ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם

ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם הוא תהליך ריתוך חד־פעמי בעל יעילות גבוהה, במעבר אחד, לחומרים עבים (מ־25 מ"מ עד כ־300 מ"מ) במצב אנכי או קרוב לאנכי. ריתוך זה דומה לריתוך אלקטרו גזי, אך ההבדל העיקרי הוא שהקשת מתחילה במיקום שונה. הקשת החשמלית נדלקת בתחילה על ידי תיל המוזן למיקום הריתוך הרצוי ולאחר מכן מוסיפים תלחים. מוסיפים תלחים נוסף עד שהסיגים  המותכים, המגיעים לקצה האלקטרודה, מכבים את הקשת. לאחר מכן, החוט מוזן ברציפות דרך צינור מנחה מתכלה (יכול להתנדנד במידת הצורך) אל פני השטח של חלקי המתכת, ומתכת המילוי מותכת באמצעות ההתנגדות החשמלית של הסיגים המותכים כדי לגרום לאיחוי (גידול החומרים שאותם מחברים לגוף אחד). לאחר מכן, החוט והצינור נעים לאורך חומר העבודה, בעוד שסנדל תמך מנחושת שהונח במקומו לפני תחילת הריתוך (ניתן לקירור במים במידת הצורך) משמש לשמירה על הריתוך בין הלוחות המרותכים. ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם משמש בעיקר לחיבור לוחות פלדה דלת פחמן ו/או חתכים עבים מאוד. ניתן להשתמש בו גם בפלדות לקונסטרוקציות אם מקפידים על אמצעי זהירות מסוימים, ועבור פסי אלומיניום בעלי רוחב חתך גדול. תהליך זה משתמש בזרם ישר (DC) שנע בדרך כלל באזורי ה־600 אמפר ו־40–50 וולט, נדרשים זרמים גבוהים יותר עבור חומרים עבים יותר. מכיוון שהקשת כבויה, זה אינו תהליך קשת.

היסטוריה
בפברואר 1940 נרשם התהליך כפטנט (פטנט 2191481) בארצות הברית על ידי רוברט קיי. הופקינס ופותח ושכלל במכון פטון , קייב, ברית המועצות, במהלך שנות ה־40 של המאה העשרים. בשנת 1950 שוחררה שיטת פטון למערב ביריד הסחר של בריסל. השימוש הנרחב הראשון בארצות הברית היה בשנת 1959, על ידי חטיבת האלקטרומוטיבציה של ג'נרל מוטורס , שיקגו, לייצור שלדות מנועי גרירה. בשנת 1968, האחים הובארט  מטרוי, אוהיו, הוציאו מגוון מכונות לשימוש בתעשיות בניית ספינות, בניית גשרים וייצור מבנים גדולים. בין סוף שנות ה־60 לסוף שנות ה־80 של המאה העשרים, ההערכה היא שבקליפורניה לבדה רותכו למעלה ממיליון רכיבים קשיחים בתהליך ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם. שניים מהבניינים הגבוהים ביותר בקליפורניה רותכו, באמצעות תהליך ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם – בניין בנק אוף אמריקה בסן פרנסיסקו, ומגדלי התאומים של סקיוריטי פסיפיק בלוס אנג'לס. רעידת האדמה בנורת'רידג' ורעידות האדמה בלומה פריאטה סיפקו מבחן "בעולם האמיתי" להשוואת כל תהליכי הריתוך. לאחר רעידת האדמה בנורת'רידג', נדרשו מיליארד דולר לתיקון סדקי ריתוך שהתפשטו בריתוכים שנעשו בתהליך ריתוך תיל לבוב ללא גז, בעוד שלא נרשמו כשלים או התפשטות סדקים באף אחד ממאות אלפי הריתוכים שנעשו על לוחות המשכיים שרותכו בתהליך ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם.

עם זאת, מינהל הכבישים הפדרלי (FHWA) עקב אחר התהליך החדש ומצא שריתוך באמבט סיגים מוליך זרם יצר ריתוך גס–גרגירים ושביר, בשל כמויות החום הגדולות מאוד שבהן נעשה שימוש, ובשנת 1977 אסר על השימוש בתהליך עבור יישומים רבים. מינהל הכבישים הפדרלי הזמין מחקר מאוניברסיטאות ומהתעשייה ופיתח כתחליף את ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם משופר בחריץ צר (Narrow Gap Improved Electro Slag Welding או בקיצור NGI-ESW) . בשנת 2000 בוטל האיסור על שימוש בשיטת הריתוך של מינהל הכבישים הפדרלי .

יתרונות
יתרונות התהליך כוללים את קצבי השלכת המתכת הגבוהים שלו – ניתן להניח מתכת בקצב שבין 15 ל־20 ק"ג לשעה לכל אלקטרודה – ואת יכולתו לרתך חומרים עבים. תהליכי ריתוך רבים דורשים יותר ממעבר אחד לריתוך חומרים עבים, אך לעיתים קרובות בריתוך באמבט סיגים מוליך זרם מספיק מעבר אחד. התהליך גם יעיל מאוד, מכיוון שהכנת המחברים וטיפול בחומרים ממוזערים בעוד שניצול מתכת המילוי גבוה. התהליך גם בטוח ונקי, ללא קשת ריתוך ועם מעט התזות או עיוותי ריתוך. ריתוך באמבט סיגים מוליך זרם מתאים בקלות למיכון ורובוטיקה, ובכך מפחית את הצורך ברתכים ידניים מיומנים.

אלקטרודה אחת משמשת בדרך כלל ליצירת ריתוכים על חומרים בעובי של 25 עד 75 מ"מ, וחלקים עבים יותר דורשים בדרך כלל יותר אלקטרודות. עובי חומר העבודה המרבי שאי פעם רותך בהצלחה היה חתיכה בגודל 0.91 מטר שדרשה שימוש בו זמנית בשש אלקטרודות להשלמה.

לקריאה נוספת

הערות שוליים

אמבט סיגים מוליך זרם