PODZIAŁ PROCESÓW SPAWALNICZYCH
1. Spawanie: gazowe, termotowe(aluminotermiczne), laserowe, elektronowe, elektrożużlowe, łukowe (elektrodą otuloną, łukiem krytym, łukiem w osłonie gazów-TIG i MIG MAG).
2. Lutowanie: miękkie, twarde.
3. Zgrzewanie: indukcyjne, łukiem wirującym, udarowe, tarciowe, ultradźwiękowe, zgniotowe, dyfuzyjne, wybuchowe, oporowe (punktowe, garbowe, liniowe, doczolowe- zwarciowe i iskrowe).
SCHEMATY PROCESÓW SPAWALNICZYCH
1. Spawanie łukowe elektrodą otuloną: źródłem ciepła w tej metodzie jest łuk elektryczny jarzący się pomiędzy topliwą elektrodą a materiałem spawanym, elektroda stanowi zarazem budulec przyszłej spoiny.
2. Metoda TIG (GTAW): Źródłem ciepła jest łuk elektr. jarzący się pomiędzy nietopliwą elektrodą wolfranową a materiałem spawanym, natomiast spoina powstaje z roztopionego, dodawanego z boku drutu spawalniczego. W związku z tym, że łuk elektr. Jest omywany przez strumień gazu obojętnego (Ar, He lub ich mieszanki) mówimy o plaźmie łuku elektrycznego. Podstawowym zadaniem gazowej atmosfery ochronnej jest ochrona spoiny przed niekorzystnym oddziaływaniem powietrza atmosferycznego.
3. Metoda MIG MAG: Źródłem ciepła jest łuk elektr. jarzący się pomiędzy topliwą elektrodą (drut spawalniczy) a materiałem spawanym. Materiał spoiwa stanowi roztopiony drut spawalniczy podawany z odpowiednią prędkością. Dla ochrony spoiny łuk elektr. jarzy się w atmosferze obojętnej (Ar, He lub ich mieszanki) - metoda MIG lub w atmosferze aktywnej (Ar z CO2) - metoda MAG.
4. Spawanie łukiem krytym: Źródłem ciepła jest łuk elektryczny jarzący się pomiędzy topliwa elektrodą a materiałem spawanym pod warstwą szybkiego topnika. Bardzo dobra jakość spawania jednak możliwe jest spawanie tylko podolne.
5. Spawanie gazowe: Źródłem ciepła w tej metodzie jest płomień acetylenowo tlenowy, który słóży do nagrzania i roztopienia brzegów elementów łączonych oraz materiału dodatkowego czyli spoiwa.
ZŁĄCZE SPAWANE - część konstrukcji stanowiąca połączenie dwóch lub więcej elementów konstrukcyjnych jedna lub kilkoma spoinami lub spoinami wielowarstwowymi (doczołowe, teowe, dwuteowe, zakładkowe, narożne kątowe).
SPOINA - element złącza powstający w wyniku krzepnięcia roztopionego materiału spoiwa. Budowa spoiny (zaznaczyć na rysunku): wysokość nadlewu (10-15%g), grubość g, szerokość spoiny, grań spoiny (przetop), lico, wtopienie, strefa wpływu ciepła (SWC), część zasadnicza spoiny. Podział spoin: czołowe (jednostronna I, dwustronna I, V, 2U, Y, U, X, V z podkładką, 1/2Y, J, K, 2J); pachwinowe (L, dwie spoiny pachwinowe L, L złącze narożne kątowe); spoiny jedno lub wielowarstwowe. Pozycje spawania: spoiny czołowe (podolna A1, naścienna A2, pułapowa A3, pionowa A4); spoiny pachwinowe (naboczna B1, podolna korytkowa B2, pułapowa B3, pionowa B4).
SPAWALNOŚĆ STALI - jest to zdolność do spajania metali pod wpływem ciepła spawania dzięki czemu możliwe jest uzyskanie złącza spawanego nie odbiegającego pod względem właściwości od materiału spawanego. Sprawność spawalności stali: czynniki metalurgiczne (skład chemiczny metalu, struktura materiału rodzimego, ilość, rozmieszczenie wtrąceń niemetalicznych); czynniki konstrukcyjne (sztywność, grubość elementów, rozmieszczenie spoin, koncentracja naprężeń; czynniki technologiczne (rodzaj procesu spawania, parametry procesu spawania: średnica spoiwa, moc źródła spawania, szybkość spawania). Stale węglowe: dobrze spawalne (maks. 0,25% C); średnio spawalne (od 0,25 do 0,35% C); o ograniczonej spawalności (od 0,35% do 0,45% C); źle spawalne (więcej od 0,45% C).
SPAWANIE GAZOWE: Materiały i oprzyrządowanie do spawania gazowego: Źródłem ciecia niezbędnym do stopienia spoina w spawaniu gazowym jest płomień powstający ze spalania acetylenu przy nadmiarze tlenu. Acetylen powstaje z korbitu+wodoru=acetylen +wapno + ciepło spalania Acetylen wytwarzany jest w wytwornicach : dzieli się je na wytwornice niskiego ciśnienia od 0,01MPa i wysokiego ciśnienia do 0,015MPa Ze względu na sposób działania -wsypowe -dopływowe -wyporowe. Butle stosowane do przechowania acetylenu zbudowane jest z płaszcza stalowego (spawanego) wnętrzu którego znajduje się masa porowata w pustkach której jest aceton, takie rozwiązanie umożliwia sprężenie acetylenu do wysokich ciśnień powyżej ciśnienia wybuchu. Tlen - w spawalnictwie stosuje się tlenki średniej czystości tzw. tlenu technicznego. Tlen jest produktem skraplania powietrza w procesie tym dzięki różnicy temp. azot -190 tlen-180) możliwe jest oddzieleniu tlenu od azotu efektem tego procesu jest przeźroczysta masa o lekkim niebieskim zabarwieniu. Do przechowywania tlenu stosuje się butle wykonane z płaszcza stalowego. Kolor butli-niebieski.
PALNIKI-1) ze względu na wydajność-do 160l/h -„0” -do 630l/h- „1”-do 2500l/h-”2” powyżej 2500l/h-„3” 2) ze względu na rodzaj gazu palonego: acetylenowe „A”, wodorowe „H” 3) ze względu na sposób mieszania gazów: samoczkowe „I”, bezsmoczkowe ”B” 4)ze względu na wielkość ciśnienia: niskiego”N”(0,5-10kPa), wysokiego”W”(powyżej10kPa).
W BUDOWIE PŁOMIENIA A-T można wyróżnić 3 etapy I-jądro - obszar gdzie następuje zupełne spalanie węgla, II-strefa odtleniająca której głównym składnikiem jest powstający niecałkowitego spalania CO, III-tw. kita płomienia w której występuje dalsze utlenianie CO do fazy stabilnej Co2, natomiast z wodoru tworzy się para wodna.
Rodzaje płomieni: normalny (tlen/acetylen=1-1,2 stal węglowa i niskostopowa), utleniający (tlen/acetylen>1,2 spawanie mosiądzu), nawęglający (tlen/acetylen<1 spawanie aluminium).
TECHNIKI SPAWANIA GAZOWEGO
1)w „lewo”: cechą charakterystyczna tej techniki w odniesieniu do technik spawania jest to ze jako pierwszy przesuwany jest drut a dopiero za nim palnik. wady: -palnik bardzo szybko ucieka, następuje szybkie chłodzenie spoiny. 2) w „prawo”: cecha char. jest to, że rozpatrywując kierunek spawania palnik wyprzedza drut spawalniczy. Spoina ukształtowana tą techniką wykazuje mniejsza skłonność do tworzenia struktury hartowania, metoda to spawa się złącza powyżej 4 mm grubości z ukosowaniem. 3) w „górę”: technika stosowana w pozycjach przemysłowych palnik wyprzedza drut spoiwa niedogodnością tej techniki jest przeciwdziałanie sił grawitacji.
CIĘCIE TLENOWE METALI- to proces spalania metalu według określonej linii ciecia -ciecie może być tlenowe lub plazmowe, oprócz tego ciecie może być ręczne, półautomatyczne lub automatyczne. Możliwość zastosowania cięcia tlenem metalu zależy od rodzaju materiału. Jeżeli temp topnienia mat ciętego jest wyższa lub zbliżona do temp top mających się tworzyć w trakcie procesu tlenków proces jest łatwy i nie przynosi większych problemów. Jeżeli temp top tlenków jest wyższa do temp top metalu cięcie jest utrudnione lub wręcz niemożliwe W procesie ciecia wyróżnia się 2 etapy 1)- podgrzanie mat -płomień podgrzewający zwykle palnik acetylenowo tlenowy. 2)- cięcie zasadnicze - płomień tnący powstaje na końcu lancy tlenowej.
SPAWANIE ELEKTRYCZNE (elektroda otulona ) -spawanie elektroda otulona to proces w którym źródłem ciepła jest łuk elektryczny jazach się pomiedzy topliwa elektroda a materiałem spawanym .łuk elektryczny charakteryzuje się przez podanie tzw charakterystyki luku czyli zależności napięcia do natężenia produ Z łukiem elektrycznym związane SA 2 zjawiska 1) ugiecie łuku elektrycznego -z zjawisko polega na chwilowym rozrzedzaniu i zagęszczaniu linii pola magnetycznego wynikającym z np. -kształtu ,braku symetryczności układy elektroda- mat. spawany 2) elastyczność łuku - miara elastyczności łyku jest długość na jaka można wydłużyć łuk elekt. Bez przerwania jego jarzenia . Przy spawaniu elektrycznym elektroda otulona można oddalić na ok. 20mm
PODZIAŁ ELEKTROD:
-topliwe(nieutulone, otulone, rdzeniowe)
-nietopliwe(węglowe, grafitowe, wolframowe)
Ze wzg. Na grubość otuliny (cienko otulone do 0,2d, średnio otulone 0,2-0,4d, grubo otulone >0,4d. Ze wzg. Na rodzaj otuliny:(w otulinie kwaśnej (A), zasadowej(B), rutylowej(R) w otulinie znajduje się rutyl(TiO2), utleniającej(O), w otulinie innej(V).
Elektrody:
Połączeniowe(EA,ER,EB,itd), połączeniowo stopowe(ES), do napawania części maszyn(EN), do spawania żeliwa(EŻO,EZM), do spawania metali nieżelaznych i innych stopów.
METODA TIG (GTAW):
Zalety spawania w gazach ochronnych:
łatwość obserwacji strefy spawania umożliwiające prawidłowe ukształtowanie spoiny; brak żużla; możliwość spawania przy dużej gęstości prądu; duża wydajność spawania; łatwość mechanizacji i automatyzacji
Parametry GTAW: rodzaj i natężenie prądu; napięcie łuku elektrycznego; prędkość spawania; rodzaj i natężenie gazu ochronnego; rodzaj materiału i średnica elektrody; materiał dodatkowy.
W procesie spawania metoda TIG stosuje się jako gaz ochronny argon(Ar), hel(He), lub ich mieszankę w stosunku 50-50% lub 30-70%. Nadtopienie wykonane w atmosferze argonu charakteryzuje się mniejszą głębokością i szerokością niż nadtopienie w atm. Helu, co jest związane z niższą wartością energii jonizacji Ar(15,8eV) w stosunku do helu(24,6eV)(w przypadku helu następuje problem zajarzenia łuku elektrycznego.
ELEKTRODY GTAW:
Elektrody stosowane w TIG to głównie elektrody wolframowe lub wolframowe z dodatkami Thoru(Th), Lantaru(La), cyrkonu (np.WTh2-czerwona, WTh4, W-zielona-do metali nieżelaznych)
Elektroda powinna charakteryzować się: łatwością zajarzenia łuku; stabilnością jarzenia się łuku; trwałością elektrody;szybkość zużycia elektrody
Wzrost kąta zaostrzenia elektrody oraz wzrost udziału helu w mieszance gazu ochronnego powoduje zmniejszenie szerokości i znaczne zwiększenie głębokości wtopienia
METODA MIG MAG (GMAW)
Parametry metody: napięcie łuku elektrycznego; rodzaj i natężenie prądu; prędkość spawania; rodzaj i natężenie przepływającego gazu ; średnica drutu elektrodowego; długość wolnego wylotu elektrody; prędkość podawania drutu; pochylenie złącza lub elektrody
W procesie MIG MAG charakter przenoszenia ciepła stopiwa w łuku elektrycznym może być różny w zależności od doboru parametrów technologicznych. Transport metalu z elektrody do spiny może się odbywać przez:
-łuk długi przejściowy(krople metalu przenoszone są z elektrody do metalu w trakcie krótkiego zwarcia)
-łuk kropelkowy(bez zwarciowe odrywanie się kropel z końcówki elektrody)
-łuk impulsowy(malutkie kropelki przenoszone z dużą częstotliwością)
-łuk wirujący(przenoszenie metalu w formie napylania w wyniku wirowania wokół osi elektrody )
RODZAJE ZGRZEWANIA:
-ogniskowe
-gazowe
-elektryczne: doczołowe zwarciowe, doczołowe bez zwarciowe, punktowe, garbowe, liniowe
-tarciowe
-zgniotowe
-wybuchowe
Zgrzewanie ogniskowe(w ognisku kowalskim)
Nagrzanie materiałów do zgrzania odbywa się w ognisku kowalskim a następnie oba elementy zostają połączone przez uderzenie młotkiem lub innym ciężkim narzędziem.