ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων...

69
1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ Δρ. Στέργιος Μαρόπουλος

Transcript of ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων...

Page 1: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

1

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ

Δρ. Στέργιος Μαρόπουλος

Page 2: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ

1. Γενικότητες………………………………………………………...1 2. Συγκολλητότητα μετάλλων………………………………………3 3. Ονοματολογία συγκολλήσεων…………………………………….3 4. Ζώνες θερμάνσεως…………………………………………………4 5. Θέσεις συγκολλήσεως…………………………………………….5 6. Σ υ μ β ολ ι σ μ οί συ γ κο λ λ ή σ ε ω ν …… … …… … … …… …. 8 7. Διαστολή καί συστολή κατά τη συγκόλληση........................

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ETEPΟΓΕΝΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ……………………………………..14 2.1 Μαλακές συγκολλήσεις……………………………………………….15 Kασσιτεροκόλληση…………………………………………………………15 2.2 Σκληρές συγκολλήσεις………………………………………………...20 Mπρουντζοκόλληση...................................................................................…20 Aσημοκόλληση…………………………………………………………...25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ ΑΥΤΟΓΕΝΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ…………………………………….28 3.1. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΟΞΥΓΟΝΟΑΣΕΤΥΛΙΝΗ........................……29 3.2. ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΤΟΞΟΥ………………………………..35 3.3. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΑΛΥΜΜΕΝΑ ΜΕ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΣΚΟΝΗ…………………………………………….45 3.4. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΑΓΩΓΙΜΗ ΣΚΟΝΗ Ή ΜΕΘΟΔΟΣ ΒΥΘΙΖΟΜΕΝΟΥ ΤΟΞΟΥ……………………………………………….46 3.5 ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΣΕ ΑΔΡΑΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ......48 3.6. ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ…………………53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΝΕΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ…………………………………56 4.1 ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΠΛΑΣΜΑ…………………………………..56 4.2 ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΒΟΜΒΑΡΔΙΣΜΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ…….57 4.3. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΑΚΤΙΝΕΣ LASER………………………….59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ Ελεγχος συγκολλήσεων………………………………………61 5.1. ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ…………………………………61 5.2. ΗΜΙΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ……………………………61 5.3. ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ...................………………62

Page 3: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ

1. Γενικότητες

Η συγκόλληση είναι η νεώτερη μέθοδος συνδέσης που αντικατέστησε σε πολλές εφαρμογές λόγω των πλεονεκτημάτων της την ήλωση και την κοχλιωση. Γέφυρες, πλοία, βαγόνια, αυτοκίνητα και ένα σωρό άλλες κατασκευές είναι είτε εξ’ ολοκλήρου είτε στο μεγαλύτερο μέρος τους συγκολλητές.

Τα πλεονεκτήματα απo εφαρμογές των μεθόδων συγκολλήσεως είναι:

1) μικρότερο βάρος στις κατασκευές,

2) καλύτερη στεγανότητα,

3) μικρότερος χρόνος κατασκευής,

4) μικρότερο κόστος,

5) καλύτερη εμφάνιση των προιόντων

Εκτός από τις κατασκευές οι συγκολλήσεις έχουν μεγαλην διάδοση και στις επισκευές. Ακόμα και το μικρότερο συνεργείο επισκευών διαθέτει σήμερα συσκευές, με τις οποίες κάνει συγκολλήσεις. Η σύνδεση με συγκόλληση, είναι τις περισσότερες φορές η πιο απλή μέθοδος για την αποκατάσταση θραυσθέντων κομματιών.

Η ανάπτυξη των συγκολλήσεων ιδίως στις επισκευές οφείλεται στο χαμηλό κόστος των συσκευών συγκολλήσεως και στην απλότητα τους. Βεβαίως υπάρχουν και μεγάλες μηχανές συγκολλήσεως για ειδικές συνθήκες, όπου απαιτείται μεγάλη παραγωγή, στεγανότητα, υψηλή αντοχή, κ.λ.π.

Κατά τη συγκόλληση τα δύο υλικά, συνήθως μέταλλα, συνδέονται μόνιμα μεταξύ τους μέσω τοπικής πρόσφυσης, που επιτυγχάνεται με κατάλληλο συνδυασμό θερμοκρασίας, πίεσης και μεταλλουργικών συνθηκών. Επειδή ο συνδυασμός θερμοκρασίας και πίεσης μπορεί να κυμαίνεται από

-υψηλή θερμοκρασία με καθόλου πίεση,

-μέχρι υψηλή πίεση με χαμηλή θερμοκρασία,

η συγκόλληση μπορεί να επιτευχθεί με μεγάλη ποικιλία συνθηκών, με αποτέλεσμα σήμερα να έχει αναπτυχθεί και να χρησιμοποιείται στην βιομηχανία μεγάλος αριθμός μεθόδων συγκόλλησης (50 διαφορετικές μέθοδοι). Γενικά οι συγκολλήσεις μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ομάδες: σε συγκολλήσεις πιέσεως και σε συγκολλήσεις τήξεως. α) Στις συγκολλήσεις πιέσεως τα κομμάτια που θα συγκολληθούν θερμαίνονται στο σημείο συγκολλήσεως σε θερμοκρασία μικρότερη από το σημείο τήξεως τους για να γίνουν εύπλαστα και στη συνέχεια πιέζονται τo ένα πάνω στο άλλο. Κατ'αυτό τον τρόπο διεισδύουν τα μόρια του ενός στα μόρια του άλλου και γίνεται η συγκόλληση. 'Όταν τα κομμάτια είναι κατασκευασμένα από μέταλλα, που είναι εύπλαστα στη συνήθη θερμοκρασία, όπως π.χ. από μoλυβδο, είναι δυνατόν να επιτευχθεί συγκόλληση μόνον με πίεση (σφυρηλάτηση, πρέσσα,

Page 4: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

4

κ.λ.π.) χωρίς θέρμανση. Πάντως και στις περιπτώσεις αυτές η θέρμανση διευκολύνει την εισχώρηση των μορίων του ενός στα μόρια του αλλου.

β) Στις συγκολλήσεις τήξεως τα κομμάτια θερμαίνονται μέχρι τήξεως στο σημείο που θα συγκολληθούν. Κατά τη τήξη, τα μόρια του ενός μετάλλου διεισδύουν στα μόρια του άλλου και έτσι επιτυγχάνεται η σύνδεση.

Στην συγκόλληση τήξεως συχνά χρησιμοποιούμε και τρίτο σώμα, την κόλληση που λει-ώνει και συμπληρώνει τα διάκενα μεταξύ του ενός και του άλλου κομματιού και βοηθάει στην ανάμειξη των μορίων.

'Οταν η κόλληση και τα κομμάτια που πρόκειται να συγκολληθούν είναι από τo ίδιο υ-λικό, η συγκόλληση λέγεται αυτογενής, ενώ όταν διαφέρει η συγκόλληση λέγεται ετερογε-νής.

Στις ετερογενείς συγκολλήσεις, η θερμοκρασία των κομματιών στη περιοχή συγκολλή-σεως είναι μικρότερη από τo σημείο τήξεως , των υλικών των τεμαχίων. Η κόλληση λειώνει γιατί έχει σημείο τήξεως μικρότερο και, όπως είναι ρευστή, διεισδύει εντός των τεμαχίων. Κολλήσεις αυτού του είδους είναι η μπρουντζοκόλληση, η κασσιτεροκόλληση, η ασημοκόλληση κ.ά.

Για να επιτύχουμε ετερογενή συγκόλληση, πρέπει να καθαρίσουμε τις επιφάνειες, που θα συγκολληθούν, με διάφορα (ανάλογα στην περίπτωση) υλικά καθαρισμού, όπως π.χ. βόρακα, βορικό οξύ, διάφορα χλωρίδια και φθορίδια κ. λ. π. Στις αυτογενείς συγκολλήσεις η θερμοκρασία στη περιοχή συγκολλήσεως είναι μεγαλύτερη από το σημείο τήξεως των υλικών, των τεμαχίων και της κολλήσεως. Γι'αυτό απαιτείται η παροχή σημαντικής ποσότητας θερμότητας στο σημείο συγκολλήσεως. 'Οταν για τη θέρμανση αυτή χρησιμόποιούμε την φλόγα μίγματος καυσίμου αερίου, συνήθως ασετυλίνης, και καθαρού οξυγόνου, η αυτογενής συγκόλληση ονομάζεται οξυγονοκόλληση. Αυτογενής συγκόλληση, κατά την οποία η θερμότητα που χρειάζεται για τα μέταλλα στο σημείο συγκολλήσεως, προέρχεται από ηλεκτρικό ρεύμα, ονομάζεται ηλεκτροσυγκόλληση. Οι ηλεκτροσυγκολλήσεις με τις βασικές μεθόδους τους και τις διάφορες παραλλαγές τους χρησιμοποιούνται ευρύτατα στις εφαρμογές. Σήμερα το μεγαλύτερο ποσοστό των συγκολλήσεων γίνεται με ηλεκτροσυγκόλληση. Ειδικές μέθοδοι ηλεκτροσυγκολλήσεως έχουν μελετηθεί και αναπτυχθεί για τη μαζική και την αυτοματοποιημένη παραγωγή. Βασικά διακρίνουμε δύο μεθόδους ηλεκτροσυγκολλήσεων: τις ηλεκτροσυγκολλήσεις τόξου και τις ηλεκτροσυγκολλήσεις με αντίσταση.

Page 5: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

5

2. Συγκολλητότητα μετάλλων

Κατά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαινόμενο της διαχύσεως των μορίων του ενός μετάλλου στο άλλο. Για να γίνει ομως αυτό πρέπει να υπάρχει κάποια συγγένεια αυτών των μετάλλων. Η δυνατότητα αυτή λέγεται συγκολλητότητα των μετάλλων

Γενικά, για τα συνήθη υλικά μπορούν να γίνουν οι εξής παρατηρήσεις - Φαιός χυτοσίδηρος: Είναι σκληρός και συγκολλάται δύσκολα. Εφαρμόζεται μόνο

αυτογενής συγκόλληση. Η προθέρμανση των τεμαχίων συνήθως επιβάλλεται. - Μαλακτός χυτοσίδηρoς: Η συγκολλητότητά του εξαρτάται από τo χρόνο

παραμονής του στην υψηλή θερμοκρασία ανόπτησης - Χάλυβες και χαλυβοκράματα: Οι συνήθεις χαλυβες έχουν καλή συγκολλητότητα, η οποία αυξάνει, όσο μειώνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα. Συγκολλούνται με αυτογενή συγκόλληση. Σε ανθρακούχους χάλυβες συνιστάται προθέρμανση των τεμαχίων για την αποφυγή οξείδωσης και υπερβολικής σκληρότητας. -Χαλκός: Συγκολλάται δύσκολα με αυτογενή συγκόλληση, λόγω της μεγάλης θερμικής αγωγιμότητάς του. -Μπρούντζος (κράμα Cu, Sn καί Ζη): Συγκολλάται καλά με αυτογενή συγκόλληση σε φλόγα ουδέτερη, ενώ δυσκολότερα με μεταλλικό ηλεκτρόδιο. -Ορειχαλκος (κράμα Cu, Ζη): Συγκολλάται σχετικά εύκολα με αυτογενή συγκόλληση και με φλόγα πλούσια σε οξυγόνο. -Αλουμίνιο και κράματά του: Eπιδεκτά αυτογενούς συγκόλλησης με ειδικές μεθόδους. Η συγκόλληση γίνεται με ηλεκτρόδιο τροφοδοτούμενο αποκλειστικά με συνεχές ρεύμα και σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου. Συγκόλληση με φλόγα επιτυγχάνεται δύσκολα. -Μαγνήσιο και κράματά του: Επιδεκτά συγκολλήσεων με φλόγα υπό ορισμένες προϋποθέσεις, όπως το αλουμίνιο. Ηλεκτροσυγκόλληση τόξου σε συνήθη ατμόσφαιρα είναι αδύνατη. -Mόλυβδος: Συγκολλάται συνήθως με φλόγα, σε οριζόντιες πάντα ραφές, λόγω της ρευστότητάς του. -Ευγενή μέταλλα (Ag, Αυ, Pt): Συγκολλούνται εύκολα με συγκόλληση με φλόγα. Δυνατή και η ηλεκτροσυγκόλληση τόξου με ηλεκτρόδιο από άνθρακα και ηλεκτροσυγκόλληση αντίστασης. -Νικέλιο: Συγκολλάται δύσκολα με οξυγονοκόλληση και με ηλεκτροσυγκόλληοη τοξου.

3 . Ο ν ο μ α τ ο λ ο γ ί α σ υ γ κ ο λ λ ή σ ε ω ν Στο σχήμα 1-1 δίνεται η ονοματολογία των διαφόρων στοιχείων των ραφών συγκολλήσεως.

Page 6: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

6

Σχ. 1-1: Στοιχεία ραφών συγκολλήσεων.

Τομέας τήξεως λέγεται η περιοχή του βασικού μετάλλου στην οποία εισχωρεί το συγκολλητικό υλικό.

Σκέλος συγκολλήσεως λέγεται η απόσταση από τη ρίζα ως τη φτέρνα της αυχενικής συγκολλήσεως. Στην αυχενική συγκόλληση τα δύο σκέλη μπορεί να έχουν το ίδιο μήκος ή να είναι άνισα. Ρίζα συγκολλήσεως λέγεται το σημείο που είναι η βάση της συγκολλήσεως. Προοψη συγκολλήσεως λέγεται η επιφάνεια της συγκολλήσεως προς τη πλευρά από την οποία έγινε η συγκόλληση.

Πτέρνα συγκολλήσεως λέγεται το σημείο που συναντιέται η πρόοψη της συγκολλήσεως με το βασικό μέταλλο.

Ενίσχυση συγκολλήσεως λέγεται το μέταλλο , που προεξέχει στη ραφή πάνω από την επιφάνεια του συγκολληθέντος βασικού μετάλλου.

4. Ζώνες θερμάνσεως Στο σχήμα 1.2 φαίνονται οι ζώνες που επηρεάζονται από τη θέρμανση κατά τη συγκόλ-ληση μετωπικής (σόκαρο) ραφής με δύο στρώσεις (κορδόνια). Πρωτογενής ζώνη θερμάνσεως: λέγεται η περιοχή που επηρεάζεται από τη θερμότητα κατά το πρώτο κορδόνι.

Δευτερογενής ζώνη θερμάνσεως: λέγεται η περιοχή που επηρεάζεται από τη θερμότητα κατά το δεύτερο κορδόνι. Αυτή απλώνεται περισσότερο από την πρωτογενή ζώνη.

Page 7: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

7

Το τμήμα του βασικού μετάλλου που υφίσταται σκλήρυνση ή μεταβολή των ιδιοτήτων του από τη θερμότητα της συγκολλήσεως κατά το πρώτο κορδόνι υφίσταται μερική ανόπτηση και αποσκλήρυνση από τη θερμότητα που αναπτύσσεται κατά το δεύτερο κορδόνι. 'Ετσι το μέταλλο της συγκολλήσεως του πρώτου κορδονιού αποκτά καλή δομή εξ΄ αιτίας της θερμότητας κατά τη συγκόλληση του δεύτερου κορδονιού.

Ενισχυτική συγκόλληση ρίζας

Σχ.1-2. Ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμανση κατά τη συγκόλληση

5. Θέσεις συγκολλήσεως Ανάλογα με τη θέση των κομματιών που συγκολλούμε μπορούμε να κατατάξουμε τις

συγκολλήσεις σε έξι βασικές κατηγορίες σύμφωνα με το DIN 1912 (πίνακας 1.2). Την ονομασία των θέσεων και τον συμβολισμό τους πρέπει να έχουμε υπόψη μας γιατί κυρίως κατά τη συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο κατά την εκλογή ηλεκτροδιου ρόλο σημαντικό παίζει και η θέση συγκολλήσεως.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1-2. Θεσεις συγκολλήσεως (κατά DIN 1912) 1)Επίπεδη ραφή κατά μέτωπο (σoκαρο) 2)Επίπεδη ραφή εσωτερικής γωνίας w 3)Επίπεδη ραφή εξωτερικής γωνίας 4)Οριζόντια ραφή εσωτερικής γωνίας 5)Οριζόντια ραφή εξωτερικής γωνίας h 6)Ανεβατή ραφή ραφή κατά μέτωπο και εσωτερικής γωνίας s 7)Κατεβατή ραφή κατά μέτωπο κα εσωτερικής γωνίας f 8) Κάθετη ραφή, q 9) Pαφή ουρανού κατά μέτωπο, 10) Pαφή ουρανού εσωτερ ικής γων ίας , u

Page 8: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

8

Page 9: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

9

Page 10: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

10

6 . Σ υ μ β ολ ι σ μ οί συ γ κο λ λ ή σ ε ω ν

'Ενα σύμβολο συγκολλήσεως ( σ χ . 1 - 3 ) προσδιορίζει επακριβώς τoν τύπο της απαιτούμενης συγκόλλησης (σχ.1-4). Στον πίνακα 1-3 φαινονται οι πιο κοινοί τύποι συγκολλήσεων με τα αντίστοιχα σύμβολα τους.

Αν στη γωνία γραμμής αναφοράς και κατευθύνσεως βέλους υπάρχει κύκλος αυτό σημαίνει οτι η συγκόλληση πρέπει να γίνει γύρω-γύρω.

Tα σύμβολα συγκολλήσεως στο σχέδιο φέρονται πάνω σε μια βοηθητική γραμμή αναφοράς. To σημειο της ραφής προσδιορίζεται με βέλος. Η θέση του συμβόλου, πάνω ή κάτω από, τη γραμμή αναφοράς προσδιορίζει τη πλευρά από την οποία θα γίνει η συγκόλληση. Αν μπροστά από τ o σύμβολο υπάρχει ένας ή δυο αριθμοί, αυτοί προσδιορίζουν τις πλευρές ή το βάθος της ραφής.

Σχ.1-3. Σύμβολο συγκολλήσεως

Σχ.1-4. Τοποθέτηση συμβόλων

Page 11: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

11

ΠΙΝΑΚΑΣ 1-3. Συμβολισμοί συγκολλήσεων

Page 12: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

12

7. Διαστολή καί συστολή κατά τη συγκόλληση. Η θερμότητα που συσσωρεύεται στη ραφή κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης

προκαλεί τη διαστολή του μετάλλου, ενώ κατά τη διάρκεια της ψύξεως του θα υπάρξει μια αντίστοιχη συστολή. Στο σχ.1-5 φαίνονται παραμορφώσεις ελασμάτων που έχουν προκληθεί μετά τη συγκόλληση τους,

Σχημα 1.5 Παραμορφώσεις ελασμάτων

Αν η διαστολή των συγκολλούμενων κομματιών εμποδιστεί μπορεί να προκληθεί στράβωμα ή κάμψη των κομματιών εξ΄ αιτίας των τάσεων που δημιουργούνται. To ίδιο μπορεί να συμβεί αν εμποδιστεί η συστολή των κομματιών. Για να αποφεύγουμε τις παραμορφώσεις, φροντίζουμε ώστε οι τάσεις από τη διαστολή και τη συστολή να είναι όσο το δυνατόν μικρότερες. Έτσι διατηρείται το επιθυμητό σχήμα αλλά και η ανθεκτικότητα του συγκολλούμενου μετάλλου.

Μερικές από τις χρησιμοποιούμενες μεθόδους για το περιορισμό των παραμορφώσεων αναφέρονται πιο κάτω.

- Μέθοδος αντίστροφης τμηματικής συγκολλήσεως (σx.1-6) - Μέθοδος διατηρήσεως του ανοίγματος της ρίζας συγκολλήσεως με σφήνα (σx.1-7), Η σφήνα μετακινείται προς τα μπροστά όσο η συγκόλληση προχωρεί, - Μέθοδος ψύξεως της ραφής με πλάκες ψύξεως (σχ.1-8) . Οι πλάκες ψύξεως είναι χοντρά κομμάτια μετάλλου που σφίγγονται παράλληλα προς τη ραφή συγκολλήσεως και απορροφούν το μεγαλύτερο ποσοστό θερμότητα που παράγεται κατά τη συγκόλληση. -Μέθοδος πονταρίσματος (σχ.1-9) . Οι πονταρισιές απέχουν μεταξύ τους απόσταση ίση με 20 έως 30 φορές το πάχος των ελασμάτων.

Page 13: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

13

Σχ-1-6. Μέθοδος αντίστροφης τμηματικής συγκολλήσεως.

Σχ.1-7. Μέθοδος διατηρήσεως τον ανοίγματος της ρίζας με σφήνα.

βασικό μέταλλο

Σχ. 1-8. Μέθοδος ψύξεως της ραφής με πλάκες ψύξεως

Page 14: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

14

Σχ.1-9. Μέθοδος πονταρίσματος

Η διαστολή και η συστολή των χυτών κομματιών προλαμβάνεται με προθέρμανση τους. Μετά τη συγκόλληση οι εσωτερικές τάσεις εξαλείφονται με αναθέρμανση και ελεγχόμενη βραδεία ψυξη (αποτακτική ανόπτηση). Μερικές φορές δεν απαιτείται ολική προθέρμανση του κομματιού αλλά μερική. Τέτοια παραδείγματα με τα σημεία που πρέπει, να προθερμάνουμε φαίνονται στο σχήμα 1-10. Η συγκόλληση χυτών κομματιών μπορεί να γίνει και χωρίς προθέρμανση αλλά με πολύ μικρα κορδόνια (2 έως 3cm). Μετά σφυρηλατούμε, τα κορδόνια για να ελαττώσουμε τις εσωτερικές τάσεις της ραφής.

Σχ.1-1 0 . 'Έλεγχος της διαστολής και συστολής χυτών κομματιών με προθέρμανση πριν τη συγκόλληση.

Πολλές φορές χρειάζεται να προθερμάνουμε και κομμάτια χάλυβα που πρόκειται να συγκολληθούν. Η θερμοκρασία προθερμάνσεως εξαρτάται από την περιεκτικότητα του σε άνθρακα και κρίνεται απαραίτητη όταν: - η θερμοκρασία του κομματιού ή της ατμόσφαιρας είναι πολύ χαμηλή. - η διάμετρος της ράβδου συγκολλήσεως είναι μικρή σε σχέση με το πάχος του βασικού μετάλλου. - η ταχύτητα με την οποία γίνεται η συγκόλληση είναι μεγαλη. - υπάρχει μεγάλη διαφορά στον όγκο των κομματιών που θα συγκολληθούν.

Page 15: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

15

- οι χάλυβες έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε άνθρακα και μικρής περιεκτικότητας σε μαγγανιο.

Στον πίνακα 1-4 φαίνονται οι θερμοκρασίες προθερμάνσεως για διάφορους χάλυβες καθώς και άλλα μέταλλα ή κράματα.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1.4 Θερμοκρασίες προθερμάνσεως για συγκόλληση Μέταλλο ή κράμα Απαιτούμενη προθέρμανση σε oC

Χάλυβες έως 0,25% C 93 έως 150 Χάλυβες 0,25 -0,45% C 150 260 Χάλυβες 0,45 - 0,90% C 260 425

Χάλυβες άνθρακα μολυβδαινίου 0,10 - 0,30% C

150 315 Χάλυβες " " 0,30-0,35%

0,30 - 0,35°b C 260 425

Μαγγανιούχοι χάλυβες έως 1,75% Μη 150 425 " " 1,75%- 15% Μη 1,75%-15% Μη

Συνήθως δεν χρειάζεται προθέρμανση Νικελιούχοι χάλυβες έως 3,5% Ni 93 370 Χρωμιούχοι χάλυβες 150 260 Χρωμιονικελιούχοι χάλυβες 93 593 Ανοξείδωτοι χάλυβες Συνήθως δεν χρειάζεται προθέρμανση Χυτοσίδηρος 370 425 Αλουμίνιο 260 425 Χαλκός 260 425 Νικέλιο 93 150 Μονέλ (κράμα χαλκού - Νικελiου) 93 150 Ορείχαλκος και μπρούντζος 93 260

Page 16: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ETEPΟΓΕΝΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ

Στις ετερογενείς συγκολλήσεις δεν απαιτείται τοπική τήξη των βασικών μετάλλων παρά μόνο θέρμανση μέχρι μια ορισμένη θερμοκρασία και τήξη του συγκολλητικού υλικού σε θερμοκρασία χαμηλότερη από αυτή των βασικών μετάλλων. Ακόμα τα βασικά μέταλλα είναι δυνατό να έχουν διαφορετικό σημείο τήξης αλλά οπωσδήποτε υψηλότερο από αυτό του συγκολλητικού υλικού.

Σχ. 2.1. Μπρουντζοκόλληση

Οι ετερογενείς συγκολλήσεις μας δίνουν τη δυνατότητα να ενώσουμε κομμάτια κατασκευασμένα από διαφορετικό υλικό όπως χάλυβα με χαλκό, χάλυβα με χυτοσίδη- ρο κ.λπ. (Σχ.2.1) Η θερμότητα που απαιτείται για το λιώσιμο του συγκολλητικού υλικού, λόγω των χαμηλών σχετικά θερμοκρασιών, εξασφαλίζεται από πολλές και διαφορετικές πηγές. Τέτοιες είναι το καμινέτο, το κολλητήρι, ο καυστήρας οξυγο-νοασετυλίνης κλπ.

Σχ. 2.2. Ασημοκόλληση Οι κυριότερες ετερογενείς συγκολλήσεις είναι

η μπρουντζοκόλληση (Σχ. 2.1) και η ασημοκόλληση (Σχ. 2.2) που λέγονται σκληρές συγκολλήσεις, λόγω της υψηλής θερμοκρασίας συγκόλλησης (600 με 900ο) και

η κασσιτεροκόλληση και μολυβδοκόλληση που λέγονται μαλακές συγκολλήσεις επειδή έχουν χαμηλή θερμοκρασία συγκόλλησης (180 με 400ο).

Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται ενδεικτικά μερικές θερμοκρασίες συγκόλλησης για τα πιο συνήθη μέταλλα.

ΥΛΙΚΟ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ

Χάλυβας 750 έως 900 oC (κόκκινο κερασί)

Χυτοσίδηρος 650 έως 800oC (κόκκινο σκούρο)

Χαλκός 890 oC

Αλουμίνιο 500 oC

Page 17: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

17

Ο διαχωρισμός των ετερογενών συγκολλήσεων σε μαλακές και σκληρές δεν οφείλεται μόνο στη διαφορά της θερμοκρασίας τήξης αλλά κυρίως στη μηχανική αντοχή της ραφής συγκόλλησης η οποία στις μαλακές είναι χαμηλή ενώ στις σκληρές είναι αρκετά υψηλή. Ακόμα μια σημαντική διαφορά που υπάρχει μεταξύ των δύο αυτών συγκολλήσεων είναι το γεγονός ότι στις σκληρές συγκολλήσεις τα κομμάτια που πρόκειται να κολληθούν θερ-μαίνονται σε θερμοκρασία μικρότερη απ' αυτή της τήξης του συγκολλητικού υλικού ενώ, αντίθετα, στις μαλακές θερμαίνονται σε υψηλότερη απ' το σημείο τήξης του συγκολλητικού υλικού.

Πλεονεκτήματα ετερογενών συγκολλήσεων ι Μπορούν να συνδεθούν διαφορετικά μέταλλα χωρίς προβλήματα. ι Λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών εργασίας, προκύπτουν μεγάλα πλεονεκτήματα κατά τη σύνδεση τεμαχίων διαφορετικού πάχους ή μικρού πάχους τοιχωμάτων. Επίσης, μειώνεται ο κίνδυνος καταστροφής της δομής τους λόγω μεταβολών της δομής των υλικών ή θερμικών τάσεων. ι Οι συγκολλήσεις είναι στεγανές έναντι ατμών και υγρών. Παραδείγματα εφαρμογής: Δοχεία, εγκαταστάσεις με σωλήνες, ψυγεία αυτοκινήτων, υδρορροές. ι Οι ετερογενείς συγκολλήσεις έχουν γενικά καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Παραδείγματα εφαρμογής: Κατασκευές ηλεκτροκινητήρων, συγκολλήσεις άκρων καλωδίων και τυπωμένων κυκλωμάτων. ι Η μέθοδος μπορεί να εκτελεστεί και με μηχανικό τρόπο (μαζική παραγωγή) 2.1 Μαλακές συγκολλήσεις Kασσιτεροκόλληση H κασσιτεροκόλληση γίνεται σε κομμάτια στα οποία τα άκρα δεν διαμορφώνονται

(Σχ.2.3) και σε άκρα που διαμορφώνονται (Σχ.2.4) ανάλογα με τη στεγανότητα που θέλουμε να έχουμε.

Σχ.2.3 Κόλληση με διείσδυση Κόλληση με διείσδυση και εναπόθεση Το συγκολλητικό υλικό διεισδύει στα κενά μεταξύ των κομματιών και «γαντζώνεται» στις συγκολλούμενες επιφάνειες εξασφαλίζοντας έτσι την ένωση.

Σχ.2.4. Κόλληση μολυβδοσωλήνων Κόλληση πυθμένα δοχείου

Οι χρήσεις και η σύνθεση των πιο συνηθισμένων κασσιτεροκολλήσεων φαίνονται

στον Πίνακα 2.1.

Page 18: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

18

Πίνακας 2.1. Συγκολλητικά υλικά, ιδιότητες και χρήση

ΣΥNΘΕΣΗ ΣΗΜΕΙΟ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ

Pb Sn ΤΗΞΗΣ

40 60 195°C To σημείο τήξης είναι χαμηλότερο του

κασσίτερου. 50 50 205°C Χρησιμοποιείται για κόλληση κομματιών

από κράματα κασσίτερου και για λεπτά

κομμάτια λευκοσιδηρουργίας.

60 40 215°C Είναι πολύ λεπτόρευστη και διεισδύει πολύ

καλά στις επιφάνειες που συγκολλούνται.

Χρησιμοποιείται πάρα πολύ στη λευκοσιδη

ρουργία και στις μικροκατασκευές από

χαλκό.

67 33 250°C Χρησιμοποιείται σε εργασίες μικρολεβητο

ποιίας από χαλκό, ορείχαλκο, επικασσιτε

ρωμένα ή επιΨευδαργυρωμένα ελάσματα

κ.λπ.

70 30 260°C Χρησιμοποιείται σε συγκολλήσεις χαλκού

με μόλυβδο όπως διακόπτες, βάννες, κρου

νοί κ.ά. και σε υδραυλικές εργασίες.

75 25 270°C Είναι αρκετά παχύρευστη. Χρησιμοποιείται

στις συγκολλήσεις μολυβδοσωλήνων φρε

ατίων, διακλαδώσεων κ.λπ.

Σχ.2.5. Συγκολλητικά υλικά

To συγκολλητικό υλικό που χρησιμοποιείται στις κασσιτεροκολλήσεις διατίθεται στο εμπόριο σε διάφορες μορφές ανάλογα με τη χρήση και το μέγεθος των κομματιών που κολλάμε.Ετσι υπάρχουν «κολλήσεις» σε μορφή ράβδων στρογγυλής ή τριγωνικής διατομής, με ή χωρίς αποξειδωτικό υλικό, σύρματος κ.λπ. (Σχ.2.5).

Για να πραγματοποιήσουμε μια σωστή κασσιτεροκόλληση πρέπει, όπως είδαμε και παραπάνω, το συγκολλητικό υλικό να διεισδύσει και να «γαντζωθεί» γερά στις επιφάνειες και το πάχος του να είναι όσο το δυνατό μικρότερο.

Για να το πετύχουμε αυτό, τα κομμάτια που πρόκειται να κολλήσουμε πρέπει να:

Page 19: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

19

-Είναι απόλυτα καθαρά και απαλλαγμένα από κάθε ίχνος οξείδωσης. Αυτό πετυχαίνεται είτε μηχανικά με λιμάρισμα, ξύσιμο, τρόχισμα, αμμοβολή είτε χημικά με αποξειδωτικό υγρό αλοιφή ή σκόνη (σχ.2.6). -Έχουν την κατάλληλη θερμοκρασία ώστε το συγκολλητικό υλικό να διατηρείται ρευστό για ορισμένο χρόνο ώστε να διεισδύσει ανάμεσα στις συγκολλούμενες επιφάνειες. α. Καθάρισμα με ξύσιμο β. Καθάρισμα με αποξειδωτικό υγρό

Σχ. 2.6. Μηχανικό καθάρισμα Χημικό καθάρισμα

Τα πιο συνηθισμένα αποξειδωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κασσιτεροκόλληση είναι τo υδροχλωρικό οξύ, ο χλωριούχος ψευδάργυρος και η αποξειδωτική αλοιφή που το ενεργό της στοιχείο είναι το αμμωνιακό χλώριο.

Εκτέλεση κασσιτεροκόλλησης

Για τις μαλακές συγκολλήσεις χρησιμοποιείται περισσότερο ο συγκολλητήρας (κολ-λητήρι (σχ.2.7).

1, Χάλκινη κεφαλή, 2 , Κορμός, 3. Ξύλινη λαβή 4. Αιχμή,

Σχ. 2.7. Συγκολλητήρας Η κεφαλή, κατασκευασμένη από χαλκό, θερμαίνεται με φλόγα ή στη φωτιά

σιδηρουργού (Σχ.2.8). To συγκολλητικό υλικό λιώνει ακουμπώντας το πάνω στην ακμή του καυτού

κολλητηριού.

Σχ.2.8 Θέρμανση συγκολλητήρα (κολλητηριού).

Page 20: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

20

Η ακμή του χαλκού πρέπει να είναι επικασσιτερωμένη, δηλαδή να έχει μία ελαφρά επίστρωση από συγκολλητικό υλικό που θα βοηθα στη ροή και διανομή του συγκολλητικού υλικού κατά την διάρκεια της χρήσεως του.

Η επικασσιτέρωση ακμής (Σχ.2.9) -Καθαρίζεται η μύτη με επιμέλεια, με τη λίμα. -Ζεσταίνεται η κεφαλή του κολλητηριού. -Τρίβεται την ακμή της κεφαλής του κολλητηριού ελαφρά πάντα σε κομμάτι αμμωνιακού άλατος. -Τρίβεται πάνω στην ακμή της κεφαλής του κολλητηριού συγκολλητικό υλικό.

Μία καλά συγκολλημένη ένωση επιτυγχάνεται μόνο όταν οι επιφάνειες που πρόκειται να συγκολληθούν είναι τελείως λείες και καθαρές. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται μία λίμα ή σμυριδόπανο.

Στη συνέχεια επιστρώνεται το υλικό καθαρισμού πάνω στα καθαρισμένα μέρη (σχ.2.9) για να αποφευχθεί η οξείδωση όταν ζεσταθούν.

Σχ.2.9. Επικασσιτέρωση ακμής συγκολλητήρα και επίστρωση υλικού καθαρισμού στα συγκολλούμενα άκρα.

Page 21: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

21

Κατόπιν προθερμαίνεται η περιοχή με τον συγκολλητήρα. Ξαναζεσταίνεται ο συγκολλητήρας και τοποθετείται πάνω από την ένωση (ραφή) και απλώνεται η κόλληση στην ακμή και ταυτόχρονα στην ένωση. Τραβάμε τον συγκολλητήρα και την κόλληση κατά μήκος της (ραφής) αφήνοντας το συγκολλητικό υλικό να ρεύσει μεταξύ των μερών (Σχ.2.9), 'Οταν το συγκολλητικό σκληρύνει πρέπει να αφαιρείται το υλικό καθαρισμού σκουπίζοντας το ή ξεπλένοντας το κάτω από την βρύση. Τα τμήματα που θα ενωθούν μπορούν επίσης να επικασσιτερωθούν εκ των προτέρων. Μετά πιέζονται μαζί και ο θερμός συγκολλητήρας περνά κατά μήκος τους. Σε λεπτές εργασίες (επισκευές ηλεκτρικών συσκευών) χρησιμοποιούνται ηλεκτρικά κολλητήρια διαφόρων μορφών (Σχ.2.10).

Σχ.2.10 Ηλεκτρικοί συγκολλητήρες (κολλητήρια)

Page 22: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

22

2.2 Σκληρές συγκολλήσεις

Οι σκληρές συγκολλήσεις σε αντίθεση με τις μαλακές έχουν υψηλή θερμοκρασία συγκόλλησης. Οι πιο σημαντικές και περισσότερο χρησιμοποιούμενες είναι η μπρουντζοκόλληση και η ασημοκόλληση.

To συγκολλητικό υλικό της μπρουντζοκόλλησης είναι κράμα χαλκού, ψευδάργυρου και σε μικρή αναλογία πυριτίου ενώ της ασημοκόλλησης είναι κράμα χαλκού, ψευδάργυρου και αργύρου σε αναλογία που κυμαίνεται από 8 έως 80°/ο. Οι σκληρές συγκολλήσεις χρησιμοποιούνται ευρύτατα στις κολλήσεις χαλκού και των κραμάτων του, σε επισκευαστικές εργασίες, σε συνδέσεις σωλήνων και σε συ-γκολλήσεις πλακιδίων κοπτικών εργαλείων τόρνου (Σχ.2.11). Πολύ διαδεδομένη είναι επίσης η χρησιμοποίηση των σκληρών συγκολλήσεων σε κατασκευές φωτιστικών και σκελετών ποδηλάτων.

Πλακίδιο Σ υγκολλητικό υλικό (Cu)

Αποξειδωτικό υλικό Στέλεχος

Σχ.2.11 Συγκόλληση κοπτικών πλακιδίων. Τα πλακίδια των σκληρομετάλλων συγκολλούνται, σε βιομηχανικό επίπεδο, μέσα σε

ηλεκτρικούς φούρνους με καθαρό ηλεκτρολυτικό χαλκό. Mπρουντζοκόλληση

Η μπρουντζοκόλληση πραγματοποιείται μόνο με τη βοήθεια του καυστήρα οξυγονοασετυλίνης επειδή απαιτεί μια θερμοκρασία τήξης αρκετά υψηλή (750-920οC). Πραγματοποιείται σε όλες τις θέσεις των κομματιών (Σχ.2.12) σε αντίθεση με την κασσιτεροκόλληση που γίνεται μόνο σε επάλληλη θέση. Τα κομμάτια θερμαίνονται σε θερμοκρασία χαμηλότερη από το σημείο τήξης του συγκολλητικού υλικού και η κόλληση πετυχαίνεται με λιώσιμο μόνο του συγκολλητικού υλικού.

Page 23: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

23

Εξωτερική γωνία Επάλληλη σύνδεση Κατά μέτωπο

Σχ.2.12. Θέσεις μπρουντζοκόλλησης.

Σε όλα τα συγκολλητικά υλικά που χρησιμοποιούμε στη μπρουντζοκόλληση περιέχονται ειδικά στοιχεία που μειώνουν το σημείο τήξης. Με αυτό τον τρόπο η θερμοκρασία κόλλησης είναι χαμηλή. Για παράδειγμα η μπρουντζοκόλληση του μαλακού χάλυβα με σημείο τήξης περίπου 1450° C και του χαλκού με σημείο τήξης 1083° C γίνεται με συγκολλητικό υλικό του οποίου η θερμοκρασία τήξης είναι 880° C.

Το κράμα που αποτελεί το συγκολλητικό υλικό εναποτίθεται, στις επιφάνειες των κομματιών που πρόκειται να κολλήσουμε, σε ρευστή κατάσταση. Τα συγκολλούμενα άκρα μένουν πάντα σε στερεή κατάσταση και δε θερμαίνονται ποτέ στη θερμοκρασία τήξης του συγκολλητικού υλικού. Για να πραγματοποιηθεί μια ανθεκτική σύνδεση πρέπει να υπάρχει πρόσφυση μεταξύ του συγκολλητικού υλικού και των κομματιών. Η πρόσφυση είναι μια μοριακή αλληλοδιείσδυση στα επιφανειακά στρώματα των τμημάτων που έρχονται σε επαφή. (Σχ.2.13)

Η πρόσφυση γίνεται καλύτερα όταν το συγκολλητικό υλικό απλώνεται πάνω στην επιφάνεια του μετάλλου και προλαβαίνει να «ποτίσει» τα επιφανειακά στρώματα σε βάθος ελάχιστων μόνο μικρών του χιλιοστού όπως απέδειξαν εργαστηριακές μετρήσεις. Για να διευκολύνουμε το άπλωμα και την πρόσφυση του συγκολλητικού υλικού χρησιμοποιούμε ειδικά υλικά όπως είναι ο βόρακας σε αλοιφή ή σκόνη.

α

α> 90° Σωστή. To μέταλλο απλώνεται Καλή πρόσφυση = Καλή κόλληση.

α <90° Λάθος. To μέταλλο δεν απλώνεται

Κακή πρόσφυση = Κακή κόλληση.

Σχ.2.13. Μπρουντζοκόλληση

Εφαρμογές Χρησιμοποιείται ευρύτατα σε επισκευαστικές εργασίες κομματιών από χυτοσίδηρο,

χάλυβα, μπρούντζο, χαλκό καθώς και στην κόλληση διαφορετικών υλικών όπως χάλυβα με χυτοσίδηρο, χαλκό με χάλυβα κ.λπ. (Σχ. 2.14). Ειδικότερα χρησιμοποιείται:

Page 24: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

24

• Σε συνδέσεις από χάλυβα . που παρουσιάζουν κακή συγκολλητότητα στις άλλες μεθόδους •Σε συνδέσεις από μαλακό χάλυβα όπου δεν απαιτείται υψηλή μηχανική αντοχή όπως:

-Συνδέσεις ελασμάτων διαφορετικού πάχους. -Συνδέσεις εξωτερικής γωνίας και ιδιαίτερα σε συνδέσεις σωλήνων. -Συνδέσεις στις οποίες θέλουμε να αποφύγουμε παραμορφώσεις που προκαλούν οι

αυτογενείς συγκολλήσεις . •Σε συνδέσεις επικασσιτερωμένων και γαλβανισμένων ελασμάτων. •Σε επισκευές κομματιών από φαιό χυτοσίδηρο επειδή αποφεύγουμε τις μεγάλες διαστολές και συστολές λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας συγκόλλησης και ελαττώνου-με ή μηδενίζουμε το χρόνο προθέρμανσης και •Σε κολλήσεις κομματιών από ειδικό μαλακτοποιημένο χυτοσίδηρο όπου μόνο αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Σχ. 2.14. Μπρουντζοκόλληση διαφορετικών υλικών

Συγκολλητικά υλικά Τα συγκολλητικά υλικά που χρησιμοποιούμε στην μπρουντζοκόληση είναι κράματα χαλκού και ψευδαργύρου για συνήθεις κολλήσεις και χαλκού, ψευδαργύρου και νικελίου για κολλήσεις υψηλών απαιτήσεων ( Πίνακας 2.2 ). Και στις δύο περιπτώσεις όμως περιέχουν μια μικρή ποσότητα πυριτίου που κυμαίνεται από 0,1 έως 0,2% για να εμποδίζεται, κατά την τήξη, η εξάτμιση του ψευδαργύρου.

Πίνακας 2.2 . Υλικά μπρουντζοκόλησης

ΧΡΗΣΗ Χαλκός Ψευδάργυρος Νικέλιο Πυρίτιο Θερμοκρασία τήξης

Συνήθης 60°/ο 40°/ο - 01-0,2°/ο 880-890οC

Ειδική

(Μαγιασόρ) 50°/ο 40°/ο 10°/ο 0,2% 930-950οC

Στο εμπόριο κυκλοφορούν σε βέργες διαμέτρου 2 έως 8m m. Για ελάσματα με πάχος μεγαλύτερο από 4mm χρησιμοποιούμε βέργες με διάμετρο ίση με τα 3/4 του πάχους των.

Ι Προετοιμασία των άκρων Τα άκρα των κομματιών που πρόκειται να κολλήσουμε πρέπει, όπως και στην

κασσιτεροκόλληση να είναι καθαρά και απαλλαγμένα από χρώματα, λίπη, βερνίκια και διάφορες οξειδώσεις. Ο καθαρισμός αυτός γίνεται μηχανικά με τρόχισμα, λιμάρισμα ή αμμοβολή και χημικά με τη βοήθεια αποξειδωτικών και καθαριστικών

Page 25: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

25

υλικών. Η μορφή των άκρων παραμένει όπως έχει, χωρίς καμιά προετοιμασία, για πάχος ελασμάτων μέχρι 4mm και για μεγαλύτερο απαιτεί μια λοξοτομή που μπορεί να έχει διάφορες μορφές (Σχ.2.15).

Χωρίς λοξοτομή Με λοξοτομή σε σχήμα βε και «τακούνι». Σχ.2.15. Προετοιμασία των άκρων για μπρουντζοκόλληση Aποξειδωτικά υλικά

Τα αποξειδωτικά υλικά χρησιμοποιούνται είτε για να εμποδίσουν το σχηματισμό οξειδίων κατά τη θέρμανση είτε να βοηθήσουν στην καύση τους κατά την κόλληση. Βρίσκονται σε μορφή σκόνης ή αλοιφής και έχουν σα βάση το βόρακα και το βορικό οξύ. Υπάρχουν και αποξειδωτικά σε αέρια μορφή τα οποία με κατάλληλη διάταξη οδηγούνται στη φλόγά του καυστήρα και δίνουν καλύτερα αποτελέσματα λόγω της συνεχούς παρουσίας τους κατά τη συγκόλληση. Υπάρχουν ακόμα και αποξειδωτικά υλικά που είναι ενσωματωμένα στο συγκολλητικό υλικό.

Τεχνική μπρουντζοκόλλησης Η μπρουντζοκόλληση είναι σχετικά απλή στην εκτέλεσή της. Χρησιμοποιούμε καυστήρα οξυγονοασετυλίνης με παροχή ασετυλίνης από 50 έως 60 lt. την ώρα για κατά μέτωπο κολλήσεις ή με παροχή 75 έως 80 lt. την ώρα για κολλήσεις εσωτερικής ή εξωτερικής γωνίας.

Στερεώνου με τα κομμάτια που θα κολλήσουμε είτε με το ίδιο το βάρος τους, είτε με τη βοήθεια σφικτήρων είτε ακόμα δένοντάς τα, φροντίζοντας παράλληλα να έχουν καλή επαφή και κατευθύνουμε τη φλόγα στο πιο χονδρό κομμάτι. Θερμαίνουμε το κομμάτι στην κατάλληλη θερμοκρασία, η οποία κυμαίνεται από 750 έως 920°C και πλησιάζουμε το συγκολλητικό υλικό που λιώνει σχηματίζοντας τη ραφή κόλληση (Σχ. 2.16 ).

Θέση του καυστήρα και του συγκολλητικού υλικού για κατά μέτωπο συγκόλληση

Σχ. 2.16 Σχηματισμός της ραφής

Page 26: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

26

Στις περισσότερες κολλήσεις με μπρουντζοκόλληση χρησιμοποιούμε συγκολλητικό

υλικό σε βέργα την οποία πριν τη λιώσουμε με τη φλόγα, τη θερμαίνουμε και τη «βου τάμε» στο αποξειδωτικό υλικό για να έχουμε καθαρή ραφή κόλλησης. Όταν τα κομμάτια που πρόκειται να κολλήσουμε έχουν μεγάλο μήκος και λεπτό σχετικά πάχος τότε ποντάρουμε σε ίσα διαστήματα τα άκρα τους για να διατηρήσουμε το διάκενο σταθερό σε όλο το διάστημα της κόλλησης. Σε περιπτώσεις κόλλησης σύνθετων και μεγάλου μεγέθους κομματιών προθερμαίνουμε τοπικά σε θερμοκρασία 200-300° C και μετά πραγματοποιούμε το κόλλημα. Αμέσως μετά το κόλλημα επαναθερμαίνουμε τα κομμάτια και τα καλύπτουμε με θερμομονωτικό υλικό ή πιο απλά με τη στάχτη του καμινιού, ώστε η απόψυξή τους να γίνει αργά για να ελαττώσουμε και να εξισορροπήσουμε τις εσωτερικές τάσεις που αναπτύσσονται κατά το κόλλημα. Στον Πίνακας 2.2 αναφέρονται τα πιο συνήθη ελαττώματα της μπρουντζοκόλλησης, οι αιτίες που τα προκαλούν καθώς και η διόρθωσή τους. Πίνακας 2.2 Ελαττώματα της μπρουντζοκόλλησης

ΕΛΑΤΤΩΜΑΤΑ ΜΠΡΟΥΝΤΖΟΚΟΛΛΗΣΗΣ

ΕΛΑΤΤΩΜΑΤΑ ΑΙΤΙΕΣ ΔΙΟΡΘΩΣΗ

Συγκαλούμενα κομμάτια Θέρμανση στη σωστή ερμοκρα

πολύ ζεστά ή πολύ κρύα σία σε συνάρτηση με TO μέταλλο

των συγκολλούμενων κομματιών

Κακός καθαρισμός των Επιμελής καθαρισμός των άκρων

άκρων των κομματιών που θα κολληθούν με τρόχιση, To συγκολλητικό λιμάρισμα κ.λπ.

υλικό γλυστράει και δεν ποτίζει βασικό μέταλλο.

Συγκολλητικό υλικό ακα- Επιλογή κατάλληλου συγκολλη

τάλληλο για το βασικό με μρ-

τικού υλικού σε σχέση με το βα

ταλλο σικό μέταλλο

Ακατάλληλο αποξειδωτι- Επιλογή κατάλληλου αποξειδω

κό υλικό σε σχέση με τη τικού υλικού σε σχέση με TO βα-

θερμοκρασία κόλλησης σικό μέταλλο και το συγκολλητι

κό υλικό

Πολύ υψηλή θερμοκρα- Μείωση της παροχής του ακρο

σία θέρμανσης φυσίου. Προθέρμανση αν χρειά

ζεται Το κορδόνι έχει κοκκώδη

όψη και υπόλευ κο περίγραμμα. Υπερθέρμανση του συ- Χωρίς προθέρμανση του συγκολ

γκολλητικού υλικού με λητικού υλικού

απαγωγή του ψευδάργυ-

ρου

Page 27: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

27

Aσημοκόλληση

Η ασημοκόλληση είναι η δεύτερη σε σπουδαιότητα σκληρή κόλληση και πραγματοποιείται με συγκολλητικό υλικό που περιέχει άργυρο σε περιεκτικότητα μεγαλύτερη από 8% και άλλα στοιχεία όπως χαλκό, ψευδάργυρο, κασσίτερο, κάδμιο και σε ειδικές περιπτώσεις νικέλιο και μαγγάνιο (Πίνακας 2.3). Και εδώ, όπως και στην μπρουντζοκόλληση, το συγκολλητικό υλικό είναι εκείνο που δημιουργεί την κόλληση.

To σημείο τήξης του συγκολλητικού υλικού της ασημοκόλλησης επηρεάζεται άμεσα από την περιεκτικότητα σε άργυρο. Έτσι όσο το ποσοστό Ag είναι πιο μεγάλο τόσο το σημείο τήξης είναι πιο χαμηλό.

Για να πραγματοποιήσουμε μία σωστή και ανθεκτική κόλληση πρέπει, τα κομμάτια που θα κολλήσουμε, να είναι καθαρά και επιμελώς αποξειδωμένα. Σε κολλήσεις που καταπονούνται σε διάτμηση δημιουργούμε ένα θηλύκωμα ώστε να ενισχύσουμε ακόμα περισσότερο την αντοχή τους (Σχ 2.17.). Ακόμα δεν πρέπει να έχουμε απότομες αλλαγές του πάχους των συγκολλούμενων κομματιών και πρέπει να εξασφαλίζουμε μια πολύ καλή εφαρμογή τους με μικρό και ομοιόμορφο διάκενο (0,03 έως 0,1 mm) για να διευκολύνεται η τριχοειδής σύνδεση πάνω στην οποία στηρίζεται η ασημοκόλληση .

Κυκλικό θηλύκωμα Διπλό Θηλύκωμα Σχ 2.17. Ασημοκόλληση σε διαμορφωμένα άκρα

Τα αποξειδωτικά υλικά που χρησιμοποιούμε έχουν σα βάση τον βόρακα που τον επαλείφουμε με πινέλο όταν είναι σε υγρή κατάσταση ή τον μεταφέρουμε με τη βέργα του συγκολλητικού υλικού την οποία θερμαίνουμε προηγουμένως. Μερικές φορές το ίδιο συγκολλητικό υλικό που είναι σε μορφή βέργας φέρει εσωτερικά ή εξωτερικά ενσωματωμένο το αποξειδωτικό υλικό.

To συγκολλητικό υλικό κυκλοφορεί στο εμπόριο σε μορφή σύρματος, ελάσματος ή σκόνης και επιλέγεται κάθε φορά η μορφή που είναι η πιο κατάλληλη σε κάθε περίπτωση.

Τα μέσα θέρμανσης που χρησιμοποιούμε είναι ποικίλα και διαφορετικά, όπως καυστήρας οξυγονοασετυλίνης, ηλεκτρικός φούρνος, καμινέτο υγραερίου κ.λπ. Το καμινέτο υγραερίου χρησιμοποιείται κυρίως για την κόλληση κομματιών μικρών διαστάσεων. Οι ραφές, σ' αυτή την περίπτωση, αν πραγματοποιηθούν σωστά, δεν απαιτούν καμιά εργασία φινιρίσματος και παρουσιάζουν μια πολύ ομοιόμορφη εμφά-νιση.

Η ασημοκόλληση χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση λεπτών κολλήσεων και ειδικότερα στην κατασκευή, φωτιστικών, ηλεκτρολογικών και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, στην αργυροχρυσοχοϊα, στην κατασκευή μικροαντικειμένων και στην

Page 28: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

28

κατασκευή κοσμημάτων, Πίνακας 2.3. Η περιεκτικότητα του συγκολλητικού υλικού, σε άργυρο στην κόλληση πολυτίμων μετάλλων είναι πολύ υψηλή και φθάνει σε ποσοστό 88°/ο.

* To συγκολλητικό υλικό εναποτίθεται στο σημείο που δείχνει το βέλος και μεταφέρεται στα σημεία επαφής των σωλήνων με το φαινόμενο των «τριχοειδών αγγείων».

Σχ. 2.18. Ασημοκόλληση

Με την ασημοκόλληση μπορούμε να πετύχουμε κολλήσεις σε πολύ διαφορετικά μέταλλα (Σχ. 2.18). Πολλές φορές μάλιστα, σε κομμάτια που παρουσιάζουν δυσκολίες στην αυτογενή συγκόλληση, είναι προτιμότερη η ασημοκόλληση επειδή δίνει καλύτερες και ανθεκτικότερες συνδέσεις.

Μετά την πραγματοποίηση της κόλλησης καθαρίζουμε τα υπολείμματα του αποξειδωτικού υλικού με ζεστό νερό και ειδικά μετά την κόλληση ανοξείδωτου χάλυβα πραγματοποιούμε και θερμική κατεργασία αδρανοποίησης στην περιοχή της ραφής ώστε να αποκτήσει ο χάλυβας την ανάλογη αντοχή στη διάβρωση.

Ασημοκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα

Κατά την ασημοκόλληση κομματιών από ανοξείδωτο χάλυβα που είναι και η πιο συνήθης εφαρμογή έχουμε να αντιμετωπίσουμε δυο κύριες δυσκολίες: 1. Την παρουσία του άνθρακα που ελαττώνει την αντοχή της κόλλησης στη διάβρωση.

Για να αποφύγουμε αυτό το μειονέκτημα, όταν βέβαια θέλουμε αυξημένη αντοχή διαλέγουμε χάλυβα με αρκετά μικρή περιεκτικότητα σε άνθρακα.

2. Τη γρήγορη δημιουργία οξειδίων του χρωμίου που είναι πάντα δύσκολο να την αποφύγουμε. Για να ελαττώσουμε όσο είναι δυνατό τα σχηματιζόμενα οξείδια χρησιμοποιούμε συγκολλητικό υλικό με χαμηλό σημείο τήξης (600-650° C) και ειδική αλοιφή που ενεργοποιείται στους 580 έως 700° C.

Page 29: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

29

Πίνακας 2.3 Κολλήσεις και εφαρμογές ασημοκόλλησης ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΣ ΣΥΝΘΕΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΘΕΡ/ΣΙΑ ΤΗΞHΣ

επί τοις %

LAg 12 Ag 11-13 Για μεγάλες συγκολλήσεις ελα

830° Cu 52 σμάτων συρμάτων, σωλήνων από Υπόλοιπο Ζη χάλυβα, χαλκό και κράματα αυ

τών.

Ag 11-13 Για συγκολλήσεις χαλκού και LAg 12 cd Cd 5-9 κραμάτων χαλκού.

800° Cu 52 Για συγκολλήσεις χαλκού με χά

Υπόλοιπο Ζη λυβα.

Ag 14-16 Για μικρές συγκολλήσεις κομ

LAg 15 Cd 8-12 ματιών από χάλυβα, χαλκό και 770° Cu 49 κραμάτων χαλκού.

Υπόλοιπο Ζη

Ag 19-21 Για μικρές συγκολλήσεις λεπτών

LAg 20 Cd 13-17 ελασμάτων από χάλυβα, χαλκό 750° Cu 43 και κράματα χαλκού (Λαβές μα

Υπόλοιπο Ζη χαιριών).

Για συγκολλήσεις λεπτών ελα

Ag 24-26 σμάτων, συρμάτων κ.λπ. από LAg 25 Cu 43 λυβα, χαλκό και κράματα

χαλκού 780° Υπόλοιπο Ζη όταν απαιτείται αντοχή εν Θερ

μώ.

Ag 29-31 Για μικρές συγκολλήσεις λεπτών

LAg 30 cd 12 Cd 10-14 ελασμάτων, συρμάτων και 700° Cu 36 νων από χαλκό και κράματα

χαλ Υπόλοιπο Ζη κού.

Ag 37-39 Για μικρές συγκολλήσεις σε κομ LAg 38 Cu 42 μάτια από χάλυβα κατασκευών 800° Sn 4 και μπρούντζο όταν απαιτείται

Υπόλοιπο Ζη αντοχή σrο Θαλασσινό νερό.

Για συγκολλήσεις κομματιών από Ag 44-46 ανοξείδωτο χάλυβα, χαλκό και

LAg 45 Cd 18-22 κΡάματα, χαλκού όταν απαιτείται 620° Cu 19

Υπόλοιπο Ζη αντοχή στη Θέρμανση και στις

παραμορφώσεις.

Ag 48-50 Για συγκολλήσεις και επισκευές

LAg 49 Cu 18 κομματιών από χρωμονικελιού 690° Μη 8 χο χάλυβα και σκληρομέταλλα.

Υπόλοιπο Ζη

LAg 50 Ag 49-51 Cd 3-7

Για συγκολλήσεις χαλκού και

700° Cu 32 κραμάτων όταν απαιτείται αντο

χή στην οξείδωση. Υπόλοιπο Ζη

Page 30: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

30

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ ΑΥΤΟΓΕΝΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ

Αυτογενείς συγκολλήσεις λέμε τις συγκολλήσεις που για να πραγματοποιηθούν απαιτείται τοπική τήξη των προς συγκόλληση κομματιών και εναπόθεση ή όχι συγκολλητικού υλικού ίδιας ή παρεμφερούς με αυτά φύσης.

Βασική επιδίωξη στην αυτογενή συγκόλληση είναι να πετύχουμε μια σύνδεση με τέτοια ομοιογένεια ώστε η ραφή να παρουσιάζει τα ίδια μηχανικά χαρακτηριστικά με τα βασικά μέταλλα. Οι κυριότερες μέθοδοι αυτογενούς συγκόλλησης είναι, Σχ. 3-1:

Ηλεκτρoσυγκόλληση Συγκόλληση με ηλεκτρικη αντίσταση Οξυγονοσυγκόλληση

Σχ. 3-1. Αυτογενείς συγκολλήσεις •Η συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο. Η μέθοδος αυτή αναπτύσσεται συνεχώς τα τελευταία χρόνια και τείνει να περιορίσει σημαντικά τη χρήση του καυστήρα συγκόλλησης λόγω της ευκολίας και της ταχύτητας στην εκτέλεσή της. Βρίσκει εφαρμογή σε πάρα πολλές και ποικίλες κατασκευές, από την κατασκευή μικροαντικειμένων μέχρι την κατασκευή πλοίων, αεροπλάνων, βαγονιών, γεφυρών κ.λπ. •Η συγκόλληση με αντίσταση. Χρησιμοποιείται κυρίως σε κατασκευές με λεπτά ελάσματα από χάλυβα και ελαφρά μέταλλα όπως στις κατασκευές αμαξωμάτων αυτοκινήτων, βαγονιών σιδηροδρόμων, αεροπλάνων, πλοίων. κ.λπ. • Η συγκόλληση με αδρανή ατμόσφαιρα. Είναι από τις πιο σύγχρονες και ευρύτατα χρησιμοποιούμενες μεθόδους κυρίως για τη συγκόλληση ελαφρών μετάλλων, κραμάτων χαλκού, νικελίου κλπ.. • Η συγκόλληση με οξυγονοασετυλίνη. Είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την συγκόλληση ελασμάτων, σωλήνων κλπ. από σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μέταλλα και κυρίως σε επισκευαστικές εργασίες.

Εκτός απ' τις παραπάνω συγκολλήσεις, για τις οποίες θα μιλήσουμε εκτενέστερα στη συνέχεια, εφαρμόζουμε σε ειδικές περιπτώσεις κατασκευών υψηλών απαιτήσεων και άλλες μεθόδους συγκόλλησης και κοπής των μετάλλων οι κυριότερες από τις οποίες είναι: • Συγκόλληση με τριβή. Εφαρμόζεται κυρίως στις συγκολλήσεις σωλήνων. • Συγκόλληση με υπερήχους. • Συγκόλληση με πίεση εν ψυχρώ.

• Συγκόλληση με ακτίνες Laser. • Συγκόλληση και κοπή με πλάσμα κ.λπ.

Page 31: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

31

3.1. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΟΞΥΓΟΝΟΑΣΕΤΥΛΙΝΗ

Η οξυγονοσυγκόλληση είναι μια αυτογενής συγκόλληση και πραγματοποιείται με τήξη των άκρων των προς συγκόλληση κομματιών και προσθήκη ή μη συγκολλητικού υλικού. Η απαραίτητη θερμότητα εξασφαλίζεται με τη βοήθεια ενός καυστήρα οξυγονοασετυλίνης.

Φιάλες οξυγόνου

Στην οξυγονοσυγκόλληση χρησιμοποιούμε κυρίως το οξυγόνο και την ασετυλίνη. To οξυγόνο είναι αέριο άχρωμο, άοσμο και άγευστο, συμβολίζεται δε διεθνώς με το γράμμα Ο. Χρησιμοποιείται σαν βοηθητικό καύσης όλων των καύσιμων αερίων τα οποία βρίσκονται υπό πίεση μέσα σε φιάλες. Βιομηχανικά εξάγεται είτε με ηλεκτρόλυση του νερού είτε με απόσταξη του ατμοσφαιρικού αέρα μετά την υγροποίησή του στους -183° C.

To οξυγόνο αποθηκεύεται και διακινείται σε κυλινδρικές φιάλες στις οποίες είναι συμπιεσμένο με πίεση 150kg/cm2. Οι φιάλες είναι κατασκευασμένες από πολύ ανθεκτικό ειδικό χάλυβα (80kg/mm2) και δοκιμάζονται σε πίεση τουλάχιστον 250kg/cm2. Η δοκιμή αυτή επαναλαμβάνεται για λόγους ασφαλείας κάθε τρία χρόνια. Η χωρητικότητα των φιαλών ποικίλλει με πιο συνηθισμένες αυτές των 5 και 7 κυβικών μέτρων, μετρούμενες πάντα σε ατμοσφαιρική πίεση.

Tο κάτω μέρος της φιάλης καταλήγει σε τετράγωνη ή στρογγυλή βάση για να στηρίζεται σε αντίθεση με το επάνω που σχηματίζει ένα λαιμό. Πάνω στο λαιμό στερεώνεται το κλείστρο για το γέμισμα ή το άδειασμα της φιάλης το οποίο προστατεύουμε με ένα βιδωτό καπάκι , Σχ. 3-2.

Για γα μη μπερδεύουμε και να ξεχωρίζουμε τις φιάλες που περιέχουν διαφορετικά αέρια ο λαιμός των φιαλών οξυγόνου χρωματίζεται με λευκό ή μπλε χρώμα και φέρει την ένδειξη ΟΧΥ. Στο λαιμό της κάθε φιάλης μαρκάρεται η ημερομηνία κατασκευής και οι ημερομηνίες των διαδοχικών δοκιμών καθώς και η χωρητικότητά τους σε νερό.

Σχ. 3-2. Φιάλη και κλείστρο οξυγόνου. Το οξυγόνο μεταφέρεται στον καυστήρα με μπλε ή γκρι ελαστικούς αγωγούς. Ο μανοεκτονωτής προσαρμόζεται με σπείρωμα.

Φιάλες ασετυλίνης

Η ασετυλίνη (C2H2) είναι ένα αέριο άχρωμο, μη τοξικό και με δυσάρέστη οσμή που οφείλεται στις ξένες ουσίες που περιέχει.

Διαλύεται σε μεγάλο αριθμό υγρών. Σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία 15° ένα μέρος ακετόνης διαλύει 25 μέρη ασετυλίνης. Σε πίεση 10 atm 1 λίτρο ακετόνης διαλύει 250 λίτρα ασετυλίνης.

Page 32: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

32

Η ασετυλίνη είναι ένα αέριο που όταν πιεσθεί περισσότερο από 1,5 atm. αποσυντίθεται απότομα στα στοιχεία που την αποτελούν και εκρήγνυται με εκκωφαντικό θόρυβο και έκλυση πολύ μεγάλης θερμότητας. Tα μείγματα ασετυλίνης και ατμοσφαιρικού αέρα και ιδιαίτερα ασετυλίνης και οξυγόνου είναι εκρηκτικά.

Η ασετυλίνη παράγεται από το ανθρακασβέστιο (CaC2) μέσα σε ειδικές συσκευές που λέγονται γεννήτριες. To ανθρακασβέστιο ερχόμενο σε επαφή με το νερό που υπάρχει μέσα στη γεννήτρια αντιδρά και παράγει την ασετυλίνη. Ενα κιλό ανθρακασβέστιο δίνει τουλάχιστον 280 lt. ασετυλίνη.

CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2

Οπως είδαμε πιο πάνω, είναι επικίνδυνο να συμπιέσουμε την αέρια ασετυλίνη σε πίεση πάνω από 1 Kg/ cm2. Εάν όμως είναι διαλυμένη σε υγρή κατάσταση τότε μπορούμε να τη συμπιέσουμε χωρίς κίνδυνο μέχρι 20Kg/cm2 και να την αποθηκεύσουμε σε χαλύβδινες φιάλες. Γι' αυτό το λόγο η ασετυλίνη μετά την παραγωγή της στις γεννήτριες και τον καθαρισμό της στις αντίστοιχες συσκευές οδηγείται αργά από συμπιεστές στις φιάλες μέσα στις οποίες υπάρχει ακετόνη και πορώδης μάζα όπου διαλύεται προοδευτικά μέχρι να φθάσει σε πίεση 15Kg/cm2.

Οι φιάλες ασετυλίνης κατασκευάζονται από χάλυβα υψηλής αντοχής και δοκιμάζονται υδραυλικά σε πίεση 60Kg/cm2. Εχουν την ίδια μορφή με αυτές του οξυγόνου αλλά, για να διακρίνονται και να μη μπερδεύονται με αυτές, βάφονται με κίτρινο χρώμα. Tο κλείστρο διαφέρει από το αντίστοιχο της φιάλης οξυγόνου στο ότι φέρει μια υποδοχή πάνω στην οποία στερεώνονται οι μανοεκτονωτές με μια τετράγωνη φουρκέτα (σχ. 3-3). Οι φιάλες που χρησιμοποιούμε συνήθως έχουν χωρητικότητα 4m3 σε πίεση 15Kg/cm2 και το βάρος τους, σε θερμοκρασία 15° C κυμαίνεται γύρω στα 60kg.

Σχ. 3-3. Φιάλη και κλείστρο ασετυλίνης. Η ασετυλίνη μεταφέρεται στον καυστήρα με κόκκινους ελαστικούς αγωγούς. Ο μανοεκτονωτής στερεώνεται με φουρκέτα.

Page 33: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

33

Βαλβίδες ασφαλείας Για να αποφύγουμε τη δημιουργία εκρηκτικού μείγματος ασετυλίνης και οξυγόνου

από πιθανή ανάμειξη των δύο αυτών αερίων, κυρίως από εισροή οξυγόνου στις σωληνώσεις της ασετυλίνης, χρησιμοποιούμε ειδικές βαλβίδες ασφαλείας. Αυτές οι βαλβίδες αφενός εμποδίζουν την επιστροφή των αερίων (βαλβίδες αντεπιστροφής) και αφετέρου την επιστροφή της φλόγας (φλογοπαγίδες). Διακρίνονται σε βαλβίδες που τοποθετούνται στην κεντρική εγκατάσταση ασετυλίνης (υδραυλικές) ή αμέσως μετά τον εκτονωτή (ξηρές) και σε βαλβίδες που τοποθετούνται στους ελαστικούς αγωγούς κοντά στον καυστήρα.

Για να πραγματοποιήσουμε μια συγκόλληση πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το οξυγόνο και την ασετυλίνη σε προσδιορισμένη και σταθερή πίεση ανεξάρτητα από την πίεση που βρίσκονται μέσα στις φιάλες. Γι' αυτό το σκοπό τοποθετούμε τόσο στη φιάλη της ασετυλίνης όσο και στη φιάλη του οξυγόνου μια συσκευή που λέγεται μανοεκτονωτής (σχ. 3-4).

Ο μανοεκτονωτής είναι εφοδιασμένος με δύο μανόμετρα, ένα που δείχνει την πίεση του αερίου μέσα στη φιάλη και λέγεται υψηλής πίεσης και ένα που δείχνει την πίεση παροχής και λέγεται χαμηλής πίεσης. Φέρει ακόμα ένα διακόπτη με τον οποίο κλείνουμε ή ανοίγουμε την παροχή του αερίου προς τους ελαστικούς αγωγούς και τον καυστήρα, μια βαλβίδα ρύθμισης της πίεσης εξόδου του αερίου προς τους ελαστικούς αγωγούς και μια βαλβίδα ασφαλείας. α. Μανόμετρο Υ Π Ο πεπλατυσμένος σωληνίακος ανοίγει β. Μανόμετρο X.Π. και κλείνει με την πίεση του αερίου γ. Μανοεκτονωτης και κινεί αναλογα τη βελόνα ένδειξης δ. Κυκλοφορία αερίου ε. Κλείσιμο της κυκλοφορίας Ρ. α β

Σχ.3-4. Μανοεκτονωτές Λειτουργία μανομέτρου

Page 34: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

34

Φλόγα οξυγονοασετυλίνης Η φλόγα οξυγονοασετυλίνης παράγεται από την καύση της ασετυλίνης με το οξυγόνο και χρησιμοποιείται περισσότερο επειδή:

• Aπαιτεί το λιγότερο καθαρό οξυγόνο. • Περιέχει τους λιγότερους υδρατμούς. • Δημιουργεί μία αναγωγική φλόγα προστατεύοντας έτσι το λιωμένο μέταλλο. •Ρυθμίζεται εύκολα και • Πιάνει την υψηλότερη θερμοκρασία από όλες τις συγκολλητικές φλόγες. Προέρχεται από την καύση 1 όγκου ασετυλίνης (καύσιμο αέριο) και 2,5 όγκων οξυγόνου (βοηθητικό καύσης) από τους οποίους ο ένας προέρχεται από τη φιάλη και το υπόλοιπο από την ατμόσφαιρα.

Ο καυστήρας συγκόλλησης είναι το εργαλείο με το οποίο πραγματοποιούμε τη μείξη του καύσιμου αερίου και του οξυγόνου σε κατάλληλες αναλογίες και πιέσεις. 'Ετσι έχουμε στο ακροφύσιο μια φλόγα κατάλληλη για συγκόλληση (σχ.3-5). Οι καταναλισκόμενες ποσότητες αερίων που προέρχονται από τις φιάλες έπρεπε, θεωρητικά, να είναι ίδιες. Στην

Ακροφύσιο C2H2+O 3050° 3100° 2850° 2700° 2400°

Σχ.3-5. Φλόγα οξυγονοασετυλίνης πραγματικότητα όμως ο καυστήρας καταναλώνει 1,1 έως 1,2 φορές μεγαλύτερη ποσότητα οξυγόνου από αυτή της ασετυλίνης. Οι καυστήρες, ανάλογα με την πίεση της ασετυλίνης διακρίνονται σε δύο τύπους, σε καυστήρες χαμηλής και καυστήρες υψηλής πίεσης. Χαρακτηρίζονται από την ωριαία κατανάλωση της ασετυλίνης η οποία αναγράφεται στα ακρο-φύσια (σχ. 3-6). Αυτοί που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι οι της χαμηλής πίεσης επειδή λειτουργούν με οποιαδήποτε πίεση ασετυλίνης.

Σχ. 3-6. Σειρά ακροφυσίων. Τα ακροφύσια κατασκευάζονται από χαλκό. Η διάμετρος της οπής παροχής ποικίλλει και εξαρτάται από τo πάχος και τη φύση των προς συγκόλληση κομματιών.

Page 35: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

35

Καυστήρας χαμηλής πίεσης (σχ. 3-7). Αποτελείται από ένα σώμα σε σχήμα χειρολαβής και από πολλά εξαρτήματα που

είναι προσαρμοσμένα πάνω του. Η χειρολαβή φέρει δύο υποδοχές για τη σύνδεση των ελαστικών αγωγών καθώς και διακόπτες ρύθμισης των αερίων.

Εσωτερικά περιλαμβάνει δύο αγωγούς. Από τον κεντρικό φθάνει με μεγάλη ταχύτητα και πίεση το οξυγόνο παρασύροντας συγχρόνως την ασετυλίνη που διοχετεύεται με χαμηλή πίεση από ένα δεύτερο αγωγό. Τα δύο αέρια αναμειγνύονται στον αναμείκτη και καταλήγουν στο ακροφύσιο όπου αναφλεγόμενα παράγουν μια υψηλή θερμοκρασία.

Διακόπτης ασετυλίνης

Σx.3-7 . Καυστήρας χαμηλής πίεσης

Ρύθμιση της φλόγας

Προκειμένου να ανάψουμε τον καυστηρα ανοίγουμε περισσότερο το διακόπτη της ασετυλίνης και λιγότερο το διακόπτη του οξυγόνου, στη συνέχεια πλησιάζουμε το ακροφύσιο σε μια φλόγα και αμέσως μετά ανοίγουμε το οξυγόνο για να αποφύγουμε τον πολύ καπνό που παράγεται.

Η σωστή ρύθμιση της φλόγας πετυχαίνεται όταν έχουμε στο ακροφύσιο κατάλληλη αναλογία οξυγόνου και ασετυλίνης. To άναμμα του καυστήρα όπως είδαμε γίνεται με λιγότερο οξυγόνο. Στη συνέχεια αυξάνοντας την παροχή του οξυγόνου παρατηρούμε ότι η φλόγα γίνεται πιο καθαρή και φθάνουμε στη σωστή ρύθμιση όταν δούμε ότι η ακίδα ξεχωρίζει χαρακτηριστικά από την υπόλοιπη φλόγα. Σ' αυτή την περίπτωση οι αναλογίες οξυγόνου-ασετυλίνης είναι κανονικές και λέμε ότι η φλόγα είναι ουδέτερη (σχ.3-8α). ' Οταν έχουμε περισσότερη ασετυλίνη η φλόγα είναι ανθρακωτική (σχ.3-8β) και διακρίνεται από τους μικρούς σπινθήρες που ξεπηδούν από το λουτρό τήξης. Αντίθετα όταν έχουμε περισσότερο οξυγόνο η φλόγα είναι οξειδωτική (σχ.3-8γ) και διακρίνεται από τον «αφρό» που δημιουργείται στο λουτρό τήξης.

Page 36: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

36

α. Ουδέτερη φλόγα = Σωστή αναλογία αερίων. β. Ανθρακωτική φλόγα = Περισσότερη ασετυλίνη γ. Οξειδωτική φλόγα = Περισσότερο οξυγόνο.

Σχ. 3-8. Είδη φλόγας οξυγονοασετυλίνης

Πρακτική της συγκόλλησης

Η προετοιμασία των άκρων παίζει σημαντικό ρόλο στην καλή συγκόλληση και πρέπει να γίνεταί με σχολαστικότητα και να είναι ανάλογη με τη θέση που βρίσκονται τα κομμάτια μεταξύ τους.

1.Κατά μέτωπο συγκόλληση. Η πιο απλή προετοιμασία, σ' αυτή τη θέση των κομματιών, είναι αυτή που δεν απαιτεί καμιά κατεργασία των άκρων. Αφήνουμε μόνο ένα διάκενο μεταξύ των άκρων ίσο με το μισό του πάχους των ελασμάτων (σχ. 3-9). Τα χονδρά ελάσματα λοξοτομούνται για να έχουμε σωστή διείσδυση της συγκόλλησης. Η λοξοτομή μπορεί να γίνει από τη μιά (σχ.3-10) ή από τις δύο πλευρές (σχ.3-11)

Σχ. 3-9. Χωρίς λοξoτο- Σχ. 3-10. Απλή λοξοτομή Σχ.3-11. Διπλή λοξοτομή

Η συγκόλληση πολύ λεπτών ελασμάτων με e < 1mm διευκολύνεται με ανασήκωμα των άκρων που αντικαθιστά και το συγκολλητικό υλικό (Σχ.3-12 και 13).

Σχ.3-12, Σχ.3-13, Σχ.3-14.

Σχ.3-15. Σχ.3-16.

Page 37: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

37

Όταν τα ελάσματα που πρόκειται να ενώσουμε είναι διαφορετικού πάχους η προετοιμασία των άκρων γίνεται όπως φαίνεται στο σχήμα 3.14 με την προϋπόθεση ότι η διαφορά του πάχους δεν είναι πολύ μεγάλη και υπάρχει δυνατότητα συγκόλλησης και από τις δύο πλευρές. Αν δεν υπάρχει τέτοια δυνατότητα τότε διαμορφώνουμε τα άκρα όπως φαίνεται στο σχήμα 3.15 και αν η διαφορά πάχους είναι πολύ μεγάλη όπως στο σχήμα 3.16.

2. Συγκόλληση γωνίας. Η συγκόλληση γωνίας πραγματοποιείται χωρίς καμιά προετοιμασία, εκτός από ελάχιστες περιπτώσεις, είτε πρόκειται για εσωτερική είτε για εξωτερική γωνία (σχ.3-17).

Σχ.3-17. Εσωτερική γωνία Εξωτερική γωνία

Συγκολλητικό υλικό Κατά τη συγκόλληση το λουτρό τήξης που δημιουργείται από το λιώσιμο των

συγκολλούμενων άκρων και του συγκολλητικού υλικού πρέπει να είναι ομοιογενές και να παρουσιάζει την ίδια σύνθεση. Γι' αυτό το λόγο το συγκολλητικό υλικό που χρησιμοποιούμε είναι απαραίτητο να έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με τo βασικό μέταλλο και να παρουσιάζει καθαρότητα. Η περιεκτικότητα σε θείο και φώσφορο δεν πρέπει να υπερβαίνει τo 0,04 και 0,07% αντίστοιχα. Για καλύτερα αποτελέσματα και βελτίωση των μηχανικών χαρακτηριστικών της ραφής προσθέτουμε σε μικρό ποσοστό και άλλα στοιχεία όπως μαγγάνιο, πυρίτιο, νικέλιο κλπ.. Στο εμπόριο το συγκολλητικό υλικό διατίθεται συνήθως σε βέργες με διάμετρο 3, 4, 5 και 6mm και σπανιότερα σε κουλούρες με διάμετρο μέχρι 4mm.

3.2. ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΤΟΞΟΥ

Όταν ένα σύρμα, που διαπερνάται από ηλεκτρικό ρεύμα, κοπεί απότομα τότε το ρεύμα τείνει να συνεχίσει την πορεία του δημιουργώντας ένα τόξο. To ηλεκτρικό τόξο είναι τόσο ισχυρότερο όσο η ένταση του ρεύματος και η απόσταση των άκρων είναι μεγαλύτερη. Για να πραγματοποιήσουμε μια συγκόλληση δημιουργούμε ένα τόξο μεταξύ του κομματιού που θέλουμε να κολλήσουμε το οποίο συνδέουμε στον ένα ακροδέκτη μίας γεννήτριας και ενός ηλεκτροδίου το οποίο συνδέουμε στον άλλο ακροδέκτη (Σχ. 3.18). Η θερμοκρασία που αναπτύσσεται έτσι φθάνει πάνω από 4000oC. To ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο είτε από άνθρακα (γραφίτη) είτε από μία μεταλλική ράβδο. Χρησιμο-ποιούμε, σχεδόν αποκλειστικά, το μεταλλικό ηλεκτρόδιο επειδή είναι συγχρόνως και

Page 38: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

38

συγκολλητικό υλικό ενώ το ηλεκτρόδιο από άνθρακα δεν χρησιμοποιείται επειδή απαιτεί τη χρήση μίας μεταλλικής ράβδου που παίζει το ρόλο του συγκολλητικού υλικού.

Επενδεδυμένο Λαβίδα(τσιμπιδα) ηλεκτρόδιο ηλεκτροδίου Μηχανή συγκολλήσεως

Τόξο Ραφή

Σχ. 3.18. Ηλεκτροσυγκόλληση τόξου

To ηλεκτρικό τόξο είναι μια πολύ φωτεινή δέσμη που ξεπηδάει μεταξύ της άκρης του ηλεκτροδίου και του κομματιού δημιουργώντας έτσι μια περιοχή λιωμένου μετάλλου που ονομάζεται κρατήρας (στην οξυγονοκόλληση λέγεται λουτρό τήξης). Σ' αυτόν τον κρατήρα κατευθύνεται και εναποτίθεται με μορφή σταγόνων λιωμένο μέταλλο που προέρχεται από το ηλεκτρόδιο όπου αναμειγνυόμενο με το αντίστοιχο του κρατήρα σχηματίζει τη ραφή συγκόλλησης. Για να ξεκινήσουμε ένα ηλεκτρικό τόξο ή όπως λέμε στην τεχνική γλώσσα για να «ανάψουμε» το ηλεκτρόδιο είναι απαραίτητο:

Να διαθέτουμε ηλεκτρικό ρεύμα με τέτοια ένταση ώστε να πυρακτώνει το άκρο του ηλεκτροδίου. Για να γίνει αυτό φέρουμε σε επαφή το ηλεκτρόδιο και το κομμάτι με αποτέλεσμα να παίρνουμε θερμότητα (φαινόμενο Joule). Να διαθέτουμε τάση ρεύματος που να μπορεί να προκαλέσει ιονισμό του διάκενου δηλαδή να ελαττώσει την ηλεκτρική αντίσταση της μάζας του αέρα που παρεμβάλλεται μεταξύ του ηλεκτροδίου και του κομματιού. Στην πράξη ο συγκολλητής, για να δημιουργήσει τόξο, κτυπάει ή τρίβει το

ηλεκτρόδιο πάνω στο κομμάτι και στη συνέχεια το ανασηκώνει φροντίζοντας να διατηρεί την απόσταση σταθερή. Τη στιγμή της επαφής το ρεύμα περνάει μέσα στο κύκλωμα και συνεχίζει να κυκλοφορεί δημιουργώντας τόξο όταν το ηλεκτρόδιο βρίσκεται σε απόσταση από το κομμάτι. Αυτό το τόξο δημιουργείται επειδή ο αέρας γίνεται αγωγός, λόγω ιονισμού, και διευκολύνει έτσι την μετατόπιση των ηλεκτρονίων μεταξύ του ηλεκτροδίου και του κομματιού. To πέρασμα της κάθε σταγόνας του ηλεκτροδίου προς το κομμάτι προκαλεί ένα βραχυκύκλωμα, όπως σα να ακουμπάει το ηλεκτρόδιο στο κομμάτι, που έχει σαν αποτέλεσμα την αυξομείωση της έντασης.

Page 39: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

39

Μηχανές ηλεκτροσυγκόλλησης Οι μηχανές ηλεκτροσυγκόλλησης κατατάσσονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες. Τις

στατές και τις περιστρεφόμενες. α) Στατές. Οι μηχανές αυτές είναι απλές και δεν περιλαμβάνουν κινούμενα τμήματα. Οι πιο απλές απ' αυτές τροφοδοτούνται με εναλλασσόμενο ρεύμα με τάση δικτύου (220V) και αποδίδουν εναλλασσόμενο ρεύμα κατάλληλο για συγκόλληση. Οι πιο σύνθετες αποδίδουν συνεχές ρεύμα με τη βοήθεια ανορθωτών.

β) Περιστρεφόμενες. Αυτές οι μηχανές είναι οπως μαρτυρεί και η ονομασία τους, περιστρεφόμενες και περιλαμβάνουν κατά κανόνα μια γεννήτρια ρεύματος που δίνει συνεχες ρεύμα και ένα κινητήρα που κινεί τη γεννήτρια.

Ένταση ρεύματος συγκόλλησης Η επιλογή της εντάσεως του ρεύματος είναι τo πιο σημαντικό από τα στοιχεία που εν-

διαφέρουν για ηλεκτροσυγκόλληση τοξου. Εύκολα μπορεί κανείς να κάνει λάθος με αποτέλεσμα την κακή συγκόλληση.

Κατά κανόνα είναι προτιμότερο να χρησιμοποιει κανείς υψηλοτερο ρεύμα παρά χαμηλοτερο. Αν έχουμε κανονική ένταση ρεύματος, το λιωμένο μέταλλο ακολουθεί μια φυσική ροή και η σκουριά από το μέταλλο παραμένει έξω από τη συγκολλητική ραφή. α. Ομοιόμορφη ραφή (κανονική ένταση) β. Ανομοιόμορφη ραφη (χαμηλή ένταση) γ. Μετατοπισμένη ραφή (υψηλή ένταση) Αν έχουμε χαμηλο ρεύμα, η τήξη του μετάλλου είναι ατελής, η ραφή γίνετάι ανο-μοιόμορφη και εμφανίζει πορους. Επίσης η σκουριά ανακατεύεται πολύ εύκολα με την κόλληση. Αν το ρεύμα είναι πολύ υψηλό, τα πλευρά της συγκολλήσεως εμφανίζονται συνήθως καμμένα και οι κυματισμοί της ραφής μετατοπισμένοι .

Η ένταση του ρεύματος αυξάνεται ανάλογα, με τη διάμετρο του ηλεκτροδίου και εξαρτάται ακόμη από την ποιότητα του και το είδος ή τη θέση της ραφής συγκολλήσεως των μετάλλων .

Στις στατές μηχανές η ρύθμιση γίνεται με ροοστάτες τους οποίους χειριζόμαστε με διάφορους μοχλούς ενώ στις περιστρεφόμενες η ρύθμιση γίνεται με ροοστάτη διέγερσης ή με μετακίνηση των ψηκτρών (σχ.3.19 και 3.20). Σε όλες σχεδόν τις μηχανές στις πινακίδες που τις συνοδεύουν μαζί με την ένδειξη της έντασης αναγράφεται και η αντίστοιχη

Ροοστάτης

Σχ.3.19. Ρύθμιση με ροοστάτη Σχ. 3.20. Ρύθμιση με κοχλία

Page 40: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

40

διάμετρος του χρησιμοποιούμενου ηλεκτροδίου. Οι ενδείξεις αυτές είναι γενικές και δεν καλύπτουν όλες τις περιπτώσεις. 'Οταν θέλουμε περισσότερες λεπτομέρειες καταφεύγουμε σε ειδικούς πίνακες όπως αυτοί που παραθέτουμε παρακάτω.

Πινακας 3.1

* Ο πίνακας δειχνει την μέση ενταση

Πινακας 3.2

ΕΝΤΑΣΗ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ TO ΠΑΧΟΣ ΤΩΝ ΕΛΑΣΜΑΤΩΝ

ΚΑΙ ΤΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟΥ

emm Φ 1,6 Φ 2 Φ 2,5 Φ 3,15 Φ 4 Φ 5 Φ 6,3

1 25Α - - - - - -

2 35 45Α 55Α - - - - 3 - 6 70 90Α - - -

4 - - 85 100 130Α - -

5 - - 90 110 130 160 6 - - - 120 140 18 8 - - - 125

. 150 170 -

10 - - - 130 160 190 230Α

12 - - - - 170 200 250

15 - - - - 180 210 270 20 - - - - 190 220 300

25 - - - - 200 230 320

30 - - - - 200 250 320 - - - - - 250 350

80 - - - - - 250 350

100 - - - - - 25 350

Η λ ε κ τ ρ ό δ ι α

Τα ηλεκτρόδια εξυπηρετούν δύο σκοπούς, αυτόν του αγωγού του ηλεκτρικού ρεύματος και αυτόν του συγκολλητικού υλικού. Εάν τo ηλεκτρόδιο αποτελείται από ένα

ΜΕΣΗ ΕΝΤΑΣΗ ΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΗ ΘΕΣΗ *

Διάμετρος Λεπτή Μέτρια Χονδρή ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Για κάθε τύ ηλεκτροδίου επένδυση επένδυση επένδυση πo ηλεκτροδίου αντιστοιχεί

1,6 25Α 30Α 35Α μια ελάχιστη και μια μεγιστη

ένταση τις οποίες δεν πρέ 2 40Α 50Α 55Α πει να ξεπερνάμε επειδή: 2,5 60Α 70Α 75Α - Κάτω από την ελάχιστη το 3,15 95Α 105Α 115Α τόξο σβήνει 4 130Α 150Α 160Α -- Πάνω από τη μέγιστη το 5 175Α 190Α 200Α ηλεκτρόδ ερυθροπυρώνεται 6,3 230Α 250Α 275Α 8 300Α 350Α 375Α

Page 41: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

41

μεταλλικό σύρμα στρογγυλής διατομής λέγεται γυμνό ηλεκτρόδιο. Ενώ αν τo μεταλλικό σύρμα περιβάλλεται από μια εύτηκτη ουσία τότε λέγεται επενδυμένο ή ηλεκτρόδιο με επένδυση .

Τα γυμνά ηλεκτρόδια αλλοιώνουν τo λουτρό τήξης λόγω της δράσης του οξυγόνου και του αζώτου του ατμοσφαιρικού αέρα και χρησιμοποιούνται πολύ σπάνια και μόνο με συνεχές ρεύμα.

Η επένδυση απελευθερώνοντας κατά τη συγκόλληση τα πτητικά στοιχεία που

περιέχει δημιουργεί ένα στρώμα αερίων πάνω απ' το λιωμένο μέταλλο (σχ. 3.21). To στρώμα αυτό δεν επιτρέπει την επαφή του λιωμένου μετάλλου με τον ατμοσφαιρικό αέρα γεγονός που θα επηρέαζε την ποιότητα της ραφής συγκόλλησης. Μετάφερει στο λουτρό τήξης μεταλλικά στοιχεία αντικαθιστώντας τα στοιχεια που χανονται κατά τη συγκολληση.

Η επένδυση είναι ένα πολύ σύνθετο κράμα ορυκτών και οργανικών ουσιών που ποικίλλει ανάλογα με τα αποτελέσματα που θέλουμε να έχουμε.

Μπορεί να είναι όξινη, βασική, ρουτιλίου, οξειδωτική και σελλιλόζας. Ολες οι επενδύσεις περιέχουν στοιχεία που διευκολύνουν την αποξείδωση και τον καθαρισμό του λιωμένου μετάλλου καθώς και πτητικές ουσίες που βοηθούν στην απαγωγή των αερίων της καύσης.

Η επένδυση, οποιασδήποτε σύνθεσης και αν είναι, επιδρά τόσο στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του τόξου όσο και στις μεταλλουργικές ιδιότητες της συγκόλλησής. Επηρεάζει ακόμα σε μεγάλο βαθμό την εμφάνιση του κορδονιού, την ταχύτητα τήξης, το βαθμό διείσδυσης και την ευκολία πραγματοποίησης της συγκόλλησης.

Σχ. 3.21. Στρώμα αερίων επένδυσης

Για να έχει επιτυχία η συγκολλητική ραφή, πρέπει να εκλέξουμε το κατάλληλο ηλεκ-τρoδιο και να ρυθμίσουμε την σωστή ένταση τoυ ρεύματος .

Ο τύπος του ηλεκτροδίου εξαρτάται απo τα μέταλλα που πρόκειται να συγκολλήσουμε, απo τn θέση που θα συγκολληθούν και από τις μηχανικές ιδιοτητες (αντοχή κλπ.) που απαι-τούνται από τη συγκολλητική ραφή.

Επίσης εκτός από τον κατάλληλο τύπο σπουδαία σημασία έχει και η εκλογή της δια-μέτρου του ηλεκτροδίου, που εξαρτάται από το πάχος και το είδος της ραφής (πίνακας 3.3).

Page 42: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

42

Πίνακας 3.3

Απόσταση ακρων

πάχος ελάσματος διάμετρος

b (mm) s(mm) ηλεκτροδίων (mm)

Χωρίς λοξοτομη 1 2

=s 1,5 2

2 2,5

Χωρίς λοξοτομη 3 3

=s/2 4 4

5 4

Με λοξοτομη μιας πλευρας 5 4

1,5 6 4 και 5

8 4 και 5

10 4 και 5

Με λοξοτομη 1α πλευρα 12 4 και 5

2 14 4,5 και 6

Με λοξοτομη δυο πλευρων

16 4,5 και 6

Page 43: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

43

Tυποποίηση ηλεκτροδίων

Η τυποποίηση των ηλεκτροδίων γίνεται με βάση τις διαστάσεις (διάμετρος, μήκος, πάχος επένδυσης κ.λπ), τις ανοχές και κυρίως τα μηχανικά χαρακτηριστικά τους όπως είναι η αντοχή σε κρούση, η αντοχή σε εφελκυσμό κ.λπ. Οι τυποποιήσεις είναι πολλές (DIN-BS-AVS/STM κ.λπ.) ανάλογα με τη χώρα προέλευσης των ηλεκτροδίων, όλες όμως τυπο-ποιούν τα ίδια χαρακτηριστικά.

To διεθνές σύστημα τυποποιήσεων ISO που έχει καθιερωθεί διεθνώς σαν το πιο αντιπροσωπευτικό χρησιμοποιεί ένα σύνολο γραμμάτων και αριθμών καθένα από τα οποία συμβολίζει ένα χαρακτηριστικό του ηλεκτροδίου. Πιο αναλυτικά χρησιμοποιεί όπως φαίνεται στους παρακάτω πίνακες: - 'Ενα γενικό σύμβολο Ε που συμβολίζει το ηλεκτρόδιο. -Τρεις αριθμούς που αναφέρονται στα τεχνικά χαρακτηριστικά και είναι: Α. 0 έως 6 για αντοχή σε εφελκυσμό Β. 1 έως 5 για επιμήκυνση επί τοις % και Γ. 1 έως 5 για αντοχή στην κρούση Πίνακας 3.4

Σύμβολο Αντοχή σε εφελ-

κυσμό (ελάχι- στη) σε Kg/cm2

Επιμήκυνση (ελάχιστη)

επί τοις %

Αντοχή στην κρούση (ελάχιστη)

kg/cm2 UF

0 _ _ _

1 41 14 5

2 44 18 7

3 48 22 9

4 52 26 11

5 56 30 13

6 60 _ _

Παράδειγμα: Ενα ηλεκτρόδιο με σύμβολα 2. 5. 3, σημαίνει αντίστοιχα. αντοχή σε εφελκυσμό 44 kg/ cm . σε κρούση 9 Kg/cm2 και επιμήκυνση 30%.

- ' Ενα σύμβολο που χαρακτηρίζει τον τύπο της επένδυσης

12 4 και 5

14 4 και 5

1.5 16 4 και 5

18 4,5 και 6

2 4,5 και 6

25 4,5 και 6

Page 44: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

44

και είναι συνήθως το αρχικό γράμμα της λατινικής λέξης που προσδιορίζει TO είδος του ηλεκτροδίου (Oxidant, Basic, Rutile, Acide, Cellulosique και U για τα υπόλοιπα είδη επένδυσης). - ' Εναν αριθμό που προσδιορίζει τη θέση συγκόλλησης από 1 έως 4. ήτοι:

1 για όλες τις θέσεις 2 για όλες τις θέσεις εκτός από κατεβατή συγκόλληση 3 για επίπεδη θέση

4 για επίπεδη θέση

- ' Εναν αριθμό που προσδιορίζει τον τρόπο ηλεκτρικής σύνδεσης από 0 έως 9.

Πίνακας 3.5

Σύμβολο Συνεχές ρεύμα. Συνιστώ-

Εναλλασόμενο ρεύμα. Ονο

μενη πολικότητα (2) μαστική τάση εν κενώ (Vo).

0(1) +

1 + ή - 50

2 - 50

3 + 50

4 + ή - 70

5 - 70

6 + 70

7 + ή - 90

8 - 90

9 + 90

(1). Συμβολισμός χρησιμοποιούμενος σε ηλεκτρόδια που εργάζονται αποκλειστικά με συνεχές ρεύμα. (2). Πολικότητα θετική +. Πολικότητα αρνητική –

Παράδειγμα. Ενα ηλεκτρόδιο Ρουτιλίου αναλύεται με τον ακόλουθο τρόπο. > 44 >30 > 9 Ε [2] [5] [3] R [1] [2]

Τρόπος ηλεκτρικής σύνδεσης Γενικό σύμβολο Πολικότητα αρνητική (-) Ρεύμα συνεχές ή εναλλασσόμενο

Αντοχή σε εφελκυ- Αντοχή στην κρούση (kg/cm2 UF) σμό σε kg/cm2 Επιμήκυνση επι τοις %

θέση συγκόλλησης (όλες οι θέσεις)

Page 45: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

45

Είδος επένδυσης(Ρουτιλίου)

και παριστάνεται ως: 3253R12

Τεχνική συγκόλλησης Κατά τη συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο τα κομμάτια που πρόκειται να συγκολληθούν

τοποθετούνται, το ένα σε σχέση με το άλλο, σε κατά μέτωπο θέση, σε εσωτερική και εξωτερική γωνία και σε επάλληλη θέση (σχ. 3.22).

Κατά μέτωπο Εσωτερική γωνία Εξωτερική γωνία Σχ. 3.22. Θέσεις συγκολλούμενων κομματιών

Ανεξάρτητα από τη θέση που έχουν τα κομμάτια μεταξύ τους (κατά μέτωπο, γωνίας κλπ..) η συγκόλληση μπορεί να γίνει σε διάφορες θέσεις ανάλογα με την κατασκευή που πραγματοποιούμε, Σχ. 3.23.

Έτσι διακρίνουμε τις παρακάτω θέσεις συγκόλλησης - Συγκόλληση σε επίπεδη θέση - Συγκόλληση σε οριζόντια θέση - Συγκόλληση σε κάθετη θέση - Σ υγκόλληση σε θέση οροφής

Επίπεδη συγκόλληση Οριζόντια συγκόλληση

Κάθετη συγκόλληση Συγκόλληση οροφής

Page 46: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

46

Σχ. 3.23. Θέσεις συγκόλλησης

Τα άκρα των ελασμάτων διαμορφώνονται συνήθως ίσια, σε τύπο V και σε τύπο Χ περίπου, oπως και στην οξυγονοκόλληση (σχ. 3.24). Τη συγκόλληση λεπτών λαμαρινών την κάνουμε , με μία ή με δύο ραφές ( μία από κάθε πλευρά).

Λοξοτομή απλού βε Διπλή λοξοτομή σχή ματος βε

Σχ. 3.24: Διαμόρφωση άκρων για ηλεκτροσυγκoλληση τoξου.

Page 47: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

47

Σφάλματα συγκολλήσεων Τα πιο συνηθισμένα σφάλματα ηλεκτροσυγκoλλησης τoξου και οι αιτίες που τα προκαλούν φαίνονται παρακάτω (Πίνακας 3.6 και Σχ. 3.25) Πίνακας 3.6

Σχ. 3.25 Σφάλματα συγκολλήσεων κοινά σε ηλεκτροσυγκoλλήσεις τoξου και οξυγονοσυγκόλλησεις

Page 48: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

48

3.3. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΑΛΥΜΜΕΝΑ ΜΕ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΣΚΟΝΗ Στη μέθοδο αυτή χρησιμοποιούν με ένα στρώμα σκόνης ή κόκκων, η οποία σχη ματίζει ένα προστατευτικό κάλυμμα πάνω από το τόξο βοηθώντας στη συγκόλληση και οδηγώντας το συγχρόνως. Αυτή η προστατευτική σκόνη αποτελείται από ένα μείγμα ποταμίσιας άμμου και πυριτικών αλάτων σε ποσοστό 5 με 8%.

Τα χρησιμοποιούμενα ηλεκτρόδια είναι επενδυμένα και έχουν διάμετρο η οποία ποικίλλει από 2 έως 8 mm. Τα άκρα τους είναι προετοιμασμένα κατά τέτοιο τρόπο ώστε να επιτρέπουν την διέλευση του ρεύματος από το ένα στο άλλο και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι απλώς λυγισμένα. Για να αποφύγουμε την υπερβολική εναπόθεση μετάλλου, που οφείλεται στο λύγισμα των άκρων των ηλεκτροδίων, είναι προτιμότερο να συνδέουμε με δύο πονταρίσματα το άκρο κάθε ηλεκτροδίου με μια τριγωνική πλάκα από λαμαρίνα πάχους 2,5 mm (Σχ. 3.26).

Κάθε τριγωνική πλάκα συνδέεται με μια τσιμπίδα που οδηγεί το ηλεκτρικό ρεύμα και όλες οι τσιμπίδες είναι συνδεδεμένες σε μια μπάρα η οποία καταλήγει στον ένα πόλο της μηχανής συγκόλλησης. Όλα τα ηλεκτρόδια που είναι τοποθετημένα το ένα μετά το άλλο με ένα κενό μεταξύ τους 1 έως 2 mm καλύπτονται από την προστατευτική σκόνη και βρίσκονται υπό τάση.

To ξεκίνημα του τόξου στο πρώτο ηλεκτρόδιο γίνεται με τη βοήθεια ενός χαλύβδινου σύρματος που φέρει σε επαφή τον πυρήνα του ηλεκτροδίου με το κομμάτι που θέλουμε να συγκολλήσουμε. Μετά το τέλος της τήξης του πρώτου ηλεκτροδίου λιώνει και η τριγωνική πλάκα με αποτέλεσμα το τόξο να μεταπηδήσει στο άκρο του επόμενου ηλεκτροδίου το οποίο έχει ήδη προθερμανθεί από το λουτρό τήξης. Κατά τον ίδιο τρόπο το τόξο μεταδίδεται από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο χωρίς εξωτερική επέμβαση.

Σχ. 3.26 Συγκόλληση με καλυμμένα ηλεκτρόδια

Πλεονεκτήματα

- Η καλύτερη διείσδυση - Η ταυτόχρονη εκτέλεση δύο ή περισσότερων. κορδονιών με την τοποθέτηση αντίστοιχου αριθμού ηλεκτροδίων. -Η ταυτόχρονη παρακολούθηση από ένα χειριστή περισσότερων θέσεων εργασίας.

Page 49: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

49

3.4. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΑΓΩΓΙΜΗ ΣΚΟΝΗ Ή ΜΕΘΟΔΟΣ ΒΥΘΙΖΟΜΕΝΟΥ ΤΟΞΟΥ

Αυτή η μέθοδος ηλεκτροσυγκόλλησης χαρακτηρίζεται από τη χρησιμοποίηση ενός γυμνού ηλεκτροδίου και μιας ηλεκτραγώγιμης σκόνης η οποία παίζει ένα διπλό ρόλο ηλε-κτρικό και μετάλλουργικό.

Η εναπόθεση της σκόνης προηγείται του ηλεκτροδίου και καλύπτει το άκρο του. Κάτω από την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος θερμαίνεται και λιώνει δημιουργώντας μια πάστα. Η θερμότητα που προκαλεί την τήξη του ηλεκτροδίου και των άκρων των συγκολλούμενων κομματιών αναπτύσσεται λόγω του φαινομένου του Joule και του ηλεκτρικού τόξου που δημιουργείται από την παρουσία της πάστας η οποία όταν είναι θερμή καθίσταται αγώγιμη (Σχ.3.27).

Σχ.3.27 Συγκόλληση με ηλεκτραγώγιμη σκόνη

Στην αρχή ξεκινάμε την τήξη της σκόνης η οποία όταν είναι κρύα είναι μονωτική παρεμβάλλοντας μεταξύ των συγκολλούμενων κομματιών και του ηλεκτροδίου μια «τού-φα» λεπτών ινών χάλυβα η οποία θερμαίνεται πολύ γρήγορα κατά τη δ ιέλευση του ρεύ ματος. Μόλις δημιουργηθεί ένα λουτρό τήξης της σκόνης το άκρο του ηλεκτροδίου και τα άκρα των συγκολλούμενων κομματιών τήκονται με τη σειρά τους και δημιουργούν τη ραφή συγκόλλησης.

To άκρο του ηλεκτροδίου και το τόξο καλύπτονται από τη σκόνη, από την οποία μία ποσότητα λιώνει και δημιουργεί την πάστα και μια ποσότητα μένει χωρίς να λιώσει και καλύπτει τη ραφή γι' αυτό και η μέθοδος αυτή ονομάζεται και μέθοδος του «βυθιζόμενου τόξου».

Πλεονεκτήματα • Μεγάλη ταχύτητα εκτέλεσης •Εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες της ραφής συγκόλλησης • Υψηλή διείσδυση • Μικρές παραμορφώσεις •Οικονομία ηλεκτρικού ρεύματος

Page 50: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

50

• Δυνατότητα συγκόλλησης μαλακών χαλύβων, χαλύβων με περιεκτικότητα σε άνθρακα πάνω από 0,3°/ο, ειδικών και ανοξείδωτων χαλύβων κ.λπ. • Δυνατότητα πραγματοποίησης όλων των συγκολλήσεων (εσωτερικής και εξωτερικής γωνίας, κατά μέτωπο κ.λπ.) με την προϋπόθεση τα κομμάτια να βρίσκονται σε οριζόντια ή ελαφρώς κεκλιμένη θέση.

Μειονεκτήματα • Η ανάγκη πλήρους προσαρμογής του συγκολλητικού υλικού και της σκόνης στη φύση των συγκολλούμενων μετάλλων. • Ο αυξημένος χρόνος προετοιμασίας των άκρων • Η ανάγκη χρησιμοποίησης κατάλληλου στηρίγματος στην πίσω πλευρά της ραφής, από υλικό προσαρμοσμένο προς το είδος των κομματιών, π.χ. χαλκός. • Ο επακριβής προσδιορισμός των παραμέτρων συγκόλλησης (ένταση, τάση και ταχύτητα συγκόλλησης) • Η δυσκολία στο ξεκίνημα και στο τελείωμα της ραφής που επιβάλλει να αφήνουμε σχετικά περιθώρια σε κάθε άκρο. • Η μειωμένη αντοχή των ραφών συ γκόλλησης στις κρούσεις. • Ο αυξημένος κίνδυνος δημιουργίας ρωγμών στη ραφή συγκόλλησης λόγω των μεγάλων εντάσεων γεγονός που επιβάλλει την χρησιμοποίηση μετάλλων καλής ποιότητας. Και τέλος όπως προκύπτει από τα παραπάνω. • Η μέθοδος αυτή συνιστάται μόνο για ραφές μεγάλου μήκους ή για εργασίες σε σειρά παραγωγής. 3.5 ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΣΕ ΑΔΡΑΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

Σ΄ αυτή τη μέθοδο συγκόλλησης το ηλεκτρικό τόξο και το λιωμένο μέταλλο είναι μονωμένα από τον ατμοσφαιρικό αέρα με ένα στρώμα αδρανούς αερίου. To αέριο αυτό εξασφαλίζει μια πλήρη προστασία από το οξυγόνο και το άζωτο που περιέχονται στον ατμοσφαιρικό αέρα χωρίς τα μειονεκτήματα των άλλων μεθόδων που χρησιμοποιούνται γι' αυτό το σκοπό (επένδυση ηλεκτροδίων). Τα αέρια που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανική κλίμακα είναι: • To αργό που περιέχεται στον ατμοσφαιρικό αέρα σε ποσοστό 0,94% • To ήλιο Η παραγωγή του αργού είναι πιο εύκολη και πιο οικονομικη γι’αυτό και χρησιμοποιείται περισσότερο σε σχέση με το ήλιο που η παραγωγή του είναι πιο δαπανηρή.

Η συγκόλληση με αργό εφαρμόζεται σε όλα τα μέταλλα και κυρίως στους ειδικούς και ανοξείδωτους χάλυβες, στα ελαφρά μέταλλα και κράματα, στο χαλκό, στο νικέλιο και στα κράματά του καθώς και σε γεμίσματα με ειδικά υλικά όπως με στελίτη, κρινίτη κ.α.

Η συγκόλληση με αδρανές αέριο και ειδικότερα με αργό παρουσιάζει, σε σχέση με τα άλλα είδη συγκολλήσεων, πολλά πλεονεκτήματα από τα οποία τα κυριότερα είναι: • Σταθερό και πολύ ομαλό ηλεκτρικό τόξο. • Ηρεμο λουτρό τήξης που δίνει ωραία εμφάνιση στη ραφή συγκόλλησης επιτρέποντας παράλληλα τη συγκόλληση σε όλες τις θέσεις.

Page 51: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

51

• Κορδόνια συγκόλλησης συμπαγή χωρίς φυσαλίδες και με υψηλά μηχανικά χαρακτηριστικά.

• Μηδενική απώλεια πρόσθετων στοιχείων. Η απώλεια αυτή οφείλεται στην εξάτμιση των πρόσθετων στοιχείων που στη συγκόλληση με οξυγονοασετυλίνη είναι σημαντική.

• Μικρές θερμικές απώλειες και παραμορφώσεις των κομματιών επειδή η θέρμανση είναι περιορισμένη σε πολύ μικρή και συγκεκριμένη περιοχή.

• Αποφυγή εγκλεισμών πάστας.

• Έλλειψη διαβρώσεων κυρίως στις συγκολλήσεις ελαφρών κραμάτων στα οποία για να πραγματοποιήσουμε τη συγκόλληση με άλλες μεθόδους χρησιμοποιούμε αποξει-δωτικά υλικά.

• Ευχέρεια ελέγχόυ του λουτρού τήξης από το συγκολλητή. • Απουσία καπνών και επιβλαβών αναθυμιάσεων και

• Ευκολία συγκόλλησης με αυτόματες μηχανές.

Η συγκόλληση με αργό πραγματοποιείται με τρεις μεθόδους: 1. Μέθοδος με δίστηκτο ηλεκτρόδιο και αργό. Λέγεται διεθνώς T.I.G. από τα αρχικά των λέξεων Tungsten, Inert, Gas. Σ ' αυτή τη μέθοδο το ηλεκτρόδιο που είναι από βολφράμιο χρησιμεύει μόνο για τη δημιουργία και διατήρηση του ηλεκτρικού τόξου και δε φθείρεται σχεδόν καθόλου. Όταν είναι απαραίτητο να προσθέσουμε συγκολλητικό υλικό τότε χρησιμοποιούμε ράβδους όπως στη συγκόλληση με οξυγονοασετυλίνη (Σχ.3.28). Λαβίδα

ραφή Σώμα Μανοεκτονωτής

Βασικό μέταλλο Σωλήνας Παροχής αερίου Μηχανή συγκολλήσεως Κολληση

Page 52: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

52

Κατεύθυνση συγκολλήσεως Σχ.3.28 Διάγραμμα λειτουργίας της μεθόδου ηλεκτροσυγκολλήσεως τόξου με

προστατευτικό αέριο και ηλεκτρόδιο βολφραμίου, T.I.G. 2. Μέθοδος με καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο και αργό. Λέγεται διεθνώς M.I.G. από τα αρχικά των λέξεων Metal, Inert, Gas. Κατά τη μέθοδο αυτή το ηλεκτρόδιο με μορφή σύρματος ξεκινάει από ένα τύμπανο όπου είναι τυλιγμένο σε κουλούρα περνάει μέσα απο τη συσκευή ελέγχου τροφοδοσίας του σύρματος που συνήθως βρίσκεται πάνω από τη μηχανή συγκολλήσεως και καταλήγει μέσω της βαλβίδας στο ακροφύσιο. Στην επαφή του με το βασικό μέταλλο δημιουργεί τόξο, λιώνει και δημιουργεί τη ραφή(Σχ.3.29). Παράλληλα με την προώθηση του σύρματος, το ακροφύσιο φθάνει προστατευτικό αέριο που κρατάει μακριά από το τόξο (και το λιωμένο μέταλλο) τον ατμοσφαιρικό αέρα ενώ παράλληλά ψύχει ομαλά τη ραφή.

Με τη μέθοδο MIG μπορούμε να πραγματοποιήσουμε εύκολα και με πολύ καλά αποτελέσματα συγκολλήσεις οι οποίες, με άλλες μεθόδους, είναι δύσκολο να πραγματοποιηθούν. Η μέθοδος αυτή προτιμάται για τη συγκόλληση αλουμινίου και άλλων μη σιδηρούχων μετάλλων. Για τη συγκόλληση συνήθων χαλύβων χρησιμοποιούμε αντί καθαρό αργό μείγμα αργού και άλλων αερίων των οποίων το κόστος είναι μειωμένο σημαντικά σε σχέση με το καθαρό αργό (το μισό της τιμής του αργού). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η κατανάλωση των αερίων κυμαίνεται σε υψηλά ποσοστά (15 έως 20 lt/min) και γι' αυτό το λόγο το κόστος είναι σημαντικό.

Page 53: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

53

Συσκευή τροφοδοσίας σύρματος

Ράουλα Τύμπανο χαμηλή πίεση αερίου Λαβίδα σύρματος με σύρμα Μετρητής παροχής Βασικό μέταλλο Σύρμα ηλεκτροδίου αερίου

Σώμα Φιάλη προστατευτικού αερίου

Σχ. 3.29 Διάγραμμα λειτουργίας της μεθόδου ηλεκτροσυγκολλήσεως τόξου με

προστατευτικό αέριο και καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο, ΜIG 3. Μέθοδος συγκόλλησης με καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο και δραστικά αέρια (MAG).

Η μέθοδος αυτή είναι γνωστή περισσότερο με την ονομασία MAG από τα αρχικά των λέξεων Metal Active Gas. Συνίσταται στην αντικατάσταση των αδρανών αερίων (αργού-ήλιου) που είναι δαπανηρά με ανθρακικά αέρια ή με κράμα ανθρακικών αερίων και αργού συνήθως σε αναλογία 75°/ο αργό και 25% διοξείδιο του άνθρακα ή αντίθετα. Η κατανάλωση σε διοξείδιο του άνθρακα κυμαίνεται από 700 έως 900 lt/h. Η ταχύτητα τροφοδοσίας καθώς και η απαιτούμενη ένταση είναι πιο υψηλές από τις αντίστοιχες στις άλλες συγκολλήσεις.

Σ ' αυτή τη μέθοδο η τήξη του σύρματος γίνεται με χονδρές σταγόνες οι οποίες προκαλούν θόρυβο. Για να αποφύγουμε αυτό το θόρυβo χρησιμοποιούμε κοντό τόξο και ειδικό συγκολλητικό υλικό. To συγκολλητικό υλικό-σύρμα περιέχει μαγγάνιο, πυρίτιο και διάφορα πρόσθετα αλουμινίου, ζιρκονίου και τιτάνιου για την αποφυγή οξείδωσης του λουτρού τήξης από το διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2) και την ομαλότερη τήξη του λουτρού. Η μέθοδος M.A.G. σήμερα χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο και οι εφαρμογές της διευρύνονται συνεχώς. Συγκεκριμένα χρησιμοποιείται για: • Συγκόλληση ελασμάτων λεπτού πάχους (e<1,5mm) και σωλήνων μικρής διαμέτρου.

Page 54: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

54

• Σ υγκόλληση σε όλες τις θέσεις (κάθετη, οροφής κ.λπ.) • Σ υγκόλληση σε επίπεδη θέση με μεγάλη ταχύτητα και απόδοση και • Σ υγκόλληση με αυτόματες μηχανές μεγάλης απόδοσης. Η έλλειψη πάστας μειώνει το χρόνο εκτέλεσης της συγκόλλησης και επιτρέπει την συγκόλληση ευπαθών κομματιών. Παράλληλα σε εναπόθεση διαδοχικών κορδονιών δε διακόπτουμε τη συγκόλληση εκμεταλλευόμενοι έτσι τη θερμότητα που υπάρχει από το προηγούμενο κορδόνι. Σύγκριση των μεθόδων M.I.G. - M.A.G. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά που πετυχαίνουμε με τη μεθοδο MAG είναι γενικώς υψηλά έστω και αν είναι ελαφρώς χαμηλότερα από αυτά που παίρνουμε με τη μέθοδο ΜIG. Αν συγκολλήσουμε με τις ίδιες προϋποθέσεις (με τη μέθοδο ΜΙG και MAG) τα κορδόνια που πραγματοποιήθηκαν με την μέθοδο MAG παρουσιάζουν μεγαλύτερη διείσδυση και είναι πιο στρογγυλευμένα από εκείνα που πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο ΜIG (σχ.3.30). . α. Συγκόλληση με ανθρακική ατμόσφαιρα β. Συγκόλληση με ατμόσφαιρα αργού

Σχ. 3.30 . Συγκόλληση MIG-MAG Διείσδυση συγκόλλησης MAG

Η μέθοδος MAG απαιτεί λιγότερη προετοιμασία των άκρων των κομματιών απ' ότι απαιτεί η μέθοδος ΜIG πράγμα που την κάνει πιο οικονομική και γρήγορη στην εκτέλεσή της Η μεγάλη διείσδυση που πετυχαίνουμε με τη μέθοδο MAG μας επιτρέπει π.χ. να πραγματοποιήσουμε κατά μέτωπο συγκόλληση σε ελάσματα πάχους 14mm χωρίς λοξοτομή με ένταση ρεύματος 450Α, διάμετρο ηλεκτροδίου 1,6m m και ταχύτητα προώθησης 50cm το λεπτό για κάθε κορδόνι. Η ταχύτητα αυτή είναι διπλάσια από αυτή της συγκόλλησης με ηλεκτρόδιο υψηλής διείσδυσης.

ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΕΣ MEΘOΔOI ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ MAG (MEΘOΔΟΙ ΜΕFAG-METAG-MΕMAG)

Σ' αυτές τις μεθόδους, που είναι παραλλαγές της μεθόδου MAG, η δράση των ανθρακικών αερίων συμπληρώνεται με την προσθήκη μιας, ενσωματωμένης στο συγκολλητικό υλικό, στερεάς πάστας που διευκολύνει τον ιονισμό και τον κα8αρισμό του λουτρού τήξης.

Η παρουσία αυτής της πάστας δίνει, μεν, μια εξαιρετική εμφάνιση στο κορδόνι συγκόλλησης αλλά μειονεκτεί στο ότι πρέπει να απομακρύνεται και να καθαρίζεται μετά από κάθε εναπόθεση.

Μέθοδος MEFAG

Σ' αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούμε ειδικά διάτρητα ηλεκτρόδια τα οποία έχουν, με τέτοιο τρόπο, ενσωματωμένη εσωτερικά την πάστα ώστε η μεγαλύτερη ποσότητά της να

Page 55: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

55

βρίσκεται προς την περιφέρειά τους. Ετσι μπορούμε να συνδυάζουμε τα πλεονεκτήματα της μεθόδου MAG και των ηλεκτροδίων με επένδυση (Σχ. 3.31)

Με τα ηλεκτρόδια αυτού του τύπου μπορού με να συγκολλήσουμε σε οριζόντια θέση και σε «ανεβατό» ή «κατεβατό» με μια κλίση του ηλεκτροδίου 30ο.

Μέθοδος MEFAG

Σ ' αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούμε ειδικά ηλεκτρόδια τα οπoια εχουν τη μορφή συρματόσχοινου και είναι εμποτισμένα με μια ειδική πάστα (Σχ. 3.31). Όπως και στην προηγούμενη μέθοδο η διείσδυση που πετυχαίνουμε είναι μεγάλη και εξαιρετικά ο μοιό μορφη . Με αυτές τις δύο μεθόδους συγκόλλησης (MEFAG-METAG) συνδυάζουμε τα πλεονεκτή ματα των συγκολλήσεων που πραγματοποιούνται κάτω από στρώμα πάστας (μέθοδος βυθιζόμενου τόξου) και των συγκολλήσεων που πραγματοποιούνται με ορατό τόξο.

Σχ. 3.31 Ηλεκτρόδιο μεθόδου Ηλεκτρόδιο μεθόδου MEFAG METAG

Στη μέθοδο αυτή χρησιμοποιούμε μια μαγνητική πάστα η οποία προωθείται από τα εμφυσούμενα ανθρακικά αέρια. Γι’ αυτό το λόγο η συγκόλληση πραγματοποιείται με μηχανές συνεχούς ρεύματος αντίστροφης πολικότητας.

Χρησιμοποιούμε δύο διαμέτρους συρμάτων συγκόλλησης ανάλογα με τη θέση συγκόλλησης: - Για συγκολλήσεις σε επίπεδη θέση Φ 2,4 m m και ένταση ρεύ ματος τουλάχιστον 450 Α και -Για συγκολλήσεις σε όλες τις θέσεις Φ 1,2 mm και ένταση ρεύματος 125 έως 250 Α.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΩΝ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΝΑΝΤΙ ΜΕΘΟΔΟΥ MAG Τα σημαντικότερα πλεονεκτή ματα των μεθόδων αυτών σε σύγκριση με τη μέθοδο MAG είναι: - Συγκόλληση των εύτηκτων χαλύβων χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία. - Συγκόλληση χαλύβων ιδιαίτερα οξειδωμένων και με λιπαρές ή ακάθαρτες επιφάνειες. -Συγκόλληση ελασμάτων των οποίων τα άκρα είναι κακώς προετοιμασμένα ή παρουσιάζουν μεγάλα και ανομοιόμορφα διάκενα. -Δυνατότητα συγκόλλησης ακόμα και σε μεγάλες διακυμάνσεις της τάσης και -Ευκολία πραγματοποίησης συγκολλήσεων και από τεχνίτες μέσης ειδίκευσης. 3.6. ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

Η ηλεκτροσυγκόλληση με αντίσταση πραγματοποιείται πιέζοντας τα κομμάτια μεταξύ δύο ηλεκτροδίων από καθαρό χαλκό και διοχετεύοντας ρεύμα υψηλής έντασης για χρόνο που ρυθμίζεται από ένα χρονοδιακόπτη και είναι ανάλογος με το είδος και το πάχος των κομματιών. Χαρακτηρίζεται από:

Page 56: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

56

• Τον τρόπο παραγωγής της θερμότητας. Εδώ οφείλεται στο φαινόμενο Joule δηλαδή προκαλείται από τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος μεγάλης έντασης μέσα από τα συγκολλούμενα κομμάτια (2000 έως 150000 Α).

• Την ‘αυτογένεια’ δηλαδή συγκόλληση ίδιων κομματιών χωρίς τη χρησιμοποίηση συγκολλητικού υλικού. • Την άσκηση πίεσης από μερικά γραμμάρια μέχρι μερικούς τόνους που γίνεται κατά τη διέλευση του ρεύματος και προκαλεί τη συγκόλληση και, • Την ταχύτητα εκτέλεσης που είναι αυξημένη επειδή δεν απαιτείται καμία προετοιμασία των κομματιών.

Τα κομμάτια λόγω της αντίστασης που παρουσιάζουν στη διέλευση του ρεύματος, που είναι μεγάλης έντασης, τήκονται τοπικά και με την πίεση που εξασκείται συγκολλούνται μεταξύ τους (σχ.3.32)

Πιο αναλυτικά για να πραγματοποιηθεί η συγκόλληση δημιουργείται μια ζώνη τήξης που πρέπει να εντοπίζεται στα σημεία επαφής των δύο κομματιών. Γύρω από αυτή τη ζώνη υπάρχουν διάφορες άλλες με προοδευτικά χαμηλότερη θερμοκρασία όσο προχωρούμε προς την επιφάνεια των κομματιών

Σχ 3.32 Συγκόλληση με αντίσταση

Hλεκτροσυγκόλληση με αντίσταση κατά σημεία (ποντάρισμα) Η συγκόλληση αυτή πραγματοποιείται με τη διέλευση του ρεύματος υψηλής

έντασης δια μέσου των ηλεκτροδίων σε ένα ορισμένο σημείο και με πίεση που εξασκείται από τα ίδια τα ηλεκτρόδια (σχ.3.33). Η συγκόλληση αφήνει ένα ελαφρό αποτύπωμα ανάλογα με τη διάμετρο του σημείου επαφής του ηλεκτροδίου, την ένταση του ρεύματος και την ασκούμενη δύναμη.

Η μέθοδος αυτή έχει μεγάλη εφαρμογή στις λαμαρινοκατασκευές. Χρησιμοποιείται επίσης στη κατασκευή των αμαξωμάτων των αυτοκινήτων, στην μεταλλική επιπλοποιία, στις οικιακές συσκευές, στα βαγόνια των σιδηροδρόμων, κλπ.

Η συγκόλληση κατά σημεία εφαρμόζεται κυρiως στους χάλυβες (με ανόπτηση για τους πάνω από 0,41%C) με εξαίρεση τον χυτοχάλυβα.

Η εφαρμογή του στο χαλκό, ορείχαλκο, αλουμίνιο και στα κράματα του παρουσιάζει σοβαρές δυσκολίες. Μπορούμε επίσης να συγκολλήσουμε μέταλλα με πολύ διαφορετικό σημείο τήξεως π.χ. βολφράμιο (3328oC) με χάλυβα (1535oC).

Page 57: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

57

Δευτερεύον Κύκλωμα Μετασχηματιστης

Σταθερό ηλεκτρόδιο Πεντάλ Kίνηση βασικού μετάλλου Σχ.3.33: Διάγραμμα λειτουργίας της μεθόδου ηλεκτροσυγκολλήσεως αντιστάσεως κατά

σημεια.

Ηλεκτροσυγκόλληση αντιστάσεως ραφής

Στο σχήμα 3.34 φαίνεται διαγραμματικά η λειτουργία της μεθόδου. Η διαφορά της από τη προηγούμενη μέθοδο είναι ότι τα ηλεκτρόδια της νέας μεθόδου είναι τροχοί. Τα κομμάτια για να συγκολληθούν περνούν μεταξύ των περιστρεφομένων κυλινδρικών ηλεκτροδίων.

Κατάλληλος αυτοματισμός ρυθμίζει την παροχή ρεύματος συγκολλήσεως σε ελεγχόμενα αλλά συχνά επαναλαμβανόμενα μεσοδιαστήματα. Η συχνά επαναλαμβανόμενη ροή του ρεύματος κάνει μία σειρά επαναλαμβανομένων σημείων συγκολλήσεων το ένα κολλητά δίπλα στο άλλο που δίνει την εντύπωση μίας συνεχούς ραφής συγκολλήσεως. Αυτές οι μηχανές είναι συνήθως αυτόματες.

Page 58: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

58

Σχ.3.34: Διάγραμμα λειτουργίας της μεθόδου ηλεκτροσυγκολλήσεως αντιστάσεως ραφής ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ

ΝΕΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ 4.1 ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΠΛΑΣΜΑ Ο όρος πλάσμα, στη γενική του έννοια, προσδιορίζει ένα αέριο ή μείγμα αερίων το οποίο

είναι ιονισμένο από θερμική ή ηλεκτρική ενέργεια. Ιονισμός είναι η κατάσταση κατά την οποία ένα σώμα είναι μερικώς διαχωρισμένο σε ιόντα και ηλεκτρόνια γεγονός που συμβαίνει όταν ένα η περισσότερα άτομα χάσουν ένα περιφερειακό ηλεκτρόνιο.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση ο όρος πλάσμα προσδιορίζει μια κατάσταση πολύ υψηλής ενέργειας που προκαλείται από τον μηχανικό «στραγγαλισμό» του ηλεκτρικού τόξου μέσω ενός στραγγαλιστικού σωλήνα ο οποίος ψύχεται αποτελεσματικά.

Page 59: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

59

Το τόξο πλάσματος δημιουργείται ανεβάζοντας την θερμοκρασία ενός αερίου σε τέτοιο

βαθμό ώστε να προκαλέσουμε τον διαχωρισμό των μορίων του σε άτομα και στη συνέχεια σε ηλεκτρόνια και ιόντα. Η παραπάνω διαδικασία, δηλαδή ο θερμικός διαχωρισμός των μορίων και οι ιονισμός έχουν σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία «θερμικού πλάσματος». Συμπερασματικά, θα λέγαμε, ότι το πλάσμα αποτελείται από ένα σύνολο ιόντων και ηλεκτρονίων τα οποία βρίσκονται σε ισορροπία με μή ιονισμένα μόρια ή άτομα.

Το γεγονός ότι μπορούμε, με τη βοήθεια του πλάσματος, να πετύχουμε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (μέχρι 30000° C), μας δίνει τη δυνατότητα να πραγματοποιούμε, σε ευρεία κλίμακα, αναγομώσεις και κοπές σε όλα τα μέταλλα.

Εκτός όμως από τις αναγομώσεις και τις κοπές το πλάσμα επεκτείνεται και στις συγκολλήσεις Για τον σχηματισμό της στήλης πλάσματος χρησιμοποιούμε ένα καυστήρα (τσιμπίδα) που περιλαμβάνει μία άνοδο και μία κάθοδο. Η κάθοδος (-) εκπέμπει ηλεκτρόνια τα οποία έλκονται από την άνοδο(+) με αποτέλεσμα το πλασμογενές αέριο να ιονίζεται μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Σαν πλασμογενές αέριο χρησιμοποιούμε είτε ένα μονοατομικό αέριο (αργό) είτε ένα διατομικό (άζωτο) είτε ακόμα ένα μείγμα αργού-υδρογόνου (Σχ. 4.1). Eφαρμογές μεθόδου

Η μέθοδος συγκόλλησης με πλάσμα, παρόλο που ανα πτύσσεται συνεχώς, μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα μέταλλα που συγκολλούνται με την μέθοδο TIG. Η εκτέλεσή της είναι εύκολη και επιτρέπει τη συγκόλληση πιο λεπτών ελασμάτων από τη μέθοδο TIG. Οι προϋποθέσεις συγκόλλησης είναι πιο οικονομικές από αυτές της μεθόδου TIG λόγω της αυξημένης ταχύτητας συγκόλλησης και της απλοποιημένης προετοιμασίας των άκρων γεγονός που μειώνει σημαντικά την ποσότητα του χρησιμοποιούμενου συγκολλητικού υλικού.

Οι συγκολλήσεις γίνονται πάντα χωρίς υποστήριγμα από την πίσω πλευρά των κομματιών και με πολύ καλή διείσδυση. Ακόμα πλεονεκτεί έναντι της μεθόδου TIG, στο ότι το μήκος του τόξου είναι πιο σταθερό και δεν επηρεάζεται από τις ανομοιομορφίες της προετοιμασίας των άκρων. Προστατευτικό αέριο

Page 60: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

60

Σχ. 4.1 Πλάσμα

4.2 ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΒΟΜΒΑΡΔΙΣΜΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ

'Οταν ένα σύρμα πυρακτωθεί μέσα σε κενό εκπέμπει ηλεκτρόνια. Επιταχυνόμενα, αυτά τα ηλεκτρόνια, με μια θετική τάση αποκτούν μια κινητική ενέργεια. Την ενέργεια αυτή, στη συνέχεια, την απελευθερώνουν υπό μορφή θερμότητας αν προσκρούσουν πάνω σε ένα θετικό ηλεκτρόδιο. Κάθε ηλεκτρόνιο που κινείται στο κενό υπόκειται στην επίδραση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που αναπτύσσονται μέσα σ' αυτό.

Μια συμπυκνωμένη δέσμη, ηλεκτρονίων που επιταχύνεται και προσκρούει πάνω σε ένα μέταλλο ελευθερώνει, σ' εκείνο το σημείο, το σύνολο σχεδόν της ενέργειάς της υπό μορφή θερμότητας με αποτέλεσμα το μέταλλο αυτό να φθάσει πολύ γρήγορα σε τήξη.

Εάν τώρα κατευθύνουμε αυτή τη δέσμη στο σημείο ραφής δύο ελασμάτων τότε τα άκρα αυτών των ελασμάτων τήκονται και μετά την απόψυξή τους, δημιουργούν τη συγκόλληση. Για να πραγματοποιήσουμε μια συνεχόμενη ραφή συγκόλλησής μετακινούμε τα κομμάτια κάτω απ' αυτή τη δέσμη.

Γνωρίζοντας ότι η διείσδυση των ηλεκτρονίων μέσα σε ένα μέταλλο δεν μπορεί να υπερβεί τα 0,01 mm η άμεση και σε βάθος μέχρι 150 mm σε ανοξείδωτο χάλυβα, τήξη των κομματιών που υπόκεινται σε βομβαρδισμό μιας δέσμης ηλεκτρονίων, πραγματοποιείται με τον ακόλουθο τρόπο. Τα πρώτα ηλεκτρόνια που χτυπούν το μέταλλο το λιώνουν και το εξαερώνουν με αποτέλεσμα να ιονίζουν τα άτομα και να δημιουργούν ένα πλάσμα ανοίγοντας, με αυτό τον τρόπο, το δρόμο για τα επόμενα ηλεκτρόνια τα οποία συνεχίζοντας τη δράση τους δημιουργούν μια βαθειά και στενή τρύπα.

Λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας των μετάλλων, η αναπτυσσόμενη, από τα ηλεκτρόνια θερμότητα, διαχέεται, με αποτέλεσμα την άμεση στερεοποίηση του λιωμένου μετάλλου. Έτσι η δημιουργούμενη τρύπα κλείνει με τον ρυθμό που δημιουργείται. Το πλάτος των ραφών συγκόλλησης κυμαίνεται από 0,5 έως 5 mm ανάλογα με το πάχος των συγκολλούμενων κομματιών.

Η συγκόλληση πραγματοποιείται σε ερμητικό κενό της τάξης των 10-5 torr*. Αυτό το κενό προστατεύει την κάθοδο εκπομπής των ηλεκτρονίων, αποκλείει τις αναθυμιάσεις, εμποδίζει την εκτροπή των ηλεκτρονίων* και τέλος προστατεύει ακόμα και τα πιο ευαίσθητα μέταλλα, από την ατμοσφαιρική επίδραση.

Ο εκτοξευτής που χρησιμοποιούμε σ' αυτή τη μέθοδο συγκόλλησης αποτελείται από: • Την κάθοδο που είναι κατασκευασμένη από ταντάλιο ή τουγκστένιο.

Page 61: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

61

• Τη συσκευή εστίασης και επικέντρωσης των ηλεκτρονίων σε δέσμη διαμέτρου 0,2 έως 0,8 mm. καί • Τα ηλεκτρόδια ελέγχου της επιτάχυνσης. * 'Ενα torr ισούται με την πίεση που ασκεί μία στήλη υδραργύρου ύψους 1 mm κα επιφάνειας 1 cm2 (πείραμα Torricelli) * Μέγιστη απόσταση μεταξύ του εκτοξευτή και των κομματιών 600 mm

Πλεονεκτήμα τα και δυνατότητες εφαρμογής της μεθόδου Παρόλο που η μέθοδος αυτή είναι νέα και δεν έχει αναπτυχθεί πλήρως σε

βιομηχανική κλίμακα παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα κυριότερα από τα οποία είναι: -Απουσία οξείδωσης λόγω του ότι η συγκόλληση πραγματοποιείται μέσα σε κενό. To γεγονός αυτό επιτρέπει τη συγκόλληση μετάλλων ιδιαίτερα ευπαθών στην παρουσία οξυγόνου και σε άλλα αέρια (άζωτο, υδρογόνο κ.λπ) όπως είναι το τιτάνιο, το ζιρκόνιο, το νιόβιο, το ταντάλιο και άλλα. - Καθαρότητα της ραφής των συγκολλούμενων κομματιών επειδή κατά τη διάρκεια

της συγκόλλησης οι μικρές ποσότητες των οξειδίων που είναι δυνατό να περιέχονται στα μέταλλα ανάγονται με αποτέλεσμα τα μέταλλα να μένουν καθαρά.

- Συγκόλληση πυρίμαχων μετάλλων όπως είναι το μολυβδαίνιο και το τουγκστένιο, επειδή η ραφή πραγματοποίείται με μεγάλη ταχύτητα γεγονός που μειώνει το χρόνο θέρμανσης και επιτρέπει την πραγματοποίηση σταθερών και με καλή κρυσταλλική δομή συγκολλήσεων.

- Συγκόλληση σε όλες τις θέσεις λόγω του μικρού όγκου του λουτρού τήξης και της μεγάλης ταχύτητας εκτέλεσης.

- Μεγάλο βάθος διείσδυσης που επιτρέπει τη συγκόλληση κομματιών πολύ μεγάλου πάχους χωρίς καμιά παραμόρφωση. Αυτό πετυχαίνεται επειδή η σχέση πλάτους-βάθους της ραφής είναι 1 προς 15 και μπορεί να φθάσει και το 1 προς 40 (σχ.4.2). Ακόμα, το μεγάλο βάθος της διείσδυσης, μας επιτρέπει να συγκολλήσουμε περισσότερα από δύο κομμάτια σε επάλληλη θέση.

Η ραφή συγκόλλησης του αλουμινίου παρουσιάζει το ίδιο πάχος σε αντίθεση με αυτή του ανοξείδωτου χάλυβα επειδή το αλουμίνιο είναι καλύτερος αγωγός της θερμότητας Σχ.4.2 Τομή συγκόλλησης Τομή συγκόλλησης ανοξείδωτου χάλυβα αλουμινίου 4.3. ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΑΚΤΙΝΕΣ LASER

Page 62: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

62

Σε αντίθεση προς την φλόγα της οποίας η ενέργεια προέρχεται από μια χημική αντίδραση και του ηλεκτρικού τόξου το οποίο για να δημιουργηθεί απαιτείται η παρουσία ενός ηλεκτροδίου ή ενέργεια της δέσμης ακτίνων LASER προέρχεται από το φως που, όπως είναι γνωστό αποτελείται από φωτόνια τα οποία περικλείουν σημαντική ποσότητα ενέργειας.

Αν αναγκάσουμε την φωτεινή δέσμη (δέσμη φωτονίων) να διασχίσει ένα υλικό η απορρόφηση των φωτονίων, απ' αυτό, μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια σε θερμική. Η δέσμη ακτίνων LASER είναι μονοχρωματική και ευθύγραμμη, λόγω δε της ευθύτητάς της μπορεί να επικεντρωθεί, μέσω ενός ειδικού εστιακού φακού, σε μια επιφάνεια μικρότερη από το 1/10 του mm.

Οι ακτίνες LASER του CΟ2 (διοξειδίου του άνθρακα) είναι υπέρυθρης εκπομπής (10,6 μ) συνεχόμενες και σε ορισμένες περιπτώσεις παλμικές. Η δυνατότητα επικέντρωσης της δέσμης LASER σε μια επιφάνεια μικρών διαστάσεων μας επιτρέπει να πετύχουμε ισχείς ικανές να προκαλέσουν τοπική τήξη (συγκόλληση) ή εξάτμιση (κοπή) των περισσότερων υλικών πάνω στα οποία την κατευθύνουμε.

Μηχανή ακτίνων LASER

Μια μηχανή ακτίνων LASER (σχ. 4.3) περιλαμβάνει:

~ Μια κεφαλή εκπομπής ακτίνων ~ Ενα τροφοδοτικό και ~ Ενα χειριστήριο.

Η κεφαλή εκπομπής ακτίνων αποτελείται κυρίως από πολλούς παράλληλους σωλήνες ώστε να περιορίσουμε το μήκος της. Οι σωλήνες αυτοί ενώνονται οπτικά μέσω καθρεπτών, ώστε να αποτελεί ο ένας συνέχεια του άλλου, και το συνολικό μήκος τους μπορεί να φθάσει τα 10 μέτρα ή και περισσότερο, ψύχονται δε εξωτερικά με κυκλοφορία νερού ή λαδιού.

Το τροφοδοτικό λειτουργεί αυτοματοποιημένα και παρέχει στην κεφαλή την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια, τα μείγματα των αερίων και τα υγρά ψύξης,

Το χειριστήριο συγκεντρώνει τα απαραίτητα στοιχεία χειρισμού και τα οπτικά όργανα ελέγχου που είναι απαραίτητα για το ξεκίνημα και την επίβλεψη της λειτουργίας της κεφαλής.

ΚΕΦΑΛΗ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙA Καθρέπτες αντανάκλασης Αντλία κενού

Page 63: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

63

Φακός εστίασης

Σχ. 4.3 Σχηματική παρουσίαση της συγκόλλησης με δέσμη Laser

Εφαρμογές

Οι ακτίνες LASER βρίσκουν εφαρμογή στις συγκολλήσεις και στις κοπές καθώς και στις θερμικές κατεργασίες των μετάλλων. Η εκπομπή τους σε υπέρυθρες ακτίνες μας επι τρέπει να τις χρησιμοποιούμε το ίδιο καλά σε μέταλλα, πλαστικά, ξύλο, χαρτί, υφάσματα κ.λπ. καθώς και στη χειρουργική, αστρονομία, γεωδεσία, ραντάρ κ.λπ.

Η δυνατότητα επικέντρωσης της δέσμης σε πάρα πολύ μικρές επιφάνειες μας επιτρέπει να πραγματοποιούμε τοπικές εργασίες, όπως λεπτές συγκολλήσεις σε άμεση γειτνία- ση με εύτηκτα ή εκρηκτικά υλικά. Εξάλλου η συγκεντρωμένη πολύ υψηλή ισχύς ανεβάζει ταχύτατα τη θερμοκρασία στο σημείο που κατευθυνουμε τη δέσμη, με αποτέλεσμα την γρήγορη εκτέλεση της εργασίας και την απουσία παραμορφώσεων.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ Στις συγκολλήσεις και ιδίως στις συγκολλήσεις αντοχής, δυσκολίες και προβλήματα παρουσιαζει ο έλεγχος της συγκολλήσεως, γιατί ειναι δυνατόν να υπαρχουν ανωμαλίες στο εσωτερικό των συγκολλήσεων, ενώ η εξωτερική επιφάνεια τους να είναι κανονική. To θέμα του ελέγχου ακριβώς είναι εκείνο, που καθυστέρησε την διαδοση των συγκολλήσεων, γιατι συχνα απαιτούνται γι'αυτό περισσότερες εγκατα-στασεις και εργασίες από ότι χρειαζεται η εκτέλεση της συγκολλήσεως. Τούτο π.χ. συμβαίνει, όταν τίθεται θέμα ασφαλείας. Στους λέβητες π.χ. κάνουμε έλεγχο της συγκολλήσεως 100%, δηλαδή ελέγχουμε καθε ραφή συγκολλήσεως χωριστα, εκτός από τη κανονική δοκιμή του λέβητα σε υπερπίεση. Οι μέθοδοι ελέγχου διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες. Στις καταστροφικές, στις ημι-καταστροφικές και στις μη καταστροφικές. 5.1. ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ

Page 64: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

64

Για να πραγματοποιήσουμε αυτές τις δοκιμές είτε παίρνουμε έτοιμα κομμάτια στην τύχη και τα υποβάλλουμε σε ανάλογες καταπονήσεις είτε παίρνουμε δοκίμια από τη ραφή συγκόλλησης. Στην πρώτη περίπτωση τα κομμάτια καταστρέφονται ολοσχερώς, όπως για παράδειγμα στην κατασκευή μικρών συγκολλητών δοχείων (ρεζερβουάρ) που τα υποβάλλουμε σε υδραυλική πίεση μέχρι σημείου καταστροφής τους. Για να είναι σωστή η συγκόλληση πρέπει η θραύση του δοχείου να γίνει εκτός της ραφής συγκόλλησης. Ενώ στη δεύτερη περίπτωση παίρνουμε δοκίμια, από το συγκολλημένο τμήμα του κομματιού (Σχ. 5.1) τα οποία υποβάλλουμε στη συνέχεια σε μηχανικές καταπονήσεις εφελκυσμού, σκληρότητας, λυγισμού, κρούσης ή ακόμα και σε μικρογρα-φικές ή μακρογραφικές παρατηρήσεις. Με τις τελευταίες δοκιμές που είναι και οι περισσότερο χρησιμοποιούμενες προσδιορίζουμε τα διάφορα χαρακτηριστικά της συγκόλλησης

Σχ. 5.1. Λήψη δοκιμίων

5.2. ΗΜΙΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ

Οι δόκιμές αυτές εκτελούνται, είτε σε μικρά δοκίμια που παίρνουμε από τη ραφή συγκόλλησης είτε στην ίδια τη ραφή αφού προηγουμένως πραγματοποιήσουμε μια εγκοπή. Οι διαστάσεις των δοκιμίων και των εγκοπών είναι μικρές ώστε να μη καταστρέφονται οι ραφές και να μπορούμε να τις αποκαταστήσουμε σε περίπτωση που τα αποτελέσματα είναι ικανοποιητικά. Οι δοκιμές αυτές γίνονται: Είτε παρατηρώντας τις επιφάνειες της εγκοπής τις οποίες έχουμε, εκ των προτέρων, επαλείψει με ειδικό διαβρωτικό υγρό, για τον εντοπισμό τυχόν ελαττωμάτων όπως εγκλωβισμοί πάστας, φυσαλίδες, σκουριές, έλλειψη διείσδυσης κ.λπ. Είτε υποβάλλοντας σε εργαστηριακές δοκιμές, μικροδοκίμια για τον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών. Είτε, ακόμα, συγκρίνοντας το ειδικό βάρος δοκιμίων που έχουμε πάρει από διαφορετικές θέσεις της ραφής. 5.3. ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ

Οι δοκιμές αυτές είναι οι περισσότερο χρησιμοποιούμενες αν και κάθε μιά απ' αυτές δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα μόνο για ορισμένα ελαττώματα συγκόλλησης. Ενώ άλλες όπως η ραδιογραφία και η γαμμαγραφία απαιτούν εμπειρία για να δώσουν ανάλογα αποτελέσματα. Κατατάσσονται στις παρακάτω κατηγορίες.

ΟΠΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ Ο έλεγχος αυτός γίνεται με ή χωρίς συσκευές και μας επιτρέπει να ελέγξουμε

ορισμένα στοιχεία του κορδονιού συγκόλησης όπως είναι το πλάτος, η διείσδυση, τα φαγώματα, οι ρωγμές κ.λπ. Σε συγκολλήσεις που βρίσκονται σε σημεία όπου δεν

Page 65: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

65

μπορούμε να παρατηρήσουμε απευθείας χρησιμοποιούμε ειδικές οπτικές συσκευές (ενδοσκόπια) που τις προβάλλουν σε ένα προκαθορισμένο σημείο όπου μπορούμε να τις παρατηρήσουμε.

ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕ ΦΘΟΡΙΣΜΟ Πραγματοποιείται για τον εντοπισμό επιφανειακών σφαλμάτων τα οποία είναι δύσκολο να εντοπιστούν με άλλες μεθόδους και κυρίως με ραδιογραφία. Αυτά τα ελαττώματα είναι μικροσκοπικές ρωγμές, που δεν φαίνονται με γυμνό μάτι και είναι πολύ επικίνδυνες σε κομμάτια τα οποία υπόκεινται σε καταπονήσεις κόπωσης και κραδασμούς. Στηρίζεται στην ιδιότητα που έχει ο θειούχος ψευδάργυρος να «φθορίζει» δηλαδή να εκπέμπει το φως κάτω απ' την επίδραση υπεριωδών ακτίνων. Για το σκοπό αυτό και προκειμένου να εντοπίσουμε τυχόν ελαττώματα στην επιφάνεια ή σε πολύ μικρό βάθος, επαλείφουμε τη ραφή συγκόλλησης με ένα φθορίζον υλικό και στη συνέχεια σκουπίζουμε με επιμέλεια την επιφάνεια. Στη συνέχεια φωτίζουμε το κομμάτι και παρατηρούμε ότι όλα τα σημεία του κομματιού φαίνονται σκοτεινά εκτός από τις κοιλότητες (πόροι, ρωγμές κ.λπ) που χάρις στο φθορίζον υγρό φαίνονται φωτεινές και μπορούμε να τις φωτογραφίσουμε. ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ Με αυτόν τον έλεγχο υποβάλλουμε τα κομμάτιά σε μεγαλύτερες καταπονήσεις από αυτές που υπόκεινται χρησιμοποίησή τους. Οι δοκιμές στεγανότητας γίνονται είτε με πιεσμένο αέρα όπου οι απώλειες εντόπίζονται βυθίζοντας το κομμάτι μέσα σε μια βούτα με νερό είτε καλύπτοντας τη συγκόλληση με σαπουνόνερο είτε υδραυλικά διοχε-τεύοντας νερό. ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΉ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Ο έλεγχος αυτός βασίζεται στις διακυμάνσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας που οφείλονται στην παρουσία διαφόρων ελαττωμάτων. Αυτή η μέθοδος δε μας δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα και γι' αυτό χρησιμοποιείται περιορισμένα. ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΑΓΝΗΤΟΑΚΟΥΣΤΙΚΟΣ Σ ' αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούμε ένα επαγωγικό πηνίο που μετακινοϋμε πάνω από τη ραφή συγκόλλησης η οποία βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο. Οι ανωμαλίες που παρατηρούνται στο μαγνητικό πεδίο και που οφείλονται σε κάποιο ελάττωμα της συγκόλλησης δημιουργούν στο επαγωγικό πηνίο μια ηλεκτρεγερτική δύναμη. Η ηλεκτρεγερτική δύναμη στη συνέχεια περνάει από ένα ενισχυτή παράγοντας ένα ήχο που πιστοποιεί την ύπαρξη ελαττώματος στη ραφή συγκόλλησης. Ηλεκτρομαγνήτης Ελάττωμα

Page 66: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

66

Ι Σχ. 5.2 Έλεγχος με μαγνητισμό Ροή μαγνητικών γραμμών ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ Με αυτή τη μέθοδο ελέγχουμε χαλύβδινα κομμάτια τα οποία τοποθετούμε μέσα σε μαγνητικό πεδίο (σχ.5.2). Οι μαγνητικές γραμμές που διασχίζουν τη ραφή συγκόλλησης όταν είναι συνεχείς διακρίνονται από τα πολύ ψιλά ρινίσματα που περιέχονται σε μια ειδική σκόνη ή υγρό. Οταν οι μαγνητικές γραμμές προσκρούσουν σε κάποιο ελάττωμα τότε διακόπτονται και τα ρινίσματα σχηματίζουν μικρούς πόλους έλξης και εντοπίζονται εύκολα. Αυτή η μέθοδος προσφέρεται για τον έλεγχο μικρών τμημάτων συγκόλλησης επειδή απαιτεί πολύ καλό καθαρισμό του ελεγχόμενου τμήματος. ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕ ΥΠΕΡΗΧΟΥΣ Σ' αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιούμε για τον έλεγχο τους υπερήχους. Οι υπέρηχοι είναι ηχητικά κύματα που έχουν μεγάλη συχνότητα και γι' αυτό το λόγο δε συλλαμβάνονται από το ανθρώπινο αυτί. Η λειτουργία της συσκευής των υπερήχων βασίζεται στην αρχή του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου και φέρει μια πλάκα από χαλαζία πάνω στην οποία εφαρμόζουμε τάση υψηλής συχνότητας με αποτέλεσμα να παράγονται υπέρηχοι.

Εικόνα που εμφανίζεται στην οθόνη του καθοδικού σωλήνα όταν οι υπέ ρηχοι συναντήσουν κάποιο ελάττωμα Οι αποστάσεις αβ και βγ είναι ανάλογες προς το βάθος του ελαττώματος και έτσι έχουμε τη δυνατότητα να προσδιορίσουμε τη θέση του

Page 67: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

67

Σχ. 5.3 'Ελεγχος με υπερήχους

Για να ελεγξουμε μία ραφή στελνουμε μία δεσμη υπέρηχων η οποια αν δεν υπάρχει ελάττωμαστη μάζα της ελεγχόμενης περιοχής αντανακλάται στην απέναντι πλευρά. Η αντανακλώμενη δέσμη επιστρέφει στον δέκτη της συσκευής όπου και μεταφράζεται. 'Όταν η εκπεμπόμενη δέσμη συναντήσει κάποιο ελάττωμα (κενό, φυσαλίδα ή ρωγμή) τότε αντανακλάται και δημιουργεί κάθε φορά μερική ή ολική διακοπή της εκπομπής η οποία μεταφραζόμενη στην οθόνη δείχνει τη θέση του ελαττώματος (σχ. 5.3)

Ο έλεγχος με υπέρηχους είναι, στην εφαρμογή του, μια πολύ λεπτή εργασία αλλά τα αποτελέσματα που μας δίνει πλησιάζουν τo απόλυτο. To μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ο έλεγχος μπορεί να γίνει σε οποιαδήποτε θέση και αν βρίσκεται ένα ελάττωμα συγκόλλησης (σχ. 5.4) Αυτό είναι δυνατό επειδή μπορούμε να εντοπίσουμε κάποιο σφάλμα ενεργώντας μόνο από τη μία πλευρά της ραφής. Μπορούμε να εντοπίσουμε με μεγάλη ακρίβεια εσωτερικά ελαττώματα όπως φυσαλίδες, ρωγμές, κοιλότητες κ.λπ.

Σχ. 5.4 Θέσεις ελέγχου EΛΕΓΧΟΣ ΜΕ ΑΚΤΙΝΕΣ Χ

Ο έλεγχος αυτός βασίζεται στην ιδιότητα που έχουν οι ακτίνες αυτές που ονομάζονται και Rontgen να διαπερνούν ορισμένα σώματα. Η εκπομπή των ακτίνων οφείλεται στην αντανάκλαση μιας δέσμης ηλεκτρονίων πού εκτοξεύονται με μεγάλη ταχύτητα από μια πηγή πάνω σε ένα αδιαπέραστο απ' αυτές υλικό. To υλικό αυτό έχει μια κλίση για να μπορούμε να κατευθύνουμε τη δέσμη στο σημείο που θέλουμε να ελέγξουμε. Η συσκευή εκπομπής ακτίνων Χ σήμερα παρουσιάζεται με τη μορφή ενός κυλινδρικού γυάλινου σωλήνα (Σχ. 5.5) μέσα στον οποίο επικρατεί κενό. Στα άκρα του σωλήνα είναι στερεωμένα δύο ηλεκτρόδια (άνοδος και κάθοδος) μεταξύ των οποίων εφαρμόζεται μια πολύ μεγάλη διαφορά δυναμικού 50 έως 300 KV με αποτέλεσμα την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων που κατευθύνονται στο σημείο ελέγχου από μια τρύπα.

Τα τμήματα της ραφής συγκόλλησης που ελέγχουμε αποτυπώνονται πάνω σε ένα φιλμ. Στο σημείο που υπάρχει κάποιο ελάττωμα παρουσιάζεται μια σκιά η οποία έχει τη μορφή και τις διαστάσεις του ελαττώματος (σχ. 5.5 και 5.6)

Page 68: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

68

- +

1. Ροοστάτης 5. Αντιδιαθλαστική σχάρα 2. Δοκίμιο (κομμάτι) 6. Φιλμ 3. Διάφραγμα μολύβδου 7: Εστία 4. Κέλυφος από μόλυβδο 8. Σκιά (ελάττωμα) Σχ.5.5 Έλεγχος με ακτίνες Χ

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ραφών συγκόλλησης σε κατασκευές υψηλών απαιτήσεων όπως στην αεροναυπηγική, στη ναυπηγική, στην κατασκευή γεφυ ρών, στη λεβητοποιία κ.λπ. 0 έλεγχος σε κυλινδρικά κομμάτια γίνεται από τρεις κυρίως θέσεις (σχ.5.6)

Σχ.5.6 Έλεγχος σε κυλιν- Αποτύπωση δρικά κομμάτια ελαττώματος

• Από έξω προς τα μέσα (Ι) • Από μέσα προς τα έξω (ΙΙ) και • Με διπλή διείσδυση (ΙΙΙ)

Οι ακτίνες γάμα είναι ραδιενεργά σωματίδια που παράγονται από τη διάσπαση ορισμένων στοιχείων όπως το ράδιο, το κοβάλτιο κ.λπ. Μοιάζουν με τις ακτίνες Χ αλλά έχουν πολύ μεγαλύτερη ικανότητα διείσδυσης. Μπορούν για παράδειγμα να διαπεράσουν μια πλάκα μολύβδου πάχους 100mm. Στην πράξη χρησιμοποιούμε τεχνητά ραδιενεργά στοιχεία τα οποία δημιουργούνται μέσα σε ειδικούς ατομικούς σωλήνες με βομβαρδισμό νετρονίων. Για το βομβαρδισμό χρησιμοποιείται το ραδιοκοβάλτιο με διάρκεια 5 ετών ή ραδιοταντάλιο 182 με διάρκεια τεσσάρων μηνών. Χρησιμοποιούνται όπως οι ακτίνες Χ για τον έλεγχο των ραφών

Page 69: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ 1...5 2. Συγκολλητότητα μετάλλων Κατ ά τη συγκόλληση παρουσιάζεται τo φαιν ό

69

συγκόλλησης σε οποιοδήποτε σημείο και αν βρίσκονται και γίνονται με πολύ απλά μέσα (σχ. 5.7) 0 έλεγχος με ακτίνες γ είναι πιο εύκολος από τον αντίστοιχο με ακτίνες Χ ιδιαίτερα σε ογκώδεις κατασκευές που γίνονται σε εργοτάξια. Φίλτρο

Φιλμ Περίγραμμα αποτυπώματος Μολύβδινα κομμάτια για μείωση της επιφάνειας προβολής Σχ.5.7 Έλεγχος συγκόλλησης σε σωλήνα με ακτίνες γ