Hideghegesztés – Mi ez, és miért ezt alkalmazzák a NASA űrhajósai az űrben?
A hideghegesztés (hidegnyomásos hegesztés, cold welding) egy rendkívül drága és kényes eljárás, amit 1940-ben fedeztek fel, de az alkalmazását még ma is csak igen kevés vállalat engedheti meg magának. Az egyik ilyen a NASA.
Miről van szó pontosan? Milyen körülmények között alkalmazható ez a speciális hegesztési módszer, és miért így hegesztenek a NASA űrhajósai is a Nemzetközi Űrállomáson? Tudja meg itt.>>>
Mi az a hideghegesztés?
A hagyományos hegesztés célja a fémek közötti oldhatatlan kötés kialakítása, ami az anyagok megolvasztásával jár, ezzel szemben a hideghegesztés során nem olvadnak meg a fémek, mégis létrejön egy erős és stabil varrat.
Ez ugyanis egy szilárdtest-hegesztési eljárás, amelyben a két fém összekapcsolása ömlesztés vagy hevítés nélkül megy végbe a két egymáshoz hegesztendő alkatrész határfelületén. Ez azt jelenti, hogy nincs folyékony vagy olvadt fázis az illesztési folyamatban.
Hogyan küszöbölhető ki, hogy a fémek felületén képződő oxidréteg megakadályozza a fémes kötés kialakulását?
A hideghegesztés folyamata során nyomást használnak a két fém alapanyag összekapcsolására.
Általánosságban elmondható, hogy amikor két fémet összenyomnak, azok nem egyesülnek egymással. Ez főként annak köszönhető, hogy a két anyag felületén egy vékony oxidréteg van, amely megakadályozza, hogy kialakuljon az oldhatatlan kötés.
A hidegnyomásos hegesztés során azonban ezt a fémek előzetes előkészítésével meg lehet előzni. Ez az előkészítés magában foglalja a fémek olyan nagyfokú tisztítását és ecsettel történő átmosását, amivel az oxidréteg eltávolításra kerül.
Mire és hol használható a hidegnyomásos hegesztés?
A hidegnyomásos hegesztés legjobb alapanyagai a lágy fémek, a leggyakoribb alkalmazása pedig a huzalok összehegesztése. Ezzel a hegesztési módszerrel ugyanis tökéletesen hegesztett huzalokat lehet készíteni, mivel nincs hőhatás, és a folyamat gyorsan elvégezhető.
A hideghegesztést elsősorban alumíniummal, rézzel, cinkkel, 70/30 arányú sárgarézzel, nikkellel, ezüsttel, ezüstötvözetekkel és arannyal használják.
A fémek és anyagok folyékony vagy olvadt fázis nélkül történő összeolvasztásával az űrhajósok gyorsan és hatékonyan dolgozhatnak az űrhajókon kívül is. Ez azt jelenti, hogy minden szükséges javítási munkát elvégezhetnek az űrben.
A hőbevitelen van a hangsúly
Ennél az eljárásnál a hőbevitel a hegesztési varrat minőségét befolyásoló egyik legfontosabb tényező. Hatással vannak rá többek között a hőhatás által érintett zónák és a hegesztési fémek tulajdonságai, elsősorban a mechanikai szívósságuk is.
A hőhatásövezetek méretét olyan tényezők is befolyásolják, mint:
- a hegesztési varrat geometriája,
- a környezeti feltételek – oxigénmentes környezetre van szükség
- az alkalmazott hő mennyisége – ne legyen túl kevés vagy túl sok
- a hőhatás időtartama
- és az anyag, illetve a töltő- vagy hozaganyag tulajdonságai.
Milyen körülmények között alkalmazható ez az eljárás?
A hideghegesztéshez oxigénmentes környezetre és oxidmentes fémekre van szükség. Az eljárás lényege, hogy a fémek megolvasztása nélkül, a hőbevitel segítségével, rendkívül magas nyomáson egymáshoz préselt fémek között alakul ki az oldhatatlan fémes kötés. Ez a technika tehát edzett anyagokkal nem működik.
A nagyobb szilárdság fokozottabb figyelmet kíván
Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb az alapanyag szilárdsága, annál nagyobb elővigyázatosságra van szükség a hegesztés során. A legtöbb esetben ugyanis problémák merülnek fel, ha a hőbevitel túl alacsony vagy túl magas.
A túl magas hőbevitel, a túlzott feszültség, a túl nagy áramerősség vagy a lassú haladási sebesség lelassíthatja a hűtési sebességet, ami túlzott szemcsésedést eredményezhet. Ez pedig a mechanikai tulajdonságok megváltozását okozza, ami az anyag szívósságának és tartósságának csökkenéséhez vezethet:
- A hő által érintett zóna mérete csökken a túl magas hőbevitel következtében.
- A túl magas feszültség közvetlenül csökkenti a hegesztett kötés stabilitását.
- Ha egy fém alapanyag hosszabb ideig nagyobb mennyiségű energiának van kitéve, a hőhatás által érintett terület nagyobb.
- A lassú haladási sebesség (ami általában akkor fordul elő, ha egy nagy hézagot csak néhány hegesztéssel töltenek ki) drasztikusan megnöveli a hőbevitelt.
Mivel a szilárdulás lassabban megy végbe, szemcsésedés képződik a varratban és a hőhatásnak kitett területen.
Egyes cégek már ma is arra fókuszálnak, hogy a hőbevitel pontosabb szabályozásával csökkentsék a hegesztési hibákat és a deformációt, mert ez segíthet elkerülni a még költségesebb hegesztési korrekciós és tisztítási munkákat.
Hegesztett szerkezetekre van szüksége? A Hertelendi Műveknél 3-4 munkanapon belül teljesítjük a megrendelését. Itt kérhet ajánlatot.>>>
Fotó forrása: www.nasa.gov
