Зварювання та пайка Просте введення
Кріс Вудфорд. Останнє оновлення: 24 вересня 2020 р.
Якщо ви будуєте майже все, що використовує метал, від атомного підводного човна до портативного комп’ютера, одне, що вам потрібно буде зробити, - це об’єднати метали. Зварювання - це спосіб міцного зв’язування двох металів шляхом їх плавлення там, де вони стикаються, тоді як пайка передбачає створення стику між компонентами в електричному або електронному ланцюзі. Обидва вони є дуже ефективними, хоча вони дуже різні і працюють абсолютно по-різному - не змішуйте їх!
Фото: Дугове зварювання використовує електроенергію для генерації інтенсивного тепла, яке сплавляє метали. Він генерує дуже яскраве світло, а також інтенсивне тепло; тому зварникам потрібно носити захисні маски. Фото Джошуа К. Кінтера люб'язно надано ВМС США.
Зміст
Що таке зварювання?
Фото: Хоча зварювання та пайка можуть виглядати схоже, вони роблять абсолютно різні речі. Вгорі: Цей зварний з'єднання механічно фіксує два шматки металу між собою у перевернутій Т-подібній формі. Фото Брайана Хіббена люб’язно надано ВМС США.
Внизу: Ці припаяні з'єднання на тильній стороні друкованої плати забезпечують надійне електричне з'єднання між компонентами та доріжками на платі, які з'єднують їх між собою. Фото Objasniothatstuff.com.
Ви дійсно не можете з’єднати метали за допомогою клею - у будь-якому випадку не звичайного клею. Але ви можете приєднатися до них, розплавивши їх у процесі, званому зварюванням. Основна ідея проста: ви застосовуєте джерело тепла, щоб розплавити два метали, щоб вони зрослися і утворили надійне з'єднання. Зазвичай (хоча і не завжди) під час подачі тепла додають інші матеріали: наповнювач (зайвий шматок металу, що постачається із зварювального стрижня, який закупорює всі зазори там, де стикаються основні метали), і флюс (неметалічний хімічна речовина, яка допомагає зупинити розплавлені метали, утворюючи оксиди та нітриди з газами в повітрі, що послаблює суглоб). Як альтернативу використанню флюсу ви можете зварювати в атмосфері, з якої видалено повітря (заповнене іншими нереактивними газами, такими як аргон, наприклад).
Більшість видів зварювання передбачає з’єднання металів лише з нагріванням. Але вони відрізняються тим, звідки береться тепло. Однією із поширених форм зварювання є використання газового факелу з оксиацетиленом, який створює інтенсивне полум’я, спалюючи ацетилен (енергетично багате паливо, виготовлене з простої молекули вуглеводню) в багатих запасах кисню. Хоча зручні та портативні, оксиацетиленові пальники є відносно дорогими у використанні (оскільки паливо поставляється в газових балонах). На заводах, як правило, зручніше зварювати електричним струмом, використовуючи техніку, відому як дугове зварювання. Замість газового пальника ви використовуєте шматок металу, який називається електродом, підключеним до джерела сильної струму (у сотні разів вище, ніж ті, що протікають через прилади у вашому домі). Коли ви підносите електрод до зварюваного з'єднання, він створює іскру або дугу, яка плавить метали. Дугове зварювання виробляє як яскраві видимі іскри, так і розряди ультрафіолету, що може призвести до сліпоти; ось чому ви завжди побачите людей, які зварюють дугою за захисними козирками. Інші джерела тепла для точного зварювання включають ультразвук, лазери та електронні пучки.
Ви також можете зварювати матеріали, змушуючи їх з’єднувати через сильний тиск, з додатковим нагріванням або без нього. Це відоме як зварювання тиском; використовується ковалями та іншими ремісниками протягом багатьох сотень років, це одна з найдавніших технік обробки металів. Основний процес передбачає нагрівання металів у кузні, а потім забивання їх між собою, щоб вони зрослися.
Одним із способів зробити дугове зварювання більш безпечним є отримання промислового робота, який зробить це за вас. Кузови автомобілів зварюються роботами протягом десятиліть. Перший зварювальний робот Unimate дебютував на заводі General Motors в 1961 році.
Фото: Зварювальник працює на трубі під час будівництва дамби Дугласа в штаті Теннессі, яка була побудована в рекордні терміни в 1942 році. Автор: Альфред Т. Палмер, Управління військової адміністрації, Бібліотека Конгресу, Відділ друку та фотографій.
Що таке пайка?
Пайка схожа на зварювання, але вона зовсім інша! При зварюванні ви намагаєтеся зробити надміцне з'єднання між двома шматками металу. Часто зварне з'єднання має витримувати неймовірні напруження та деформації - наприклад, якщо ви зварюєте частини кузова автомобіля або фюзеляж літака. Отже, мета - зробити хороший механічний зв’язок. Коли ви паяєте, ідея, як правило, полягає в тому, щоб зробити хороше електричне підключення.