การเชื่อมแข็งแกร่งขึ้นร้อนหรือเย็น?

เมื่อพูดถึงรอยเชื่อมคำถามเกี่ยวกับความแข็งแรงและคุณสมบัติอุณหภูมิของพวกเขาเป็นเรื่องธรรมดาและคำตอบของ "การเชื่อมที่แข็งแกร่งขึ้นร้อนหรือเย็นหรือไม่?" เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจทั้งประสิทธิภาพเชิงกลของรอยเชื่อมและพฤติกรรมของพวกเขาภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ความแข็งแรงของการเชื่อมและสถานะความร้อนนั้นแตกต่างกัน แต่มีลักษณะที่เกี่ยวข้องแต่ละครั้งมีบทบาทสำคัญในการทำงาน
เชื่อมได้ดีขึ้นหรือไม่?
ในกรณีส่วนใหญ่เชื่อมที่ดำเนินการอย่างเหมาะสมนั้นแข็งแกร่งหรือแข็งแรงกว่าโลหะพื้นฐานที่เข้าร่วม - เมื่อประเมินภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน ความแข็งแรงนี้เกิดจากพันธะโลหะที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อม: เมื่อโลหะหลอมเหลวหลอมรวมและเย็นอะตอมของพวกเขาเชื่อมต่อกันสร้างข้อต่อที่กระจายความเครียดอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งโครงสร้าง ตัวอย่างเช่นข้อต่อเหล็กเชื่อม - เชื่อมต่อโดยใช้โลหะฟิลเลอร์ที่ตรงกัน (เช่นอิเล็กโทรด E7018 สำหรับเหล็กอ่อน) โดยทั่วไปแล้วจะจับคู่ความต้านทานแรงดึงของเหล็กฐานประมาณ 70,000 psi ทำให้สามารถทนต่อโหลดเดียวกันได้โดยไม่ล้มเหลว
อย่างไรก็ตามความแข็งแรงของการเชื่อมขึ้นอยู่กับคุณภาพ ข้อบกพร่องเช่นความพรุนรอยแตกหรือฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์ทำให้ข้อต่ออ่อนลงทำให้มีแนวโน้มที่จะล้มเหลวภายใต้ความเครียด โพสต์ - การรักษาด้วยยังมีความสำคัญ: การหลอม (การรักษาด้วยความร้อน) สามารถลดความเครียดที่เหลืออยู่ในการเชื่อมปรับปรุงความเหนียวของมันในขณะที่การระบายความร้อนที่ไม่เหมาะสม (เช่นการดับอย่างรวดเร็วในโลหะบางชนิด) เมื่อทำอย่างถูกต้อง แต่รอยเชื่อมจะกลายเป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างซึ่งมักจะทำหน้าที่เป็นอีควอไลเซอร์ความแข็งแรงมากกว่าจุดอ่อน
เมื่อเปรียบเทียบกับข้อต่อเชิงกล (เช่นสลักเกลียวหรือหมุด) รอยเชื่อมมักจะให้ความแข็งแรงที่เหนือกว่าด้วยเหตุผลสองประการ: พวกเขากำจัดช่องว่างที่ความเครียดเข้มข้นและพวกเขาหลีกเลี่ยงน้ำหนักและตัวยึดจำนวนมากช่วยให้การกระจายโหลดมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในการใช้งานที่สำคัญเช่นคานสะพานหรือภาชนะรับแรงดันความได้เปรียบความแข็งแรงนี้ทำให้การเชื่อมเป็นวิธีการเข้าร่วมที่ต้องการ
การเชื่อมร้อนหรือเย็น?
การเชื่อมจะร้อนโดยเนื้อแท้ในระหว่างกระบวนการเชื่อม แต่เย็นลงถึงอุณหภูมิโดยรอบเมื่อเสร็จสมบูรณ์ ธรรมชาติ "ร้อน" ของการเชื่อมเป็นศูนย์กลางของการก่อตัว: การเชื่อมอาศัยความร้อน - จากอาร์ค, เปลวไฟ, เลเซอร์หรือแหล่งอื่น ๆ - เพื่อละลายโลหะฐานและวัสดุฟิลเลอร์ ความร้อนที่รุนแรงนี้เป็นสิ่งที่ช่วยให้ฟิวชั่นทำลายพันธะอะตอมลงในโลหะฐานเพื่อให้พวกเขาสามารถเข้าร่วมในโครงสร้างเดียว
ในระหว่างการระบายความร้อนการเปลี่ยนรอยเชื่อมจากสถานะหลอมเหลวเป็นของแข็งเฟสที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อคุณสมบัติสุดท้าย การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วอาจดักจับความเครียดในการเชื่อมในขณะที่การควบคุมการระบายความร้อน (เช่นในเหล็กหนาทึบ) ช่วยให้การเจริญเติบโตของเมล็ดพืชสม่ำเสมอเพิ่มความแข็งแรง เมื่อความเย็นอย่างเต็มที่การเชื่อมเองก็อยู่ที่อุณหภูมิเดียวกับสภาพแวดล้อม - มันไม่ได้ "ร้อน" อีกต่อไปในความหมายที่แท้จริงเว้นแต่จะสัมผัสกับแหล่งความร้อนภายนอก (เช่นในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง -
ที่สำคัญพฤติกรรมของการเชื่อมภายใต้การเปลี่ยนแปลงความร้อนหลังจากการระบายความร้อน ในขณะที่มันถูกสร้างขึ้นที่อุณหภูมิสูงการเชื่อมที่แข็งตัวอาจตอบสนองต่อความร้อนที่แตกต่างจากโลหะฐาน ตัวอย่างเช่นการสัมผัสกับความร้อนสูงซ้ำ ๆ (เช่นในระบบไอเสีย) สามารถทำให้เกิดออกซิเดชันหรือลดลงในรอยเชื่อมบางส่วนขึ้นอยู่กับความต้านทานความร้อนของโลหะฟิลเลอร์ แต่ภายใต้สภาวะปกติการเชื่อมที่เย็นลงมีความเสถียรและอุณหภูมิ - เป็นกลางเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อม
ความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงและอุณหภูมิ
ความแข็งแรงของการเชื่อมนั้นไม่คงที่ในทุกอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิสูง (เช่นสูงกว่า 500 องศา F สำหรับเหล็ก) ทั้งการเชื่อมและโลหะฐานสูญเสียความแข็งแรงเนื่องจากโครงสร้างอะตอมของพวกเขาคลายลง การเชื่อมอาจอ่อนแอกว่าโลหะฐานที่ความร้อนสูงหากโลหะฟิลเลอร์มีความต้านทานความร้อนต่ำกว่า ในทางกลับกันในอุณหภูมิที่หนาวเย็นการเชื่อมบางส่วน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อยู่ในระดับสูง - เหล็กกล้าความแข็งแรง) อาจกลายเป็นเปราะลดความแข็งแรงของแรงกระแทก - แม้ว่านี่จะเป็นคุณสมบัติขององค์ประกอบของโลหะไม่ใช่การเชื่อมเอง
โดยสรุปแล้วการเชื่อมที่ทำอย่างถูกต้องมักจะแข็งแรงเท่ากับโลหะพื้นฐานที่เข้าร่วมภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานแม้ว่าความแข็งแรงของมันอาจแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ มันร้อนในระหว่างการก่อตัวเนื่องจากความร้อนที่จำเป็นสำหรับการหลอมรวม แต่เย็นลงถึงอุณหภูมิโดยรอบกลายเป็นส่วนที่มั่นคงและบูรณาการของโครงสร้าง การทำความเข้าใจกับลักษณะเหล่านี้ช่วยในการออกแบบตรวจสอบและใช้ส่วนประกอบที่เชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้มั่นใจได้ว่าพวกเขาจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่ตั้งใจไว้