התהליך הטכנולוגי של יצירת חיבור קבוע של חומרים הומוגניים עקב היווצרות קשרים אטומיים נקרא ריתוך. במקרה זה, בנקודת המגע, מתרחש היתוך צפוף של שני חומרים לאחד. למרות העובדה שחיבור כזה נמצא בשימוש כבר זמן רב, ריתוך מתכת מודרני, סוגי וטכנולוגיית היישום שלו משתפרים כל הזמן, מה שמאפשר להצטרף למוצרים שונים באמינות ואיכות מוגברת.
תכונות של ריתוך משטח
כל התהליך של ריתוך מתכת מתנהל בשני שלבים. ראשית, יש לקרב את משטחי החומרים זה לזה על ידי המרחק של כוחות הלכידות הבין-אטומית. בטמפרטורת החדר, מתכות סטנדרטיות אינן מסוגלות להצטרף גם כשהן דחוסות בכוח משמעותי. הסיבה לכך היא הקשיות הפיזית שלהם, כך שמגע כאשר מתקרבים לחומרים כאלה מתרחש רק בנקודות מסוימות, ללא קשר לאיכות טיפול פני השטח. זיהום פני השטח הוא שמשפיע באופן משמעותי על האפשרות של הידבקות חומרים, מכיוון שסרטים, תחמוצות ושכבות של אטומי טומאה נמצאים תמיד בתנאים טבעיים.
לכן, יצירת מגע בין קצוות החלקיםניתן להשיג או עקב עיוותים פלסטיים המתרחשים כתוצאה מלחץ מופעל, או במקרה של התכה של החומר.
בשלב הבא של ריתוך מתכת, מתבצעת דיפוזיה של אלקטרונים בין האטומים של המשטחים המחוברים. לכן, הממשק בין הקצוות נעלם ומתקבל או קשר אטומי מתכתי, או קשרים יוניים וקוולנטיים (במקרה של מוליכים למחצה או דיאלקטריים).
סיווג סוגי ריתוך
טכנולוגיית הריתוך משתפרת כל הזמן והופכת מגוונת יותר. נכון להיום, ישנם כ-20 סוגי ריתוך מתכת, המסווגים לשלוש קבוצות:
- ריתוך בלחץ מתבצע על ידי הפעלת אנרגיה מכנית, כאשר הקשרים בין הגבישים מתקבלים בשיטה של דפורמציה פלסטית של החומר. כתוצאה מכך, המתכת מתחילה לזרום, נעה לאורך קו החלקים המחוברים, לוקחת איתה שכבה של זיהומים מזוהמים. תהליך העיוות והחיבור של משטחים ללא חימום מוקדם נקרא ריתוך קר למתכת. במקרה זה נוצרים קשרים בין-אטומיים, מה שמוביל לעגינה הדוקה של חלקים.
- ריתוך פיוז'ן מתבצע על ידי חיבור מוצרים ללא הפעלת לחץ. מקורות חום בריתוך מתכת כזה הם להבת גז, קשת חשמלית, אנרגיה מסוג קרן. במהלך הריתוך, המשטחים מתחממים ונמסים, יוצרים קשרים בין-אטומיים בין שתי המתכות והאלקטרודה, ומתאחדים לבריכת ריתוך משותפת. לאחר קירור והתמצקות ההרכב, יציקה מתמשכתתפר.
- ריתוך תרמו-מכני של מתכת מתבצע באמצעות חום ולחץ. מקום ההצטרפות של החומר מחומם תחילה ולאחר מכן נלחץ. חימום החלק נותן לו את הפלסטיות הדרושה, ופעולה מכנית משלבת את חלקי המוצר לחיבור מונוליטי.
ריתוך פיוז'ן
סוג זה של ריתוך נמצא בשימוש נרחב הן בתנאים תעשייתיים והן בחיי היומיום. חיבור היתוך של מתכות כולל:
- ריתוך קשת. הוא מיוצר על ידי יצירת קשת חשמלית בטמפרטורה גבוהה בין המתכת לאלקטרודה.
- בהקשר פלזמה, מקור החום הוא גז מיונן שעובר במהירות גבוהה דרך קשת חשמלית.
- ריתוך סיגים מתבצע על ידי חימום השטף המותך (סיגים) עם זרם חשמלי.
- הדבקת לייזר מתרחשת על ידי עיבוד משטח המתכת עם קרן לייזר.
- בריתוך קרן אלקטרונים, המפרק מחומם על ידי האנרגיה הקינטית של אלקטרונים נעים בוואקום בהשפעת שדה חשמלי.
- ריתוך גז של מתכות מבוסס על חימום נקודת החיבור בזרם אש, הנוצר בזמן שריפה של חמצן וגז.
מפרק ריתוך קשת
ריתוך קשת כרוך בשימוש במקור זרם בעל ערך נקוב גדול, בעוד שלמכונה יש מתח קטן. השנאי מחובר בו זמנית למתכתחומר עבודה ואלקטרודת ריתוך.
כתוצאה מריתוך מתכת עם אלקטרודה, נוצרת קשת חשמלית, שבגללה נמסים קצוות חלקי העבודה שיש לחבר. באזור הפעולה של הקשת נוצרת טמפרטורה של כחמשת אלפים מעלות. די בחימום כזה כדי להמיס כל מתכת.
במהלך ההתכה של מתכת החלקים לחיבור והאלקטרודה, נוצרת בריכת ריתוך, בה מתרחשים כל תהליכי ההדבקה. הסיגים עולה אל פני השטח של הרכב המותך ויוצר סרט מגן מיוחד. בתהליך של ריתוך קשת מתכת, משתמשים בשני סוגים של אלקטרודות:
- לא נמס;
- התכה.
בעת שימוש באלקטרודה שאינה מתכלה, יש צורך להחדיר חוט מיוחד לאזור הקשת החשמלית. האלקטרודות המתכלות רותכות באופן עצמאי. להרכב של אלקטרודות כאלה מתווספים תוספים מיוחדים, שאינם מאפשרים לקשת לצאת ולהגביר את יציבותה. אלו עשויים להיות יסודות בעלי דרגת יינון גבוהה (אשלגן, נתרן).
שיטות חיבור קשת
ריתוך קשת מתבצע בשלוש דרכים:
- שיטה ידנית. במקרה זה, כל שלבי החיבור מבוצעים באופן ידני, באמצעות ריתוך פשוט בקשת חשמלית.
- פרודוקטיבי יותר הוא ריתוך מתכת חצי אוטומטי. בשיטה זו, הריתוך נעשה באופן ידני, וחוט המילוי מוזן באופן אוטומטי.
- ריתוך אוטומטי בפיקוחמפעיל, וכל העבודה נעשית על ידי מכונת הריתוך.
טכנולוגיית ריתוך גז
סוג זה של ריתוך מאפשר לך לחבר מבני מתכת שונים לא רק במפעלים תעשייתיים, אלא גם בבית. טכנולוגיית ריתוך המתכת אינה מסובכת במיוחד, תערובת הגז במהלך הבעירה ממיסה את קצוות פני השטח, אשר מלאים בחוט מילוי. בעת הקירור, התפר מתגבש ויוצר חיבור חזק ואמין של חומרים.
לריתוך גז יש היבטים חיוביים רבים:
- היכולת לחבר חלקים שונים במצב לא מקוון. יתרה מכך, עבודה זו אינה דורשת מקור אנרגיה רב עוצמה.
- ציוד ריתוך גז פשוט ואמין קל להובלה.
- היכולת לבצע תהליך ריתוך מתכוונן, שכן קל לשנות באופן ידני את זווית האש ומהירות חימום פני השטח.
אבל יש גם חסרונות בשימוש בציוד כזה:
- לשטח המחומם יש שטח גדול, מה שמשפיע לרעה על האלמנטים השכנים של החלק.
- חוסר יכולת להפוך את תהליך הריתוך לאוטומטי.
- הצורך להקפיד על אמצעי אבטחה. לעבודה עם תערובת גז יש סכנת פיצוץ גבוהה.
- עובי המתכת לחיבור איכותי צריך להיות לא יותר מ-5 מ"מ.
סלגריתוך
סוג זה של חיבור נחשב לדרך חדשה ביסודה להשיג ריתוך. משטחי החלקים לריתוך מכוסים בסיג, אשר מחומם לטמפרטורה העולה על התכת החוט והמתכת הבסיסית.
בשלב הראשוני, ריתוך דומה לריתוך קשת שקוע. לאחר מכן, לאחר היווצרות בריכת ריתוך של סיגים נוזליים, הקשת מפסיקה לבעור. התכה נוספת של קצוות החלק מתבצעת עקב החום המשתחרר במהלך זרימת הזרם. תכונה של סוג זה של ריתוך מתכת היא הפרודוקטיביות הגבוהה של התהליך ואיכות הריתוך.
מפרק ריתוך בלחץ
החיבור של משטחי מתכת על ידי עיוות מכני מתבצע לרוב בייצור תעשייתי, מכיוון שטכנולוגיה זו דורשת ציוד יקר.
עבור ריתוך בלחץ כולל:
- עגינה אולטרסאונדית של חלקי מתכת. מבוצע על ידי רעידות בתדר קולי.
- ריתוך קר. זה מתבצע על בסיס החיבור הבין-אטומי של שני חלקים על ידי יצירת לחץ גדול.
- שיטת Forge-forge. ידוע מימי קדם. החומר מחומם בכבשן ולאחר מכן מרותך על ידי פרזול מכני או ידני.
- ריתוך בלחץ גז. דומה מאוד לשיטת הנפח, רק ציוד גז משמש לחימום.
- חיבור לחשמל. זה נחשב לאחד הסוגים הפופולריים ביותר.עם ריתוך כזה, חימום המתכת מתבצע על ידי העברת זרם חשמלי דרכה.
- בריתוך דיפוזיה, כוח הלחץ על המתכת נמוך, אך נדרשת טמפרטורת חימום גבוהה של המפרק.
ריתוך נקודתי
המשטחים שיש לחבר בריתוך כזה הם בין שתי אלקטרודות. תחת פעולת העיתונות, האלקטרודות לוחצות את החלקים, ולאחר מכן מופעל מתח. אתר הריתוך מחומם על ידי מעבר זרם. קוטר נקודת הריתוך תלוי לחלוטין בגודל כרית המגע של האלקטרודה.
בהתאם לאופן שבו האלקטרודות ממוקמות ביחס לחלקים שיש לחבר, ריתוך מגע יכול להיות חד-צדדי או דו-צדדי.
ישנם סוגים רבים של ריתוך התנגדות שעובדים על עיקרון דומה. אלה כוללים: ריתוך קת, ריתוך תפרים, ריתוך קבלים.
Safety
עבודה עם ציוד ריתוך קשורה לגורמים רבים המסוכנים לבריאות המפעיל. טמפרטורות גבוהות, סביבות נפיצות ואדים כימיים מזיקים מחייבים אדם להקפיד על אמצעי בטיחות:
- כל הציוד והמכשירים החשמליים חייבים להיות מוארקים ומבודדים כהלכה.
- יש צורך לעבוד בסרבלים יבשים וכפפות. כדי להגן על עור הפנים והעיניים, הקפד להשתמש במסכה עם זכוכית כהה.
- ערכת עזרה ראשונה ומטף חייבים להיות במקום העבודה של הרתך.
- החדר שבו מתבצעת עבודת הריתוך חייב להיות מאוורר היטב.
- אין לבצע עבודה בסמיכות לחפצים דליקים.
- אין להשאיר בקבוקי גז ללא השגחה.
ישנם מספר רב של סוגי ריתוך מתכת, בהם מחליט הרתך לבחור, על סמך זמינות הציוד והיכולת להגיע לתוצאה הרצויה בעבודה. על הרתך להכיר את המכשיר ואת עקרונות העבודה על ציוד מסוים.
