחדירה יעילה של חלקי עבודה עבים עם רמה גבוהה של שימור התכונות המכניות של חלק העבודה.

אפקט תרמי רב עוצמה מוסבר על ידי זרימת פלזמה יעילה ביותר בתווך גזי בוער, אך פרמטרים אלה ייקבעו גם על פי המאפיינים של דגם מהפך מסוים. יחד עם זאת, הטכניקה של ריתוך ארגון-קשת של נחושת עדיפה יותר ביחס לחלקי עבודה בעובי של 1-2 מ מ. באשר לתפקוד המגן של המדיום הגזי, לא ניתן לסמוך עליו לחלוטין. נותר סיכון של תחמוצות, נקבוביות והשפעות שליליות של תוספים מהחוט. מצד שני, סביבת הארגון מגנה ביעילות על חומר העבודה מפני חשיפה לחמצן באוויר.

מסקנה

לנחושת תכונות רבות שמבדילות אותה ממתכות אחרות. אך גם בתוך הקבוצה הכללית של הסגסוגות שלה ישנם הבדלים רבים, אשר בכל מקרה מחייבים חיפוש אחר גישה אינדיבידואלית לבחירת הטכנולוגיה האופטימלית ליצירת תפר. לדוגמה, ריתוך גז מתאים במקרים בהם צריך לקבל חיבור חזק בחומר עבודה גדול. עם זאת, עולים חדשיםשיטה זו אינה מומלצת בשל דרישות הבטיחות הגבוהות לעבודה עם מבערים ובלוני גז. פעולות ריתוך בפורמט קטן ברמת דיוק גבוהה מופקדות על מכונות חצי אוטומטיות נוחות ופרודוקטיביות. מפעיל לא מנוסה יכול גם לטפל בציוד כזה, תוך שליטה מלאה על הפרמטרים של זרימת העבודה. אל תשכח את החשיבות של מדיה גזית. הם יכולים לשמש לא רק כמבודד של חומר העבודה במהלך הריתוך, אלא גם כדרך לשפר חלק מהתכונות הטכניות והפיזיקליות של החומר. אותו דבר חל על אלקטרודות, שיכולות לתרום אפקט סגסוג חיובי.