Mitä on metallilevyjen hitsaus?

Arkki metaalihitsauson materiaalinkäsittelytekniikka, joka viittaa liittämiseenkaksitai useampia erillisiä metalliosia yhdeksi jollakin menetelmällä. Teollisuustekniikan kehittyessä hitsaustekniikkaa käytetään yhä laajemmin, mikä on tärkeä prosessi valmistavan teollisuuden metallinkäsittelyssä.

Mitkä ovat metallin hitsausmenetelmät?

Metallin hitsausmenetelmiä on monenlaisia, metallin tilan ja prosessiominaisuuksien mukaan hitsausprosessissa, metallin hitsausmenetelmät jaetaan pääasiassa kolmeen luokkaan: sulahitsaus, painehitsaus ja juottaminen.

Fuusiohitsaus

Fuusiohitsaus on menetelmä metalliosien liittämiseksi yhteen kuumentamalla ja sulattamalla ne yhteen. Tämä menetelmä ei vaadi painetta. Kahden työkappaleen rajapinnat kuumennetaan, jolloin metalli synnyttää merkittävän atomivoiman muodostaen nestemäisen tilan kuumennetulle alueelle. Kahden työkappaleen metalliatomit hajaantuvat täysin ja sulautuvat yhteen. Kun sula metalli jäähtyy, se muodostaa vahvan hitsausliitoksen.

Yleisiä sulahitsaustekniikoita ovat kaarihitsaus, kaasuhitsaus ja laserhitsaus.

Kaarihitsaus

Valokaarihitsaussaa virtansa sähkölähteestä, joka purkautuu elektrodin ja kahden työkappaleen välillä muodostaen kaaren. Tämä kaari muuttuu lämmöksi sulattaen elektrodin ja työkappaleet yhdistäen metallit yhteen. Hitsausprosessin aikana matala jännite ja suuri virta synnyttävät korkeita lämpötiloja ja voimakasta valoa, polttaen elektrodin ja työkappaleet muodostaen sulan altaan, joka jäähtyy ja muodostaa hitsin.

Tällä hitsausmenetelmällä on laaja valikoima sovelluksia, ja sitä voidaan käyttää erilaisten metallien, kuten ruostumattoman teräksen, alumiinin, kuparin ja korkeahiilisen teräksen hitsaukseen. Koska kaarihitsauslaitteet ovat kannettavia ja helppokäyttöisiä, niitä käytetään laajalti teollisuudenaloilla, kuten koneiden valmistuksessa, rakentamisessa ja laivanrakennuksessa. Sitä käytetään esimerkiksi raudoitusliitoksissa rakentamisessa. Lisäksi kaarihitsausta käytetään usein laitteiden korjauksessa ja rautateiden kunnossapidossa.

Valokaarihitsaus vaatii tyypillisesti kaarihitsauskoneen, hitsaustangot ja kasvosuojuksen. Se on edullinen ja laajalti käytetty hitsausmenetelmä. Teknisestä vaikeudesta johtuen hitsin laatu riippuu kuitenkin pitkälti hitsaajan taitotasosta.

Kaasuhitsaus

Kaasuhitsauskäyttää kahta kaasutyyppiä: polttokaasua ja hapettavaa kaasua. Näiden kaasujen palaminen synnyttää lämpöä, jota käytetään sulattamaan metallimateriaalit ja hitsaustanko, joita syötetään jatkuvasti kahden työkappaleen väliin, jolloin metalliliitos viimeistellään.

Kaasuhitsausta käytetään usein metallien, kuten teräksen, alumiinin ja kuparin, hitsaukseen. Se tarjoaa etuja, kuten joustavuuden sovelluksessa, ei rajoituksia työympäristölle ja helppokäyttöisyys. Lisäksi se ei vaadi sähköä, joten sitä käytetään laajasti ulkotöissä ja rakennustyömailla metalliliitoksissa. Jos haluat korjata metalliputken, kaasuhitsaus on erinomainen valinta.

Kaasuhitsauksella on kuitenkin rajoituksensa. Hitsauksen laatuun vaikuttaa merkittävästi hitsaustangon laatu, ja hitsausliitokset ovat alttiita muodonmuutokselle. Lisäksi tuotannon tehokkuus on suhteellisen alhainen.

Laserhitsaus

Laserhitsauskäyttää lasersädettä lämmönlähteenä. Lasersäde osuu metallikappaleiden reunoihin, jolloin syntyy lämpöä ja muodostuu hitsausallas. Kun laser siirtyy pois, sulan metallin reunat jäähtyvät ja sitoutuvat toisiinsa. Tätä menetelmää voidaan käyttää päällekkäin, päittäishitsien ja tiivistettyjen hitsien tekemiseen erilaisissa teollisissa sovelluksissa.

Laserhitsauksella on nopea hitsausnopeus ja korkea hyötysuhde, ja sitä voidaan käyttää myös epämetallien hitsaukseen. Se on edistynyt hitsaustekniikka, jota käytetään laajalti teollisuudessa, kuten autoteollisuudessa, elektroniikassa ja koruissa. Se ei kuitenkaan tunkeudu paksumpiin materiaaleihin, joten se sopii parhaiten ohutseinäisille materiaaleille. Verrattuna muihin hitsausmenetelmiin laserhitsauslaitteet ovat yleensä kalliimpia.

Paina Hitsaus

Toisin kuin sulahitsaus, painehitsaus vaatii tietyn määrän painetta metalliin hitsausprosessin aikana. Metallimateriaalit eivät sula nestemäiseksi, vaan pysyvät kiinteinä. Painehitsaukseen kuuluu metalliliitosten lämmittäminen niiden plastisuuden lisäämiseksi ja sitten paineen kohdistaminen pehmitettyyn metalliin, jolloin saadaan vahvempi hitsausliitos. Siksi paineella on ratkaiseva rooli prosessissa.

Teollisuustalouksien kehittyessä on syntynyt monia uusia materiaaleja ja tuotteita, jotka ovat johtaneet jatkuviin innovaatioihin painehitsaustekniikassa. Tärkeimmät painehitsaustekniikat ovat tällä hetkellä vastushitsaus, diffuusiohitsaus, kitkahitsaus ja ultraäänihitsaus.

Resistanssihitsaus

Vastushitsauskäyttää sähkövirtaa metallityökappaleiden liitoskohdan lämmittämiseen samalla, kun se kohdistaa painetta elektrodien läpi hitsin viimeistelemiseksi. Sitä käytetään yleisesti ruostumattoman teräksen, kuparin, alumiinin ja hiiliteräksen hitsaukseen. Korkean ja tasaisen hitsauslaadunsa ansiosta vastushitsauksella on merkittävä rooli auto-, elektroniikka- ja ilmailuteollisuudessa. Tekniikan kehittymisen myötä vastushitsaukseen on sisällytetty yhä enemmän automaatiota, mikä lisää tuotannon tehokkuutta entisestään.

Vastushitsaus voidaan jakaa neljään menetelmään:pistehitsaus, projektiohitsaus,sauman hitsaus, japuskuhitsaus. Jos esimerkiksi haluat hitsata auton osan, kuten kiinnittää mutterin metallilevyyn, voit käyttää projektiohitsausta. Vastushitsauslaitteet ovat kuitenkin yleensä tilaa vieviä ja niitä ei ole helppo siirtää, mikä rajoittaa sen käytön tiettyihin asetuksiin. Joka kerta kun hitsaat eri metallimateriaaleja tai -paksuuksia, parametreja on säädettävä, mikä tekee siitä sopivamman metalliosien suurivolyymihitsaukseen.

Diffuusiohitsaus

Diffuusiohitsaus, joka tunnetaan myös nimellä diffuusioliittäminen, sisältää kuumentamisen ja paineen kohdistamisen metallipintoihin hitsauksen aikana. Tämä prosessi mahdollistaa metallimateriaalien atomien ja molekyylien diffundoitumisen ja sitoutumisen korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Diffuusiohitsausta voidaan käyttää sekä samanlaisille että erilaisille materiaaleille, yleensä kupari-, alumiini- ja komposiittimateriaalien yhdistämiseen.

Tällä menetelmällä voidaan samanaikaisesti hitsata useita liitoksia kokoonpanossa, kuten hitsaamalla 20 kerrosta 0,1 mm:n kuparifoliota. Diffuusiohitsaus luo vahvoja liitoksia, jotka kestävät muodonmuutoksia, mikä yleensä eliminoi jatkokäsittelyn tarpeen. Sillä on kuitenkin myös haittoja, kuten alhainen tuotantotehokkuus ja korkeat laitekustannukset.

Kitkahitsaus

Kitkahitsauson hitsausprosessi, jossa käytetään lämpöä, joka syntyy paineen alaisena olevien työkappaleiden välisestä suhteellisesta kitkaliikkeestä. Se on tehokas, energiaa säästävä menetelmä, joka tuottaa korkealaatuisia hitsejä. Kitkahitsauksessa on pienempi lämpövaikutusalue verrattuna päittäishitsaukseen ja se soveltuu paremmin erilaisten metallien liittämiseen.

Kitkahitsaus on ainutlaatuinen ja tarjoaa etuja, kuten alhaisen virrankulutuksen ja ympäristöystävällisyyden, mikä tekee siitä suositun sellaisilla aloilla kuin mekaaninen valmistus, ilmailu ja energia. Se soveltuu kuitenkin yleensä vain halkaisijaltaan samankokoisten metallitankojen ja putkien liittämiseen. Kun työkappaleiden muoto ja asennusasento ovat kiinteät, hitsaamisesta tulee haastavaa.

Ultraäänihitsaus

Ultraäänihitsauksessa käytetään ultraääniaaltojen synnyttämiä suurtaajuisia värähtelyjä kitkan, muodonmuutosten ja lämmön luomiseksi metallin kosketuspinnoille. Ylempi ja alempi äänitorvi kohdistavat painetta hitsausprosessin loppuunsaattamiseksi. Tämä on ainutlaatuinen hitsausmenetelmä, jossa sähkövirtaa ei kulje työkappaleiden tai ulkoisten lämmönlähteiden läpi, ja sillä on joitain yhteisiä ominaisuuksia kuin kitkahitsauksessa ja diffuusiohitsauksessa.

Ultraäänihitsausvoidaan käyttää useille materiaaleille, mukaan lukien sekä samanlaiset että erilaiset metallit, kuten kupari, alumiini, kulta ja hopea. Sitä käytetään kuitenkin yleisemmin ei-metallisten materiaalien, kuten ABS, PP ja PC, hitsaukseen, missä se tuottaa vielä parempia tuloksia.

Juotos hitsaus

Juottaminenon hitsausmenetelmä, jossa täytemetallia, jonka sulamispiste on alle työkappaleiden sulamispisteen, kuumennetaan ja sulatetaan kahden metallityökappaleen välisten rakojen täyttämiseksi, jolloin metallin liitosprosessi saatetaan päätökseen. Toisin kuin sulahitsaus ja painehitsaus, tämä menetelmä ei vaadi työkappaleiden sulattamista tai painetta. Juottamista käytetään ensisijaisesti päällekkäisten työkappaleiden liittämiseen, jolloin rakojen koot ovat tyypillisesti 0,01 - 0,1 millimetriä.

Nykyään juottamista käytetään yhä enemmän eri teollisuudenaloilla, kuten koneissa, elektroniikassa, instrumenteissa ja valaistuksessa. Juotoksen laatu riippuu pitkälti käytetystä täytemetallista. Siksi metallityökappaleita juotettaessa on tärkeää valita täytemetalli, jolla on hyvät kostutusominaisuudet ja joka täyttää liitokset tehokkaasti. Juotos luokitellaan pehmeäjuottamiseksi ja kovajuottamiseksi täytemetallin sulamispisteen perusteella.

Pehmeä juottaminen

Pehmeäjuotos käyttää täyteainemetalleja, joiden sulamispiste on alle 450 celsiusastetta. Pehmeäjuotoksen avulla syntyneiden liitosten lujuus on heikompi ja lämmönkestävyys huono. Sitä käytetään yleisesti sähköliitäntöihin tarkkuuselektroniikkatuotteissa ja juottamiseen juotosraudalla. Jos lujuusvaatimukset eivät ole kriittisiä ja täytemetallin sulamispiste on korkeampi kuin juotettavan metallin, voidaan käyttää pehmeäjuottamista.

Kovaa siisldering

Korkean sulamispisteen täyteainemetallien kovajuotos, joka tunnetaan nimellä kovajuotto, käyttää täyteainemetalleja, joiden sulamispiste on yli 450 celsiusastetta. Kovajuottamalla syntyvät liitokset ovat vahvempia kuin pehmeäjuottamalla. Kovajuottaminen käyttää yleensä materiaaleja, kuten hopeaa, alumiinia, kuparia ja nikkeliä. Täytemetallin valinta riippuu työkappaleen materiaalien ominaisuuksista ja liitoksen suorituskykyvaatimuksista. Kovajuotto soveltuu yleensä ruostumattomalle teräkselle, alumiiniseoksille, kuparille ja muille materiaaleille, joilla on korkeat lujuusvaatimukset. Sitä käytetään liitoksissa, jotka toimivat korkeissa lämpötiloissa, ja se löytää laajoja sovelluksia ilmailu-, elektroniikka- ja sähköteollisuudessa.

Johtopäätös

Metallien hitsaustyyppejä on erilaisia, ja yllä mainitut ovat yleisimpiä menetelmiä. Hitsaustekniikan kehittyessä yhä enemmän hitsausmenetelmiä ilmaantuu. Kun harkitset metallityökappaleiden hitsaamista, on tärkeää ottaa huomioon esimerkiksi työkappaleen materiaali, muoto, työympäristö ja paljon muuta. Sopivan hitsausmenetelmän valinta näiden tekijöiden perusteella on ratkaisevan tärkeää.