סיווג ריתוך

ניתן לחלק את ריתוך מתכת לשלוש קטגוריות לפי מאפייני התהליך שלו: ריתוך היתוך, ריתוך בלחץ והלחמה.
במהלך תהליך ריתוך היתוך, אם האטמוספרה נמצאת במגע ישיר עם הבריכה המותכת בטמפרטורה גבוהה, החמצן באטמוספירה יחמצן את המתכת ואת יסודות הסגסוגת השונים. חנקן, אדי מים וכו' באטמוספירה נכנסים לבריכה המותכת, וגם יווצרו פגמים כמו נקבוביות, תכלילי סיגים, סדקים וכו' בתהליך הקירור שלאחר מכן, ויגרמו לפגיעה באיכות הריתוך ובביצועיו.
על מנת לשפר את איכות הריתוך, אנשים פיתחו שיטות הגנה שונות. לדוגמה, ריתוך קשת מוגן גז הוא לבודד את האטמוספירה עם גזים כגון ארגון ופחמן דו חמצני כדי להגן על קצב הקשת והבריכה המותכת במהלך הריתוך; לדוגמה, בעת ריתוך פלדה, הוספת אבקת ברזל טיטניום בעלת זיקה גבוהה לחמצן לציפוי האלקטרודה לצורך ניקוי חמצון יכולה להגן על היסודות המועילים כגון מנגן וסיליקון באלקטרודה מפני חמצון וכניסה לבריכה המותכת, ולהשיג ריתוכים באיכות גבוהה לאחר קירור .
המאפיין המשותף של שיטות ריתוך בלחץ שונות הוא הפעלת לחץ במהלך תהליך הריתוך ללא הוספת חומרי מילוי. לרוב שיטות הריתוך בלחץ, כמו ריתוך דיפוזיה, ריתוך בתדירות גבוהה, ריתוך בלחץ קר וכו', אין תהליך התכה, ולכן אין בעיה של שריפת יסודות סגסוגת מועילים ואלמנטים מזיקים שפולשים לריתוך כמו ריתוך היתוך, מה שמפשט תהליך הריתוך ומשפר את תנאי הבטיחות והבריאות של הריתוך. יחד עם זאת, מכיוון שטמפרטורת החימום נמוכה מזו של ריתוך היתוך וזמן החימום קצר יותר, האזור המושפע מהחום קטן. חומרים רבים שקשה לרתך עם ריתוך היתוך ניתנים לרוב לרתך לחיבורים איכותיים בעלי חוזק זהה לחומר האב באמצעות ריתוך בלחץ.
התפר שנוצר במהלך הריתוך, המחבר בין שני הגופים המחוברים, נקרא ריתוך. במהלך הריתוך, שני הצדדים של הריתוך יושפעו מחום הריתוך, והארגון והביצועים ישתנו. אזור זה נקרא אזור מושפע החום. במהלך הריתוך, עקב הבדלים בחומרי היצירה, חומרי הריתוך, זרם הריתוך וכו', יכולת הריתוך תתדרדר. זה דורש התאמת תנאי הריתוך. חימום מוקדם של ממשק הריתוך לפני הריתוך, שימור חום במהלך הריתוך וטיפול בחום לאחר הריתוך יכולים לשפר את איכות הריתוך של הריתוך.
בנוסף, ריתוך הוא תהליך חימום וקירור מהיר מקומי. אזור הריתוך אינו יכול להתרחב ולהתכווץ בחופשיות בשל האילוצים של גוף העבודה שמסביב. לאחר הקירור, ייווצר לחץ ועיוות ריתוך בריתוך. מוצרים חשובים צריכים לחסל את מתח הריתוך ולתקן עיוות ריתוך לאחר הריתוך.
טכנולוגיית ריתוך מודרנית יכולה לרתך ריתוכים ללא פגמים פנימיים וחיצוניים ובעלי תכונות מכניות שוות או אפילו גבוהות מאלה של הגופים המחוברים. המיקומים היחסיים של הגופים המרותכים בחלל נקראים מפרקים מרותכים. חוזק החיבורים לא מושפע רק מאיכות הריתוכים, אלא גם קשור לצורתם הגיאומטרית, גודלם, תנאי הלחץ ותנאי העבודה שלהם. הצורות הבסיסיות של המפרקים הן מפרקי תחת, מפרקי ברכיים ומפרקי T (מפרקים אורתוגונליים).
צורת החתך של ריתוך מפרק התחת נקבעת על ידי עובי הגוף המרותך לפני הריתוך וצורת החריץ של שני הקצוות. בעת ריתוך לוחות פלדה עבים יותר, נפתחות צורות שונות של חריצים במפרקים על מנת לרתך דרכם, כך שניתן יהיה להזין את מוט הריתוך או חוט הריתוך ביתר קלות. צורות החריצים כוללות חריצי ריתוך חד-צדדיים וחריצי ריתוך דו-צדדיים. בעת בחירת צורת החריץ, בנוסף להבטחת החדירה, יש לקחת בחשבון גם גורמים כמו ריתוך נוח, כמות קטנה של מתכת מילוי, עיוות ריתוך קטן ועלויות עיבוד נמוכות של חריצים.
כאשר מחברים שני לוחות פלדה בעובי שונה, על מנת למנוע ריכוז מתח חמור הנגרם משינוי חד בחתך הרוחב, קצה הלוח העבה יותר מדולל לעתים קרובות בהדרגה כדי להשיג עובי שווה בשני קצוות המפרק. החוזק הסטטי וחוזק העייפות של מפרק התחת גבוהים מאלה של מפרקים אחרים. ריתוך מפרק קת מועדף לעתים קרובות עבור חיבורים תחת עומסים מתחלפים והשפעה או במיכלים בטמפרטורה נמוכה ובלחץ גבוה.
ההכנה המוקדמת לריתוך של מפרק הברכיים היא פשוטה, ההרכבה נוחה ועיוות הריתוך והלחץ השיורי קטנים. לכן, הוא משמש לעתים קרובות במפרקים המותקנים באתר ובמבנים חסרי חשיבות. באופן כללי, מפרקי הברכיים אינם מתאימים לעבודה בתנאים כגון עומסים מתחלפים, חומרים קורוזיביים, טמפרטורות גבוהות או נמוכות.
השימוש בחיבורי T ובחיבורי פינות נובע לרוב מצרכים מבניים. מאפייני העבודה של ריתוך פילה מרותך בצורה לא מלאה על מפרק T דומים לאלו של ריתוך פילה של מפרק הברכיים. כאשר הריתוך מאונך לכיוון הכוח החיצוני, הוא הופך לריתוך פילה חיובי. בשלב זה, צורת פני השטח של הריתוך תגרום לריכוז מתח בדרגות שונות; מצב הלחץ של ריתוך הפילה המרותך במלואו דומה לזה של מפרק התחת.
למפרקים פינתיים כושר נשיאת עומס נמוך ובדרך כלל אינם בשימוש לבד. ניתן לשפר אותם רק כאשר הם מרותכים במלואם או כאשר יש ריתוכים פינתיים בפנים ובחוץ. הם משמשים בעיקר בפינות של מבנים סגורים.
מוצרים מרותכים קלים יותר מחלקים משומרים, יציקות וחישול, מה שיכול להפחית את המשקל ולחסוך באנרגיה עבור כלי תחבורה. לריתוך תכונות אטימה טובות והוא מתאים לייצור מיכלים שונים. פיתוח טכנולוגיית עיבוד משותף לשילוב ריתוך עם פרזול ויציקה יכול ליצור מבנים מרותכים יציקים גדולים וסבירים מבחינה כלכלית ומבנים מרותכים מזויפים עם יתרונות כלכליים גבוהים. השימוש בטכנולוגיית ריתוך יכול לנצל ביעילות חומרים. מבנים מרותכים יכולים להשתמש בחומרים בעלי תכונות שונות בחלקים שונים, לתת משחק מלא לחוזקות של חומרים שונים ולהגיע לחסכון ואיכות. ריתוך הפך לשיטת עיבוד הכרחית וחשובה יותר ויותר בתעשייה המודרנית.
בעיבוד מתכת מודרני, הריתוך התפתח מאוחר יותר מתהליכי יציקה ופרזול, אך הוא התפתח במהירות. משקלם של מבנים מרותכים מהווה כ-45% מייצור הפלדה, ושיעור המבנים המרותכים מאלומיניום וסגסוגת אלומיניום עולה אף הוא.
בעתיד, טכנולוגיית הריתוך צריכה לפתח שיטות ריתוך חדשות, ציוד ריתוך וחומרי ריתוך כדי לשפר עוד יותר את איכות הריתוך ואמינות הבטיחות, כגון שיפור קשת קיימת, קשת פלזמה, קרן אלקטרונים, לייזר ומקורות אנרגיית ריתוך אחרים; שימוש בטכנולוגיה אלקטרונית וטכנולוגיית בקרה לשיפור ביצועי התהליך של קשת, ופיתוח שיטות מעקב אמינות וקלות משקל.
מצד שני, יש צורך לשפר את רמת המיכון והאוטומציה של הריתוך, כגון מימוש בקרת תוכניות ובקרה דיגיטלית של מכונות ריתוך; פיתוח מכונות ריתוך מיוחדות האוטומציות את כל התהליך מתהליך ההכנה, ריתוך ועד ניטור איכות; קידום והרחבת מניפולטורי ריתוך CNC ורובוטי ריתוך בקווי ייצור ריתוך אוטומטי, שיכולים לשפר את רמות ייצור הריתוך ולשפר את תנאי הבריאות והבטיחות של הריתוך.
תהליך אבולוציה
טכנולוגיית הריתוך הופיעה עם ייצור התכה של מתכות כמו נחושת וברזל ויישום מקורות חום שונים. שיטות הריתוך העיקריות בימי קדם היו ריתוך יצוק, הלחמה, ריתוך פרזול וריתוך ריתוך. לפני שנת 2500 לפני הספירה, הבבלים הקדומים וציוויליזציית האינדוס הגיעו לרמה גבוהה של עיבוד חם וקרה של מתכות נחושת וברזל, ויכלו להשתמש בריתוך חישול, ריתוך יצוק ושיטות ריתוך אחרות לייצור כלי מתכת ולחריטת טקסט. התרבות הייצוגית בתקופה זו הייתה תרבות ההרפה.
גרזן הנחושת בעל להב הברזל תוצרת שושלת שאנג של סין הוא חתיכת ברזל ונחושת מרותכת יצוקה. קו ההיתוך של נחושת וברזל על פניו מתפתל ומחובר היטב. ישנם דרקונים מפותלים רבים על בסיס הברונזה של התוף בקברו של זנג הויי בתקופת האביב והסתיו ותקופת המדינות הלוחמות. זה נעשה על ידי הלחמה בקטעים. לאחר ניתוח, נמצא כי הרכב ההלחמה המשמשת דומה לזה של ההלחמה הרכה המודרנית. לחרבות שנעשו בתקופת המדינות הלוחמות היו להבי פלדה וגב ברזל יצוק, שנעשו בדרך כלל על ידי חימום וחישול. לפי הספר "הניצול של יצירות הטבע" שכתב סונג ינג-שינג בשושלת מינג, בסין העתיקה, חוממו נחושת וברזל בכבשן יחדיו, וחושלו לייצור סכינים וגרזנים; בוץ צהוב או אדמת קיר ישנה מסוננת דק פוזרה על החיבורים כדי לזייף ולרתך עוגנים גדולים בקטעים. בימי הביניים שימשו פרזול וריתוך לייצור נשק גם בדמשק שבסוריה.