ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΩΝ Δρ. Στέργιος Μαρόπουλος 1

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ 1. Γενικότητες Συγκολλητότητα μετάλλων 3 3. Ονοματολογία συγκολλήσεων.3 4. Ζώνες θερμάνσεως 4 5. Θέσεις συγκολλήσεως.5 6. Σ υ μ β ολι σ μ οί συ γ κο λ λ ή σ ε ω ν Διαστολή καί συστολή κατά τη συγκόλληση... ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ETEPΟΓΕΝΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Μαλακές συγκολλήσεις.15 Kασσιτεροκόλληση Σκληρές συγκολλήσεις...20 Mπρουντζοκόλληση Aσημοκόλληση...25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ ΑΥΤΟΓΕΝΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΟΞΥΓΟΝΟΑΣΕΤΥΛΙΝΗ ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΤΟΞΟΥ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΑΛΥΜΜΕΝΑ ΜΕ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗ ΣΚΟΝΗ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΑΓΩΓΙΜΗ ΣΚΟΝΗ Ή ΜΕΘΟΔΟΣ ΒΥΘΙΖΟΜΕΝΟΥ ΤΟΞΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΣΕ ΑΔΡΑΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ 53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ ΝΕΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΠΛΑΣΜΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΒΟΜΒΑΡΔΙΣΜΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΜΕ ΑΚΤΙΝΕΣ LASER.59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ Ελεγχος συγκολλήσεων ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΗΜΙΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ

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, 3

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 λειώνει 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 ετερογενής. Στις ετερογενείς συγκολλήσεις, η θερμοκρασία των κομματιών στη περιοχή συγκολλήσεως 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. 4

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. 5

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 συγκόλληση 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. 6

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 7)Κατεβατή ραφή κατά μέτωπο κα εσωτερικής γωνίας f 8) Κάθετη ραφή, q 9) Pαφή ουρανού κατά μέτωπο, 10) Pαφή ουρανού εσωτερικής γων ίας, u s 7

8 8

9 9

10 6. Σ υ μ β ολι 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 10

11 ΠΙΝΑΚΑΣ 1-3. Συμβολισμοί συγκολλήσεων 11

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. 12

13 Σχ-1-6. Μέθοδος αντίστροφης τμηματικής συγκολλήσεως. Σχ.1-7. Μέθοδος διατηρήσεως τον ανοίγματος της ρίζας με σφήνα. βασικό μέταλλο Σχ Μέθοδος ψύξεως της ραφής με πλάκες ψύξεως 13

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 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 '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. 14

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 o C Χάλυβες έως 0,25% C 93 έως 150 Χάλυβες 0,25-0,45% C Χάλυβες 0,45-0,90% C Χάλυβες άνθρακα μολυβδαινίου 0,10-0,30% Χάλυβες " " 0,30-0,35% Μαγγανιούχοι χάλυβες έως 1,75% Μη " " 1,75%- 15% Μη Συνήθως δεν χρειάζεται προθέρμανση Νικελιούχοι χάλυβες έως 3,5% Ni Χρωμιούχοι χάλυβες Χρωμιονικελιούχοι χάλυβες Ανοξείδωτοι χάλυβες Συνήθως δεν χρειάζεται προθέρμανση Χυτοσίδηρος Αλουμίνιο Χαλκός Νικέλιο Μονέλ (κράμα χαλκού - Νικελiου) Ορείχαλκος και μπρούντζος

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 Μπρουντζοκόλληση Οι ετερογενείς συγκολλήσεις μας δίνουν τη δυνατότητα να ενώσουμε κομμάτια κατασκευασμένα από διαφορετικό υλικό όπως χάλυβα με χαλκό, χάλυβα με χυτοσίδηρο 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 οξυγονοασετυλίνης κλπ. Σχ 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 900 ο ) και η κασσιτεροκόλληση και μολυβδοκόλληση που λέγονται μαλακές συγκολλήσεις επειδή έχουν χαμηλή θερμοκρασία συγκόλλησης (180 με 400 ο ). Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται ενδεικτικά μερικές θερμοκρασίες συγκόλλησης για τα πιο συνήθη μέταλλα. ΥΛΙΚΟ Χάλυβας Χυτοσίδηρος Χαλκός Αλουμίνιο ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗΣ 750 έως 900 o C (κόκκινο κερασί) 650 έως 800 o C (κόκκινο σκούρο) 890 o C 500 o C 16

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 θερμαίνονται 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

18 Πίνακας 2.1. Συγκολλητικά υλικά, ιδιότητες και χρήση ΣΥNΘΕΣΗ ΣΗΜΕΙΟ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ Pb Sn ΤΗΞΗΣ C To σημείο τήξης είναι χαμηλότερο του κασσίτερου C Χρησιμοποιείται για κόλληση κομματιών από κράματα κασσίτερου και για λεπτά κομμάτια λευκοσιδηρουργίας C Είναι πολύ λεπτόρευστη και διεισδύει πολύ καλά στις επιφάνειες που συγκολλούνται. Χρησιμοποιείται πάρα πολύ στη λευκοσιδη ρουργία και στις μικροκατασκευές από χαλκό C Χρησιμοποιείται σε εργασίες μικρολεβητο ποιίας από χαλκό, ορείχαλκο, επικασσιτε ρωμένα ή επιψευδαργυρωμένα ελάσματα κ.λπ C Χρησιμοποιείται σε συγκολλήσεις χαλκού με μόλυβδο όπως διακόπτες, βάννες, κρου νοί κ.ά. και σε υδραυλικές εργασίες 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: 18

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 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 (κολλητήρι (σχ.2.7). 1, Χάλκινη κεφαλή, 2, Κορμός, 3. Ξύλινη λαβή 4. Αιχμή, Σχ 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). 19

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. 20

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) 21

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 συγκολλήσεις πλακιδίων κοπτικών εργαλείων τόρνου (Σχ.2.11). Πολύ διαδεδομένη είναι επίσης η χρησιμοποίηση των σκληρών συγκολλήσεων σε κατασκευές φωτιστικών και σκελετών ποδηλάτων. Σ υγκολλητικό υλικό (Cu) Πλακίδιο 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 ( ο C). 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. 22

23 Εξωτερική γωνία Επάλληλη σύνδεση Κατά μέτωπο Σχ 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 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: 23

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 ελαττώνουμε ή μηδενίζουμε το χρόνο προθέρμανσης και Σε κολλήσεις κομματιών από ειδικό μαλακτοποιημένο χυτοσίδηρο όπου μόνο αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Σχ 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 ,2 /ο ο C Ειδική (Μαγιασόρ) 50 /ο 40 /ο 10 /ο 0,2% ο C 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 24

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 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 ). Θέση του καυστήρα και του συγκολλητικού υλικού για κατά μέτωπο συγκόλληση Σχ Σχηματισμός της ραφής 25

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 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 πολύ ζεστά ή πολύ κρύα Θέρμανση στη σωστή ερμοκρα σία σε συνάρτηση με TO των συγκολλούμενων κομματιών To συγκολλητικό υλικό γλυστράει και δεν ποτίζει βασικό μέταλλο. Κακός καθαρισμός των άκρων των κομματιών Συγκολλητικό υλικό ακατάλληλο για το βασικό με ταλλο Επιμελής καθαρισμός των άκρων που θα κολληθούν με τρόχιση, λιμάρισμα κ.λπ. Επιλογή κατάλληλου συγκολλη τικού υλικού σε σχέση με το βα σικό μέταλλο Ακατάλληλο αποξειδωτι- κό υλικό σε σχέση με τη θερμοκρασία κόλλησης Επιλογή κατάλληλου αποξειδω τικού υλικού σε σχέση με TO βασικό 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 26

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 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 εμφάνιση. Η ασημοκόλληση χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση λεπτών κολλήσεων και ειδικότερα στην κατασκευή, φωτιστικών, ηλεκτρολογικών και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, στην αργυροχρυσοχοϊα, στην κατασκευή μικροαντικειμένων και στην 27

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 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 ( C) και ειδική αλοιφή που ενεργοποιείται στους 580 έως 700 C. 28

29 Πίνακας 2.3 Κολλήσεις και εφαρμογές ασημοκόλλησης ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΣ ΣΥΝΘΕΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΘΕΡ/ΣΙΑ ΤΗΞHΣ επί τοις % LAg 12 Ag Για μεγάλες συγκολλήσεις ελα 830 Cu 52 σμάτων συρμάτων, σωλήνων Υπόλοιπο Ζη χάλυβα, χαλκό και κράματα αυ τών. Ag Για συγκολλήσεις χαλκού και LAg 12 cd Cd 5-9 κραμάτων χαλκού. 800 Cu 52 Για συγκολλήσεις χαλκού με χά Υπόλοιπο Ζη λυβα. Ag Για μικρές συγκολλήσεις κομ LAg 15 Cd 8-12 ματιών από χάλυβα, χαλκό και 770 Cu 49 κραμάτων χαλκού. Υπόλοιπο Ζη Ag Για μικρές συγκολλήσεις λεπτών LAg 20 Cd ελασμάτων από χάλυβα, χαλκό 750 Cu 43 και κράματα χαλκού (Λαβές μα Υπόλοιπο Ζη χαιριών). Για συγκολλήσεις λεπτών ελα Ag σμάτων, συρμάτων κ.λπ. από LAg 25 Cu 43 λυβα, χαλκό και κράματα 780 Υπόλοιπο Ζη όταν απαιτείται αντοχή εν Θερ Ag Για μικρές συγκολλήσεις λεπτών LAg 30 cd 12 Cd ελασμάτων, συρμάτων και 700 Cu 36 νων από χαλκό και κράματα Υπόλοιπο Ζη Ag μώ. κού. 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 Ag ανοξείδωτο χάλυβα, χαλκό και LAg 45 Cd κράματα, χαλκού όταν 620 Cu 19 αντοχή στη Θέρμανση και στις Υπόλοιπο Ζη παραμορφώσεις. Ag Για συγκολλήσεις και επισκευές LAg 49 Cu 18 κομματιών από χρωμονικελιού 690 Μη 8 χο χάλυβα και σκληρομέταλλα. Υπόλοιπο Ζη Ag LAg 50 Cd 3-7 Για συγκολλήσεις χαλκού και 700 Cu 32 κραμάτων όταν απαιτείται αντο χή στην οξείδωση. Υπόλοιπο Ζη 29

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 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. 30

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/cm 2. Οι φιάλες είναι κατασκευασμένες από πολύ ανθεκτικό ειδικό χάλυβα (80kg/mm 2 ) και δοκιμάζονται σε πίεση τουλάχιστον 250kg/cm 2. 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 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 Φιάλη και κλείστρο οξυγόνου. Το οξυγόνο μεταφέρεται στον καυστήρα με μπλε ή γκρι ελαστικούς αγωγούς. Ο μανοεκτονωτής προσαρμόζεται με σπείρωμα. Φιάλες ασετυλίνης Η ασετυλίνη (C 2 H 2 ) 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. 31

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 (CaC 2 ) 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. CaC 2 + 2H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 Οπως είδαμε πιο πάνω, είναι επικίνδυνο να συμπιέσουμε την αέρια ασετυλίνη σε πίεση πάνω από 1 Kg/ cm 2. Εάν όμως είναι διαλυμένη σε υγρή κατάσταση τότε μπορούμε να τη συμπιέσουμε χωρίς κίνδυνο μέχρι 20Kg/cm 2 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/cm 2. Οι φιάλες ασετυλίνης κατασκευάζονται από χάλυβα υψηλής αντοχής και δοκιμάζονται υδραυλικά σε πίεση 60Kg/cm 2. 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 4m 3 σε πίεση 15Kg/cm 2 και το βάρος τους, σε θερμοκρασία 15 C κυμαίνεται γύρω στα 60kg. Σχ Φιάλη και κλείστρο ασετυλίνης. Η ασετυλίνη μεταφέρεται στον καυστήρα με κόκκινους ελαστικούς αγωγούς. Ο μανοεκτονωτής στερεώνεται με φουρκέτα. 32

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 33

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 C 2 H 2 +O 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 ακροφύσια (σχ. 3-6). Αυτοί που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι οι της χαμηλής πίεσης επειδή λειτουργούν με οποιαδήποτε πίεση ασετυλίνης. Σχ 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. 34

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. 35

36 α. Ουδέτερη φλόγα = Σωστή αναλογία αερίων. β. Ανθρακωτική φλόγα = Περισσότερη ασετυλίνη γ. Οξειδωτική φλόγα = Περισσότερο οξυγόνο. Σχ 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 Χωρίς λοξoτο- Σχ Απλή λοξοτομή Σχ 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 Σχ Σχ

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 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 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 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 4000 o C. To ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο είτε από άνθρακα (γραφίτη) είτε από μία μεταλλική ράβδο. Χρησιμοποιούμε, σχεδόν αποκλειστικά, το μεταλλικό ηλεκτρόδιο επειδή είναι συγχρόνως και 37