Как Работи Запояването

{h1}

WordsSideKick.com разглежда спояването, за да види как работи и защо някой може да избере техниката за заваряване. Прочетете повече за спояването в WordsSideKick.com.

Следващия път, когато сложите слънчевите очила за 200 долара за авиатор, благодарете на месопотамците. Точно така, металните изделия, използвани за присъединяване на малките, деликатни парчета от вашите Ray-Bans, могат да проследят корените му обратно до древните шумерски ковачи.

Ето как върви основната история: Първо, хората са открили метали, включително седемте метала от древността - злато, мед, сребро, олово, калай, желязо и живак. Първите две, които се използваха широко, бяха злато и мед, а месопотамците, египтяните, гърците и римляните произвеждаха занаятчии, които забиваха меките метали в чаршафи и ги изработваха във всичко - от прибори и чаши до бижута и оръжия.

Не отне много време на тези майстори да преминат от прости предмети, направени от едно цяло парче метал, до сложни предмети, направени чрез съединяване на няколко парчета заедно. Например, по време на първата династия на Ур, около 2650 до 2500 г. пр. Н. Е., Металообработващите създават някои забележителни архитектурни украшения, изработени от мед. Една такава украса, която украсяваше храма в ал-Убайд, се отличава с орел с лъвска глава, който държи две еленчета до опашките им. Роговете на еленците бяха изработени отделно и след това се присъединиха към по-голямото парче.

Най-старият метод за свързване на метала нитове - къси щифтове, задвижвани в дупки, набити в метални листове. За съжаление нитове (и техният модерен колега, гайки и болтове) могат да се разхлабят с течение на времето и не винаги водят до най-здравата става. Това накара занаятчиите да търсят други начини да запалят своите битове и парчета метал. Тъй като желязото става все по-разпространено, те разчитаха на тях ковашко заваряване, което изискваше предварително формираните метални парчета да бъдат прегряти и след това да бъдат удряни или натиснати заедно.

Днес други техники заменят ковашкото заваряване, въпреки че всички те се нуждаят от топлина, за да работят. Те включват запояване, заваряване и спояване. Всеки от тези методи използва топлина, за да стопи метален пълнител в процепа, образуван между две парчета метал, които трябва да станат едно. Различното е интензивността на топлината, естеството на пълнежа и в резултат на това здравината и издръжливостта на фугата. При спояването температурите трябва да са достатъчно горещи, за да се разтопи металът на пълнежа, но достатъчно хладни, за да не се стопят металите, които се съединяват. Често този пълнител е сребърна сплав, което води до друго често срещано наименование на спояването, "сребърно спояване".

На следващите няколко страници ще разгледаме по-подробно спояването, за да разберем как работи и защо някой може да избере техниката за заваряване. Нека започнем с микроскопичен преглед на границата, образувана, когато две парчета метал се съберат.

Капилярно действие: Науката зад спояването

Ако прокараш пръста си по метал блокили парче метал, което е обработено в определена форма за съхранение, можете да опишете повърхността му като гладка на допир. Ако гледате едно и също парче под микроскоп, щяхте да видите истината - че металната повърхност е осеяна с кътчета. Когато съберете две парчета метал заедно, тези несъвършенства и нередности създават канали, по които може да се движи течност. При спояването тази течност е разтопен метален пълнител и силата, която я дърпа през микроскопичните "пори", е нещо, наречено капилярно действие.

Можете да създадете модел на капилярно действие, като поставите дължина на стъклена тръба в чиния с вода. Когато направите това, ще видите течността да се изкачва нагоре по тръбата, по-високо от нивото на водата в съда. Това се случва, защото молекулите на водата са лепкави: Те обичат да стоят близо една до друга, а също така обичат да се придържат към повърхностите на други материали. Учените наричат ​​бившия феномен като кохезия, последната като адхезия, Когато адхезията е по-силна от сцеплението, започва капилярно действие. С други думи, водните молекули, залепващи върху повърхността на стъклената тръба, се изтеглят върху водните молекули отдолу.

Капилярното действие зависи от диаметъра на стъклената тръба. С намаляването на диаметъра водният стълб се издига по-високо. С увеличаването на диаметъра водният стълб пада в по-ниско положение. Това се случва, защото атрактивните сили между водните молекули упражняват по-силно дърпане на по-къси разстояния.

Спояването също зависи от това капилярно действие, което означава, че металът, който се свързва, трябва да остане твърд, така че металът за пълнене, веднъж втечнен, може да се изтегли по плътно прилепнали съседни повърхности. За да отговори на това изискване, металът за пълнене трябва да има температура на топене над 840 градуса по Фаренхайт (450 градуса по Целзий), но под точката на топене на присъединените метали [източник: Sulzer Metco]. Металът за пълнене може да бъде поставен в ставата преди загряване или да се подава в ставата, докато се нагрява. Но и в двете ситуации температурата трябва да остане в определен диапазон, за да насърчи доброто капилярно действие. Един занаятчия също трябва да се съобразява с пролуката между металните парчета. Спояването работи най-добре, ако клирънсът на ставата падне между 0,001 и 0,005 инча (0,0025 и 0,0127 сантиметра) [източник: Белослав]. Ако празнината е по-тясна, движението на пълнителя може да бъде възпрепятствано. Ако е по-широк, капилярните сили ще бъдат намалени и получената става може да не е толкова силна.

Ако мислите, че запояването ви звучи много като заваряване, имате право. Заваряването обикновено използва пълнител за съединяване на две парчета метал, но това изисква много по-висока температура. Всъщност заваряването всъщност обединява двете парчета метал заедно, като разтопява "базовите" метали и, ако се използва, пълнителя. Капилярното действие не може да възникне по време на заваряване, тъй като няма твърда повърхност, по която пълнителят може да се движи.

Спойка срещу запояване

Подобно на спояването, запояването разчита на капилярно действие, но използва метални пълнители с точки на топене под 840 градуса по Фаренхайт и следователно произвежда по-слаби връзки. Например, някои водопроводчици често запояват медни тръби заедно чрез стопяване на калай или сплави от калай в пролуката между тръбите. Точката на топене на калай е 450 градуса по Фаренхайт (232 градуса по Целзий).

Braze Filler Metals

В допълнение към металите, които се съединяват, спояването има две важни изисквания - метален пълнител и източник на топлина за разтопяване на пълнителя. Ще разгледаме по-подробно всеки от тях, като започнем от метала за пълнене.

Спояващият пълнител започва с един от няколко често срещани първични метала: сребро, алуминий, злато, мед, кобалт или никел. След това тези първични метали се смесват или легират с други метали, за да се подобрят или изтънят техните свойства. Например, манганът действа като потискащо температурата на топене, което означава, че понижава температурата, при която първичният метал ще се стопи. Хромът увеличава здравината на споена фуга. А борът може да помогне за повишаване устойчивостта на корозия. Приложената таблица показва няколко общи сплави, използвани в спояването [източник: Aufhauser Corporation].

Как работи запояването: може

Чести сплави, използвани при спояване

В крайна сметка, металообработващите трябва да балансират редица съображения при избора на метал за пълнене. Сплавите се държат различно от чистите метали. Последните се стопяват при единична температура; те са твърди преди тази температура и след това, щракнете, те са течност. За разлика от тях сплавите не преминават директно от твърдо вещество в течност. Вместо това преминават през "кашист" етап, по време на който са едновременно твърди и течни. Металопроизводителят може да използва това в своя полза. Ако споява съединител с тесен клиренс, той може да избере пълнител с малък диапазон на спояване, което води до "оживен" поток от метален пълнител в процепа. Ако той запоява съединение с по-широк клиренс, той може да избере пълнител с по-голям диапазон на спояване, което води до "муден" поток, който може адекватно да запълни празнината. И, разбира се, той трябва да е остро запознат с всички опасности, свързани със сплавите, използвани в пълнителя. Камиевите изпарения например са отровни, така че спояването с кадмиев пълнител трябва да се извършва с подходяща вентилация.

И накрая, металообработващият трябва да избере формата на пълнителя, подходяща за проекта. Част от това зависи от това как ще се приложи пълнителят. В някои случаи той може да постави пълнителя в ставата преди нагряване. Друг път може да подаде ръчно пълнителя, докато се нагрява. Така или иначе той има богат избор [източник: Sulzer Metco]:

  • Прах - пълнителят приема формата на сухи сферични частици. Всяка частица съдържа елементите, съставляващи сплав в правилното съотношение.
  • Паста - Пастата комбинира легирани прахове с неутрално свързващо вещество за създаване на пълнител, който може да бъде екструдиран в фуга. свързващи вещества може да бъде вода или органично съединение и може да повлияе на времето за сушене на споените фуги.
  • Лента - Производителите използват свързващи вещества, за да прикрепят тънки панделки от споен метал към лепилна подложка, която може да се навие и изпрати. Те често прерязват лентата, така че нейните размери (ширина и дебелина) да съответстват на точните спецификации на металотърсача.
  • Фолио - Braze фолио е тънък, но чист лист от метална сплав. Може да се нарязва на парчета и форми и да се подрежда, за да се получи пълнител с различна дебелина.
  • Прът - спояващи пръти се предлагат в диаметри от 0,3125 до 0,375 инча (0,7938 до 0,9525 сантиметра). Подобно на фолиото, пръчките съдържат само елементите, съставляващи сплавта, без добавени свързващи вещества.

Източници на топлина за спояване

В Националната лаборатория за ускорители на SLAC се използва пещ с горещо запояване за прецизно спояване на ускорителните елементи.

В Националната лаборатория за ускорители на SLAC се използва пещ с горещо запояване за прецизно спояване на ускорителните елементи.

Когато мислите за промишлени метални изделия, най-вероятно си представяте факли, козирки с пълно лице и искри, които се допират до земята. Това е сравнително точно изображение на газово заваряване, което използва ацетиленова горелка, за да произведе топлината, необходима за разпалване на две парчета метал. В много случаи чистият кислород се смесва с газа, за да направи пламъка по-силен. Тези оксиацетиленови фенерчета могат да произведат пламък, който е почти два пъти по-горещ от пламък в резултат на смесване на въздух и газ.

Спояването може да възникне при по-ниски температури от заваряването, въпреки че това не елиминира газовата горелка като опция. Всъщност спояването на факела все още е често срещано в определени приложения, като например присъединяване на тръба към арматура, използвайки медни или сребърни метални пълнители. Газовете включват ацетилен, водород или пропан и металообработващите трябва да проявят известна грижа при избора на източник на топлина, подходящ за техния проект.

Кажете например водопроводчик иска да се присъедини към две парчета медни тръби. Той ще знае, че медта започва да отгрява или омеква при 700 градуса по Фаренхайт (371 градуса по Целзий) и че отгряването може да отслаби метала. Всичко това създава интересна дилема. Спояването по дефиниция няма да се случи до 840 градуса по Фаренхайт, така че ясно водопроводчикът трябва да балансира два основни фактора - силата на съединението и силата на цялостния монтаж, тъй като той избере най-добрата факла за работата. Пламъкът от оксиацетилен гори при 6 330 градуса по Фаренхайт (3,499 градуса по Целзий), което означава, че ще отжели медта в по-голяма степен. Пропанов пламък, смесен с въздух, изгаря само на 3630 градуса по Фаренхайт (1,999 градуса по Целзий), което го прави по-добър избор за това приложение.

За щастие спояването на факела не е единствената възможност. Индукционно спояване, който генерира топлина, като пропуска електричество през бобина, е друг начин за надеждно присъединяване на метал. Използвайки тази техника, металообработващият държи монтажа между набор от индукционни бобини и след това инициира потока на високочестотен ток. Докато токът тече през намотката, електрическото съпротивление генерира топлина, което бързо повишава температурата на металната част и спояващия пълнител. Когато пълнителят се разтопи, той може да изключи тока и да позволи на целия монтаж да изстине. Висококачествената индукционна система може да загрява много малки площи в тесни производствени отклонения. И тъй като топлината може да бъде прецизно контролирана, процесът не променя характеристиките на споените основни метали.

Пещите предлагат краен вариант, стига да е приемливо да се отоплява целия монтаж. В този случай металът за пълнене трябва да се нанесе преди процеса на нагряване. След това конвейерна лента транспортира парчето в пещта, където се извършва спояване, и от другата страна за охлаждане. Пълнителите на основата на сребро и мед най-често се използват в стандартни пещи, въпреки че вакуумните пещи, които могат да изпомпват кислород от отоплителната среда, разширяват гъвкавостта на процеса, като правят възможно спояването със сплави, които са чувствителни към високо окисление. температури. Пещите също са добре пригодени за автоматизация, тъй като многобройните части могат да преминат през фазите на предварително загряване, нагряване и охлаждане при непрекъсната работа.

Процедура за спояване

Жена, спояваща автомобилен кастинг. Тя работи във въздухоплавателна фабрика и през нощта посещава Професионално училище в Бургас, за да научи тежко заваряване. Бъфало, Ню Йорк, април 1943 г.

Жена, спояваща автомобилен кастинг. Тя работи във въздухоплавателна фабрика и през нощта посещава Професионално училище в Бургас, за да научи тежко заваряване. Бъфало, Ню Йорк, април 1943 г.

Паяните фуги са невероятно здрави - по-силни от металите, които се съединяват в повечето случаи - но само ако металообработващият се следва добра процедура за спояване. Подобно на заварчиците, търговците, които практикуват техники за запояване, често получават обучение по сертифицирани програми. Тези програми помагат на участниците да разберат кои променливи влияят на качеството на спояването и как да оценят решенията въз основа на цената и ефективността.

Почти всички курсове обхващат „Шестте основи на спояването“ - шестте основни стъпки, които, ако се спазват правилно, произвеждат висококачествени фуги. Нека да разгледаме тези стъпки сега, за да видим как металоизработвач изпълнява спойка.

  1. Фантастично прилягане: Както обсъждахме по-рано, спояването разчита на капилярно действие и капилярното действие работи най-добре, ако пространството между металите, които трябва да бъдат съединени, падне в определен диапазон - между 0,001 и 0,005 инча (0,0025 и 0,0127 сантиметра) [източник: Белослав]. Преди да влезе в магазина един металорежисьор, тя трябва да прекара известно време в изготвяне на технически спецификации. Тя трябва да разбере структурните изисквания на проекта и след това да проектира фуга, за да се увери, че окончателният монтаж се изпълнява правилно. Тя може да избере а скулна става (където две метални части се припокриват), a дупка става (където две метални парчета се вписват от край до край) или a тройник (където две метални парчета се свързват под прав ъгъл). Тогава тя трябва да отчита свойствата на използвания метал. Всички метали се разширяват при нагряване, така че процедурата за запояване трябва да позволява това. Ако не, ставата може да бъде твърде стегната или твърде широка и в резултат на това по-слаба от необходимото.
  2. Чист шисти: Замърсителите в ставата могат да попречат на доброто капилярно действие. Например топлината може да карбонизира масло и мазнини, които могат да образуват филм, който възпрепятства потока на метала за пълнене. За да се избегне това, повърхностите трябва да са без прах, мазнини, масло или ръжда. Стоманена четка може да премахне замърсяванията и оксидните замърсители, докато разтворителите могат да разтворят масло.
  3. Поток преди пламък: Загряването на метална повърхност инициира химическа реакция, при която металните атоми се комбинират с кислород. По този начин се получават оксиди, които могат да попречат на металния пълнител да навлажни повърхностите на ставите. Нанасянето на покритие от определени химикали може да блокира или неутрализира процеса на окисляване. Тези химикали са известни като бликване, и те могат да варират по химичен състав в зависимост от условията на спояване. Много флюси идват под формата на паста и могат да се прилагат ръчно с четка или потапяне. В автоматизирани производствени среди, пулверизаторите могат да се използват за нанасяне на сух флюсов прах върху повърхностите.
  4. Затягане и поддръжка: Ако свързвате две парчета метал, трябва да останат подравнени, докато процесът на запояване може да бъде завършен. За повечето проекти гравитацията осигурява достатъчно сила, за да държи частите заедно, докато споената фуга се охлади. В противен случай скобите и визите могат да бъдат полезни. Сложният монтаж може да изисква опорно крепежно устройство - устройство, което поддържа няколко парчета метал в точна конфигурация до завършване на спояването. Металообработващите обикновено търсят неръждаема стомана или керамични тела, тъй като, като лоши проводници на топлина, те не издърпват толкова топлина от основните метали.
  5. Бързайте далеч! След като флюсирате фугата и стегнете парчето, е време да нагреете нещата. При спояване металообработващият не прилага топлина директно върху пълнителя. Вместо това той повишава температурата на основните метали, докато те достигнат точката на топене на пълнежа. Ако е малък, целият монтаж може да се нагрее. Ако е голям, широка площ от метал, заобикаляща ставата, може да се нагрее. Равномерното отопление е от решаващо значение, така че металообработващите трябва да са наясно с основната структура на парчето. Например, дебели метални секции ще изискват повече нагряване, отколкото тънки секции. По същия начин металите с различна топлопроводимост трябва да се затоплят с различна скорост. Когато монтажът достигне температурата на спояване, металообработващият може да премахне източника на топлина и да въведе пълнителя. Най-основната техника изисква той да докосне пръчка или тел до повърхността на ставата. Интензивната топлина разтопява пръта, а капилярното действие дърпа разтопения метал в пролуката между основните метали. Той трябва да внимава да не нанесете пълнителя твърде далеч от фугата, тъй като втечненият пълнител може да се движи по металните повърхности, без да се стича в ставата.
  6. Чист шисти, част 2: С намаляването на температурата на сглобяването, металът за пълнене ще се втвърди, като закрепи отделните парчета, както и. Последната стъпка е да се почисти потока от материал, който може, ако не бъде отстранен, корозира и отслаби ставата. Обща техника включва потопяването на цялата конструкция в баня с гореща вода. Това причинява нагнетателния материал, подобен на стъкло след процеса на нагряване, да се напука и да се люлее. Разтриването на ставата с четка или стоманена вата може да премахне всеки поток, който се придържа към металната повърхност.

Приложения и предимства за запояване

Когато става въпрос за съединяване на две парчета метал, търговците имат богат избор: механични крепежни елементи, лепила, запояване, заваряване и спояване. Първите три варианта създават по-слаби стави, които са за предпочитане при определени обстоятелства. Помислете за монтаж, в който помпа трябва да бъде свързана към тръби. Тъй като помпата има кратък експлоатационен живот и в крайна сметка ще се нуждае от подмяна, няма смисъл да се използва техника за постоянно съединяване. Вместо това, металообработващите биха избрали механичен закопчал, който може да бъде лесно разглобен, когато помпата се повреди.

Ако целта обаче е да се създаде здрава, постоянна фуга - такава, която има превъзходна устойчивост на удари, вибрации и течове - най-добрите кандидати са заваряване и спояване. Знанието коя техника да изберете зависи от изискванията на проекта. Едно важно внимание е общият размер на готовото парче. Металообработващите често избират заваряване, ако произвеждат големи сглобки, спояват, ако произвеждат по-малки сглобки. Защо? Тъй като спояването може да бъде постигнато само чрез загряване на целия или по-голямата част от основния монтаж до температурата, при която течният метал пълни. Ако сглобката стане твърде голяма, топлината се разсейва по-бързо, отколкото се натрупва. Заваряването, от друга страна, не разчита на мащабно отопление. Всъщност, силно заварено съединение може да се осъществи само с интензивно, локално загряване.

На следващо място, металообработващите трябва да се занимават с видовете метали, които се съединяват. Тънките участъци, например, са по-склонни да се изкривят, отколкото дебели участъци.А съставът на металите е също толкова важен. Заваряването работи по-добре, ако някой се опитва да се присъедини към подобни видове метал. Това е така, защото процесът на заваряване стопява както основните метали, така и пълнителя. Ако проектът изисква да се присъединят два диво различни метала - да кажем мед и неръждаема стомана, заваряването ще разтопи един метал много преди другия. Спояването обаче може лесно да се присъедини към различни метали, тъй като е възможно да се намери пълнител, който е съвместим и с двата основни метала и има точка на топене по-ниска от двата.

И накрая, металообработващият трябва да обмисли производствените изисквания. Има ли нужда от 10 готови парчета или 10 000? Както заваряването, така и спояването могат да се извършват ръчно, но спояването е много по-подходящо за автоматизация. Автоматизираното заваряване може да се извърши, но е необходимо сложно оборудване и много повтарящ се процес на производство. Спояването предлага много по-голяма гъвкавост и в резултат на това може да се настрои бързо и икономически ефективно.

Всичко това ни връща към онези слънчеви очила за 200 долара - и защо компании като Ray-Ban избират спойка в производствените си инсталации. Слънчевите очила притежават всички отличителни белези на удобен за смели монтаж. Силни стави? Проверете. Тънки, деликатни парчета метал? Проверете. Милиони единици, произведени в автоматизирана среда? Проверете. Сега можете да впечатлите приятелите си с хладните си нюанси и да ги уау с познанията си за древните металургични техники.

Бележка на автора: Как работи прилепването

Когато бях дете, бащата на съседката ми работеше като заварчик по системата за бързо преминаване на Вашингтонското метро, ​​така че научих малко за процеса от него. И видях баща ми да използва поялник в гаража. Но докато не започнах да работя над тази статия, не бях чувал за спояване и не се замислих много за сложното производство, необходимо за производството на нещо толкова външно просто като чифт слънчеви очила.


Видео Добавка: Как се използва пистолет за горещ въздух за запояване на медни тръби?.




Изследване


Шпионският Самолет На Америка Се Връща - И Хиперзвуков?
Шпионският Самолет На Америка Се Връща - И Хиперзвуков?

Как Работи Автопилотът
Как Работи Автопилотът

Наука Новини


Хирурзите Оперират Повече, Когато Притежават Хирургичния Център
Хирурзите Оперират Повече, Когато Притежават Хирургичния Център

Какво Е Точка На Оросяване?
Какво Е Точка На Оросяване?

Възможно Ли Е Да Се Формира Марс?
Възможно Ли Е Да Се Формира Марс?

Freaky Гъбички Светят В Тъмното
Freaky Гъбички Светят В Тъмното

Как Гените И Околната Среда Се Съдействат За Предизвикване На Диабет
Как Гените И Околната Среда Се Съдействат За Предизвикване На Диабет


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com