Schweißen ist eine Herstellung oder Skulpturprozess, der sich Materialien, gewöhnlich Metalle oder Thermoplaste durch das Verursachen anschließt. Das wird häufig durch das Schmelzen der Werkstücke und das Hinzufügen eines Füller-Materials getan, um eine Lache des geschmolzenen Materials zu bilden (die Schweißstelle-Lache), der kühl wird, um ein starkes Gelenk mit dem Druck zu werden, der manchmal in Verbindung mit der Hitze, oder allein verwendet ist, die Schweißstelle zu erzeugen. Das ist im Vergleich mit dem Löten und Hartlöten, die mit dem Schmelzen eines Materials des niedrigeren Schmelzpunkts zwischen den Werkstücken verbunden sind, um ein Band zwischen ihnen zu bilden, ohne die Werkstücke zu schmelzen.

Viele verschiedene Energiequellen können für das Schweißen, einschließlich einer Gasflamme, eines elektrischen Kreisbogens, eines Lasers, eines Elektronbalkens, Reibung und Ultraschalles verwendet werden. Während häufig ein Industrieprozess, Schweißen in vielen verschiedenen Umgebungen einschließlich der Landluft unter Wasser und im Weltraum durchgeführt werden kann. Schweißen ist ein potenziell gefährliches Unternehmen, und Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, Brandwunden, Stromschlag, Visionsschaden, Einatmung von giftigem Benzin und Ausströmungen und Aussetzung von der intensiven Ultraviolettstrahlung zu vermeiden.

Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts war der einzige Schweißprozess Schmiede-Schweißen, das Schmiede seit Jahrhunderten gepflegt hatten, sich Eisen und Stahl anzuschließen, indem sie geheizt haben und gehämmert haben. Elektrische Schweißung und Oxyfuel-Schweißen waren unter den ersten Prozessen, um sich gegen Ende des Jahrhunderts und elektrischen Widerstand-Schweißens zu entwickeln, das bald danach gefolgt ist. Schweißtechnologie fortgeschritten schnell während des Anfangs des 20. Jahrhunderts als Erster Weltkrieg und Zweiter Weltkrieg hat die Nachfrage nach zuverlässigen und billigen Verbindungsmethoden gesteuert. Im Anschluss an die Kriege wurden mehrere moderne Schweißtechniken, einschließlich manueller Methoden wie beschirmte metallene elektrische Schweißung, jetzt eine der populärsten Schweißmethoden, sowie halbautomatische und automatische Prozesse wie metallene elektrische Gasschweißung, untergetauchte elektrische Schweißung, Fluss-entkernte elektrische Schweißung und Electroslag-Schweißen entwickelt. Entwicklungen haben mit der Erfindung des Laserbalken-Schweißens, Elektronbalken-Schweißens, elektromagnetisches Pulsschweiß- und Reibungsrühren weitergegangen, das sich in der letzten Hälfte des Jahrhunderts schweißen lässt. Heute setzt die Wissenschaft fort vorwärts zu gehen. Roboter-Schweißen ist in Industrieeinstellungen gewöhnlich, und Forscher setzen fort, neue Schweißmethoden zu entwickeln und das größere Verstehen der Schweißstelle-Qualität zu gewinnen.

Geschichte

Die Geschichte von Verbindungsmetallen geht mehrere Millennien, genannt Schmiede-Schweißen, mit den frühsten Beispielen des Schweißens von der Bronzezeit und der Eisenzeit in Europa und dem Nahen Osten zurück. Der alte griechische Historiker Herodotus stellt in Den Geschichten des 5. Jahrhunderts v. Chr. fest, dass Glaucus von Chios "der Mann war, der einhändig Eisenschweißen erfunden hat." Schweißen wurde im Aufbau der Eisensäule in Delhi, Indien verwendet, hat ungefähr 310 n.Chr. und das Wiegen von 5.4 Metertonnen aufgestellt.

Das Mittlere Alter hat Fortschritte im Schmiede-Schweißen gebracht, in dem Schmiede gehämmert haben, ist geheiztes Metall wiederholt bis zum Abbinden vorgekommen. 1540 hat Vannoccio Biringuccio De la pirotechnia veröffentlicht, der Beschreibungen der Fälschen-Operation einschließt. Renaissancehandwerker waren dabei erfahren, und die Industrie hat fortgesetzt, während der folgenden Jahrhunderte zu wachsen.

1802 hat russischer Wissenschaftler Vasily Petrov den elektrischen Kreisbogen entdeckt und hat nachher seine möglichen praktischen Anwendungen einschließlich des Schweißens vorgeschlagen. In 1881-82 hat ein russischer Erfinder Nikolai Benardos die erste elektrische als elektrische Kohlenstoff-Schweißung bekannte Methode der elektrischen Schweißung mit Kohlenstoff-Elektroden geschaffen. Die Fortschritte in der elektrischen Schweißung haben mit der Erfindung von Metallelektroden gegen Ende der 1800er Jahre durch einen Russen, Nikolai Slavyanov (1888), und ein Amerikaner, C weitergegangen. L. Sarg (1890). 1900 hat A. P. Strohmenger eine gekleidete Metallelektrode in Großbritannien veröffentlicht, das einen stabileren Kreisbogen gegeben hat. 1905 hat russischer Wissenschaftler Vladimir Mitkevich den Gebrauch des dreiphasigen elektrischen Kreisbogens für das Schweißen vorgeschlagen. 1919 wurde Wechselstrom-Schweißen von C. J. Holslag erfunden, aber ist populär für ein anderes Jahrzehnt nicht geworden.

Widerstand-Schweißen wurde auch während der letzten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts mit den ersten Patenten entwickelt, die Elihu Thomson 1885 gehen, der weitere Fortschritte im Laufe der nächsten 15 Jahre erzeugt hat. Schweißen von Thermite wurde 1893 erfunden, und um diese Zeit ist ein anderer Prozess, oxyfuel Schweißen, gut gegründet geworden. Acetylen wurde 1836 von Edmund Davy entdeckt, aber sein Gebrauch war im Schweißen ungefähr bis 1900 nicht praktisch, als eine passende Lötlampe entwickelt wurde. Zuerst, oxyfuel Schweißen war eine der populäreren Schweißmethoden wegen seiner Beweglichkeit und relativ niedriger Kosten. Als das 20. Jahrhundert jedoch fortgeschritten ist, ist es aus Bevorzugung für Industrieanwendungen gefallen. Es wurde durch die elektrische Schweißung, als Metallbedeckungen (bekannt als Fluss) für die Elektrode größtenteils ersetzt, die den Kreisbogen stabilisieren und das Grundmaterial vor Unreinheiten beschirmen, die fortgesetzt sind, um entwickelt zu werden.

Weltkrieg hat eine Hauptwoge im Gebrauch verursacht, Prozesse mit den verschiedenen militärischen Mächten zu schweißen, die versuchen zu bestimmen, welcher von den mehreren neuen Schweißprozessen am besten sein würde. Die Briten haben in erster Linie elektrische Schweißung verwendet, sogar ein Schiff, Fulagar mit einem völlig geschweißten Rumpf bauend. Elektrische Schweißung wurde zuerst auf das Flugzeug während des Krieges ebenso angewandt, weil einige deutsche Flugzeug-Rümpfe mit dem Prozess gebaut wurden. Auch beachtenswert ist die erste geschweißte road Bridge in der Welt, die von Stefan Bryła der Warschauer Universität der Technologie 1927 entworfen ist, und über den Fluss nahe Łowicz, Polen 1929 gebaut ist.

Während der 1920er Jahre wurden Hauptfortschritte in der Schweißtechnologie einschließlich der Einführung des automatischen Schweißens 1920 gemacht, in dem Elektrode-Leitung unaufhörlich gefüttert wurde. Abschirmung von Benzin ist ein Thema geworden, das viel Aufmerksamkeit erhält, weil Wissenschaftler versucht haben, Schweißstellen vor den Effekten von Sauerstoff und Stickstoff in der Atmosphäre zu schützen. Durchlässigkeit und Brüchigkeit waren die primären Probleme, und die Lösungen, die sich entwickelt haben, haben den Gebrauch von Wasserstoff, Argon und Helium als Schweißatmosphären eingeschlossen. Während des folgenden Jahrzehnts haben weitere Fortschritte das Schweißen von reaktiven Metallen wie Aluminium und Magnesium berücksichtigt. Das in Verbindung mit Entwicklungen im automatischen Schweißen, dem Wechselstrom und den Flüssen hat eine Hauptvergrößerung der elektrischen Schweißung während der 1930er Jahre und dann während des Zweiten Weltkriegs gefüttert.

Während der Mitte des Jahrhunderts wurden viele neue Schweißmethoden erfunden. 1930 hat die Ausgabe des Zuchtschweißens gesehen, das bald populär im Schiffsbau und Aufbau geworden ist. Untergetauchte elektrische Schweißung wurde dasselbe Jahr erfunden und setzt fort, heute populär zu sein. 1932 ein Russe, Konstantin Khrenov hat erfolgreich die erste elektrische elektrische Unterwasserschweißung durchgeführt. Elektrische Gaswolfram-Schweißung, nach Jahrzehnten der Entwicklung, wurde schließlich 1941, und metallene elektrische 1948 gefolgte Gasschweißung vervollkommnet, schnelles Schweißen von nicht eisenhaltigen Materialien, aber das Verlangen teuren Abschirmungsbenzins berücksichtigend. Beschirmte metallene elektrische Schweißung wurde während der 1950er Jahre mit einer Fluss-gekleideten verbrauchbaren Elektrode entwickelt, und es ist schnell der populärste Metallprozess der elektrischen Schweißung geworden. 1957 hat der Fluss-entkernte Prozess der elektrischen Schweißung debütiert, in dem die selbstbeschirmte Leitungselektrode mit der automatischen Ausrüstung verwendet werden konnte, auf außerordentlich vergrößerte Schweißgeschwindigkeiten hinauslaufend, und dass dasselbe Jahr elektrische Plasmaschweißung erfunden wurde. Schweißen von Electroslag wurde 1958 eingeführt, und ihm wurde von seinem Vetter, electrogas Schweißen 1961 gefolgt. 1953 hat der sowjetische Wissenschaftler N. F. Kazakov die Verbreitungsabbinden-Methode vorgeschlagen.

Andere neue Entwicklungen im Schweißen schließen den 1958-Durchbruch des Elektronbalken-Schweißens ein, tiefes und schmales durch die konzentrierte Hitzequelle mögliches Schweißen machend. Im Anschluss an die Erfindung des Lasers 1960 hat Laserbalken-Schweißen mehrere Jahrzehnte später debütiert und hat sich erwiesen, im schnelllaufenden, automatisierten Schweißen besonders nützlich zu sein. Elektromagnetisches Pulsschweißen wird seit 1967 industriell verwendet. 1991 wurde Reibungsrühren-Schweißen im Vereinigten Königreich erfunden und Qualitätsanwendungen überall auf der Welt gefunden. Alle diese vier neuen Prozesse setzen fort, erwartet die hohen Kosten der notwendigen Ausrüstung zu sein ziemlich teuer, und das hat ihre Anwendungen beschränkt.

Prozesse

Kreisbogen

Diese Prozesse verwenden eine Schweißmacht-Versorgung, um einen elektrischen Kreisbogen zwischen einer Elektrode und dem Grundmaterial zu schaffen und aufrechtzuerhalten, um Metalle am Schweißpunkt zu schmelzen. Sie können entweder direkt (Gleichstrom) verwenden oder (AC) Strom und verbrauchbare oder nichtverbrauchbare Elektroden abwechseln lassend. Das Schweißgebiet wird manchmal durch einen Typ von trägem oder halbträgem Benzin geschützt, das als ein Abschirmungsbenzin bekannt ist, und Füller-Material wird manchmal ebenso verwendet.

Macht-Bedarf

Um die elektrische für Prozesse der elektrischen Schweißung notwendige Energie zu liefern, kann mehrerer verschiedener Macht-Bedarf verwendet werden. Der allgemeinste Schweißmacht-Bedarf ist unveränderlicher aktueller Macht-Bedarf und unveränderlicher Stromspannungsmacht-Bedarf. In der elektrischen Schweißung ist die Länge des Kreisbogens direkt mit der Stromspannung verbunden, und der Betrag des Hitzeeingangs ist mit dem Strom verbunden. Unveränderlicher aktueller Macht-Bedarf wird meistenteils für manuelle Schweißprozesse wie elektrische Gaswolfram-Schweißung verwendet und hat metallene elektrische Schweißung beschirmt, weil sie einen relativ unveränderlichen Strom aufrechterhalten, gerade als sich die Stromspannung ändert. Das ist wichtig, weil im manuellen Schweißen es schwierig sein kann, die Elektrode vollkommen unveränderlich, und infolgedessen, die Kreisbogen-Länge zu halten, und so Stromspannung dazu neigt zu schwanken. Unveränderlicher Stromspannungsmacht-Bedarf hält die Stromspannung unveränderlich und ändert den Strom, und infolgedessen, wird meistenteils für automatisierte Schweißprozesse wie metallene elektrische Gasschweißung verwendet, Fluss hat elektrische Schweißung entkernt, und ist elektrische Schweißung untergetaucht. In diesen Prozessen wird Kreisbogen-Länge unveränderlich behalten, da jede Schwankung in der Ferne zwischen der Leitung und dem Grundmaterial durch eine große Änderung im Strom schnell berichtigt wird. Zum Beispiel, wenn die Leitung und das Grundmaterial zu nahe kommen, wird der Strom schnell zunehmen, der der Reihe nach die Hitze veranlasst zuzunehmen und der Tipp der Leitung, um zu schmelzen, es in seine ursprüngliche Trennungsentfernung zurückgebend.

Der Typ des Stroms verwendet spielt auch eine wichtige Rolle in der elektrischen Schweißung. Verbrauchbare Elektrode-Prozesse wie beschirmte metallene elektrische Schweißung und metallene elektrische Gasschweißung verwenden allgemein direkten Strom, aber die Elektrode kann entweder positiv oder negativ beladen werden. Im Schweißen wird die positiv beladene Anode eine größere Schweißeigenspannung, und infolgedessen haben, das Ändern der Widersprüchlichkeit der Elektrode hat einen Einfluss auf Schweißstelle-Eigenschaften. Wenn die Elektrode positiv beladen wird, wird das Grundmetall heißer sein, Schweißstelle-Durchdringen und Schweißgeschwindigkeit vergrößernd. Wechselweise läuft eine negativ beladene Elektrode auf seichtere Schweißstellen hinaus. Nichtverbrauchbare Elektrode-Prozesse, wie elektrische Gaswolfram-Schweißung, können jeden Typ des direkten Stroms, sowie Wechselstrom verwenden. Jedoch, mit dem direkten Strom, weil die Elektrode nur den Kreisbogen schafft und Füller-Material nicht zur Verfügung stellt, verursacht eine positiv beladene Elektrode seichte Schweißstellen, während eine negativ beladene Elektrode tiefere Schweißstellen macht. Wechselstrom bewegt sich schnell zwischen diesen zwei, auf Schweißstellen des mittleren Durchdringens hinauslaufend. Ein Nachteil von AC, die Tatsache, dass der Kreisbogen nach jedem Nulldurchgang wiederentzündet werden muss, ist mit der Erfindung von speziellen Macht-Einheiten gerichtet worden, die ein Quadratwelle-Muster statt der normalen Sinus-Welle erzeugen, schnelle Nulldurchgänge möglich machend und die Effekten des Problems minimierend.

Prozesse

Einer der allgemeinsten Typen der elektrischen Schweißung ist beschirmte metallene elektrische Schweißung (SMAW); es ist auch bekannt als manuelle metallene elektrische Schweißung (MMA) oder Stock-Schweißen. Elektrischer Strom wird verwendet, um einen Kreisbogen zwischen der verbrauchbaren und materiellen Grundelektrode-Stange zu schlagen, die aus Stahl gemacht wird und mit einem Fluss bedeckt wird, der das Schweißstelle-Gebiet vor der Oxydation und Verunreinigung durch das Produzieren des Kohlendioxyds (CO) Benzin während des Schweißprozesses schützt. Der Elektrode-Kern selbst handelt als Füller-Material, einen getrennten Füller unnötig machend.

Der Prozess ist vielseitig und kann mit der relativ billigen Ausrüstung durchgeführt werden, das Machen davon hat gut gepasst, um Jobs und Feldarbeit einzukaufen. Ein Maschinenbediener kann vernünftig tüchtig mit einem bescheidenen Betrag der Ausbildung werden und kann Beherrschung mit der Erfahrung erreichen. Schweißstelle-Zeiten sind ziemlich langsam, da die verbrauchbaren Elektroden oft ersetzt werden müssen, und weil Schlacke, der Rückstand vom Fluss, weg nach dem Schweißen abgeschnitzelt werden muss. Außerdem wird der Prozess allgemein auf das Schweißen von Eisenmaterialien beschränkt, obwohl spezielle Elektroden möglich das Schweißen von Gusseisen, Nickel, Aluminium, Kupfer und anderen Metallen gemacht haben.

Metallene elektrische Gasschweißung (GMAW), auch bekannt als träges Metallbenzin oder MIG-Schweißen, ist ein halbautomatischer oder automatischer Prozess, der ein dauerndes Leitungsfutter als eine Elektrode und eine träge oder halbträge Gasmischung verwendet, um die Schweißstelle vor der Verunreinigung zu schützen. Da die Elektrode dauernd ist, Schweißgeschwindigkeiten für GMAW größer sind als für SMAW.

Ein zusammenhängender Prozess, Fluss-entkernte elektrische Schweißung (FCAW), verwendet ähnliche Ausrüstung, aber verwendet Leitung, die aus einer Stahlelektrode besteht, die ein Puder umgibt, füllen Material. Diese entkernte Leitung ist teurer als die feste Standardleitung und kann Ausströmungen und/oder Schlacke erzeugen, aber es erlaubt noch höhere Schweißgeschwindigkeit und größeres Metalldurchdringen.

Elektrische Gaswolfram-Schweißung (GTAW) oder Schweißen des Wolframs trägen Benzins (TIG), ist ein manueller Schweißprozess, der eine nichtverbrauchbare Wolfram-Elektrode, eine träge oder halbträge Gasmischung und ein getrenntes Füller-Material verwendet. Besonders nützlich, um dünne Materialien zu schweißen, wird diese Methode durch einen stabilen Kreisbogen und hohe Qualitätsschweißstellen charakterisiert, aber sie verlangt bedeutende Maschinenbediener-Sachkenntnis und kann nur mit relativ niedrigen Geschwindigkeiten vollbracht werden.

GTAW kann auf fast allen weldable Metallen verwendet werden, obwohl er meistenteils auf rostfreien Stahl und leichte Metalle angewandt wird. Es wird häufig verwendet, wenn Qualitätsschweißstellen, solcher als im Rad, dem Flugzeug und den Marineanwendungen äußerst wichtig sind. Ein zusammenhängender Prozess, elektrische Plasmaschweißung, verwendet auch eine Wolfram-Elektrode, aber verwendet Plasmabenzin, um den Kreisbogen zu machen. Der Kreisbogen ist konzentrierter als der GTAW-Kreisbogen, Querkontrolle kritischer machend und so allgemein die Technik auf einen mechanisierten Prozess einschränkend. Wegen seines stabilen Stroms kann die Methode auf einer breiteren Reihe der materiellen Dicke verwendet werden, als der GTAW kann in einer Prozession zu gehen und es viel schneller ist. Es kann auf alle dieselben Materialien wie GTAW außer Magnesium angewandt werden, und hat Schweißen von rostfreiem Stahl automatisiert ist eine wichtige Anwendung des Prozesses. Eine Schwankung des Prozesses ist Plasmaausschnitt, ein effizienter Stahlausschnitt-Prozess.

Untergetauchte elektrische Schweißung (SAW) ist eine hohe Produktivität Schweißmethode, in der der Kreisbogen unter einer Bedeckungsschicht des Flusses geschlagen wird. Das vergrößert Kreisbogen-Qualität, da Verseuchungsstoffe in der Atmosphäre durch den Fluss blockiert werden. Die Schlacke, die sich auf der Schweißstelle allgemein formt, geht allein, und verbunden mit dem Gebrauch eines dauernden Leitungsfutters ab, die Schweißstelle-Absetzungsrate ist hoch. Arbeitsbedingungen werden sehr über andere Prozesse der elektrischen Schweißung verbessert, da der Fluss den Kreisbogen verbirgt und fast kein Rauch erzeugt wird. Der Prozess wird in der Industrie besonders für große Produkte und in der Fertigung von geschweißten Druck-Behältern allgemein verwendet. Andere Prozesse der elektrischen Schweißung schließen Atomwasserstoffschweißen, electroslag Schweißen, electrogas Schweißen und elektrische Zuchtschweißung ein.

Gasschweißen

Der allgemeinste Gasschweißprozess ist Oxyfuel-Schweißen, auch bekannt als Oxyacetylene-Schweißen. Es ist einer der ältesten und am meisten vielseitigen Schweißprozesse, aber in den letzten Jahren ist es weniger populär in Industrieanwendungen geworden. Es wird noch für Schweißpfeifen und Tuben, sowie Reparatur-Arbeit weit verwendet.

Die Ausrüstung ist relativ billig und einfach, allgemein das Verbrennen von Acetylen in Sauerstoff verwendend, um eine Schweißflamme-Temperatur von ungefähr 3100 °C zu erzeugen. Die Flamme, da es weniger konzentriert ist als ein elektrischer Kreisbogen, verursacht das langsamere Schweißstelle-Abkühlen, das zu größeren restlichen Betonungen führen und Verzerrung schweißen kann, obwohl es das Schweißen von hohen Legierungsstahlen erleichtert. Ein ähnlicher Prozess, allgemein genannter Oxyfuel-Ausschnitt, wird verwendet, um Metalle zu schneiden.

Widerstand

Widerstand-Schweißen ist mit der Generation der Hitze durch den vorübergehenden Strom durch den Widerstand verbunden, der durch den Kontakt zwischen zwei oder mehr Metalloberflächen verursacht ist. Kleine Lachen von geschmolzenem Metall werden am Schweißstelle-Gebiet gebildet, weil hoher Strom (1000-100.000 A) durch das Metall passiert wird. Im Allgemeinen Widerstand sind Schweißmethoden effizient und verursachen wenig Verschmutzung, aber ihre Anwendungen werden etwas beschränkt, und die Ausrüstungskosten können hoch sein.

Punkt-Schweißen ist ein populärer Widerstand Schweißmethode hat gepflegt, sich überlappenden Metallplatten von bis zu 3 Mm dicken anzuschließen. Zwei Elektroden werden gleichzeitig verwendet, um die Metallplatten zusammen festzuklammern und Strom durch die Platten zu passieren. Die Vorteile der Methode schließen effizienten Energiegebrauch, beschränkte Werkstück-Deformierung, hohe Produktionsraten, leichte Automation und keine erforderlichen Füller-Materialien ein. Schweißstelle-Kraft ist bedeutsam niedriger als mit anderen Schweißmethoden, den für nur bestimmte Anwendungen passenden Prozess machend. Es wird umfassend in der Automobilindustrie verwendet — gewöhnliche Autos können mehrere tausend durch Industrieroboter gemachte Punkt-Schweißstellen haben. Ein Spezialprozess, genannt Schuss-Schweißen, kann verwendet werden, um rostfreien Schweißstelle-Stahl zu entdecken.

Wie Punkt-Schweißen verlässt sich Naht-Schweißen auf zwei Elektroden, um Druck und Strom anzuwenden, um sich Metallplatten anzuschließen. Jedoch, statt spitzer Elektroden, radgeformter Elektrode-Rolle vorwärts und füttern häufig das Werkstück, es möglich machend, lange dauernde Schweißstellen zu machen. In der Vergangenheit wurde dieser Prozess in der Fertigung von Getränk-Dosen verwendet, aber jetzt wird sein Gebrauch mehr beschränkt. Anderer Widerstand schließen Schweißmethoden Kolben-Schweißen, Blitz-Schweißen, Vorsprung-Schweißen ein, und werfen Schweißen um.

Energiebalken

Schweißmethoden des Balkens der Energie, nämlich Laserbalken-Schweißen und Elektronbalken-Schweißen, sind relativ neue Prozesse, die ziemlich populär in hohen Produktionsanwendungen geworden sind. Die zwei Prozesse sind ziemlich ähnlich, sich am meisten namentlich in ihrer Quelle der Macht unterscheidend. Laserbalken-Schweißen verwendet einen hoch eingestellten Laserbalken, während Elektronbalken-Schweißen in einem Vakuum getan wird und einen Elektronbalken verwendet. Beide haben eine sehr hohe Energiedichte, das Machen schweißt tief Durchdringen möglich und die Größe des Schweißstelle-Gebiets minimierend. Beide Prozesse sind äußerst schnell, und werden leicht automatisiert, sie hoch produktiv machend. Die primären Nachteile sind ihre sehr hohen Ausrüstungskosten (obwohl diese abnehmen), und eine Empfänglichkeit für das Thermalknacken. Entwicklungen in diesem Gebiet schließen laserhybrides Schweißen ein, das Grundsätze sowohl vom Laserbalken-Schweißen als auch von der elektrischen Schweißung für noch bessere Schweißstelle-Eigenschaften und dem Röntgenstrahl-Schweißen verwendet.

Halbleiter-

Wie der erste Schweißprozess, das Schmiede-Schweißen, schließen einige moderne Schweißmethoden das Schmelzen der Materialien nicht ein, die anschließen werden. Eines des populärsten Überschallschweißens, wird verwendet, um dünne Platten oder Leitungen zu verbinden, die aus Metall oder Thermoplast gemacht sind, indem sie sie an der hohen Frequenz und unter dem Hochdruck vibrieren lassen wird. Die Ausrüstung und beteiligten Methoden sind diesem des Widerstand-Schweißens ähnlich, aber statt des elektrischen Stroms stellt Vibrieren Energieeingang zur Verfügung. Schweißmetalle mit diesem Prozess schließen das Schmelzen der Materialien nicht ein; statt dessen wird die Schweißstelle durch das Einführen mechanischer Vibrationen horizontal unter dem Druck gebildet. Wenn Schweißplastik, die Materialien ähnliche schmelzende Temperaturen haben sollten, und die Vibrationen vertikal eingeführt werden. Überschallschweißen wird allgemein verwendet, um elektrische Verbindungen aus Aluminium oder Kupfer zu machen, und es ist auch ein sehr allgemeiner Polymer-Schweißprozess.

Ein anderer allgemeiner Prozess, Explosionsschweißen, ist mit dem Verbinden von Materialien durch das Stoßen von ihnen zusammen unter dem äußerst hohen Druck verbunden. Die Energie vom Einfluss plasticizes die Materialien, eine Schweißstelle bildend, wenn auch nur ein beschränkte Betrag der Hitze erzeugt wird. Der Prozess wird allgemein verwendet, um unterschiedliche Materialien, wie das Schweißen von Aluminium mit Stahl in Schiff-Rümpfen oder zusammengesetzten Tellern zu schweißen. Andere Halbleiterschweißprozesse schließen Reibungsschweißen (einschließlich Reibungsrühren-Schweißens), elektromagnetischen Pulsschweißens, Co-Herauspressen-Schweißens, kalten Schweißens, Verbreitungsschweißens, exothermic Schweißen, hohes Frequenzschweißen, heißes Druck-Schweißen, Induktionsschweißen und Rollenschweißen ein.

Geometrie

Schweißstellen können auf viele verschiedene Weisen geometrisch bereit sein. Die fünf grundlegenden Typen von Schweißstelle-Gelenken sind das Kolben-Gelenk, der Überlappstoß, das Eckgelenk, Rand-Gelenk und T-Gelenk (eine Variante davon dauern ist das kreuzförmige Gelenk). Andere Schwankungen bestehen ebenso — zum Beispiel, doppelte-V Vorbereitungsgelenke werden durch die zwei Stücke des Materials jedes Zuspitzen zu einem einzelnen Zentrum-Punkt an einer Hälfte ihrer Höhe charakterisiert. Einzelne-U und doppelte-U Vorbereitungsgelenke sind auch ziemlich üblich — anstatt gerade Ränder wie die einzelnen-V und doppelten-V Vorbereitungsgelenke zu haben, sie werden gebogen, die Gestalt eines U bildend. Überlappstöße sind auch allgemein mehr als zwei Stücke dick — je nachdem der Prozess verwendet hat und die Dicke des Materials, können viele Stücke zusammen in einer Überlappstoß-Geometrie geschweißt werden.

Viele Schweißprozesse verlangen den Gebrauch einer Einzelheit gemeinsame Designs; zum Beispiel werden Widerstand-Punkt-Schweißen, Laserbalken-Schweißen und Elektronbalken-Schweißen am häufigsten auf Überlappstößen durchgeführt. Andere Schweißmethoden, wie beschirmte metallene elektrische Schweißung, sind äußerst vielseitig und können eigentlich jeden Typ des Gelenks schweißen. Einige Prozesse können auch verwendet werden, um Mehrpass-Schweißstellen zu machen, in denen-Schweißstelle erlaubt wird kühl zu werden, und dann eine andere Schweißstelle obendrein durchgeführt wird. Das berücksichtigt das Schweißen von dicken Abteilungen, die in einem einzelnen-V Vorbereitungsgelenk zum Beispiel eingeordnet sind.

Nach dem Schweißen können mehrere verschiedene Gebiete im Schweißstelle-Gebiet identifiziert werden. Die Schweißstelle selbst wird die Fusionszone — mehr spezifisch genannt, es ist, wo das Füller-Metall während des Schweißprozesses gelegt wurde. Die Eigenschaften der Fusionszone hängen in erster Linie vom Füller-Metall verwendet, und seine Vereinbarkeit mit den Grundmaterialien ab. Es wird durch die hitzebetroffene Zone, das Gebiet umgeben, das seine Mikrostruktur und durch die Schweißstelle veränderte Eigenschaften hatte. Diese Eigenschaften hängen vom Verhalten des Grundmaterials, wenn unterworfen, der Hitze ab. Das Metall in diesem Gebiet ist häufig schwächer sowohl als das Grundmaterial als auch als die Fusionszone, und ist auch, wo restliche Betonungen gefunden werden.

Qualität

Viele verschiedene Faktoren beeinflussen die Kraft von Schweißstellen und dem Material um sie, einschließlich der Schweißmethode, des Betrags und der Konzentration des Energieeingangs, des weldability des Grundmaterials, Füller-Materials, und Fluss-Materials, des Designs des Gelenks und der Wechselwirkungen zwischen allen diesen Faktoren. Um die Qualität einer Schweißstelle zu prüfen, werden entweder zerstörende oder nichtzerstörende Probemethoden allgemein verwendet, um nachzuprüfen, dass Schweißstellen frei von Defekten sind, annehmbare Niveaus von restlichen Betonungen und Verzerrung haben, und annehmbare Eigenschaften der hitzebetroffenen Zone (HAZ) haben. Typen von Schweißdefekten schließen Spalten, Verzerrung, Gaseinschließungen (Durchlässigkeit), nichtmetallische Einschließungen ein, fehlen der Fusion, des unvollständigen Durchdringens, lamellar das Reißen und Unterhöhlen. Das Schweißen von Codes und Spezifizierungen besteht, um Schweißer in der richtigen Schweißtechnik und darin zu führen, wie man die Qualität von Schweißstellen beurteilt. Methoden wie Sichtprüfung, Röntgenografie, Überschallprüfung, färben penetrant Inspektion, Inspektion der Magnetischen Partikel oder Industrie-CT-Abtastung können mit der Entdeckung und Analyse von bestimmten Defekten helfen.

Hitzebetroffene Zone

Die Effekten des Schweißens auf dem Material, das die Schweißstelle umgibt, können schädlich sein — je nachdem die Materialien verwendet haben und der Hitzeeingang des verwendeten Schweißprozesses, kann der HAZ der unterschiedlichen Größe und Kraft sein. Der thermische diffusivity des Grundmaterials spielt eine große Rolle — wenn der diffusivity hoch ist, ist die materielle kühl werdende Rate hoch, und der HAZ ist relativ klein. Umgekehrt führt ein niedriger diffusivity zum langsameren Abkühlen und einem größeren HAZ. Der Betrag der durch den Schweißprozess eingespritzten Hitze spielt eine wichtige Rolle ebenso, weil Prozesse wie Oxyacetylene-Schweißen einen unkonzentrierten Hitzeeingang haben und die Größe des HAZ vergrößern. Prozesse wie Laserbalken-Schweißen geben einen hoch konzentrierten, beschränkten Betrag der Hitze, auf einen kleinen HAZ hinauslaufend. Elektrische Schweißung fällt zwischen diesen zwei Extremen mit den individuellen Prozessen, die sich etwas im Hitzeeingang ändern. Um den Hitzeeingang für Verfahren der elektrischen Schweißung zu berechnen, kann die folgende Formel verwendet werden:

\mathit {Leistungsfähigkeit} </Mathematik>

wo Q = heizen, gibt (kJ/mm), V = Stromspannung (V), ich = Strom (A), und S = Schweißgeschwindigkeit (Mm/Minute) ein. Die Leistungsfähigkeit ist vom Schweißprozess verwendet mit der beschirmten metallenen elektrischen Schweißung abhängig, die einen Wert von 0.75, metallener elektrischer Gasschweißung und untergetauchter elektrischer Schweißung, 0.9, und elektrischer Gaswolfram-Schweißung, 0.8 hat.

Metallurgie

Die meisten verwendeten Festkörper sind Technikmaterialien, die aus kristallenen Festkörpern bestehen, in denen die Atome oder Ionen in einem wiederholenden geometrischen Muster eingeordnet werden, das als eine Gitter-Struktur bekannt ist. Die einzige Ausnahme ist materiell, der vom Glas gemacht wird, das eine Kombination von unterkühlter Flüssigkeit und Polymern ist, die Anhäufungen von großen organischen Molekülen sind.

Kristallene Festkörper-Kohäsion wird durch ein metallisches oder chemisches Band erhalten, das zwischen den konstituierenden Atomen gebildet wird. Chemische Obligationen können in zwei Typen gruppiert werden, die aus ionischen und covalent bestehen. Um ein ionisches Band zu bilden, trennt sich entweder Wertigkeits- oder Abbinden-Elektron von einem Atom und wird beigefügt einem anderen Atom, um entgegengesetzt beladene Ionen zu bilden. Das Abbinden in der statischen Position besteht darin, wenn die Ionen eine Gleichgewicht-Position besetzen, wo die resultierende Kraft zwischen ihnen Null ist. Wenn die Ionen in der Spannungskraft, die zwischenionischen Abstand-Zunahmen ausgeübt werden, die eine elektrostatische attraktive Kraft schaffen, während eine zurückschlagende Kraft unter der Druckkraft zwischen den Atomkernen dominierend ist.

Das Abbinden von Covalent besteht darin, wenn die konstituierenden Atome ein Elektron (En) verlieren, um eine Traube von Ionen zu bilden, auf eine Elektronwolke hinauslaufend, die durch das Molekül als Ganzes geteilt wird. Sowohl in ionischem als auch in covalent wird Vorbedeutung der Position der Ionen und Elektronen hinsichtlich einander beschränkt, dadurch auf das Band hinauslaufend, das charakteristisch spröde ist.

Das metallische Abbinden kann als ein Typ von covalent klassifiziert werden, der verpfändet, für den sich die konstituierenden Atome desselben Typs und miteinander nicht verbinden, um ein chemisches Band zu bilden. Atome werden ein Elektron (En) verlieren, das eine Reihe von positiven Ionen bildet. Diese Elektronen werden durch das Gitter geteilt, das die Elektrontraube beweglich macht, weil die Elektronen sowie die Ionen bewegungsfrei sind. Dafür gibt es Metallen ihr relativ hohes thermisches und elektrisches Leitvermögen sowie charakteristisch hämmerbar seiend.

Drei der meistens verwendeten Kristallgitter-Strukturen in Metallen sind das Körper - kubische, Gesicht - kubisch und Ende-gepackt sechseckig. Stahl von Ferritic hat eine Körper - Kubikstruktur und austenitic Stahl, Nichteisenmetalle wie Aluminium, Kupfer und Nickel haben die Gesicht - Kubikstruktur.

Dehnbarkeit ist ein wichtiger Faktor im Sicherstellen der Integrität von Strukturen, indem sie ihnen ermöglicht wird, lokale Betonungskonzentrationen ohne Bruch zu stützen. Außerdem sind Strukturen erforderlich, einer annehmbaren Kraft zu sein, die mit verbunden ist, geben Materialien Kraft nach. Im Allgemeinen, als die Ertrag-Kraft eines Materials zunimmt, gibt es die entsprechende Verminderung der Bruch-Schwierigkeit.

Die Verminderung der Bruch-Schwierigkeit kann auch zur embitterment Wirkung von Unreinheiten, oder für Körper - Kubikmetalle von der Verminderung der Temperatur zugeschrieben werden. Metalle und in besonderen Stahlen haben eine Übergangstemperaturreihe, wo über dieser Reihe das Metall annehmbare Kerbe-Dehnbarkeit hat, während unter dieser Reihe das Material spröde wird. Innerhalb der Reihe ist das Material-Verhalten unvorhersehbar. Die Verminderung der Bruch-Schwierigkeit wird durch eine Änderung im Bruch-Äußeren begleitet. Wenn über dem Übergang der Bruch in erster Linie wegen der mikroleeren Fusion ist, die anscheinend des Bruchs resultiert, ist faserig. Wenn die Temperaturfälle, der Bruch Zeichen von Spaltungsseiten zeigen wird. Dieser zwei Anschein ist durch das nackte Auge sichtbar. Der spröde Bruch in Stahltellern kann als Chevron-Markierungen unter dem Mikroskop erscheinen. Diese Pfeil wie Kämme auf dem Sprungoberflächenpunkt zum Ursprung des Bruchs.

Bruch-Schwierigkeit wird mit einem eingekerbten gemessen und hat rechteckiges Muster vorgeknackt, von dem die Dimensionen in Standards, zum Beispiel ASTM E23 angegeben werden. Es gibt andere Mittel des Schätzens oder Messens der Bruch-Schwierigkeit durch den folgenden: Der Charpy Einfluss prüft pro ASTM A370; der Test des Sprungtipps öffnenden Versetzung (CTOD) pro BAKKALAUREUS DER NATURWISSENSCHAFTEN 7448-1; der J integrierte Test pro ASTM E1820; das Pellini Fall-Gewicht prüft pro ASTM E208.

Ungewöhnliche Bedingungen

Während viele Schweißanwendungen in kontrollierten Umgebungen wie Fabriken und Autowerkstätten getan werden, werden einige Schweißprozesse in einem großen Angebot an Bedingungen, wie Landluft, unterhalb der Wasserlinie, und Vakua (wie Raum) allgemein verwendet. In Freiluftanwendungen, wie Aufbau und freie Reparatur, ist beschirmte metallene elektrische Schweißung der allgemeinste Prozess. Prozesse, die träges Benzin verwenden, um die Schweißstelle zu schützen, können in solchen Situationen nicht sogleich verwendet werden, weil unvorhersehbare atmosphärische Bewegungen auf eine fehlerhafte Schweißstelle hinauslaufen können. Beschirmte metallene elektrische Schweißung wird auch häufig im Unterwasserschweißen im Aufbau und der Reparatur von Schiffen verwendet, Auslandsplattformen und Rohrleitungen, aber andere, wie Fluss haben elektrische Schweißung und elektrische Gaswolfram-Schweißung entkernt, sind auch üblich. Das Schweißen im Raum ist auch möglich — es wurde zuerst 1969 von russischen Kosmonauten versucht, als sie Experimente durchgeführt haben, um beschirmte metallene elektrische Schweißung, elektrische Plasmaschweißung und Elektronbalken zu prüfen, der sich in einer depressurized Umgebung schweißen lässt. Weiter die Prüfung dieser Methoden wurde in den folgenden Jahrzehnten getan, und heute setzen Forscher fort, Methoden zu entwickeln, um andere Schweißprozesse im Raum, wie Laserbalken-Schweißen, Widerstand-Schweißen und Reibungsschweißen zu verwenden. Fortschritte in diesen Gebieten können für zukünftige Versuche nützlich sein, die dem Aufbau der Internationalen Raumstation ähnlich sind, die sich auf das Schweißen verlassen konnte, um sich Raum die Teile anzuschließen, die auf der Erde verfertigt wurden.

Sicherheitsprobleme

Schweißen kann gefährlich und ungesund sein, wenn die richtigen Vorsichtsmaßnahmen nicht genommen werden. Jedoch, mit dem Gebrauch der neuen Technologie und richtigen Schutz, können Gefahren der Verletzung und des mit dem Schweißen vereinigten Todes außerordentlich reduziert werden. Da viele allgemeine Schweißverfahren einen offenen elektrischen Kreisbogen oder Flamme einschließen, ist die Gefahr von Brandwunden und Feuer bedeutend; das ist, warum es als ein heißer Arbeitsprozess klassifiziert wird. Um Verletzung zu verhindern, tragen Schweißer persönliche Schutzausrüstung in der Form von schweren Lederhandschuhen und langen Schutzärmel-Jacken, um Aussetzung von der äußersten Hitze und den Flammen zu vermeiden. Zusätzlich führt die Helligkeit des Schweißstelle-Gebiets zu einer Bedingung genannt Kreisbogen-Auge oder Blitz-Brandwunden, in der ultravioletter leichter Ursache-Entzündung der Hornhaut und die Netzhäute der Augen verbrennen kann. Schutzbrille und Schweißhelme mit dunklen UV-Entstörungsgesichtstellern werden getragen, um diese Aussetzung zu verhindern. Seit den 2000er Jahren haben einige Helme einen Gesichtsteller eingeschlossen, der sofort nach der Aussetzung vom intensiven UV Licht dunkel wird. Um Zuschauer zu schützen, wird das Schweißgebiet häufig mit lichtdurchlässigen Schweißvorhängen umgeben. Diese Vorhänge, die aus einem Polyvinylchlorid-Plastikfilm gemacht sind, beschirmen Leute außerhalb des Schweißgebiets vom UV Licht des elektrischen Kreisbogens, aber können das in Helmen verwendete Filterglas nicht ersetzen.

Schweißer werden häufig zu gefährlichem Benzin und particulate Sache ausgestellt. Prozesse wie Fluss-entkernte elektrische Schweißung und beschirmte metallene elektrische Schweißung erzeugen Rauch, der Partikeln von verschiedenen Typen von Oxyden enthält. Die Größe der fraglichen Partikeln neigt dazu, die Giftigkeit der Ausströmungen mit kleineren Partikeln zu beeinflussen, die eine größere Gefahr präsentieren. Das ist auf Grund dessen, dass kleinere Partikeln in der Lage sind, die Blutgehirnbarriere zu durchqueren. Ausströmungen und Benzin, wie Kohlendioxyd, Ozon, und Ausströmungen, die schwere Metalle enthalten, können Schweißern gefährlich sein, die an richtiger Lüftung und Ausbildung Mangel haben. Die Aussetzung von Mangan-Schweißausströmungen, zum Beispiel, sogar an niedrigen Stufen , kann zu neurologischen Problemen führen oder zu den Lungen, der Leber, den Nieren oder dem Zentralnervensystem zu beschädigen. Der Gebrauch von komprimiertem Benzin und Flammen in vielen Schweißprozessen stellt eine Explosion und Brandrisiko auf. Einige allgemeine Vorsichtsmaßnahmen schließen das Begrenzen des Betrags von Sauerstoff in der Luft und Haltens von Zündstoffen weg vom Arbeitsplatz ein.

Kosten und Tendenzen

Als ein Industrieprozess spielen die Kosten sich schweißen zu lassen eine entscheidende Rolle in Produktionsentscheidungen. Viele verschiedene Variablen betreffen die Gesamtkosten, einschließlich Ausrüstungskosten, Arbeitskosten, materieller Kosten und Energiekosten. Abhängig vom Prozess können sich Ausrüstungskosten, vom billigen für Methoden wie beschirmte metallene elektrische Schweißung und Oxyfuel-Schweißen, zum äußerst teuren für Methoden wie Laserbalken-Schweißen und Elektronbalken-Schweißen ändern. Wegen ihrer hohen Kosten werden sie nur in hohen Produktionsoperationen verwendet. Ähnlich, weil Automation und Roboter Ausrüstungskosten vergrößern, werden sie nur durchgeführt, wenn hohe Produktion notwendig ist. Arbeitskosten hängen von der Absetzungsrate (die Rate des Schweißens), der stündliche Lohn, und die Gesamtbetriebszeit sowohl einschließlich der Zeit ab, sich schweißen lassend als auch einschließlich den Teil behandelnd. Die Kosten von Materialien schließen die Kosten der Basis und des Füller-Materials, und die Kosten ein, Benzin zu beschirmen. Schließlich hängen Energiekosten von Kreisbogen-Zeit und Schweißmacht-Nachfrage ab.

Für manuelle Schweißmethoden setzen Arbeitskosten allgemein die große Mehrheit der Gesamtkosten zusammen. Infolgedessen werden viele Kosteneinsparungsmaßnahmen auf die Minderung der Betriebszeit eingestellt. Um das zu tun, können Schweißverfahren mit hohen Absetzungsraten ausgewählt werden, und Schweißstelle-Rahmen können fein abgestimmt werden, um Schweißgeschwindigkeit zu vergrößern. Mechanisierung und Automation werden häufig durchgeführt, um Arbeitskosten zu reduzieren, aber das vergrößert oft die Kosten der Ausrüstung und schafft zusätzliche Einstellungszeit. Materielle Kosten neigen dazu zuzunehmen, wenn spezielle Eigenschaften notwendig sind, und sich Energiekosten normalerweise auf mehr als mehrere Prozent der Gesamtschweißkosten nicht belaufen.

In den letzten Jahren, um Arbeitskosten in der hohen Produktionsherstellung zu minimieren, ist Industrieschweißen zunehmend mehr automatisiert, am meisten namentlich mit dem Gebrauch von Robotern im Widerstand-Punkt-Schweißen (besonders in der Automobilindustrie) und in der elektrischen Schweißung geworden. Im Roboter-Schweißen, mechanisierte Geräte, sowohl das Material zu halten, als auch führen die Schweißstelle und zuerst durch, Punkt-Schweißen war seine allgemeinste Anwendung, aber robotic Zunahmen der elektrischen Schweißung in der Beliebtheit als Technologie gehen vorwärts. Andere Schlüsselgebiete der Forschung und Entwicklung schließen das Schweißen von unterschiedlichen Materialien (wie Stahl und Aluminium, zum Beispiel) und neue Schweißprozesse, wie Reibungsrühren, magnetischer Puls, leitende Hitzenaht und laserhybrides Schweißen ein. Außerdem wird Fortschritt im Bilden von mehr spezialisierten Methoden wie Laserbalken gewünscht, der sich praktisch für mehr Anwendungen, solcher als in den Raumfahrt- und Automobilindustrien schweißen lässt. Forscher hoffen auch, die häufig unvorhersehbaren Eigenschaften von Schweißstellen, besonders Mikrostruktur, restliche Betonungen und eine Tendenz einer Schweißstelle besser zu verstehen, zu knacken oder zu deformieren.

Die Tendenz, die Geschwindigkeit zu beschleunigen, mit der Schweißstellen in der Stahlerrichtungsindustrie durchgeführt werden, kommt an einer Gefahr zur Integrität der Verbindung. Ohne richtige Fusion zu den Grundmaterialien, die durch die genügend Kreisbogen-Zeit auf der Schweißstelle zur Verfügung gestellt sind, kann ein Projektinspektor nicht das wirksame Diameter der Pfütze-Schweißstelle deshalb sichern er oder sie kann die veröffentlichten Lastkapazitäten nicht versichern, wenn sie die wirkliche Installation nicht bezeugen. Diese Methode des Pfütze-Schweißens ist in den Vereinigten Staaten und Kanada üblich, um Stahlplatten beizufügen, um Querbalken und Strukturstahlmitglieder zu verriegeln. Regionalagenturen sind dafür verantwortlich, die richtige Installation der Pfütze zu sichern, die sich auf Stahlbaustellen schweißen lässt. Zurzeit gibt es keinen Standard oder Schweißstelle-Verfahren, das die veröffentlichte haltende Kapazität jeder unbezeugten Verbindung sichern kann, aber das ist laut der Rezension von der amerikanischen Schweißgesellschaft.

Siehe auch

• Liste, Codes zu schweißen
• Liste, Prozesse zu schweißen
• Geregelte Metallabsetzung
• Das Schweißen der Verfahren-Spezifizierung
• Schweißer-Zertifikat

Referenzen

Links