Zbigniew Zapała gr. 23		Laboratorium ze spawalnictwa
Ćwiczenie nr 2.	Temat: Spawanie łukowe ręczne elektrodami otulonymi.
		Ocena	Data	Podpis

Warunki powstania łuku elektrycznego

Aby łuk elektryczny mógł się zajarzyć między elektrodą a materiałem spawanym, przestrzeń powietrzna między nimi musi być zjonizowana. W normalnych warunkach powietrze nie przewodzi prądu elektrycznego i jest izolatorem. Natomiast powietrze zjonizowane przewodzi dobrze prąd elektryczny i pozwala na utrzymanie łuku elektrycznego. Jonizacja powietrza w przestrzeni łukowej następuje głównie dzięki obecności w otulinie elektrody składników jonizujących, tj. związków wapnia, sodu, potasu, tytanu, oraz pod wpływem wysokiej temperatury.

Jeżeli w przypadku prądu stałego elektroda zostanie połączona z biegunem dodatnim, czyli anodą, a materiał z biegunem ujemnym, czyli katodą, to w czasie dotknięcia powierzchni metalu koniec elektrody powoduje przepływ prądu o dużym natężeniu powodując grzanie się metalu. Przy odsunięciu elektrody od metalu przestrzeń powietrzna między elektrodą i materiałem zostanie silnie nagrzana. Cząstki gazów z powietrza i cząstki gazów wydzielających się z otuliny rozpadają się na mniejsze, elektrycznie naładowane cząstki - jony. Jony będą w ciągłym ruchu przenosząc ładunki elektryczne w postaci jarzenia się łuku między elektrodą i materiałem spawanym. Jarzący się łuk wydziela bardzo dużo skoncentrowanego ciepła, dzięki czemu powoduje szybkie topnienie się metalu.

Źródło prądu musi mieć odpowiednie napięcie, aby łuk elektryczny mógł się jarzyć. Napięcie to nazywa się napięciem zapłonowym łuku i wynosi dla prądu stałego ok. 40 - 50V, a dla prądu zmiennego ok. 50 - 90V.

Rozkład temperatur w łuku jest nierównomierny. W łuku elektrycznym wytworzonym przez prąd stały najwyższa temperatura panuje w części środkowej i wynosi ok. 5000°C. W marę zbliżania się do biegunów temperatura opada. Na biegunie dodatnim panuje temperatura ok. 2600°C, a na biegunie ujemnym ok. 2180°C. Przy spawaniu prądem zmiennym rozkład temperatur na obu biegunach jest równy i wynosi ok. 2200 - 2300°C.

Charakterystyka źródeł prądu spawania.

Źródłami prądu stosowanymi do spawania elektrycznego są specjalne maszyny lub urządzenia zwane spawarkami, dostosowane do warunków jarzenia łuku, a więc przystosowane do zjawisk towarzyszących jego zajarzeniu, stabilnemu jarzeniu i zwarciu. Spawarki powinny spełniać następujące podstawowe wymogi:

• zapewniać dostatecznie wysokie napięcie, niezbędne do zajarzenia się łuku elektrycznego,

• zapewniać ograniczenie natężenia prądu, tzw. prądu zwarcia,

• zapewniać szybkie reagowanie na zmiany natężenia i napięcia prądu zachodzącego w łuku, tzn. realizować możliwie szybki powrót do warunków stabilnego jarzenia łuku,

• dysponować wystarczającą mocą dla spawania elektrodami o różnych grubościach i mieć urządzenia do regulacji natężenia prądu spawania.

Elektrody stosowane do ręcznego łukowego spawania można sklasyfikować w oparciu o następujące kryteria:

1. topliwość elektrody

• elektrody nietopliwe, ulegające minimalnemu zużyciu w czasie spawania,

• elektrody topliwe, ulegające stapianiu w łuku elektrycznym dostarczają stopiwa do wykonania spoiny.

2. grubość otuliny

• elektrody cienko otulone, w których dwustronna grubość otuliny nie przekracza 20% średnicy rdzenia,

• elektrody średnio otulone, o dwustronnej grubości otuliny od 20 do 40% średnicy rdzenia,

• elektrody grubo otulone, o dwustronnej grubości otuliny powyżej 40% średnicy rdzenia,

• elektrody bardzo grubo otulone, o dwustronnej grubości otuliny około 100% średnicy rdzenia.

3. charakter otuliny

• otuliny kwaśne,

• otuliny zasadowe,

• otuliny rutylowe,

• otuliny celulozowe,

4. przeznaczenie

Obliczenia

m_el = 37 g - masa elektrody

m_s = 28,3 g - masa stopiwa

m_r = 29,3 g - masa stopionego rdzenia

I_s = 120 A - prąd spawania

t = 104 s = 0,288 h - czas spawania

Uzysk elektrody

Uzysk stopiwa

Stała topnienia

Wydajność stapiania

Duży wpływ na jakość i wydajność spawania ma wielkość natężenia prądu spawania. Prawidłowo dobrane natężenie prądu zapewnia dobry przetop i dobrą jakość złącza, spoina ma odpowiedni nadlew i łagodne przejście do materiału rodzimego. Przy zbyt małym natężeniu głębokość wtopu jest za mała i może prowadzić do tzw. przyklejenia spoiwa z materiałem rodzimym. Przy nadmiernym natężeniu - spoina ma płaskie i szerokie lico, mogą wystąpić podtopienia brzegów i przegrzanie materiału, a nawet przepalenia materiału rodzimego.

1

---