შედუღების ტექნიკის საფუძვლები
შედუღება არის ერთი და იმავე ან მსგავს შემადგენლობის ლითონების შეერთება სითბოს მოქმედებით, იმავე ან მსგავს ლითონის დამატებით ან მის გარეშე. შედუღების საშუალებით ნაწილები შეუცვლელად უკავშირდება ერთმანეთს, ისე რომ წარმოიქმნება ერთიანი მთლიანობა. კარგი შედუღება გულისხმობს მჭიდრო შეერთებას, რომელიც მიიღწევა მხოლოდ მაშინ, თუ შედუღების ადგილზე ფუძე მასალაც დნება (შედუღების ზონა).
ელექტრორკალური შედუღება
ფოლადის კონსტრუქციებისთვის პირველ რიგში განიხილება ელექტრორკალური შედუღება, რომლის დროსაც საჭირო სითბო მიიღება ელექტრული რკალის მეშვეობით. რკალი წარმოიქმნება ძირითად დეტალსა და ე.წ. ელექტროდას შორის, რომელიც ამ დროს დნება და დამატებით მასალას იძლევა. დამატებითი მასალის (ელექტროდის) სწორ შერჩევას უდიდესი გავლენა აქვს შედუღებული შეერთების თვისებებზე. ელექტროდები შეირჩევა შესადუღებელი ძირითადი მასალის დამახასიათებელი სიმტკიცეების მიხედვით. ელექტროდების შერჩევა, შედუღების პირობების განსაზღვრა მოითხოვს პროფესიულ ცოდნას, რის გამოც შეიქმნა სპეციალურად მომზადებულ “შედუღების ტექნიკის სპეციალისტ ინჟინერთა” ინსტიტუცია, რომელთა ამოცანაა, სხვა საკითხებთან ერთად, დააკვირდნენ შედუღების სამუშაოებს და რეგულარულად გაიმეორონ შემდუღებლების ატესტაცია.
გაზის შედუღება და ჭრა
გაზურ შედუღებაში საჭირო სითბო წარმოიქმნება აირის წვით, ისე რომ ძირითადი და შემავსებელი მასალა დნობამდე მიდის. უფრო მნიშვნელოვანი არის ჭრა. საჭრელი მაკრატელი შედგება სითბოს მილის გარდა, რომელიც შედუღებისასაც მუშაობს, კიდევ ერთი საჭრელი მილისგან ჟანგბადისთვის. ცეცხლის ცხელი ალით გახურებული ფოლადი იწვის და ჟანგბადის ნაკადით იფანტება. ჭრა იძლევა გლუვ და ზუსტ ზედაპირებს, რომლებიც ფოლადის კონსტრუქციების მრავალი მიზნისთვის შემდგომი დამუშავების გარეშე საკმარისია.
შედუღებადობა
შედუღებული შეერთებების შეფასებისას უნდა გავითვალისწინოთ, რომ შედუღების პროცესში მნიშვნელოვნად შეიძლება შეიცვალოს შემავსებელი, ისევე როგორც ძირითადი მასალის შემადგენლობა. დიდი მნიშვნელობა აქვს სტრუქტურის ცვლილებასაც – დამდნარ ნაკერსა და შეუცვლელ ძირითად მასალას შორის, თბური ზემოქმედების ხარისხის მიხედვით, არსებობს სხვადასხვა სტრუქტურის და შესაბამისად სხვადასხვა თვისებების ზონა. ნაკერის მახლობლად მდებარეობს უბანი, სადაც ძირითადი მასალა დნებოდა (შედუღების შეღწევის ზონა) და სადაც ხორციელდება შეერთება შედუღების ზონასა და ძირითად მასალას შორის. მიმდებარე მასალის ზონა ასევე ძლიერად თბება, თუმცა იქ დნობის წერტილი უკვე აღარ მიიღწევა. ამ გადახურების ზონაში ხდება სტრუქტურის მნიშვნელოვანი ცვლილებები, ამიტომ ის ხშირად გადამწყვეტია მთელი შედუღებული შეერთების თვისებებისთვის.
ნაკერის დაბზარვა გულისხმობს ნაკერში ბზარების წარმოქმნას, რომლებიც წარმოიქმნება შედუღებისთანავე, ჯერ კიდევ მაღალი ტემპერატურისას ან შესაძლოა მხოლოდ გაციებისას ლურჯი დაჟანგვის ზონაში (დაახლოებით 300oC-ზე). დაბზარვა დიდწილად ელექტროდების თვისებაა; ის თითქმის მხოლოდ შემოხვეულ ელექტროდებზე გვხვდება, რომლებიც სწორედ ფოლადის კონსტრუქციებისთვისაა მნიშვნელოვანი. ბზარების წარმოქმნისთვის საჭიროა ორი პირობა: შედუღების პროცესით ან სხვა გარე მიზეზებით გამოწვეული მაღალი დაძაბულობები, ასევე მასალის სიმკვრივის ზრდა.
მეტალურგიული ცვლილებების გარდა მასალის შემადგენლობასა და სტრუქტურაში მნიშვნელოვანია ფიზიკური პროცესებიც, რომლებიც დაკავშირებულია სითბოს დიდ რაოდენობებთან, რომლებიც შედუღებისას მიეწოდება მასალას და ამ დროს მიღებულ მაღალ ტემპერატურებთან. გათბობა არ ხდება ერთგვაროვნად, არამედ მხოლოდ ვიწროდ შემოსაზღვრულ უბნებში. გათბობასთან დაკავშირებული თერმული გაფართოება შეზღუდულია გათბობილი ზონის შიდა დაძაბულობით არათბობილი მასალის მიერ. ამას ემატება გარეგანი დაძაბვაც, რადგან ნაწილები შედუღებისას მყარად უნდა იყოს დაჭერილი, ამიტომ გათბობისას ჩნდება პლასტიკური შეკუმშვები. გაცივებისას ნაკერი და მისი გარემო ყველაზე მეტად იკუმშება (შეკუმშვა). გაციებისას, შეზღუდული გაწელვის გამო, უნდა წარმოიქმნას იძულებითი დაძაბულობები (შეკუმშვისგან წარმოქმნილი დაძაბულობები). შესადუღებელი ნაწილების წინასწარი გათბობით 200 oC-დან 300 oC-მდე შესაძლებელია გაცივების მნიშვნელოვნად შენელება. გამკვრივების მოქმედების შემცირების გამო მიიღება სტრუქტურის უკეთესი ფორმირება, გამაგრება ნაკლები რჩება.
მასალებისა და შედუღების სამუშაოების გამოცდა
ზოგადი: რადგან შედუღებითი სამუშაოების ხარისხი დამოკიდებულია მთელი რიგი გარემოებებზე, და არანაკლებ სპეციალისტი მუშაკის უნარსა და სანდოობაზე, საჭიროა ყველა შედუღებითი სამუშაოს ზუსტი ზედამხედველობა და შემოწმება. შემოწმებებს შორის აღინიშნება ისინიც, რომლებიც მასალებისა და ელექტროდების შედუღებადობის უნარის დადგენას, მოცემული შემთხვევისთვის შედუღების პირობებისა და შედუღების პროცესების შედარებას, ნიმუშების გამოცდებს და სხვ. შეეხება.
სურ. 1 - შედუღებული ნაკერის მოღუნვაზე გამოცდა
შედუღებული ნაკერის მოხრის გამოცდა: ეს არის მართკუთხა კვეთის მქონე უბრალო კოჭის მოხრის გამოცდა (სურ. 1), რომელზეც დაჭიმულ ბოჭკოში ნახევარწრიულად დამუშავებული გრძივი ღარი კვლავ შედუღებულია ერთი ფენით და ეს ხდება ოთახის ტემპერატურაზე. ნაკერი იწვევს დეფორმირებადობის ძლიერ შემცირებას, ამიტომ გამოცდები ხშირად სრულიად მყიფედ და უეცრად იმტვრევა. თხელი ფირფიტების შემთხვევაში მოხრის კუთხე უფრო დიდია; ფირფიტის სისქის მატებასთან ერთად ის მცირდება.
ნაჭდევიანი სიმტკიცე: ნაკერის მოხრის გამოცდისას უმეტესად ბზარები ჯერ ნაკერში ჩნდება, რის შედეგადაც მტვრევადი მტვრევა დგება. ძირითადი მასალა უნდა შეძლებდეს იმ დატვირთვის მიღებას, რომელიც მყიფედ გასკდომისას უეცრად ჩნდება. საჭიროა მოთხოვნა, რომ შედუღების ზონაში ბზარი არ გავრცელდეს სწრაფად და ძირითად მასალაშიც, არამედ ბზარმა მხოლოდ ნელა განაგრძოს ზრდა. ძირითადი მასალა საკმარისად გამძლე უნდა იყოს, რათა ეს უეცარი დატვირთვა მიიღოს, და ეს უნარი საკმარისი ხარისხით დაბალ ტემპერატურებზეც უნდა შენარჩუნდეს. ნაჭდევიანი სიმტკიცე, ისევე როგორც სხვა მექანიკური თვისებები, დიდად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე, რომელზეც ტარდება გამოცდა. დაბალ ტემპერატურებზე, მაგალითად, 0 oC-ზე ქვემოთ, ის შეიძლება დაეცეს 20 oC-ზე არსებული მნიშვნელობის ნაწილამდე. ამ მკვეთრი კლების მდებარეობა მნიშვნელოვანია მასალის შეფასებისთვის. შედუღებული ფოლადის კონსტრუქციებისთვის დღეს მოითხოვება კარგი ასაკობრივი მდგრადობის მქონე მასალა, ანუ მაღალი ჭრილობის გამძლეობა ცივზე გაწელილ ნიმუშებზე დარტყმითი გამოცდისას.
სურ. 2 - დეფორმაცია ჭრილის დაძაბულობით მდგომარეობებში
სიმტკიცე: დიდი მნიშვნელობა აქვს სიმტკიცის მოვლენებს შედუღების ზონაში. მნიშვნელოვანია სიმტკიცის ზრდის ცოდნა, რადგან გარღვევისას დეფორმაცია სწრაფად მცირდება სიმტკიცის ზრდასთან ერთად (სურ. 3), ხოლო გაწელვის სიმტკიცე σB თითქმის პროპორციულად იზრდება ბრინელის სიმტკიცესთან HB. სამშენებლო ფოლადებისთვის დაახლოებით σB = 0,36*HB. I-კოჭის მთავარი კუთხური შედუღების ნაკერის სიმტკიცის ერთი მაგალითი ნაჩვენებია სურ. 4. გარდამავალ ზონაში ძალიან მცირე დაშორებებზე არსებობს სიმტკიცის დიდი განსხვავებები. სიმტკიცის განაწილება დამოკიდებულია ჩამოყალიბებულ სტრუქტურაზე. σ-ε-l ხაზი მსგავსად იცვლება სიმტკიცით, როგორც ნაკერის ძაბვითი მდგომარეობით (სურ. 2).
სურ. 3 - ბრინელის სიმტკიცე და წაგრძელება
სურ. 4 - ერთ-ერთი შედუღებული I-კოჭის ყელში ნაკერის ზონაში სიმაგრეები
მზად შედუღებული შეერთებების არადამანგრეველი გამოცდა
გახსნითი შემოწმება – მცირე სისქეების გახსნითი შემოწმებისას რენტგენული გამოსახულება შეიძლება ხილული გახდეს ერთ ეკრანზე. რენტგენის სხივების ნაცვლად შეიძლება გამოყენებულ იქნეს რადიოაქტიური მასალების გამა სხივები. რენტგენული გამოსახულება იძლევა შესაძლებლობას, განვსაჯოთ შედუღების ხარისხზე. ჩართული შლაკები ან ფორები, ასევე შეერთების ხარვეზები და ბზარები, ამგვარად შეიძლება დადგინდეს და საჭიროების შემთხვევაში აღმოიფხვრას.
მაგნიტური გამნაწილება – გამოსაცდელი ფოლადის შესაბამის მონაკვეთში იქმნება მაგნიტური ველი და შემდეგ დაყრილი მბჟუტავი ნაწილაკები ველის მიხედვით ნაწილდება. მაგნიტურ ველში შესაძლო დარღვევებიდან შეიძლება ბზარების აღმოჩენა. პროცედურა განსაკუთრებით ეფექტურია ზედაპირული ბზარების პოვნაში, თუმცა შედარებით ნაკლებად მგრძნობიარეა წიდის ჩანართებისა და ფორების მიმართ, ისევე როგორც სქელი ფურცლების შიგნით არსებული ბზარების მიმართ.
ულტრაბგერითი გამოცდა – ულტრასწრაფი ბგერითი ტალღები აირეკლება არა მხოლოდ საზღვრულ ზედაპირებზე, არამედ შიდა გამყოფ ზედაპირებზეც, მაგალითად, ბზარებზე ან შრეებად გამოყოფის ადგილებზე.