Suvirinimas: apibrėžimas, tipai (lankinis, dujinis) ir sauga

Suvirinimas – tai procesas, kai elektra arba liepsna kaitina metalo gabalus, kad jie išsilydytų ir suliptų. Yra daug suvirinimo būdų, įskaitant lankinį, varžinį ir dujinį suvirinimą. Labiausiai paplitęs yra lankinis suvirinimas. Viena iš suvirinimo rūšių, kuriai nenaudojamas lankas, yra suvirinimas deguonimi (OFW), kartais vadinamas suvirinimu dujomis. OFW metalui įkaitinti naudoja liepsną. Yra ir kitų suvirinimo būdų, kuriems nenaudojamas lankas.

Kas yra suvirinimas – paprastai

Suvirinimas sujungia du ar daugiau metalinių (kartais ir nemetalo arba sudėtinių) elementų, paviršius pašildant arba ištirpinant vietoje sujungimo. Dažnai naudojami ir užpildomi metalai (suvirinimo viela, elektroda arba lydinys), ir apsauginės dujos arba fluxai, kad būtų sumažinta oksidacija bei pagerintas sujungimo kokybė. Suvirinimas plačiai naudojamas statyboje, pramonėje, automobilių gamyboje, laivų statyboje ir namų remonto darbuose.

Pagrindiniai suvirinimo tipai

Lankinis suvirinimas – elektros lanko šiluma ištirpina metalą. Tai plačiausiai taikomas būdas, kurį galima suskirstyti į keletą pagrindinių metodų (žemiau detaliau).
Dujinis suvirinimas (OFW) – suvirinama liepsnos pagalba, dažniausiai naudojant deguonį ir acetileną. Naudojamas plonesniems metalams, smulkiems remonto darbams, taip pat pjaustymui.
Varžinis (rezistencinis) suvirinimas – metalo gabalai sujungiami dėl elektrinio srovės sukeltos šilumos ir slėgio (pvz., punktinis suvirinimas automobilių lakštams).
Kiti metodai – trinties suvirinimas, lazerinis, plazminis, elektronų spindulio suvirinimas ir kt., naudojami specializuotiems uždaviniams arba didelio tikslumo darbams.

Pagrindiniai lankinio suvirinimo būdai

MMA / stick (rankinis lankinis suvirinimas) – naudojama danga dengta elektroda. Paprasta įranga, plačiai naudojama lauko sąlygomis ir remontuose.
MIG/MAG (paviršių suvirinimas viela) – metalinė viela tiekiama automatiškai; MIG naudojama neutraliai apsauginei dujai (pvz., argonas) suvirinant nerūdijančio plieno ar aliuminio, MAG – aktyviai dujai anglies plienui. Greitas, tinkamas ploniems ir storaplokščiams darbams.
TIG / GTAW (tungsteno elektrodas) – nenaudojama deganti elektroda; suteikia labai kokybišką siūlę, tinka ploniems ir sudėtingiems darbams (nerūdijantis plienas, aliuminis).

Dujinis suvirinimas (OFW)

Dujinis (deguonies–acetileno) suvirinimas naudoja atvirą liepsną metalo šildymui. Privalumai: paprasta įranga, gerai tinka ploniems metalams ir pjaustymui. Trūkumai: mažesnis šiluminis tankis nei kai kuriems lankiniams metodams, sunkiau kontroliuoti labai tikslias siūles ir ne visiems metalams tinkama.

Varžinis (rezistencinis) suvirinimas

Rezistencinis suvirinimas (pvz., punktinis suvirinimas) dažnai naudojamas automobilių pramonėje lakštų sujungimui. Jis greitas ir gerai tinka serijinei gamybai, tačiau reikalauja specialios įrangos ir turi ribotą pritaikymą storam metalui ar nestandartiniams formas.

Kiti suvirinimo metodai

Trintinis suvirinimas – sujungimas sukuriant trinties šilumą (naudojamas metalo gaminiuose, kur reikia stiprių siūlių be papildomų lydinių).
Lazerinis ir elektronų spindulio suvirinimas – labai lokalizuota šiluma, aukštas tikslumas, naudojami aviacijoje, elektronikoje ir itin tiksliuose suvirinimuose.
Plazminis suvirinimas – aukštos temperatūros jonizuota dujų srautas, panašus į lankinį, bet labiau koncentruotas.

Medžiagos ir pritaikymas

Skirtingi suvirinimo metodai tinka skirtingoms medžiagoms: plienui, nerūdijančiam plienui, aliuminiui, vario lydiniams ir t.t. Medžiagos storis, cheminė sudėtis bei termoreguliacinės savybės lemia, kokį metodą pasirinkti. Taip pat svarbūs priedai: užpildinė viela, elektrodo tipas, apsauginės dujos ar fluxas.

Sauga ir asmeninė apsauga

Suvirinimas kelia rizikas: intensyvi ultravioletinė ir infraraudonoji spinduliuotė, ryški šviesa (lanko „mirksėjimas“), karštos kibirkštys, dūmai ir garai, elektros smūgis bei gaisro pavojus. Todėl būtina laikytis saugos reikalavimų:

Akiniai ir šalmas: visi, esantys šalia lankinio suvirinimo, turi dėvėti specialų šalmą arba akinius, nes lankas yra labai ryškus. Žiūrėjimas į lanką be regos apsaugos gali sukelti arc eye (akių „perkaitimą“) ir negrįžtamus pažeidimus.
Apsauginiai drabužiai: nedegios, pilnai uždengiančios odą pirštinės, ilgam rankovės, kombinezonai ar prijuostės, uždari batai – kad būtų apsaugota nuo kibirkščių ir UV spinduliuotės.
Apsauga kvėpavimui: prastai vėdinamose vietose ar suvirinant nerūdijančius plienus būtina naudoti tinkamus respiratorius ar vietinę ištraukiamąją ventiliaciją, kad būtų sumažintos kenksmingų dūmų koncentracijos.
Gaisro prevencija: pašalinkite degias medžiagas iš darbo zonos, naudokite ugniai atsparias užuolaidas, turėkite gesintuvus ir, jei reikia, paskirkite „gaisro sargą“ darbo metu ir po jo (ypač pjaustymo ar šlifavimo metu).
Elektros sauga: patikrinkite įžeminimą, izoliaciją ir sausus darbo įrankius; nelaikykite jungiklių drėgnose vietose ir nenaudokite pažeistos įrangos.
Darbo vietos ergonimika ir transportavimas: tinkamai prisegti metalo gabalai, naudoti spaustukus, kad būtų išvengta slydimo; naudoti kėlimo įrangą sunkiems elementams.

Praktiniai patarimai ir kokybės kontrolė

Prieš suvirinimą nuvalykite rūdis, dažus, aliejus ir kitas priemaišas – švarus paviršius užtikrina geresnę siūlę.
Atlikite tinkamą paruošimą: siūlės užapvalinimas, kampinis sujungimas, tarpai ir fiksavimo siūlės priklauso nuo medžiagų storio ir tipo.
Kontroliuokite šiluminį kiekį (įkaitinimą, greitį), kad sumažintumėte deformacijas ir įtrūkimų riziką; prireikus naudokite prieš- arba pošiluminį apdorojimą.
Tikrinkite suvirinimo defektus: poringumą, įtrūkimus, nepakankamą susiliejimą ar perdegimą; naudokite vizualinę patikrą, skysčio defektų aptikimą, ultragarso ar rentgeno kontrolę, jei reikalinga.
Transportuokite ir laikykite suvirinimo dujas ir chemikalus pagal gamintojo nurodymus ir vietines saugos taisykles.

Išvados

Suvirinimas yra universalus ir ekonomiškas būdas sujungti metalus, suteikiantis platų metodų pasirinkimą priklausomai nuo medžiagų, darbo sąlygų ir reikalaujamos kokybės. Svarbiausia – pasirinkti tinkamą metodą, naudoti tinkamus priedus bei griežtai laikytis saugos reikalavimų, kad darbai būtų kokybiški ir saugūs.

Dujų metalo lankinis suvirinimas

Suvirinimo lankas

Bet koks suvirinimo procesas, kurio metu naudojamas elektros lankas, vadinamas suvirinimu lanku. Dažniausiai pasitaikančios suvirinimo lanku formos yra šios:

Metalo suvirinimas apsauginiu lanku (SMAW): Suvirinimas elektrolitiniu būdu (SMAW) taip pat žinomas kaip suvirinimas lazda.
Suvirinimas dujomis (GMAW): GMAW taip pat žinomas kaip MIG (suvirinimas metalu inertinėse dujose).
Dujų volframo lanko suvirinimas (GTAW): GTAW taip pat žinomas kaip TIG (suvirinimas volframo inertinėse dujose).

Lankinis suvirinimas kaitina metalus, suvirindamas didelės srovės elektros lanku tarp jungiamų metalo gabalų ir elektrodo.

Elektrodo naudojimas priklauso nuo suvirinimo proceso tipo. SMAW, GMAW ir panašių suvirinimo procesų metu elektrodas sunaudojamas ir tampa suvirinimo siūlės dalimi. Elektrodas paprastai gaminamas iš tos pačios rūšies suvirinamo metalo. Kadangi elektrodas sunaudojamas suvirinimo proceso metu, elektrodas turi būti nuolat paduodamas į suvirinimo siūlę. SMAW suvirinimo procese naudojamas "lazdinis" elektrodas, įmirkytas suvirinimą skatinančia medžiaga, vadinamąja fliusu, prispaustas prie galo.

GMAW suvirinimo procese naudojama plona viela ant besisukančios ritės kaip ištisinis elektrodas. Šio elektrodo dydis svyruoja nuo maždaug 0,635 milimetro iki maždaug 4 milimetrų. Suvirinimo aparato viduje yra varikliu varoma ritė, kuri paduoda vielos elektrodą į suvirinimo siūlę.

TIG suvirinimo (GTAW) procese naudojamas elektrodas, kuris suvirinimo proceso metu nesuyra, nes suvirinamuoju metalu neteka elektros srovė. Elektrodas yra pagamintas iš volframo, todėl naudojamas taip, kad neištirptų panardintas į elektros lanką. Suvirinimo vietai papildyti gali būti naudojamas metalinis užpildas - strypas.

Beveik visuose suvirinimo darbuose naudojamas užpildas, kuriuo užpildomas nedidelis tarpas tarp metalo dalių. Papildomas metalas padeda suvirinimo siūlei tapti tvirtesnei. Kartais suvirinimo siūles reikia atlikti be jokio užpildomojo metalo. Suvirinimas be pripildomojo metalo vadinamas autogeniniu suvirinimu.

Ekranavimas suvirinant lanku

Visiems suvirinimo būdams reikia, kad karštas metalas būtų apsaugotas. Nešvarumai, rūdys, riebalai ir net metalo oksidacija suvirinimo proceso metu gali trukdyti tinkamai suvirinti jungtį. Todėl visuose suvirinimo procesuose naudojamas vienas iš dviejų apsaugos būdų: fliusas ir apsauginės dujos.

Suvirinimo fliusas gali būti kietas, skystas arba pastos pavidalo. Suvirinimo metu fliusas lydosi ir dalis jo išgaruoja. Taip aplink suvirinimo siūlę susidaro nedidelė dujų kišenė. Ši dujų kišenė apsaugo suvirinamą metalą nuo oksidacijos. Ištirpęs fliusas, vykstant korozinei reakcijai, išvalo teršalus, kurie trukdo tinkamai suvirinti. Po suvirinimo fliusas sukietėja. Šis kieto fliuso sluoksnis vadinamas šlaku ir turi būti pašalintas iš suvirinimo siūlės. SMAW suvirinimo procese dažniausiai naudojamas fliusas, ir jis dažniausiai naudojamas plienui.

Apsauginės dujos apsaugo suvirinimo siūlę, nes aplink suvirinimo siūlę susidaro dujų kišenė. Šių dujų paskirtis - neleisti patekti įprastam orui, ypač deguoniui. Jos skiriasi nuo fliuso, nes ant suvirinimo siūlės nėra skysčio. Aplink suvirinimo siūlę yra tik dujos. Kadangi nėra skysčio, ant metalo esantys nešvarumai ir kiti dalykai neišsiplauna. Tai reiškia, kad prieš suvirinant metalas turi būti švarus. Jei jis toks nėra, nešvarumai ir kiti dalykai gali sukelti problemų. Paprastai naudojamos šios dujos: argonas, helis ir mišinys, kurį sudaro 3 dalys argono ir 1 dalis anglies dioksido. Kituose dujų mišiniuose gali būti azoto, vandenilio ar net šiek tiek deguonies. Viena iš suvirinimo rūšių, kai naudojamos apsauginės dujos, yra suvirinimas dujiniu metalo lanku. Jis paprastai naudojamas gamyklose gaminant daiktus.

Suvirinimą naudojant fliusą lengviau atlikti lauke, kai pučia vėjas. Taip yra todėl, kad skystas fliusas apsaugo įkaitusį metalą ir jo neišpučia. Be to, fliusas visada sudaro dujų kišenę, kuri neleidžia užgesti elektros lankui. Suvirinimo, kuriam naudojamos apsauginės dujos, paprastai negalima atlikti lauke, nes, kilus vėjui, dujos išsisklaidytų.

Kitos suvirinimo rūšys

Kai kurioms suvirinimo rūšims nenaudojamas elektros lankas. Gali būti naudojama liepsna, elektra be lanko, energijos spindulys arba fizinė jėga. Labiausiai paplitusi suvirinimo rūšis, kuriai nenaudojamas elektros lankas, vadinama suvirinimu dujomis. Suvirinant dujomis, degiosios (tai reiškia, kad degs) dujos ir deguonis sujungiami ir dega degiklio gale. Suvirinant dujomis nereikia jokių specialių apsauginių priemonių, nes tinkamai sureguliuotoje liepsnoje nėra papildomo deguonies. Vis dėlto svarbu įsitikinti, kad metalas yra švarus. Liepsna taip įkaitina metalą, kad jis išsilydo. Kai abu metalo gabalai išsilydo ties kraštu, skystas metalas tampa vientisu gabalu.

Kita suvirinimo rūšis, kai nenaudojamas lankas, vis tiek naudoja elektrą. Jis vadinamas varžiniu suvirinimu. Šios rūšies suvirinimo metu du ploni metalo gabalai suspaudžiami vienas prie kito, o tada per juos praleidžiama elektra. Dėl to metalas labai įkaista ir lydosi suspaustoje vietoje. Toje vietoje abu gabalai išsilydo kartu. Kartais tai vadinama taškiniu suvirinimu, nes vienu metu suvirinama tik vienoje mažoje vietoje (arba taške).

Kaltinis suvirinimas yra pirmoji kada nors naudota suvirinimo rūšis. Suvirinant kalviškai du metalo gabalai turi būti tokie karšti, kad beveik išsilydytų. Tuomet jie mušami plaktukais, kol tampa vientisu gabalu.

Kitas suvirinimo rūšis, kurioms nenaudojamas lankas, sunku atlikti, ir paprastai jos būna naujos. Jie taip pat yra brangūs. Dauguma šių rūšių suvirinimo darbų atliekami tik ten, kur specialiai reikia. Juose gali būti naudojamas elektronų spindulys, lazeris arba ultragarso garso bangos.

Energija suvirinimui

Kiekvienai suvirinimo rūšiai reikia naudoti energiją. Ši energija paprastai yra šiluma, tačiau kartais suvirinimui atlikti naudojama jėga. Kai naudojama šiluma, ji gali būti gaunama iš elektros arba ugnies.

Maitinimo šaltiniai lankiniam suvirinimui

Suvirinant lanku naudojama daug elektros energijos. Kai kurioms suvirinimo rūšims naudojama kintamoji srovė, kaip ir pastatuose naudojama elektra. Kitoms suvirinimo rūšims naudojama nuolatinė srovė, pavyzdžiui, elektros energija automobilyje ar daugelyje daiktų, kuriuose yra akumuliatorius. Beveik visoms suvirinimo rūšims naudojama žemesnė įtampa nei elektrinės tiekiama elektra. Suvirinant lanku reikia naudoti specialų maitinimo šaltinį, kuris iš elektrinės gaunamą elektrą paverčia tinkama suvirinimui. Maitinimo šaltinis sumažina įtampą ir kontroliuoja srovės dydį. Maitinimo šaltinis paprastai turi valdiklius, kuriais galima keisti šiuos dalykus. Suvirinimo lanku, kai naudojama kintamoji srovė, rūšims kartais maitinimo šaltinis gali atlikti specialius veiksmus, kad elektros srovė keistųsi. Kai kurie maitinimo šaltiniai neįjungiami į kištuką, o patys gamina elektros energiją. Tokie maitinimo šaltiniai turi variklį, kuris suka generatoriaus galvutę ir taip gamina elektrą. Variklis gali būti varomas benzinu, dyzelinu arba propanu.

Energija kitoms suvirinimo rūšims

OFW metalui įkaitinti naudojama degiųjų dujų ir deguonies liepsna. Kuro dujos beveik visada yra acetilenas. Acetilenas yra degios dujos, kurios dega labai karštai, karščiau nei bet kurios kitos dujos. Todėl jos naudojamos dažniausiai. Gali būti naudojamos ir kitos dujos, pavyzdžiui, propanas, gamtinės dujos ar kitos pramoninės dujos.

Kai kurioms suvirinimo rūšims suvirinti nenaudojamas karštis. Šios suvirinimo rūšys gali būti karštos, tačiau metalas neišlydomas. Tokio suvirinimo pavyzdys - kaltinis suvirinimas. Suvirinimas trinties maišymu yra ypatinga suvirinimo rūšis, kuriai nenaudojama šiluma. Jame naudojamas labai galingas variklis ir specialus besisukantis antgalis metalams krašte sumaišyti. Tai atrodo keista, nes metalai yra kietas kūnas. todėl šiam procesui reikia daug jėgos ir jis yra labai sunkus. Šio suvirinimo energija yra mechaninė energija, gaunama iš besisukančio antgalio.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra suvirinimas?

Atsakymas: Suvirinimas - tai procesas, kai metalo gabalai kaitinami elektra arba liepsna, kad išsilydytų ir susijungtų.

K: Kiek yra skirtingų suvirinimo būdų?

A.: Yra keletas skirtingų suvirinimo rūšių, įskaitant suvirinimą lanku, varžinį suvirinimą, suvirinimą dujomis ir suvirinimą deguonimi.

K: Kuris suvirinimo būdas yra labiausiai paplitęs?

A.: Labiausiai paplitęs suvirinimo būdas yra lankinis suvirinimas.

K: Kodėl svarbu dėvėti specialias akių apsaugos priemones, kai suvirinama lanku?

A: Suvirinimo metu susidarantis lankas yra labai ryškus, todėl žiūrėjimas į jį be apsaugos priemonių gali sukelti ilgalaikį akių pažeidimą.

K: Ar suvirinimas gali sukelti nudegimus?

A: Taip, suvirinimo metu išsiskiriančios karštos kibirkštys gali nudeginti bet kokią atvirą odą.

K: Kas yra suvirinimas deguonimi?

A: Suvirinimas deguonimi - tai suvirinimo būdas, kai metalui įkaitinti naudojama ne elektros lankas, o liepsna.

K: Ar yra kitų suvirinimo būdų, kuriems nenaudojamas elektros lankas?

A.: Taip, be suvirinimo deguonimi, yra ir kitų suvirinimo būdų, kuriems nenaudojamas elektros lankas.