Զոդման տեխնիկայի հիմունքները
Զոդումը նույն կամ համանման կազմ ունեցող մետաղների միացումն է ջերմության ազդեցությամբ՝ նույն կամ համանման մետաղ ավելացնելով կամ առանց դրա։ Զոդման միջոցով մասերը անբաժանելիորեն միմյանց են կապվում, այնպես որ առաջանում է միասնական ամբողջություն։ Լավ զոդումը ենթադրում է մտերիմ միացում, որը ստացվում է միայն այն դեպքում, եթե զոդման տեղում հալվում է նաև հիմնական նյութը (շերտի գոտի)։
Էլեկտրաղեկային եռակցում
Պողպատե կառուցվածքների համար առաջին հերթին դիտարկվում է էլեկտրաղեղային եռակցումը, որի դեպքում անհրաժեշտ ջերմությունը ստացվում է էլեկտրական աղեղով։ Աղեղը ձևավորվում է հիմնական մասի և այսպես կոչված էլեկտրոդի միջև, որը այդ ընթացքում հալվում է և տալիս լրացուցիչ նյութ։ Լրացուցիչ նյութի (էլեկտրոդի) ճիշտ ընտրությունն ամենամեծ ազդեցությունն ունի եռակցված կապի հատկությունների վրա։ Էլեկտրոդները ընտրվում են եռակցվող հիմնական նյութի բնութագրական ամրություններին համապատասխան։ Էլեկտրոդների ընտրությունը, եռակցման պայմանների որոշումը ենթադրում է մասնագիտական գիտելիքներ, այդ պատճառով ստեղծվել է հատուկ պատրաստված «եռակցման տեխնիկայի ինժեներ մասնագետների» հաստատությունը, որոնց խնդիրն է, ի թիվս այլնի, վերահսկել եռակցման աշխատանքները և հավասարաչափ կրկնել եռակցողների ատեստավորումները։
Գազային եռակցում և կտրում
Գազային զոդման դեպքում անհրաժեշտ ջերմությունը ստացվում է գազի այրմամբ, այնպես որ հիմնական և լրացուցիչ նյութերը հալվում են։ Ավելի կարևոր է կտրումը։ Կտրող այրիչը ջերմային խողովակից, որը գործում է այնպես, ինչպես զոդման ժամանակ, ունի նաև թթվածնի համար նախատեսված մեկ այլ կտրող խողովակ։ Տաք բոցով տաքացված պողպատը այրվում է, և թթվածնի հոսքը փչում է այն դուրս։ Կտրումը տալիս է հարթ և ճշգրիտ մակերեսներ, որոնք բավարար են պողպատե կոնստրուկցիաների բազմաթիվ նպատակների համար՝ առանց հետագա մշակման։
Եռակցելիություն
Եռակցված միացությունների գնահատման ժամանակ պետք է հաշվի առնել, որ եռակցման գործընթացում զգալիորեն կարող է փոխվել հավելյալ, ինչպես նաև հիմնական նյութի կազմը։ Մեծ նշանակություն ունի նաև կառուցվածքի փոփոխությունը՝ հալված կարի և անփոփոխ հիմնական նյութի միջև, ըստ ջերմային ազդեցության աստիճանի, գոյություն ունի տարբեր կառուցվածքով և, հետևաբար, տարբեր հատկություններով գոտի։ Կարի կողքին գտնվում է այն հատվածը, որտեղ հիմնական նյութը հալվել է (հալման գոտի), և որտեղ կատարվում է միացումը եռակցման գոտու և հիմնական նյութի միջև։ Շրջակա նյութի գոտին նույնպես ուժեղ տաքացվում է, թեև այնտեղ այլևս հալման կետին չի հասնում։ Այս գերտաքացման գոտում առաջանում են կառուցվածքային մեծ փոփոխություններ, այնպես որ այն հաճախ վճռորոշ է ամբողջ եռակցված միացման հատկությունների համար։
Եռակցման ճեղքվածությունը ենթադրում է ճեղքերի առաջացում եռակցման կարում, որոնք առաջանում են անմիջապես եռակցումից հետո՝ դեռ բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում կամ գուցե միայն սառեցման ընթացքում՝ կապտական շիկացման շրջանում (մոտ 300oC-ում)։ Ճեղքվածությունը մեծապես էլեկտրոդների հատկություն է, այն գրեթե միայն հանդիպում է պատված էլեկտրոդների դեպքում, որոնք հենց կարևոր են պողպատե կոնստրուկցիաների համար։ Ճեղքերի առաջացման համար անհրաժեշտ է, որ իրագործված լինեն երկու պայման՝ եռակցման գործընթացից կամ այլ արտաքին պատճառներից առաջացած բարձր լարումներ, ինչպես նաև նյութի կոշտության աճ։
Բացի նյութի կազմի և կառուցվածքի մետալուրգիական փոփոխություններից, կարևոր են նաև ֆիզիկական գործընթացները, որոնք կապված են մեծ քանակությամբ ջերմության հետ, որը եռակցման ժամանակ հաղորդվում է նյութին և դրանով հասած բարձր ջերմաստիճանների հետ։ Տաքացումը չի կատարվում հավասարաչափ, այլ միայն նեղ սահմանափակված հատվածներում։ Տաքացման հետ կապված ջերմային ընդարձակումը խոչընդոտվում է տաքացած գոտու ներքին լարվածությամբ՝ չտաքացած նյութի կողմից։ Բացի այդ, առաջանում է արտաքին լարում, քանի որ եռակցման ընթացքում մասերը պետք է ամուր սեղմվեն, հետևաբար տաքացման ժամանակ առաջանում են պլաստիկ սեղմումներ։ Սառեցման ժամանակ կարն ու նրա շրջակայքը ամենաուժեղն են կծկվում (կծկում)։ Սառեցման ժամանակ, արգելափակված ձգման պատճառով, պետք է առաջանան պարտադրված լարումներ (կծկումից առաջացած լարումներ)։ Եռակցվող մասերի նախնական տաքացումը մինչև 200 oC-ից մինչև 300 oC կարող է զգալիորեն դանդաղեցնել սառեցումը։ Կոփման ազդեցության նվազեցման շնորհիվ ստացվում է կառուցվածքի ավելի լավ ձևավորում, կարծրացումը մնում է ավելի փոքր։
Նյութերի և եռակցված աշխատանքների փորձարկում
Ընդհանուր՝ Քանի որ եռակցված աշխատանքների որակը կախված է մի շարք հանգամանքներից, և վերջիվերջո՝ նաև մասնագետ աշխատողի հմտությունից ու հուսալիությունից, անհրաժեշտ է եռակցման բոլոր աշխատանքների ճշգրիտ վերահսկում և փորձարկում։ Փորձարկումներից նշվում են նյութերի և էլեկտրոդների եռակցելիության ունակությունը որոշելու, տվյալ դեպքի համար եռակցման պայմաններն ու եռակցման եղանակները համեմատելու, նմուշների փորձարկումները և այլն։
Նկ. 1 - Զոդված կարի ծռման փորձարկում
Զոդված կարի ծռման փորձարկում: Դա ուղղանկյուն հատույթի պարզ ճառագայթի ծռման փորձարկում է (նկ. 1), որի վրա ձգված մանրաթելի մեջ կիսաշրջանաձև մշակված երկայնական ակոսը կրկին զոդվում է մեկ շերտով՝ սենյակային ջերմաստիճանում։ Կարը հանգեցնում է դեֆորմացվողության ուժեղ նվազման, այնպես որ փորձանմուշները հաճախ կոտրվում են ամբողջովին փխրուն և հանկարծակի։ Ծռման անկյունը բարակ թիթեղների դեպքում ավելի մեծ է, և այն նվազում է թիթեղի հաստության աճին զուգընթաց։
Ճեղքապահ դիմացկունություն՝ Կարելի է ասել, որ կարի ծալման փորձի ժամանակ հիմնականում ճեղքերն առաջինը առաջանում են հենց կարում, այնպես որ տեղի է ունենում փխրուն կոտրում։ Հիմնական նյութը պետք է կարողանա ընդունել այն բեռը, որը հանկարծակի առաջանում է կարի փխրուն պայթման ժամանակ։ Պետք է պահանջել, որ եռակցման գոտում ճեղքը արագ չտարածվի նաև հիմնական նյութով, այլ ճեղքը կարողանա առաջանալ միայն դանդաղ։ Հիմնական նյութը պետք է բավականաչափ դիմացկուն լինի՝ այս հանկարծակի բեռը ընդունելու համար, և այդ կարողությունը պետք է բավարար չափով պահպանվի նաև ցածր ջերմաստիճաններում։ Ճեղքապահ դիմացկունությունը, ինչպես նաև մյուս մեխանիկական հատկությունները, մեծապես կախված են փորձարկման ջերմաստիճանից։ Ցածր ջերմաստիճաններում, օրինակ՝ 0 oC-ից ցածր, այն կարող է ընկնել մինչև 20 oC-ում ունեցած արժեքի մի մասը։ Այս հանկարծակի անկման դիրքը կարևոր է նյութի գնահատման համար։ Եռակցված պողպատե կոնստրուկցիաների համար այսօր պահանջվում է լավ ծերակայունություն ունեցող նյութ, այսինքն՝ բարձր ճեղքապահ ամրություն սառը ձգված փորձանմուշների հարվածային փորձի ժամանակ։
Նկ. 2 - Դեֆորմացիա կտրվածքային լարվածությունների վիճակներում
Կարծրություն: Մեծ նշանակություն ունեն կարծրության երևույթները եռակցման գոտում։ Կարևոր է իմանալ կարծրության աճը, քանի որ խզման ժամանակ դիլատացիան արագ նվազում է կարծրության մեծացման հետ (նկ. 3), մինչդեռ ձգման ամրությունը σB-ը աճում է գրեթե համեմատական Բրինելի կարծրությանը՝ HB-ին։ Շինարարական պողպատների համար մոտավորապես σB = 0,36*HB է։ I-գերանի հիմնական անկյունային կարի կարծրության մեկ օրինակ ցույց է տրված նկ. 4-ում։ Անցումային գոտում շատ փոքր հեռավորությունների վրա առկա են կարծրության մեծ տարբերություններ։ Կարծրության ընթացքը կախված է ձևավորված կառուցվածքից։ σ-ε-l գծի փոփոխությունը կարծրության հետ նման կերպ է փոխվում, ինչպես նաև ակոսի լարվածային վիճակի հետ (նկ. 2)։
Նկ. 3 - Բրինելի կարծրություն և երկարացում
Նկ. 4 - Մեկ եռակցված I-հենարանի պարանոցում, կարի գոտում, կարծրությունները
Պատրաստի եռակցված միացումների ոչ քայքայիչ փորձարկում
Օսճառագայթում – Փոքր հաստությունների օսճառագայթման դեպքում ռենտգենապատկերը կարելի է դարձնել տեսանելի մեկ էկրանին։ Ռենտգենյան ճառագայթների փոխարեն կարելի է օգտագործել ռադիոակտիվ նյութերի գամմա ճառագայթներ։ Ռենտգենապատկերը թույլ է տալիս դատել կարի որակի մասին։ Ներառված խարամները կամ ծակոտիները, ինչպես նաև միացման թերությունները և ճաքերը, այդպես կարելի է պարզել և անհրաժեշտության դեպքում վերացնել։
Մագնիսական հոսքավորումը – Ստուգվող պողպատի տվյալ հատվածում առաջացվում է մագնիսական դաշտ, և ապա ցանված թիթեղիկները դասավորվում են ըստ դաշտի։ Մագնիսական դաշտի հնարավոր անհամասեռություններից կարելի է հայտնաբերել ճաքերը։ Մեթոդը հատկապես արդյունավետ է մակերեսային ճաքերը գտնելու համար, սակայն համեմատաբար անզգայուն է խարամային ընդգրկումների և ծակոտիների, ինչպես նաև ավելի հաստ թիթեղների ներսում գտնվող ճաքերի նկատմամբ։
Ուլտրաձայնային փորձարկում – Ուլտրակարճ ձայնային ալիքները արտացոլվում են ոչ միայն սահմանային մակերևույթներից, այլև ներսում գտնվող բաժանարար մակերևույթներից, օրինակ՝ ճեղքերից կամ շերտազատումներից։