Misingi ya mbinu ya kulehemu
Ulehemu ni kuunganisha metali zenye muundo uleule au unaofanana chini ya athari ya joto, kwa au bila kuongeza metali ileile au inayofanana. Kupitia kulehemu, sehemu huunganishwa kwa namna isiyotenganika zikawa kitu kimoja. Ulehemu mzuri unahitaji muunganiko wa karibu sana, unaopatikana tu pale ambapo nyenzo ya msingi pia huyeyushwa katika eneo la kulehemu (eneo la mshono).
Ulehemu wa arc ya umeme
Kwa miundo ya chuma, hasa huzingatiwa kulehemu kwa arc ya umeme ambako joto linalohitajika hupatikana kwa njia ya mwali wa umeme wa arc. Arc huundwa kati ya kipande cha msingi na kinachoitwa elektrodi, ambayo wakati huo huyeyuka na kutoa nyenzo ya ziada. Uchaguzi sahihi wa nyenzo ya ziada (elektrodi) una athari kubwa zaidi kwenye sifa za muunganisho uliounganishwa. Elektrodi huchaguliwa kulingana na nguvu bainifu za nyenzo ya msingi inayounganishwa. Uchaguzi wa elektrodi, uamuzi wa hali za kulehemu unahitaji ujuzi wa kitaalamu, ndiyo maana taasisi ya “wahandisi wataalamu wa teknolojia ya kulehemu” waliofunzwa mahususi iliundwa, ambao kazi yao, miongoni mwa mambo mengine, ni kusimamia kazi za kulehemu na kurudia mara kwa mara uthibitishaji wa washonaji.
Kuchomelea na kukata kwa gesi
Katika kulehemu kwa gesi, joto linalohitajika huzalishwa kwa kuchoma gesi, hivyo nyenzo ya msingi na ya ziada hufikia kuyeyuka. Muhimu zaidi ni kukata. Kichomea cha kukatia pamoja na bomba la joto, ambalo hufanya kazi kama ilivyo wakati wa kulehemu, kina pia bomba jingine la kukatia kwa oksijeni. Chuma kilichopashwa moto na mwali wa joto huchomwa na kupulizwa kwa mkondo wa oksijeni. Kukata hutoa nyuso laini na sahihi ambazo zinatosha kwa madhumuni mengi ya miundo ya chuma bila uchakataji zaidi.
Uwezo wa kulehemu
Kwa ajili ya tathmini ya nyufa za kulehemu, ni lazima izingatiwe kwamba wakati wa mchakato wa kulehemu muundo wa nyenzo ya ziada, pamoja na wa nyenzo msingi, unaweza kubadilika kwa kiasi kikubwa. Pia mabadiliko ya muundo yana umuhimu mkubwa – kati ya mshono ulioyeyuka na nyenzo msingi isiyobadilika kuna, kutegemea kiwango cha athari ya joto, eneo lenye miundo tofauti na kwa hivyo sifa tofauti. Kando ya mshono kuna eneo ambamo nyenzo msingi iliyeyuka (eneo la uingilizi) na ambamo kuunganishwa kati ya eneo la kulehemu na nyenzo msingi hufanyika. Eneo jirani la nyenzo pia huwashwa kwa nguvu sana, ingawa hapo kiwango cha kuyeyuka hakijafikiwa tena. Katika eneo hili la joto kupita kiasi hutokea mabadiliko makubwa ya muundo, hivyo mara nyingi huwa la maamuzi kwa sifa za muunganisho mzima wa kulehemu.
Kupasuka kwa mshono kunamaanisha kutokea kwa nyufa kwenye mshono, ambazo hujitokeza mara tu baada ya kulehemu wakati bado kuna joto la juu au pengine hata wakati wa kupoa katika eneo la mwako wa samawati (takriban 300oC). Kupasuka huku kwa kiwango kikubwa ni sifa ya elektrodi; hutokea karibu tu kwa elektrodi zilizofunikwa, ambazo hasa ni muhimu kwa miundo ya chuma. Ili nyufa zitokee, ni lazima masharti mawili yatimizwe, yaani mikazo mikubwa kutokana na mchakato wa kulehemu au visababishi vingine vya nje, pamoja na kuongezeka kwa ugumu wa nyenzo.
Mbali na mabadiliko ya metallojia katika muundo na umbo la nyenzo, michakato ya kimwili pia ni muhimu, ambayo inahusiana na kiasi kikubwa cha joto, ambacho wakati wa kulehemu huingizwa kwenye nyenzo na kwa halijoto ya juu inayofikiwa. Kupasha joto hakufanyiki kwa usawa, bali tu katika maeneo yenye mipaka finyu. Upanuzi wa joto unaohusiana na kupashwa joto huzuiliwa na mkazo wa ndani wa eneo lililopashwa joto kutokana na nyenzo isiyopashwa joto. Aidha kuna mkazo wa nje, kwa sababu sehemu wakati wa kulehemu lazima zikazwe kwa uthabiti, hivyo wakati wa kupashwa joto hutokea kukandamizwa kwa plastiki. Wakati wa kupoa, mshono na mazingira yake hukunjamana zaidi (kushuka). Wakati wa kupoa lazima zianze mikazo ya kulazimishwa kutokana na kuzuiwa kwa kunyoosha (mikazo ya kusinyaa). Kwa kupasha awali joto sehemu zinazounganishwa kwa kulehemu hadi 200 oC hadi 300 oC, kupoa kunaweza kupunguzwa kasi kwa kiasi kikubwa. Kwa sababu ya kupungua kwa athari ya ugumu kwa kuzimwa, hupatikana uundaji bora wa muundo, ugumu unabaki kuwa mdogo.
Upimaji wa nyenzo na kazi za kulehemu
Kwa ujumla: Kwa kuwa ubora wa kazi za kulehemu unategemea hali kadhaa, na mwishowe pia juu ya ustadi na uaminifu wa mfanyakazi mtaalamu, inahitajika usimamizi na ukaguzi sahihi wa kazi zote za uchomeleaji. Miongoni mwa vipimo vinatajwa vile vya kubaini uwezo wa kuchomelea wa nyenzo na elektrodi, kulinganisha hali za kuchomelea na taratibu za uchomeleaji kwa kesi fulani, vipimo vya sampuli n.k.
Sl. 1 - Jaribio la kupinda mshono wa kulehemu
Jaribio la kupinda mshono uliounganishwa kwa kulehemu: Hili ni jaribio la kupinda boriti rahisi yenye sehemu ya mstatili (mch. 1), ambamo ufa wa urefu uliosafishwa kwa nusu-duara katika nyuzi ya mvutano huleheshwa tena kwa tabaka moja na hilo kwa joto la kawaida. Mshono husababisha kupungua sana kwa uwezo wa kuharibika, hivyo sampuli mara nyingi huvunjika kwa ukali kabisa na ghafla. Pembe ya kupinda kwa mabamba membamba huwa kubwa zaidi; hupungua kadiri unene wa bamba unavyoongezeka.
Ustahimilivu dhidi ya noti: Katika jaribio la kupinda mshono, mara nyingi nyufa hujitokeza kwanza kwenye mshono, hivyo kuvunjika kwa brittle hutokea. Nyenzo msingi lazima iwe na uwezo wa kustahimili mzigo unaojitokeza ghafla wakati mshono unapopasuka kwa brittle. Inapaswa kudaiwa kwamba nyufa katika eneo la weld zisienee haraka kupitia nyenzo msingi, bali nyufa zinaruhusiwa kuendelea kwa taratibu tu. Nyenzo msingi lazima iwe na uthabiti wa kutosha ili ichukue mzigo huu wa ghafla, na uwezo huu lazima ubaki kwa kiwango cha kutosha hata katika joto la chini. Ustahimilivu dhidi ya noti, pamoja na sifa nyingine za kiufundi, hutegemea kwa kiasi kikubwa joto ambamo jaribio linafanywa. Katika joto la chini, kwa mfano chini ya 0 oC, linaweza kushuka hadi sehemu ya thamani yake katika 20 oC. Nafasi ya kushuka huku kwa ghafla ni muhimu kwa tathmini ya nyenzo fulani. Kwa miundo ya chuma iliyochomelewa leo huhitajika nyenzo yenye uthabiti mzuri dhidi ya kuzeeka, yaani nguvu ya juu yenye noti katika jaribio la mshtuko kwa sampuli zilizovutwa baridi.
Mch. 2 - Mgeuko katika hali za mikazo za notchi
Ugumu: Matukio ya ugumu katika eneo la kulehemu yana umuhimu mkubwa. Ni muhimu kujua ongezeko la ugumu, kwa sababu urefu wa mgeuko wakati wa kuvunjika hupungua haraka kadiri ugumu unavyoongezeka (sl. 3), ilhali nguvu ya kuvuta σB huongezeka karibu sawia na ugumu wa Brinell HB. Kwa chuma cha ujenzi ni takriban σB = 0,36*HB. Mfano mmoja wa ugumu wa mshono mkuu wa kona wa boriti ya I umeonyeshwa kwenye sl. 4. Katika eneo la mpito kuna tofauti kubwa za ugumu katika umbali mdogo sana. Mwelekeo wa ugumu hutegemea muundo ulioundwa. Mstari wa σ-ε-l hubadilika kwa njia inayofanana na ugumu kama vile hali ya mkazo ya notchi (sl. 2).
Mch. 3 - Ugumu wa Brinell na elongesheni
Mch. 4 - Ugumu katika eneo la mshono kwenye shingo ya boriti moja ya I iliyochomelewa
Upimaji usioharibu wa viungo vilivyounganishwa kwa kulehemu vilivyokamilika
Uchunguzi wa kupenyesha mionzi – Wakati wa uchunguzi wa vipande vyembamba, picha ya X-ray inaweza kufanywa ionekane kwenye skrini moja. Badala ya miale ya X-ray, miale gamma ya vifaa vya radioaktivi inaweza kutumiwa. Picha ya X-ray huruhusu kutoa hitimisho kuhusu ubora wa mshono. Slagi au matundu yaliyojumuishwa, pamoja na kasoro za kuungana na nyufa, yanaweza hivyo kutambuliwa na, inapohitajika, kuondolewa.
Mtiririko wa sumaku – Huzalishwa uga wa sumaku katika sehemu ya chuma inayochunguzwa na kisha chembechembe zilizotawanywa hujipanga kulingana na uga huo. Kutokana na kasoro zozote katika uga wa sumaku yanaweza kugunduliwa mpasuko. Utaratibu huu ni wenye ufanisi hasa kwa kutafuta nyufa za uso, lakini ni wa kiwango fulani usio nyeti kwa viingilio vya slag na matundu, pamoja na nyufa zilizo ndani ya sahani nzito.
Upimaji kwa ultrasoniki – Mawimbi ya sauti mafupi sana huakisiwa si tu kwenye nyuso za mipaka, bali pia kwenye nyuso za mgawanyo ndani ya kitu, kama vile kwenye nyufa au kujitenga.