Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych

z przedmiotu:

Komputerowe wspomaganie prac

spawalniczych

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki
Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn
Specjalność: Inżynieria Spawalnictwa

Opracowali: Adam Sajek

Zbigniew Szefner

Zatwierdził: prof. Jerzy Nowacki

Szczecin 2010

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

W

STĘP

- 2 -

S

PIS TREŚCI

Przedmowa .............................................................................................................................. 3
Wstęp

.............................................................................................................................. 3

Wskazówki metodyczne ............................................................................................................. 4
Bezpieczeństwo i higiena pracy w procesach spawalniczych .................................................... 5

Ćwiczenie nr 1

MatSpaw Expert - Spawanie ręczne łukowe elektrodą otuloną ........................... 6

Ćwiczenie nr 2

MatSpaw Expert – Technologie spawania wybranych gatunków stali

(spawalność) ......................................................................................................................... 9

Ćwiczenie nr 3

Esab – wydajność procesów spawalniczych i ich koszty ................................... 11

Ćwiczenie nr 4

Programy do symulacji procesów spajania ........................................................ 13

Ćwiczenie nr 5

SolidWorks – projektowanie konstrukcji spawanej ........................................... 14

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

W

STĘP

- 3 -

P

RZEDMOWA

Niniejszy skrypt przeznaczony jest dla studentów drugiego roku studiów Wydziału

Inżynierii

Mechanicznej

i

Mechatroniki

Zachodniopomorskiego

Uniwersytetu

Technologicznego w Szczecinie kierunku Mechanika i Budowa Maszyn specjalności
Inżynieria Spawalnictwa. Skrypt stanowi pomoc dydaktyczną do ćwiczeń laboratoryjnych z
przedmiotu Komputerowe Wspomaganie Prac Spawalniczych.

Zajęcia laboratoryjne, poprzez praktyczne zilustrowanie podstawowych zagadnień

komputerowego wspomagania w spawalnictwie, mają na celu:

1. Zapoznanie studentów z możliwościami technik komputerowych.
2. Opanowanie podstawowej terminologii spawalniczej stosowanej w

poszczególnych programach.

3. Opanowanie w stopniu podstawowym prezentowanych w trakcie zajęć

programów.

Autorzy wyrażają nadzieję, że niniejszy skrypt będzie pomocny w przygotowaniu się do

poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych, ich prawidłowym wykonaniu i przez to przyczyni
się do wypełnienia przedstawionego celu.

W

STĘP

Skrypt składa się z czterech zasadniczych części: wskazówek metodycznych, zestawu

tematycznych instrukcji ćwiczeń laboratoryjnych, wytycznych do sporządzenia sprawozdania
oraz materiałów pomocniczych w postaci załączników.

Każda instrukcja posiada jednolity układ, zawierający następujące dane:

1. Cel ćwiczenia.
2. Przygotowanie do ćwiczenia.
3. Przebieg ćwiczenia.
4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania
5. Uwagi do sprawozdania
6. Literatura.

Niniejszy skrypt nie zawiera wiadomości podstawowych z zakresu tematyki ćwiczeń

laboratoryjnych.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

W

STĘP

- 4 -

W

SKAZÓWKI METODYCZNE

Ćwiczenia laboratoryjne ze spawalnictwa wyróżniają się w sposób szczególny tym, że

organizacja ćwiczeń stanowi kompromis pomiędzy wymaganiami procesu dydaktycznego, a
warunkami i przepisami bezpieczeństwa pracy w procesach spawalniczych. Osiągnięcie celu
zajęć dydaktycznych wymaga ich realizacji na rzeczywistych, przemysłowych stanowiskach
spawalniczych. Praca na takich stanowiskach, ze względu na szczególne zagrożenia dla życia
i zdrowia człowieka uwarunkowana jest szeregiem przepisów BHP. Wspomniany kompromis
polega na takiej realizacji zajęć dydaktycznych, które z jednej strony spełniają wymagania
BHP dotyczące spawalni i szkolenia zawodowego spawaczy, a z drugiej wymagania
wynikające z programu nauczania przedmiotu "Spawalnictwo" w szkole wyższej.

Ogół przedsięwziętych środków, które zawiera niniejszy skrypt oraz REGULAMIN

ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH ZE SPAWALNICTWA, każdorazowo wywieszany na
tablicy informacyjnej Zakładu Spawalnictwa, pozwala na bezpieczną realizację ćwiczeń
laboratoryjnych, pod warunkiem przestrzegania przez studenta zasad bezpieczeństwa i
higieny pracy podczas zajęć.

Ćwiczenia laboratoryjne prowadzone są w oparciu o "Regulamin zajęć laboratoryjnych ze

spawalnictwa", który ustalają studenci z Kierownikiem Zakładu Spawalnictwa na początku
każdego semestru, zgodnie z zapisem "Regulaminu studiów Zachodniopomorskiego
Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie", który głosi, że ... "Zasady zaliczenia danego
zajęcia ustala ze studentami prowadzący te zajęcia na początku semestru. Ustalenia te
obowiązują obie umawiające się strony"...

Do ćwiczenia student przygotowuje się na podstawie zamieszczonych w niniejszym

skrypcie

instrukcji, korzystając z zalecanej literatury. Literatura uzupełniająca

wykorzystywana jest przy wykonywaniu ćwiczenia (normy), sporządzaniu sprawozdania z
ćwiczeń oraz pogłębieniu wiedzy. Zaleca się również do korzystania z "Poradnika Inżyniera.
Spawalnictwo." Przygotowanie się do ćwiczenia polega na zapoznaniu się z materiałem
literaturowym w zakresie wyznaczonym przez temat i cel ćwiczenia. Dla udogodnienia, każda
instrukcja zawiera pakiet zagadnień, które student powinien obowiązkowo opanować, aby
zostać dopuszczony do wykonania ćwiczenia. Student powinien zwrócić szczególną uwagę na
pojęcia nowe, wynikające z terminologii spawalniczej, oraz te zagadnienia, które pojawiają
się w instrukcji, a są mu niezrozumiałe np. zasada działania transformatora. Braki w
przygotowaniu nie pozwalają na czynne uczestniczenie w przebiegu ćwiczenia i są przyczyną
błędów w notatkach, a w konsekwencji, błędnej analizy przebiegu i wniosków z ćwiczenia.

Prawidłowe wykonanie notatek z ćwiczenia (sprawozdanie wykonuje się po zajęciach)

wymaga wcześniejszego zapoznania się z "Wytycznymi do sporządzania sprawozdania z
ćwiczeń laboratoryjnych ze spawalnictwa".
Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia sporządza każdy student indywidualnie według
zamieszczonych w niniejszym skrypcie "Wytycznych do sporządzenia sprawozdania z
ćwiczeń laboratoryjnych ze spawalnictwa".

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

W

STĘP

- 5 -

B

EZPIECZEŃSTWO I HIGIENA PRACY W PROCESACH

SPAWALNICZYCH

Ze względu na zagrożenia występujące podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych ze

Spawalnictwa szczególnego znaczenia nabiera znajomość i przestrzeganie przepisów "BHP
podczas prac spawalniczych". Znajomość przepisów BHP i odpowiedniego zachowania się
podczas ćwiczeń laboratoryjnych ze spawalnictwa obowiązuje studenta zawsze i w każdym
przypadku.

Nieprzestrzeganie zasad BHP podczas zajęć traktowane jest jako niezdyscyplinowanie w

czasie trwania ćwiczeń i podlega rygorom regulaminowym. Z tego względu każdy student
przed przystąpieniem do ćwiczenia przechodzi podstawowe przeszkolenie w zakresie BHP i
podpisuje własnoręcznie oświadczenie na formularzu zakładowym i "Karcie ćwiczeń
laboratoryjnych" następującej treści "Oświadczam, że zostałem pouczony o zasadach
bezpieczeństwa i higieny pracy w procesach spawalniczych w zakresie ujętym w książce
Kłosowska D. ,Kłosowski S., "Bezpieczeństwo i higiena pracy w procesach spawalniczych."
Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1977".

Zasady te obejmują:



zagrożenia przy spawaniu elektrycznym łukowym;



zagrożenia przy spawaniu i cięciu gazowym;



porażenie prądem elektrycznym;



warunki użytkowania butli z gazami spawalniczymi;



wybuchowość acetylenu;



ochronę osobistą spawacza podczas spawania ręcznego łukowego oraz
spawania i cięcia gazowego;



wymagania dotyczące spawalnia i stanowisk spawalniczych.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

MataSpaw Expert

– spawanie ręczne łukowe elektrodą otuloną

- 6 -

Ćwiczenie nr 1

M

AT

S

PAW

E

XPERT

-

S

PAW

ANIE RĘCZNE ŁUKOWE

ELEKTRODĄ OTULONĄ

1.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:



zapoznanie się z podstawowymi funkcjami programu MatSpaw Expert;



przeprowadzenie przykładowych obliczeń.

2.

Przygotowanie do ćwiczenia

Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia:



kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od łączonej stali;



wpływ składników strukturalnych spoin na jej właściwości użytkowe.

3.

Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie składa się z następujących etapów:



określenie parametrów złącza (grubość materiału, długość złącza);



wybranie materiału podstawowego;



dobór materiałów dodatkowych;



dobór ukosowania i pozycji spawania;



wprowadzenie parametrów złącza do programu i obliczenia;



wstępna korekta parametrów procesu;



określenie przybliżonej struktury spoiny na podstawie czasu t

8/5

;



końcowa korekta parametrów spawania.

4.

Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Wykonać obliczenia dla 3 wariantów, zmieniając sposób ukosowania i pozycje spawania.

5.

Uwagi do sprawozdania

W sprawozdaniu podać:



temat, numer ćwiczenia i datę;



imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie;



parametry złącza i materiałów;



opis uzyskanych technologii;



opis struktury spoiny;



wyczerpujące wnioski.

Wnioski powinny zawierać:



subiektywną ocenę programu (wady i zalety);



uwagi dotyczące uzyskanych technologii spawania.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

MataSpaw Expert

– spawanie ręczne łukowe elektrodą otuloną

- 7 -

6.

Protokoły ćwiczenia

Dane do ćwiczenia należy umieścić w następującym protokole:

M

ATERIAŁ PODSTAWOWY

Oznaczenie

Opis

(typ stali)

Skład chemiczny

Własności stali

(R

m

, R

e

, A5, Z, KV, HV30)

M

ATERIAŁ DODATKOWY

Oznaczenie

Opis

(rodzaj elektrody, barwa rozpoznawcza, otulina)

Skład chemiczny

Własności stali

(R

m

, R

e

, A5, KCV, KCU2)

T

ECHNOLOGIA

1

Materiał podstawowy

Materiał dodatkowy

Ukosowanie

(rodzaj i rysunek z charakterystycznymi parametrami)

Pozycja spawania

Grubość blachy [mm]

Długość złącza [mm]

Parametry ukosowania

Nr warstwy

1

2

...

Średnica elektrody [mm]

Nat. prądu [A]

Napięcie łuku [V]

Energia łuku [kJ/cm]

Przekrój do wypełn. [mm

2

]

Prędkość spawania [mm/s]

Ilość elektrod [szt.]

Czas t

8/5

Temp. podgrzewania*

Udział składników str.

Czas spawania

*jeżeli nie potrzebne podgrzewanie wstępne - pozostawić puste

7.

Literatura

1. Tasak E., „Spawalność stali”, FOTOBIT, Kraków, 2002.
2. Klimpel A., „Technologia spawania i cięcia metali”, WPŚ, Gliwice 1997.
3. Dokumentacja programu MatSpaw Expert.

8.

Propozycje wariantów wykonania ćwiczenia

Złącze o długości L: 0,3m i grubości S: 10mm. Konstrukcja, w której wartość obciążeń

zmiennych nie przekracza 50% łącznych obciążeń konstrukcji, przy temperaturach
eksploatacji w krajowych warunkach atmosferycznych. Stal nieuspokojona (St3SX)

Złącze o długości L: 0,5m i grubości S: 22mm. Konstrukcja, poddana obciążeniom

zmiennym i udarowym, przy temperaturach eksploatacji w krajowych warunkach
atmosferycznych. Stal półuspokojona (St3SY)

Złącze o długości L: 0,8m i grubości S: 35mm. Konstrukcja, poddana obciążeniom

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

MataSpaw Expert

– spawanie ręczne łukowe elektrodą otuloną

- 8 -

zmiennym i udarowym, przy temperaturach eksploatacji w krajowych warunkach
atmosferycznych. Stal uspokojona (St3S)

Złącze o długości L: 0,8m i grubości S: 15mm. Konstrukcja zbiornika na ciekły amoniak

pracującego w temperaturach do –80



C. Stal ferrytyczna do pracy w niskich temperaturach

(10N2)

Złącze o długości L: 0,2m i grubości S: 10mm. Konstrukcja zbiornika na ciekły etylen

pracującego w temperaturach do –100



C. Stal ferrytyczna do pracy w niskich temperaturach

(10N3)

Stal niskostopowa (ferrytyczno-perlityuczna o podwyższonej wytrzymałości (15GA,

18G2A)

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

MatSpaw Expert

– technologie spawania wybranych gatunków stali

(spawalność)

- 9 -

Ćwiczenie nr 2

M

AT

S

PAW

E

XPERT

–

T

ECHNOLOGIE SPAWANIA

WYBRANYCH GATUNKÓW STALI

(

SPAWALNOŚĆ

)

1.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:



zapoznanie się z funkcjami programu MatSpaw Expert;



przeprowadzenie przykładowych obliczeń.

2.

Przygotowanie do ćwiczenia

Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia:



kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od łączonej stali;



wpływ składników strukturalnych spoin na jej właściwości użytkowe.

3.

Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie składa się z następujących etapów:



określenie parametrów złącza (grubość materiału 10mm, długość
złącza 2m);



wybranie materiału podstawowego (2 spośród: 15GA, 09G2, 15G2NNb
i 12HGNM) ;



dobór materiałów dodatkowych;



dobór ukosowania i pozycji spawania (ukosowanie Y pozycja podolna);



wprowadzenie parametrów złącza do programu i obliczenia;



wstępna korekta parametrów procesu;



określenie przybliżonej struktury spoiny na podstawie czasu t

8/5

;



końcowa korekta parametrów spawania.

4.

Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Dla wybranych gatunków stali wykonać obliczenia dla wszystkich dostępnych metod

spawania (2 materiały x 3 technologie = 6 wariantów)

5.

Uwagi do sprawozdania

W sprawozdaniu podać:



temat, numer ćwiczenia i datę;



imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie;



parametry złącza i materiałów (opis materiałów);



ogólny opis uzyskanych technologii (ilość ściegów, zużycie materiałów,
t

8/5

);



opis struktury spoiny;



porównanie uzyskanych technologii w formie zestawienia;



wyczerpujące wnioski.

Wnioski powinny zawierać:



uwagi dotyczące różnic w spawalności wybranych materiałów;

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

MatSpaw Expert

– technologie spawania wybranych gatunków stali

(spawalność)

- 10 -



zalecenia do technologii spawania wynikające ze skłonności do
powstawania określonego typu pęknięcia;



uwagi dotyczące uzyskanych technologii spawania.

6.

Literatura

1. Tasak E., „Spawalność stali”, FOTOBIT, Kraków, 2002.
2. Klimpel A., „Technologia spawania i cięcia metali”, WPŚ, Gliwice 1997.
3. Dokumentacja programu MatSpaw Expert.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

ESAB

– wydajność procesów spawalniczych i ich koszty

- 11 -

Ćwiczenie nr 3

E

SAB

–

WYDAJNOŚĆ PROCESÓW SPAWALNICZYCH I ICH

KOSZTY

1.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:



zapoznanie się z programem Esab;



przeprowadzenie przykładowych obliczeń.

2.

Przygotowanie do ćwiczenia

Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia:



kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od łączonej stali;



angielska terminologia spawalnicza.

3.

Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie składa się z następujących tematów:



przygotowanie za pomocą programów „spawanie 1” i „spawanie 2”
przykładowej technologii spawania



uruchomienie programu i wybór typu złącza zgodnie z przygotowanymi

technologiami;



określenie sposobu przygotowania złącza;



wprowadzenie wymiarów złącza;



wybór wprowadzenia wymiarów nadlewu;



wprowadzenie wymiarów nadlewu;



określenie ilości ściegów;



określenie wypełnienia rowka spawalniczego dla każdego ściegu;



wybór rodzaju materiału podstawowego;



wybór typu materiału podstawowego;



określenie dla każdego ściegu: rodzaju spawania, wymiarów i rodzaju
elektrody



określenie metody obliczeń

4.

Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Porównać zużycie materiałów dodatkowych dla 2 wariantów wykonania połączenia.

5.

Uwagi do sprawozdania

W sprawozdaniu podać:



temat, numer ćwiczenia i datę;



imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie;



parametry złącza i materiałów (opis materiałów);



ogólny opis uzyskanych technologii (ilość ściegów, zużycie materiałów);



porównanie uzyskanych technologii w formie zestawienia;



wyczerpujące wnioski.

Wnioski powinny zawierać:

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

ESAB

– wydajność procesów spawalniczych i ich koszty

- 12 -



subiektywną ocenę programu (wady i zalety);



uwagi dotyczące różnic w zużyciu materiałów dodatkowych;



zalecenia do technologii spawania wynikające ze zużycia materiałów
dodatkowych.

6.

Literatura

1. Dobrowolski Z., "Podręcznik spawalnictwa", WNT, Warszawa, 1978.

(Literatura uzupełniająca)

2. Pierożek B., Lassociński J., "Spawanie łukowe stali w osłonach gazowych",

WNT, Warszawa, 1987.

3. Polska Norma. PN-77/M-69420. "Spawalnictwo. Spoiwo stalowe do spawania

i napawania."

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

SolidWorks

– projektowanie konstrukcji spawanej

- 13 -

Ćwiczenie nr 4

P

ROGRAMY DO SYMULACJI

PROCESÓW SPAJANIA

1.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:



zapoznanie się z programami Sysweld i Adina;



przegląd możliwości symulacji procesów spajania.

2.

Przygotowanie do ćwiczenia

Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia:



podstawy metody elementów skończonych

3.

Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie składa się z następujących tematów:



wprowadzenie do metody elementów skończonych;



zapoznanie się z podstawowymi zasadami działania programu Sysweld;



przykładowe zastosowania programu Sysweld;



zastosowania programu Adina w obliczeniach połączeń lutowanych.

4.

Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Ćwiczenie ma charakter pokazowy, nie wymagane są opracowania.

5.

Uwagi do sprawozdania

Z uwagi na pokazowy charakter ćwiczenia sprawozdanie nie jest wymagane.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

SolidWorks

– projektowanie konstrukcji spawanej

- 14 -

Ćwiczenie nr 5

S

OLID

W

ORKS

–

PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI

SPAWANEJ

1.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:



zapoznanie się z programem SolidWorks;



zaprojektowanie przykładowej konstrukcji.

2.

Przygotowanie do ćwiczenia

Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia:



podstawowe zasady posługiwania się programem SolidWorks;



zasady projektowania konstrukcji spawanych.

3.

Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie składa się z następujących tematów:



tutaj będą elementy

4.

Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Porównać zużycie materiałów dodatkowych dla 2 wariantów wykonania połączenia.

5.

Uwagi do sprawozdania

W sprawozdaniu podać:



temat, numer ćwiczenia i datę;



imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie;



parametry złącza i materiałów (opis materiałów);



ogólny opis uzyskanych technologii (ilość ściegów, zużycie materiałów);



porównanie uzyskanych technologii w formie zestawienia;



wyczerpujące wnioski.

Wnioski powinny zawierać:



subiektywną ocenę programu (wady i zalety);



uwagi dotyczące różnic w zużyciu materiałów dodatkowych;



zalecenia do technologii spawania wynikające ze zużycia materiałów
dodatkowych.

6.

Literatura

1. Dobrowolski Z., "Podręcznik spawalnictwa", WNT, Warszawa, 1978.

(Literatura uzupełniająca)

2. Pierożek B., Lassociński J., "Spawanie łukowe stali w osłonach gazowych",

WNT, Warszawa, 1987.

3. Polska Norma. PN-77/M-69420. "Spawalnictwo. Spoiwo stalowe do spawania

i napawania."

Szczecin (data:R.M.D)

S

PRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH ZE SPAWALNICTWA

Ć

WICZENIE NR

:

(wg tematyki ćwiczeń laboratoryjnych)

T

EMAT

:

(wg tematyki ćwiczeń laboratoryjnych)

Nazwisko i Imię

W

YDZIAŁ

:

G

RUPA DZIEKAŃSKA

:

Z

ESPÓŁ

:

WZÓR

strony tytułowej