Spawanie w osonie gazów ochronnych
1. spawanie elektrod wolframow nietopliwa - TIG
2. spawanie elektr. topliw MIG
3. spawanie w osonie CO2 MAG
AD 1. uk elektryczny jarzy si midzy elektrod wolframow, a spawanym materiaem, materia dodatkowy podawany jest z boku - rcznie jak ma to miejsce przy spawaniu gazowym, lub - automatycznie przy pomocy podajnika; jako gaz ochronny stosuje si argon lub hel.
AD2 i 3. uk jarzy si midzy elektr. topliw (drutem elektrodowym ), bdc jednoczenie materiaem dodatkowym (spoiwem), a przedmiotem spawanym. Drut elektrodowy podawany jest do strefy uku ze sta prdkoci, szybko jego stapiania regulowana jest przez zmian natenia prdu. Jako gaz ochronny przy metodzie MIG jest hel lub argon, a w metodzie MAG CO2.
Urzdzenie do spawania metod TIG
skada si z : róda prdu przemiennego lub staego, jonizatora, aparatury sterowniczej, zestawu uchwytów elektrodowych rónej wielkoci z kompletem kabli, wy , butli z argonem lub helem, ukadu chodzenia palnika oraz baterii kondensatorów lub akumulatorów do eliminowania skadowej staej przemiennego pradu spawania - co ma miejsce przy czeniu aluminium i jego stopów.
ródo prdu spawania.
Przy spawaniu metod TIG stosujemy prd stay jak i przemienny. Trzy rodzaje pocze
1. prd stay biegunowo prosta:
zalety:
a. ilo ciepa wydzielonego w materiale jest prawie dwukrotnie wiksza ni w
elektrodzie, pozwala to uzyska gboki wtop i stosowanie wikszych prdkoci
spawania;
b. elektroda wolframowa przejmuje tylko 30-40% ciepa, co pozwala jej na
przecienie prdowe w czasie spawania;
wady:
a. maa termoemisja elektronów ze wzgldu na je nisk temperatur, co utrudnia
zajarzenie i utrzymanie uku;
b. przy spawaniu aluminium (gówne zastosowanie metody TIG) warstwa tlenków
wystpujca na powierzchni metalu utrudnia uzyskanie dobrego zcza,
ponadtto utrudniony jest przepyw elektronów z elektrody do przedmiotu
spawanego , gdy tlenki zachowuj si jak izolator.
2. prd stay biegunowo odwrotna:
zalety:
a. dua zdolno warstwy tlenków w wyniku dziaania tzw. rozpylenia katodowego
i jonów argonu; na plamce katodowej pod dziaaniem elektronów i jonów argonu
warstewka tlenków rozkrusza si, wyparowuje lub zostaje rozkruszona.
b. dua atwo zajarzania uku.
wady:
a. niemoliwo stosowania duych obcie prdowych (du ilo ciepa na
elektrodzie);
b. may wtop i maa prdko spawania w wyniku prawie dwukrotnie mniejszej
iloci ciepa na materiale w porównaniu z ciepem przejtym przez elektrod;
3. prd przemienny:
Prd przemienny czy zalety pocze 1 i 2 przy prawie cakowitym wyeliminowaniu ich wad. Kiedy elektroda jest anod nastpuje niszczenie warstwy tlenków, a zmiana biegunowoci na elektrodzie powoduje wydzielanie si doych iloci ciepa na materiale - zwikszenie gbokoci wtopu i prdkoci spawania. Elektroda jest obciona okresowo - mona stosowa wiksze wartoci prdu spawania.
Wad prdu przemiennego jest wystpowanie tzw. skadowej staej prdu spawania, która powstaje w czasie spawania aluminium i jego stopów . Powstaje to kiedy elektroda jest katod trudno topliwa bonka Al2O3 pokrywajca metal przeciwstawia si przepywowi prdu
i dziaa jako izolator elektryczny. W tym póokresie nie wszystkie elektrony emitowane przez elektrod mog przenika do metalu spawanego przez taki izolator. W nastpnym póokresie gdy elektroda staje si anod warstwa tlenków rozbijana jest przez jony gazu i elektrony i nie hamuje ju swobodnej emisji elektronów z materiau spawanego w kierunku elektrody . W procesie spawania zwiksza si wic udzia ujemnej czci prdu przemiennego kosztem czci dodatniej. Nastpuje jakby prostowanie prdu spawania.
Drugim czynnikiem potgujcym zjawisko czciowego prostowania prdu spawania jest natenie emisji elektronów. Emisja przebiega intensywnie, kiedy katod jest rozarzona w poprzednim póokresie elektroda wolframowa. Wystpuje wtedy jednak blokowanie swobodnego przepywu prdu przez warstw tlenków . W nastpnym póokresie, kiedy bombardowana jonami argonu warstwa tlenków nie stanowi przeszkody dla elektronów, emisja ich z katody (aluminium) przebiega o wiele sabiej z uwagi na stosunkowo nisk temperatur pynnego metalu.
Wystpowanie skadowej staej prdu jest niekorzystne przy spawaniu Al. gdy
a. zmniejsza czas w którym rozpylana jest warstwa tlenków,
b. skadowa staa prdu wytwarza skadow pola magnetycznego i wywouje
przesycenie rdzenia transformatora, co przyczynia si do wzrostu wartoci
prdu po stronie pierwotnej transformatora,
c. napicie uku w obu okresach nie jest równe, w efekcie uk zasilany prdem o
niszym napicu jarzy si niestabilnie.
W celu wyeliminowania skadowej staej wcza si w obwód prdu spawania transformatora bateri kondensatorów lub akumulator.
Jonizator
wytwarza impulsy o wysokiej czstotliwoci i duym napiciu. Uatwia to zajarzenie uku, w osonie argonu. Bez jonizatora uk ganie gdy sinusoida przechodzi przez zero, a ponadto zajarzanie uku midzy elektr. wolframow a aluminium powodowaoby powstanie zanieczyszcze na roboczym kocu elektrody jak i w spoinie . Jonizatory budowane s jako generatory iskrowe wielkiej czstotliwoci.
Aparatura sterownicza
w jej skad wchodz : zawór regulujcy przepyw argonu, przepywomierz (rotametr) , zawór elektromagnetyczny argonu otwierajcy i zamykajcy dopyw gazu do palnika, zbiornik opóniajcy zamknicie dopywu argonu, ukada wyczników zabezpieczajcych system chodzenia, wycznik prdu spawania.
Uchwyt spawalniczy
skada si z : 1 - elektroda wolframowa , dysza gazowa, 3- dopyw gazu, 4- dopyw wody, 5- uszczelki, 6 - uski zaciskajcej elektrod, 8- przyciska sterujcego. Dysze wykonuje si z ceramiki, lub z metalu z chodzeniem wodnym.
Bateria kondensatorów lub akumulatorów
suy do eliminowania skadowej staej prdu, najczciej jest szeregowo wczona w obwód spawania transformatora. Bateria wykonana z zestawu kondensatorów o poj. min 100F na 1 A prdu spawania agodzi dziaanie skadowej staej prdu. W Polsce stosuje si bateri akumulatorów o poj. 300 Ah i napiciu 6V.
Zastosowanie spawania metod TIG.
- do spawania austenitycznych stali chromowo - niklowych. Materiay o gruboci do 1mm mona spawa prdem staym jak i przemiennym. Wiksze gruboci prdem staym prostej biegunowoci.
- mied i jej stopy (brzy , mosidze). Mied spawa si prawie wycznie prdem staym o prostej biegunowoci ( za wyjtkiem elem. =< 1mm, kieydy to stosuje si prd przemienny ). Argon musi by czysty (99,7%) . Zamiast argonu moemy stosowa azot, lecz o wysokiej czystoci (min. 99,9%).
- najwiksze zastosowanie przy spawaniu Al. i jego stopów , gdy pod wzgldem wasnoci uzyskanych zczy jest ona doskonalsza od stosowanego od niedawna spawania gazowego.
Technologia spawania aluminium.
Krawdzie blach oczyszczamy z brudu, tuszczu oraz warstewki tlenków. S dwie metody oczyszczania z tlenków :
1. mechaniczna - szczotka druciana
2. chemiczna - nastpujce czynnoci:
a. zmywanie benzyn estrakcyjn
b. odtuszczanie w kpieli z np:
- wglanu sodowego - 50g,
- fosforu trójsodowego - 50g,
- szka wodnego sodowego - 50g,
- wody - 50g
Czas zanurzenia w kpieli 323-333K 5-10min
c. przemywanie ciep wod 323-333K
d. trawienie w 5% ugu sodu o temp. 323-333 K w cigu 1min.
e. przemywanie ciep wod 333K
f. pukanie w zimnej wodzie , a nastpniej ciepej 323-333K
g. suszenie gorcym powietrzem;
Moemy równie usuwa tlenki zasadami a potem dziaa na metal kwasami, które wytwarzaj na jego powierzchni cienk nietrwa bonk tlenków, atwo usuwaln w procesie spawania.
Metoda chemiczna jest b. pracochonna i uywana tylko w produkcji wielkoseryjnej.
Technika spawania blach do 6mm gr. Jest podobna do spawania gazowego. Spawa si metod w lewo z zasady jednowarstwowo z podpawaniem. Palnik prowadzi si prostoliniowym, spoiwo dodawane jest ruchem skokowo - wstecznym, kropla za kropl . Przy spawaniu blach grubych stosuje si wiksze natenia prdu, które pozwalaj na stosowanie wikszych przekrojów spoiwa. Jeziorko ciekego metalu ma wtedy wiksz dugo, co wymaga utrzymania cigoci przechodzenia spoiwa do pynnego metalu spoiny. Spawa si wielowarstwowo.
Rozrónia si dwa sposoby wykonania zczy doczoowych:
- na podkadce stalowej lub grafitowej,
- na poduszce powietrznej
Podkadki stalowe wykonuje si ze stali aroodpornej lub nierdzewnej, posiadaj one rowki do ksztatowania grani spoiny.
Przy spawaniu na poduszce pierwsz warstw wykonuje si bez spoiwa, nastpne ze spoiwem. Sposób taki stosuje si tam gdzie nie mona stosowa podkadek. Parametry spawania TIG dobiera si wg gruboci spawanych elementów (odpowiednia tablicy ).
Do spawania Al. uywa si stopów aluminiowych przewanie w gatunku SA1, za do spawania stopów aluminiowych - spoiw o skadzie chem. zblionym do skadu materiau rodzimego np. stop AlMg5 spawa si spoiwem oznaczonym SPA3 (~ 5% Mg).