Hitsaus on prosessi, jossa kaksi tai useampi homogeeninen tai erilainen materiaali liitetään yhteen atomien tai molekyylien sitoutumisen ja diffuusion kautta.
Menetelmä edistää atomien ja molekyylien välistä sitoutumista ja diffuusiota on käyttää lämpöä tai painetta tai molempia samanaikaisesti.
Metallin hitsaus voidaan jakaa kolmeen luokkaan: sulahitsaus, painehitsaus ja juottaminen prosessin ominaisuuksien mukaan.
Fuusiohitsaus on menetelmä, jossa työkappaleen rajapinta kuumennetaan sulaan hitsausprosessin aikana ja hitsaus suoritetaan ilman painetta. Hitsauksen aikana lämmönlähde lämmittää ja sulattaa nopeasti kahden hitsattavan työkappaleen välisen rajapinnan muodostaen sulan altaan. Sulaallas liikkuu eteenpäin lämmönlähteen mukana, ja jäähtymisen jälkeen muodostuu jatkuva hitsi, joka yhdistää kaksi työkappaletta yhdeksi kappaleeksi.
Jos ilmakehä on hitsausprosessin aikana suorassa kosketuksessa korkean lämpötilan sulan altaan kanssa, ilmakehän happi hapettaa metallin ja erilaiset seosaineet. Ilmakehän typpi, vesihöyry jne. pääsevät sulaan altaaseen ja muodostavat myös virheitä, kuten huokosia, kuonasulkeumia ja halkeamia hitsiin myöhemmän jäähdytysprosessin aikana, mikä heikentää hitsin laatua ja suorituskykyä.
Saumattomien teräsputkien hitsauslaadun parantamiseksi on kehitetty erilaisia suojausmenetelmiä. Esimerkiksi kaasusuojatussa kaarihitsauksessa käytetään argonia, hiilidioksidia ja muita kaasuja ilmakehän eristämiseen valokaaren ja sulan altaan nopeuden suojaamiseksi hitsauksen aikana; toinen esimerkki on, kun teräksen hitsauksessa ferrotitaniumjauhetta, jolla on korkea happiaffiniteetti, lisätään elektrodin pinnoitteeseen hapettumisen poistamiseksi. Se voi suojata hitsaustangon hyödyllisiä elementtejä, kuten mangaania ja piitä, hapettumiselta ja sulaan altaaseen pääsemiseltä sekä saada laadukkaita hitsejä jäähdytyksen jälkeen.
Painehitsauksella aikaansaadaan kahden työkappaleen välinen atomien välinen sidos kiinteässä tilassa paineistetussa tilassa, joka tunnetaan myös nimellä solid-state-hitsaus. Yleisesti käytetty painehitsausprosessi on vastushitsaus. Kun virta kulkee kahden työkappaleen liitospään läpi, lämpötila nousee suuren vastuksen vuoksi. Plastiseen tilaan kuumennettaessa liitoksesta tulee yksi aksiaalisen paineen vaikutuksesta. Erilaisten painehitsausmenetelmien yhteinen piirre on, että hitsausprosessin aikana painetaan ilman lisäainetta. Useimmissa painehitsausmenetelmissä, kuten diffuusiohitsauksessa, suurtaajuushitsauksessa, kylmäpainehitsauksessa jne. ei ole sulatusprosessia, joten ei ole ongelmia, kuten hyödyllisten seoselementtien palaminen ja haitallisten elementtien tunkeutuminen hitsiin, kuten sulahitsaus. yksinkertaistaa hitsausprosessia ja parantaa myös hitsausturvallisuutta ja -hygieniaa. Samaan aikaan, koska kuumennuslämpötila on alhaisempi kuin sulahitsauksessa ja lämmitysaika on lyhyempi, lämmön vaikutusalue on pienempi. Monet sulatushitsauksella vaikeasti hitsattavat materiaalit voidaan usein hitsata painehitsauksella laadukkaiden liitosten muodostamiseksi, jotka ovat yhtä lujia kuin perusmetalli.
Juottaminen on sitä, että täytemetallina käytetään metallimateriaalia, jonka sulamispiste on alhaisempi kuin työkappaleella. Työkappale ja täytemetalli kuumennetaan lämpötilaan, joka on korkeampi kuin täytemetallin sulamispiste ja alhaisempi kuin työkappaleen sulamispiste. Nestemäistä täytemetallia käytetään työkappaleen kostuttamiseen, rajapintaraon täyttämiseen ja liitoksen toteuttamiseen työkappaleeseen. Atomien välinen keskinäinen diffuusio toteuttaa hitsausmenetelmän.
