Kā darbojas metināšana?
Debesskrāpji, eksotiskas automašīnas, raķešu palaišana - dažas lietas vienkārši piesaista jūsu uzmanību. Metināšana acīmredzot nav viens no tiem. Jūs, iespējams, pavadījāt visu savu dzīvi, nedomājot par šo tēmu. Jūs noteikti pārsteigs fakts, ka saskaņā ar dažām aplēsēm metināšana ietekmē pat 50 procentus no Amerikas Savienoto Valstu nacionālā kopprodukta. Bez metināšanas nepastāvētu neviens no šiem apbrīnojamajiem debesskrāpjiem, automašīnām vai raķetēm.
Metināšana pamatā ir divu metāla gabalu savienošanas metode. Lai gan ir arī citi veidi, kā savienot metālus (kniedēšana, lodēšana...), metināšana ir kļuvusi par pirmo izvēli tās izturības, efektivitātes un daudzpusības dēļ.
Ir daudz dažādu metināšanas metožu , un tiek atklātas jaunas. Dažos procesos izmanto siltumu, lai būtībā izkausētu abus metāla gabalus, bieži pievienojot savienojumam "pildvielu", kas darbojas kā saistviela. Citas metodes balstās uz spiedienu, lai savienotu metālu, un dažas izmanto siltuma un spiediena kombināciju. Atšķirībā no lodēšanas, kur savienojamās metāla daļas paliek nemainīgas, metināšanas procesā vienmēr tiek mainīts savienojamais materiāls.
Tas var šķist mazsvarīgi, taču tas ir ļoti svarīgi, lai saprastu, kāpēc metināšana rada tik stiprus savienojumus. Lodēšanas un cietlodēšanas procesos divus metāla gabalus savieno, maisījumā ievadot trešo materiālu (ar zemāku kušanas temperatūru). Šī trešā materiāla pievienošana starp oriģinālo detaļu virsmām saista gabalus kopā. Tomēr saite ir tik spēcīga kā savienojošais materiāls. No otras puses, metināšana novērš starpnieku un savieno oriģinālos gabalus tieši viens ar otru. Rezultāts ir spēcīga, vienota saite, kas bieži vien ir tikpat spēcīga kā pats materiāls.
Šajā rakstā mēs sīkāk aplūkosim, kā tieši darbojas metināšana . Mēs arī izskatīsim dažas no daudzajām situācijām, kurās tiek izmantota metināšana,ar zināšanām un aprīkojumu, kas nepieciešams, lai tas viss notiktu. Bet pirms to darām, apskatīsim, ar ko tas viss sākās.
Tā kā visas metināšanas procesos iesaistītās iekārtas var uzskatīt, ka metināšana ir salīdzinoši jauns process. Patiesībā metināšana pastāv jau tūkstošiem gadu. Agrīnie metināšanas piemēri ir atrasti vietās, sākot no Īrijas līdz Indijai, un daži no tiem ir datēti ar bronzas laikmetu. Protams, šīm civilizācijām nebija tik daudz instrumentu un iekārtu, kas tagad ir pieejami metinātājiem. Kā viņiem izdevās metināt?
Viņu izmantotais process ir pazīstams kā kalšana. Lai sāktu procesu, kalēji karsēja metālu, līdz tas kļuva spilgti sarkanā krāsā (bet joprojām nav šķidrs). Pēc tam kalēji novietoja abus gabalus, nedaudz pārklājoties, uz laktas un kniedēja kopā. Kniedēšanai ir vairāki ierobežojumi. Viens pie otra var kniedēt tikai salīdzinoši mīkstus metālus, un process ir ļoti darbietilpīgs. Vietās, kur nav elektrības, tomēr procedūra joprojām tiek izmantota.
Līdz 19. gadsimtam kalšana bija vienīgā iespēja. Tomēr, sākoties rūpnieciskajai revolūcijai, daudzi atklājumi veicināja metināšanas attīstību. Elektroenerģijas izpēte atnesa elektrodus un elektriskos lokus. Sākotnējās lāpas tika izstrādātas līdz gadsimta vidum. Abi atklājumi būtiski ietekmēs nākamā gadsimta metināšanas metodes.
20. gs. gadu beigās metināšana kļuva par ražošanas virzītājspēku. Tomēr šī laikmeta metodes nebija ideālas. Metināšanas procesā notika oksidēšanās (metāla saistīšanās process skābekļa daļiņās atmosfērā), un metinātie savienojumi bija poraini un trausli. Šādas metinājuma šuves rada nopietnu risku darbiniekiem. Piemēram, laika posmā no 1895. līdz 1905. gadam slikti uzbūvēti katli katru dienu eksplodēja, izraisot tūkstošiem nāves gadījumu. Skaidrs, ka steidzami bija vajadzīgas labākas metināšanas metodes. Tālāk uzzināsim vairāk par jaunajām un uzlabotajām metodēm, sākot ar tuvāku amata specifikas iepazīšanos.
Metināšana jūrā un kosmosā
Ūdenslīdēju metinātāji regulāri remontē kuģus un naftas ieguves platformas, parasti izmantojot elektrisko loka metināšanu (neizmantojot liesmu). Metināšana kosmosā atrodas spektra otrā galā. Telpas vakuums rada ideālu metināšanas vidi, jo nav gāzu, kas mijiedarbotos ar metināšanas vietu.
Metināšana ārpus Zemes atmosfēras padarīja iespējamu Starptautisko kosmosa staciju.
Metināšanas specifika 
Tāpat kā šahs metināšanu ir viegli iemācīties, bet grūti apgūt. Profesionāliem metinātājiem ir liels skaits dažādu mainīgo, kas jāņem vērā, veicot darbu. Neatkarīgi no tā, cik sarežģīts ir darbs, tā pabeigšanai ir nepieciešamas tikai trīs lietas: metināšanas iekārta , metināšanas materiāls un drošības aprīkojums . Visvienkāršākā metināšanas iekārta, kas paredzēta neregulārai lietošanai mājas darbnīcā, ir pieejama par mazāk nekā 100 eiro. Parasti šīs ierīces ir paredzētas elektriskā loka metināšanai (REL) vai elektrodu metināšanai. Daudzām ierīcēm ir tikai ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis vadības ierīču ziņā, padarot tās viegli lietojamas. Tomēr dažas ierīces (piemēram, tās, ko izmanto lāzermetināšanā) ir tik dārgas un sarežģītas, ka tās izmanto tikai lielajās nozarēs. Attiecībā uz materiāliem dažus ir vieglāk metināt nekā citus. Tērauds var būt lieliska izvēle tā stiprības, pieejamības un metināmības dēļ. Parasti, jo stiprāks ir tērauds, jo grūtāk to metināt. Attiecīgi vairāki tērauda sakausējumi ir izstrādāti, metinot. Protams, var metināt gandrīz jebkuru metālu, tostarp čugunu, bronzu, alumīniju un pat titānu, lai gan pēdējam ir nepieciešama ļoti aizsargāta atmosfēra, jo metāls ir ļoti reaģējošs. Neatkarīgi no tā, ko metināt, atcerieties:
drošība pirmajā vietā . Ja kādreiz esat redzējis metināšanu klātienē, varat būt liecinieks šī procesa radītajai apžilbinošajai gaismai. Skatoties tieši uz metināšanas vietu bez aizsardzības, var rasties sāpīgs radzenes iekaisums ar smiltīm līdzīgu sajūtu acī. Nav brīnums, ka jebkura aizsarglīdzekļa priekšnoteikums ir laba metināšanas maska. Metināšanas maskas ir daudzveidīgas. Vienkāršākie ir tie, kuriem ir aptumšots panelis, caur kuru metinātājs skatās metināšanas laikā.Uzlabotas maskas automātiski kļūst tumšākas, jo metināšanas vieta kļūst gaišāka. Papildus apžilbinošajam spilgtumam metināšana var radīt temperatūru līdz 5500 grādiem pēc Celsija un daudzas dzirksteles, tādēļ ir nepieciešami cimdi un garas piedurknes.
Visbeidzot, pareiza ventilācija ir ļoti svarīga atkarībā no metināšanas metodes. Metinātāji var tikt pakļauti kaitīgām vielām, piemēram, svinam, dzīvsudrabam un oglekļa monoksīdam. Ventilācijas vārsti var novērst izgarojumu uzkrāšanos darba zonā.
Kā darbojas metināšana
Esam gatavi sākt metināšanu. Lielākā daļa metināto savienojumu mūsdienās ietilpst vienā no divām kategorijām: loka metināšana un gāzes metināšana.
Loka metināšanā izkausē darba materiālus, kā arī metināto savienojumu pildvielu, izmantojot elektrisko loku. Loka metināšana ietver zemējuma stieples pievienošanu metināšanas materiālam vai citai metāla virsmai. Otro vadu novieto uz metināmā materiāla. Pēc tam, kad vads ir nedaudz atdalīts no materiāla, tiek izveidots elektriskā loka. Tas izskatās kā tad, kad no akumulatora izvelk aizdedzes kabeļus. Pēc tam loks savieno darba gabalus ar pildvielu, kas palīdz noturēt gabalus kopā.
Lai pildvielu ievietotu šuvē, ir nepieciešama stabila roka un uzmanība detaļām. Stienim kūstot, metinātājam ar nelielām, drošām kustībām nepārtraukti jāievada savienojumā papildu materiāls. Šīs kustības piešķir metinātajām šuvēm to īpašo izskatu. Pārāk ātra vai lēna kustība vai loka turēšana pārāk tuvu vai pārāk tālu no materiāla var radīt sliktas metināšanas šuves.
REL metināšana, inertās gāzes metināšana (pazīstama kā metāla inertā gāze jeb MIG, metināšana) un volframa loka gāzes metināšana (bieži saukta par volframa inerto gāzi jeb TIG, metināšanu) ir loka metināšana.
Šīm trim izplatītākajām metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi. Piemēram, elektrodu metināšana ir lēta un viegli apgūstama. Tas ir arī lēnāks un mazāk universāls nekā dažas citas metodes. Turpretim TIG metināšanu ir grūti apgūt, un tam ir nepieciešams īpašs metināšanas aprīkojums. Tomēr TIG metināšana rada augstas kvalitātes metināšanas šuves un var metināt materiālus, ko nevar ar citām metodēm.
Gāzes metināšana ir vēl viena populāra metināšanas metode. Šajā procesā parasti izmanto acetilēna/skābekļa degli, lai izkausētu darba materiālu un metināšanas stieni. Metinātājs vienlaikus kontrolē degli un stieni, tādējādi radot pilnīgu kontroli pār metināšanas šuvi. Lai gan rūpniecībā gāzes metināšana ir retāk sastopama, to joprojām bieži izmanto apkopei un remontam, kā arī skulptūrām (vairāk par to vēlāk).
„ Extreme Welding“
Sarkani uzkarsuši elektriskie loki un lāpas nav bērnu spēle, taču ir arī ekstrēmāki metināšanas veidi. Eksplozijas metināšana izmanto spiedienu, ko rada spēcīgs sprādziens, lai savienotu metālus. Lāzera staru metināšana balstās uz jaudīgiem lāzeriem, kas sakausē metālus. Ultraskaņas metināšanā izmanto augstas frekvences vibrācijas, kas izraisa metāla molekulu rezonansi un tādējādi savienojas.
Labu metinājumu ir grūti atrast
Mēs varam atcerēties metināšanas vēsturi un to, ka trauslās, porainas šuves ir radījušas nopietnas drošības problēmas rūpnieciskos lietojumos. Liela daļa problēmu ar šīm pirmajām šuvēm izriet no oksidēšanās. Tā kā metināšanas zinātne ir attīstījusies, ir attīstījušās metodes metināšanas vietas aizsardzībai no skābekļa. Piemēram, elektrodu metināšanā elektrods ir pārklāts ar aizsargpārklājumu. Šai aizsardzībai ir vairāki dažādi mērķi, no kuriem viens ir izveidot metināšanas punkta gāzes vairogu. MIG un TIG metināšana ir tik tālu, ka tiek izmantotas gāzes tvertnes, kas nepārtraukti apņem metināšanas vietu inertās gāzēs. Metināšanas punkta aizsardzība pret oksidēšanu ir būtiska, lai izveidotu stipru metinājumu.
Pats sagatavošanas process, iespējams, ir tikpat svarīgs, lai izveidotu stipras metināšanas šuves. Nodrošinot, ka darba materiāli ir brīvi no taukiem, netīrumiem un putekļiem, ir tikai pirmais solis, lai pareizi sagatavotu metināto savienojumu. Pareiza savienojuma veida izvēle ir ļoti svarīga kvalitatīvai metināšanai.
Pēc metināšanas varat pārbaudīt metinājuma kvalitāti vairākos veidos. Vizuāla pārbaude var parādīt, ka metinātājs strādāja ar nepareizu ātrumu vai strāvas stiprumu, radot plaisas un garus nelīdzenumus. Metinātāji var kontrolēt savu darbu arī ar magnētisko daļiņu testēšanu, šķidruma iekļūšanu, ultraskaņas pārbaudi, rentgena pārbaudi, spiediena pārbaudi vai citām metodēm, lai noteiktu metināšanas kvalitāti.Neatkarīgi no tā, kurš tests tiek izmantots, svarīgs procesa posms ir nodrošināt, lai metināšana būtu izturīga un droša.
Metināšana rūpniecībā un mākslā
Lielākā daļa metināšanas darbu ir saistīti ar ražošanu nozarēs. Automobiļu rūpniecība, kuģu būve, komerciālā būvniecība, tiltu celtniecība — metināšanas darbu saraksts turpinās un turpinās.
Lai gan lielākā daļa metinātāju ir vīrieši, tūkstošiem sieviešu pelna iztiku no metināšanas. Sievietes metinātājas spēlēja galveno lomu kuģu būvē Otrā pasaules kara laikā.
Viens no interesantākajiem metināšanas pielietojumiem nāk no mākslas aprindām. Daži no pirmajiem metināšanas piemēriem bija mākslas darbi, piemēram, Deli (Indija) dzelzs stabs un zelta bļodas un vāciņi, kas datēti ar vairāk nekā 1000 gadiem. Tādas konstrukcijas kā Sv. Louis Gateway (192 metri augsts un būvēts tā, lai tas kalpotu 1000 gadus) un Briseles Atomium parāda, cik tālu metināšanas māksla ir sasniegusi.
Mākslinieciskās metināšanas tradīcijas joprojām ir spēcīgas, jo metināšana rada masīvas skulptūras, kas sver. vairākas tonnas. Lai gan mākslinieki veido tikai nelielu metināšanas nozares segmentu, viņi var parādīt metināšanas potenciālu miljoniem citu.
