ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ. Συγκολλήσεις

Transcript

1 Συγκολλήσεις Σχήμα 1

2 Η σύνδεση υλικών σε μια κατασκευή μπορεί να γίνει με συγκόλληση, ήλωση, κοχλίωση, κόλληση. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η σύνδεση δύο εξαρτημάτων και με τις τρείς μεθόδους και γίνεται άμεσα φανερή η απλότητα της σύνδεσης με συγκόλληση. Σχήμα 2 Γενικά

3 Οι συγκολλήσεις κατέχουν σήμερα την πρώτη θέση στις μηχανολογικές κατασκευές. Μερικά από τα πλεονεκτήματα της συγκόλλησης έναντι των άλλων µεθόδων: Δημιουργεί συνδέσεις αντοχής. Η σύνδεση είναι µικρότερου βάρους (ελαφρότερη). Δημιουργεί συνδέσεις που έχουν καλή εμφάνιση. Το κόστος της σύνδεσης, συνήθως, είναι πολύ µικρότερο σε σύγκριση µε τις άλλες µεθόδους. Στις σύγχρονες βιομηχανικές εγκαταστάσεις συγκόλλησης, οι διαδικασίες των συγκολλήσεων γίνονται αυτόματα, µε ροµποτισµό. Έτσι μειώνεται περεταίρω το κόστος παραγωγής, ενώ προκύπτει άριστη ποιότητα. Αν αυτοματοποιηθεί είναι γρηγορότερη μέθοδος. Σχήμα 3 Γενικά

4 Υπάρχουν όμως πολλές περιπτώσεις που δεν είναι δυνατή η εφαρμογή της συγκόλλησης. Τέτοιες περιπτώσεις μπορεί να είναι: Δημιουργεί συνδέσεις αντοχής. Η σύνδεση κοµµατιών τα οποία θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα να αποσυναρμολογούνται (λυόµενες κατασκευές). Όταν οι συνδέσεις είναι τέτοιες, ώστε η εφαρµογή της συγκόλλησης να απαιτεί ειδικές εγκαταστάσεις και την αγορά συσκευών µεγάλου κόστους. Περιορισμοί υλικού, γενικά, η συγκόλληση προϋποθέτει µεταλλικά τεµάχια από το ίδιο ή από παρεµφερές υλικό. Έτσι, σε περιπτώσεις σύνδεσης ελασµάτων από διαφορετικό υλικό (π.χ. σίδηρο µε αλουµίνιο), δεν µπορεί να εφαρµοστεί η συγκόλληση. Σχήμα 4 Γενικά

5 Οι συγκολλήσεις χωρίζονται στις παρακάτω κατηγορίες Σχήμα 5 Γενικά

6 Συγκόλληση τήξης (αυτογενείς/ετερογενείς) Με την τήξη και των δύο µεταλλικών κοµµατιών στη θέση της συγκόλλησης. Σ αυτήν την περίπτωση τα προς συγκόλληση µεταλλικά τεµάχια θα πρέπει να είναι από το ίδιο µέταλλο ή από κράµα της ίδιας ή παρόµοιας χηµικής σύστασης. Με την τήξη των δύο µεταλλικών κοµµατιών στη θέση συγκόλλησης και την ταυτόχρονη τήξη ενός τρίτου υλικού που το ονοµάζουµε συγκολλητικό ή κόλληση. Η κόλληση έχει την ίδια/ παρόµοια χηµική σύσταση µε τα κοµµάτια που θέλουµε να συγκολλήσουµε. Με τήξη µόνο της κόλλησης. Η κόλληση είναι από υλικό εντελώς διαφορετικό από τα υλικό των µεταλλικών κοµµατιών που θα συγκολληθούν και έχει πάντα θερµοκρασία τήξης µικρότερη από τη θερµοκρασία τήξης των συγκολλούµενων κοµµατιών. Τα κοµµάτια που θα συγκολληθούν µε αυτή τη µέθοδο, µπορεί να είναι από το ίδιο είδος µετάλλου ή από διαφορετικό µέταλλο. Σχήμα 6 Γενικά

7 Αυτογενείς συγκολλήσεις Στις αυτογενείς συγκολλήσεις, η σύνδεση των κοµµατιών και κόλλησης πραγµατοποιείται με εσωτερική κρυσταλλική σύνδεσή τους και συνεπώς προκύπτει µία ισχυρή σύνδεση (γίνονται δηλαδή «ένα σώµα»). Οι θερµοκρασίες που απαιτούνται για τις αυτογενείς συγκολλήσεις είναι συνήθως υψηλές και εξαρτώνται από το είδος των µετάλλων που θα συγκολληθούν. Ενδεικτικά: Χάλυβας: C Χυτοσίδηρος: C Χαλκός: 1083 C Μπρούντζος: 900 C Ορείχαλκος: C Άργυρος: 960 C Κασσίτερος: 230 C Σχήμα 7 Γενικά

8 Αυτογενείς συγκολλήσεις Για να επιτύχουµε τόσο υψηλές θερµοκρασίες τήξης, θα πρέπει να διαθέτουµε ισχυρές πηγές θερµότητας π.χ. από την καύση αερίου, είτε µε χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Η συνηθέστερη πηγή θερµότητας στις αυτογενείς συγκολλήσεις είναι η καύση ασετιλίνης παρουσία καθαρού οξυγόνου (οξυγονοσυγκόλληση). Στις περιπτώσεις που για τις απαιτούµενες θερµοκρασίες συγκόλλησης επαρκεί ηλεκτρική πηγή, οι συγκολλήσεις ονοµάζονται ηλεκτρο-συγκολλήσεις και οι συσκευές µε τις οποίες πραγµατοποιούνται ονοµάζονται συσκευές ηλεκτροσυγκόλλησης. Σχήμα 8 Γενικά

9 Ετερογενείς συγκολλήσεις Η κόλληση είναι πάντα διαφορετικής χηµικής σύστασης από το υλικό των κοµµατιών που θα συγκολληθούν και σε θερµοκρασία αρκετά χαµηλότερη από τη θερµοκρασία τήξης του υλικού. Στην περιοχή της συγκόλλησης δηµιουργείται ένα κράµα από στοιχεία της κόλλησης και των µεταλλικών κοµµατιών. Όταν το κράµα αυτό στερεοποιηθεί, πραγµατοποιείται κρυσταλλική σύνδεση των κοµµατιών, µε αποτέλεσµα τη συγκόλλησή τους. Η σύνδεση των κοµµατιών στις ετερογενείς κολλήσεις ενισχύεται και από τη διείσδυση της ρευστής κόλλησης µέσα στους πόρους των επιφανειών συγκόλλησης, δηµιουργώντας, έτσι, ένα είδος αγκίστρωσης στην επιφάνεια των µεταλλικών κοµµατιών. Για τον λόγο αυτό, οι προς συγκόλληση επιφάνειες θα πρέπει να είναι σχολαστικά καθαρές. Σχήμα 9 Γενικά

10 Συγκόλληση πίεσης Οι συγκολλήσεις πίεσης διακρίνονται σε: Ψυχρές συγκολλήσεις Συγκολλήσεις τριβής Καµινοσυγκολλήσεις Ηλεκτροσυγκολλήσεις αντίστασης Σχήμα 10 Γενικά

11 Συγκόλληση πίεσης Οι συγκολλήσεις πίεσης πραγµατοποιούνται µε ταυτόχρονη θέρµανση της θέσης συγκόλλησης των δύο κοµµατιών σε θερµοκρασία µικρότερη από τη θερµοκρασία τήξης τους και µε εφαρµογή ισχυρής πίεσης στη θέση της συγκόλλησης. Η θερµοκρασία και η πίεση που απαιτεί µία συγκόλληση πίεσης εξαρτάται από το είδος των µετάλλων που θα συγκολληθούν. Στις συγκολλήσεις πίεσης δεν απαιτείται συγκολλητικό υλικό (κόλληση). Με τη θέρµανση των µετάλλων που θα συγκολληθούν και την εξάσκηση ισχυρής πίεσης, τα µέταλλα έρχονται σε πολύ στενή επαφή µεταξύ τους και τα µόρια του ενός εισχωρούν στα µόρια του άλλου, δηµιουργώντας, έτσι, την κρυσταλλική σύνδεση των Σχήμα 11 Γενικά

12 Ζώνη επηρεαζόµενη θερµικά (ΖΕΘ) Κατά τη διαδικασία της συγκόλλησης δη-µιουργείται ανάµεσα στα µεταλλικά κοµµάτια που θέλουµε να συγκολλήσουµε µία κρυσταλλική σύνδεση. ΖΕΘ ονοµάζεται το συγγολιτό τμήμα του νέου τεμαχίου που περιλαµβάνει τη συγκόλληση (ραφή) µαζί µε τις γειτονικές περιοχές των συνδεοµένων κοµµατιών, οι οποίες δέχονται την επίδραση της θερµοκρασίας που αναπτύσσεται κατά τη συγκόλληση. Σχήμα 12 Γενικά

13 Για λόγους εποπτείας και απλότητας, ο χαρακτηρισμός των συγκολλήσεων γίνεται με τη βοήθεια ειδικών συμβόλων (συμβολική παράσταση βάση ISO (E) ή AWS), τα οποία πρέπει να είναι τελείως ευδιάκριτα. Βάση AWS Σχήμα 13 Συμβολισμοί

14 Σχήμα 14 Είδη ραφών συγκολλήσεων εξαρτημάτων βάση ISO (E)

15 Εκτός από τα βασικά σύμβολα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και συνδυασμοί βασικών συμβόλων και να προκύψουν έτσι σύνθετα σύμβολα. Ενδεικτικά αναφέρονται τα παρακάτω: Σχήμα 15 Είδη ραφών συγκολλήσεων εξαρτημάτων βάση ISO (E)

16 Με τα παρακάτω συμπληρωματικά σύμβολα μπορεί να περιγραφεί η μορφή της επιφάνειας των ραφών συγκολλήσεων. Η μορφή της επιφάνειας που προδιαγράφουν τα σύμβολα, μπορεί να επιτευχθεί και με μεταγενέστερη κατεργασία. Η καταχώρηση των συμπληρωματικών αυτών συμβόλων δεν είναι υποχρεωτική. Σχήμα 16 Είδη ραφών συγκολλήσεων εξαρτημάτων βάση ISO (E)

17 Για να παρασταθεί συμβολικά μια συγκόλληση χρησιμοποιείται το παρακάτω σύμβολο αναφοράς. Το σύμβολο αναφοράς αποτελείται από την οριζόντια γραμμή αναφοράς και την ενδεικτική γραμμή (με κατεύθυνση προς την περιοχή της συγκολλήσεως). Οι πρόσθετες πληροφορίες αφορούν: τη μέθοδο συγκολλήσεως, την κατηγορία αξιολογήσεως, την τοποθέτηση τη στιγμή της συγκολλήσεως και πρόσθετα ή βοηθητικά υλικά. Σχήμα 17 Συμβολισμός βάση ISO (E)

18 Σε ραφές συγκολλήσεων διακρίνονται η πλευρά αναφοράς, που βρίσκεται το υλικό της συγκολλήσεως (και κατευθύνεται το βέλος της ενδεικτικής γραμμής) και η απέναντι πλευρά της συγκολλήσεως. Το σύμβολο της συγκολλήσεως τοποθετείται πάνω από τη γραμμή αναφοράς εάν το βέλος της ενδεικτικής γραμμής δείχνει την πλευρά αναφοράς και κάτω από τη γραμμή αν δείχνει την απέναντι πλευρά. Σχήμα 18 Γενικά

19 Σχήμα 19 Παραδείγματα για σωστή και λάθος συμβολική παράσταση ραφών συγκολλήσεων.

20 Σχήμα 20 Μετωπικές συγκολλήσεις

21 Σχήμα 21 Προδιαμόρφωση ελεσμάτων για μετωπικές συγκολλήσεις

22 Σχήμα 22 Προδιαμόρφωση ελεσμάτων για μετωπικές συγκολλήσεις

23 Σχήμα 23 Προδιαμόρφωση ελεσμάτων για συγκολλήσεις τύπου Τ

24 Σχήμα 24 Προδιαμόρφωση ελεσμάτων για γωνιακές συγκολλήσεις

25 Σχήμα 25 Περιμετρικές συγκολλήσεις

26 Σχήμα 26 Τοποθέτηση διαστάσεων σε συγκολλήσεις

27 Σχήμα 27 Τοποθέτηση διαστάσεων σε συγκολλήσεις

28 Σχήμα 28 Τοποθέτηση διαστάσεων σε διακοπτόμενες συγκολλήσεις

29 Σχήμα 29 Παραδείγματα παραστάσεων συγκολλήσεων