Fabrikasi Kimpalan Pengeluar

I. Prinsip Teras Kimpalan

• Kimpalan Fusion: Logam asas cair secara tempatan, dan bahan pengisi boleh digunakan mengikut keperluan. Jahitan kimpalan dibentuk oleh pemejalan logam cair.
• Kimpalan Tekanan: Tekanan dikenakan untuk memastikan sentuhan ketat antara permukaan bahan kerja. Ikatan atom dicapai melalui ubah bentuk plastik, dan beberapa proses memerlukan pemanasan tambahan.
• Brazing: Hanya logam pengisi brazing cair tanpa mencairkan logam asas. Logam pengisi cair membasahi permukaan logam asas dan mengisi celah melalui tindakan kapilari untuk membentuk sambungan.

II. Klasifikasi dan Ciri-ciri Kaedah Kimpalan Biasa

1. Kimpalan Fusion (Paling Banyak Digunakan)

2. Kimpalan Tekanan

• Kimpalan Rintangan: Menggunakan haba rintangan yang dijana oleh arus elektrik yang melalui permukaan sentuhan bahan kerja, dengan aplikasi tekanan serentak untuk melengkapkan kimpalan. Ia dibahagikan kepada kimpalan titik, kimpalan jahitan dan kimpalan punggung. Kimpalan titik digunakan secara meluas dalam kimpalan badan automotif; kimpalan jahitan digunakan pada komponen tertutup seperti tangki bahan api.
• Kimpalan Geseran: Menghasilkan haba melalui geseran berkelajuan tinggi antara bahan kerja. Apabila permukaan sentuhan mencapai keadaan plastik, tekanan dikenakan untuk kimpalan. Ia menampilkan kualiti sambungan yang stabil dan sesuai untuk mengimpal logam yang berbeza, contohnya, kimpalan punggung bahagian aci.

3. Memateri

• Torch Brazing: Menggunakan nyalaan oksiasetilena untuk pemanasan, menampilkan operasi mudah; Vacuum Brazing: Dilakukan dalam persekitaran vakum untuk mengelakkan pengoksidaan, sesuai untuk komponen ketepatan dan kompleks seperti bilah enjin aero.
• Kelebihan pematerian ialah ubah bentuk kimpalan yang minimum, manakala kelemahannya ialah kekuatan sambungan secara amnya lebih rendah daripada logam asas.

III. Bahan Kimpalan

1. Kimpalan Electrodes: Exclusive for SMAW, consisting of a core wire (filler metal) and a coating. The coating functions to stabilize the arc, form slag, deoxidize and alloy the weld metal.
2. Kimpalan Wires: Used in gas-shielded welding and submerged arc welding, divided into solid wires and flux-cored wires. Flux-cored wires have built-in protective components and offer stronger adaptability.
3. Kimpalan Flux: Applied in submerged arc welding, categorized into fused flux and non-fused flux. It plays roles in protecting the weld pool, deoxidizing and improving weld formation.
4. Logam Pengisi Brazing: Khusus untuk pematerian, dengan takat lebur lebih rendah daripada logam asas. Jenis biasa termasuk logam pengisi brazing berasaskan tembaga dan berasaskan perak.

IV. Elemen Utama Teknologi Kimpalan

1. Kimpalan Parameters: Including welding current, voltage, welding speed, shielding gas flow rate, etc. Parameters directly affect the weld penetration, formation and quality. For example, excessive current may cause burn-through, while insufficient current leads to insufficient penetration.
2. Reka Bentuk Alur: Untuk mengimpal plat tebal, alur (seperti alur V, alur X) perlu dipraproses untuk memastikan penembusan kimpalan penuh dan mengurangkan kecacatan penembusan yang tidak lengkap.
3. Prapemanasan dan Selepas Pemanasan: Untuk bahan sensitif retak seperti keluli berkekuatan tinggi dan besi tuang, pemanasan awal sebelum kimpalan boleh mengurangkan kadar penyejukan dan mengelakkan keretakan sejuk; selepas pemanasan selepas kimpalan boleh menghapuskan tekanan sisa dan memperbaiki struktur mikro dan sifat.

V. Pemeriksaan Kualiti Kimpalan

Pemeriksaan Visual: Memeriksa pembentukan kimpalan, dimensi dan kecacatan permukaan (cth., keliangan, retakan, undercut) dengan mata kasar atau dengan bantuan kaca pembesar.

1. Ujian Tanpa Musnah (NDT): Tidak merosakkan bahan kerja, termasuk Ujian Ultrasonik (UT, untuk mengesan kecacatan dalaman), Ujian Radiografi (RT, untuk mengesan keliangan dalaman dan kemasukan sanga), Ujian Zarah Magnetik (MT, untuk mengesan kecacatan permukaan bahan feromagnetik).
2. Ujian Memusnah: Mengambil sampel kimpalan untuk ujian tegangan, lenturan dan hentaman untuk menilai sifat mekanikal sambungan yang dikimpal.

VI. Keselamatan dan Perlindungan Kimpalan

• Perlindungan Sinaran Cahaya Arka: Sinar ultraungu dan inframerah dalam cahaya arka kimpalan boleh membakar kulit dan mata, memerlukan penggunaan topi keledar kimpalan dan pakaian pelindung.
• Perlindungan Gas Memudaratkan: Ozon, nitrogen oksida dan gas berbahaya yang lain dijana semasa kimpalan, jadi pengudaraan yang baik dalam persekitaran kerja mesti dipastikan.

Perlindungan Kejutan Elektrik: Peralatan kimpalan mesti dibumikan, dan pengendali perlu memakai sarung tangan dan kasut penebat.

VII. Soalan Lazim

S1: Mengapakah sesetengah logam (cth., Aluminium) lebih sukar untuk dikimpal daripada keluli?

• A: Aluminium mempunyai kekonduksian terma yang tinggi dan pengoksidaan yang cepat. Ia menghilangkan haba dengan begitu cepat sehingga membentuk kolam lebur yang stabil adalah sukar. Selain itu, lapisan aluminium oksida ($Al_2O_3$) mempunyai takat lebur melebihi 2050°C, jauh lebih tinggi daripada logam itu sendiri (660°C). Ini biasanya memerlukan AC TIG atau kimpalan MIG nadi khusus.

S2: Apakah Zon Terjejas Haba (JAZ) dan mengapa ia kritikal?

• J: HAZ ialah kawasan logam asas yang tidak cair, tetapi struktur mikronya telah diubah oleh haba. Kawasan ini boleh menjadi rapuh atau kehilangan kekuatan akibat kitaran haba. Kebanyakan kegagalan struktur, seperti keretakan, berlaku dalam HAZ.

S3: Bagaimanakah herotan kimpalan disebabkan dan bagaimanakah ia boleh dicegah?

• J: Herotan disebabkan oleh pengembangan dan pengecutan haba yang tidak sekata. Kaedah pencegahan termasuk:

  • Pra-tetapan: Memancing bahagian dalam arah yang bertentangan sebelum mengimpal.

  • Kimpalan Simetri: Kimpalan dari tengah ke luar atau dalam urutan yang seimbang.

  • Mengurangkan Input Haba: Menggunakan proses berketumpatan tenaga tinggi seperti kimpalan Laser.

S4: Mengapakah selepas pemanasan atau "Pelepasan Hidrogen" diperlukan?

• A: Atom hidrogen boleh menyebabkan keretakan tertunda pada kimpalan. Selepas pemanasan membolehkan hidrogen meresap keluar dari logam, yang penting untuk keluli berkekuatan tinggi dan plat tebal.

S5: Bolehkah kimpalan robotik menggantikan sepenuhnya kimpalan manual?

• • J: Walaupun robot cemerlang dalam pengeluaran terstandard volum tinggi (mis., automotif), pengimpal manusia kekal tidak boleh digantikan untuk kerja lapangan, sambungan ruang yang kompleks, kerja tersuai sekali sahaja dan tugas yang memerlukan pelarasan deria masa nyata.