Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

1

Spawanie metodą

MIG/MAG

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

2

Klasyfikacja procesów spawalniczych

1

2

3

4

5

7

8

9

Spawanie

łukowe

Zgrzewanie

oporowe

Spawanie

gazowe

Zgrzewanie

w stanie

stałym

Spawanie

wiązką

Inne metody

spawania

lub

zgrzewania

Cięcie i

żłobienie

Lutowanie

twarde,

lutowanie

miękie

i

lutospawa

nie

Procesy spawalnicze i ich numery wg Pr PN-EN ISO 4063

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

3

1-Spawanie łukowe

13

Spawanie łukowe w osłonie gazów ochronnych

Gas-

shielded

metal-

arc

welding; gas

metal-

arc

welding

131

Spawanie łukowe w osłonie gazu obojętnego elektrodą

topliwą, spawanie metodą

MIG

Metal-arc

inert gas

welding; MIG welding

135

Spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego elektrodą

topliwą, spawanie metodą

MAG

Metal-arc

active

gas

welding; MAG welding

136

Spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego drutem proszkowym

137

Spawanie łukowe w osłonie gazu obojętnego drutem proszkowym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

4

Istota spawania w osłonie gazów ochronnych drutem

pełnym 131, 135,

Argon, hel –131,

CO2, mieszanki
aktywne –135,

Druty pełne Al. Lub ze
stali stopowych –131,

Druty pełne ze stali
węglowych -135

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

5

Spawanie w osłonie

CO

2

•

proces prowadzony jest przy użyciu stosunkowo cienkich drutów

elektrodowych, zwykle o średnicy 1 ,2 mm lub 1 ,6 mm, choć

niekiedy stosuje

się

druty o średnicy

0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1 ,4 mm, 2,0mm i 2,4 mm

;

•

strefę

jeziorka chroni

osłona gazowa

, wskutek braku obecności żużla

wydziela

zwiększone promieniowanie

świetlne i cieplne;

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

6

Procesowi spawania w

osłonach gazowych

towarzyszy także duża ilość

szkodliwych dymów

spawalniczych

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

7

Kalendarium spawania elektrodą

topliwą

w

osłonach gazów w Polsce

•

1958 -1960

r. Opracowanie w Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach

podstaw teoretycznych procesu spawania w osłonie dwutlenku węgla,

w tym modelowego stanowiska spawalniczego, materiałów

dodatkowych, podajnika drutu elektrodowego i źródła prądu.

•

1960 -1962 r

. Opracowanie polskiego półautomatu EMa-400 i

prostownika spawalniczego PS-300. Pierwsze zastosowania spawania

półautomatycznego MAG w przemyśle -15 szt. półautomatów EMa-400.

•

Pierwsze kursy spawania w osłonie CO

2

w Instytucie Spawalnictwa

(rok 1960).

•

1963 -1964 r

. Opracowanie automatu do wzdłużnego spawania rurek o

przekroju prostokątnym na ramy motocykla SHL w Kielcach oraz

zastosowanie w przemyśle spawania punktowego MAG. Opracowanie

półautomatu spawalniczego EMb-160 oraz początek krajowej produkcji

miedziowanych drutów spawalniczych gat. Sp1GS.

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

8

Kalendarium

1965 r

. Zastosowanie na osłonę łuku spawalniczego

wieloskładnikowych

mieszanek

gazowych CO2-O2, CO2-Ar, CO2-Ar-O2.

1966 r

. Opracowanie i wdrożenie do produkcji stanowiska do spawania

automatycznego tarcz kierowniczych turbin parowych (spawanie
wąskoszczelinowe). Opracowanie prototypu automatu AS18-300Q do

spawania obwodowego dalekosiężnych rurociągów z ciągłym oraz
wahliwym ruchem końca drutu elektrodowego

. Opracowanie automatu

AS21-200 do spawania w pionie elektrodą

wahliwą.

1975r

. Spawanie w osłonach gazów drutami elektrodowymi

proszkowymi.

Od 1977 r

. Zastosowanie do zasilania łuku do spawania metodą

MAG

prądów: periodycznie przerywanego,

impulsowego, modulowanego oraz

sterowania synergicznego.

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

9

Jeden z

pierwszych

półautomatów

spawalniczych

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

10

Inne b. stare urządzenia

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

11

Stanowisko do spawania MMA i w osłonie gazów

ochronnych

MIG/MAG (jedno z pierwszych polskich urządzeń)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

12

Dzisiejsze

urządzenie

do spawania

w osłonie

gazów

ochronnych

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

13

Schemat stanowiska do spawania MIG/MAG

Podgrzewacz gazu

jeśli CO

2

minus

plus

biegunowość

odwrotna!

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

14

Schemat podajnika drutu elektrodowego

Przechodzenie materiału
elektrody do jeziorka
spawalniczego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

15

Podajnik drutu nowoczesnej spawarki

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

16

Podajnik drutu-

cztero rolkowy

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

17

Profil rolek podajnika musi być

dopasowany do drutu

elektrodowego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

18

Poprawny układ rolek podajnika

Rolka dociskająca

Drut elektrodowy

Rolka napędzana

prześwit

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

19

Bęben z drutem powinien być

właściwie

zamocowany, (zahamowany z odpowiednią

siłą) aby nie mógł

się

obracać

pod wpływem sił

bezwładności

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

20

Współosiowość, odległość

oraz stan krawędzi

prowadnika w istotny sposób wpływa na

równomierność

prędkości wypychania drutu

min.

Ostre krawędzie prowadnika
Utrudniają

stabilne spawanie

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

21

Długość

spirali prowadzącej drut powinna być

optymalna

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

22

Zarówno zbyt długa jak i zbyt krótka spirala

(pancerz przewodu giętkiego) powodują

wzrost

oporów wypychania drutu

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

23

Uchwyt do spawania w osłonie gazów ochronnych

…sprzed lat

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

24

Końcówka uchwytu z radiatorem chłodzonym

powietrzem

Spirala prowadząca drut
Poprawnej długości

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

25

Końcówka uchwytu z chłodzeniem wodą

Ciecz
chłodząca

Izolator z
otworami

współosiowość

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

26

Elementy uchwytu

Istotne elementy uchwytu do spawania półautomatycznego w

osłonie gazów ochronnych –dysza gazowa z połączeniem

gwintowanym (MIG, MAG)

Dysza gazowa

Końcówka prądowa

Łącznik prądowy

Rozdzielacz gazu

Prowadniki drutu

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

27

Elementy uchwytu do spawania półautomatycznego w

osłonie gazów ochronnych –dysza gazowa z

pierścieniem zaciskowym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

28

Istotne elementy uchwytu do spawania

półautomatycznego w osłonie gazów ochronnych –

połączenie z podajnikiem (MIG, MAG)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

29

Końcówki prądowe miedziane lub posrebrzane

O trwałości i jakości dyszy decyduje wielkość

tolerancji

wewnętrznej średnicy dyszy oraz wysoka gładkość

powierzchni

zaciskane

gwintowane

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

30

Opory w dyszy prądowej są

najbardziej groźne

dla stabilności spawania.

Średnica dyszy prądowej za duża...

Lw

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

31

Uchwyty do spawania półautomatycznego w osłonie

gazów ochronnych (MIG, MAG)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

32

Uchwyty do spawania półautomatycznego w osłonie

gazów ochronnych (MIG, MAG)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

33

Różne systemy połączeń

podzespołów zasilacz-

podajnik-uchwyt

w półautomatach do spawania

metodą

MAG i MIG

„pchaj-ciągnij”
do 10m

We wspólnej

obudowie

„pchaj”

Rozdzielne
„pchaj”

„pchaj-ciągnij”

z oddzielną

szpulą

z drutem

do 4,5m

Na wysięgniku
„pchaj”

Jeden zasilacz
Dwa podajniki
„pchaj”

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

34

Stanowisko do MIG/MAG

Podajnik
drutu
elektrodowego

Uchwyt
spawalniczy

Zasilacz łuku
spawalniczego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

35

Rodzina urządzeń

MIG/MAG z podajnikami drutu we

wspólnej obudowie

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

36

Przenoszenie materiału w łuku

Rozkład temperatur w łuku spawalniczym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

37

Przenoszenie metalu przez łuk jarzący się

w osłonie

gazów

grubo kroplowe natryskowe zwarciowe

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

38

Stosunek powierzchni do objętości wyznacza

intensywność

reakcji metalurgicznych

kx

4

π

⋅ r

2

⋅

4
3

π

⋅ r

3

⋅

Vkr

4
3

π

⋅ r

3

⋅

:=

Pp

4

π

⋅ r

2

:=

kx

3

r

kx 0.3

(

)

10

=

kx 1.2

(

)

2.5

=

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

39

Przebiegi chwilowych wartości prądu podczas

przenoszenia

zwarciowego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

40

Przebiegi chwilowych wartości prądu podczas

przenoszenia

mieszanego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

41

Przebiegi chwilowych wartości prądu podczas

przenoszenia

natryskowego

(bezzwarciowego)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

42

W TIME –przechodzenie rotacyjne

(przy bardzo dużych prędkościach podawania drutu 25-

30m/min)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

43

Wielkość

prądu spawania a wielkość

kropli

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

44

Krople stopionego pełnego drutu elektrodowego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

45

Wpływ natężenia prądu na objętość

kropli i

szybkość

jej przenoszenia w łuku (135, del=1,6 mm

ze stali niskostopowej w osłonie Ar+1%O2)

Grubokroplowe

natryskowe

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

46

Łuk natryskowy jest korzystny bo:

•

Ogranicza rozprysk

•

Poprawia stabilność

jarzenia łuku

•

Ułatwia kształtowanie wtopienia

•

Zwiększa intensywność

reakcji metalurgicznych

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

47

Prąd krytyczny przy którym powstaje przechodzenie

natryskowe zależy od wielu parametrów:

•

Rodzaju metalu elektrody

•

Składu atmosfery łuku (gazu ochronnego!)

•

Gęstości prądu

•

Biegunowości prądu

•

Napięcia łuku a także

•

Długości wolnego wylotu elektrody

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

48

Prąd krytyczny w funkcji długości wolnego wylotu

elektrody

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

49

Zbyt długi wolny wylot elektrody może być

przyczyną

powstawania przyklejeń

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

50

Przy spawaniu MIG, MAG natężenie prądu związane

jest z szybkością

podawania drutu elektrodowego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

51

Zależność

natężenia prądu od prędkości podawania

drutu elektrodowego ze stali niskostopowej, w osłonie

Ar+2%O2 (135)

Prąd krytyczny

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

52

Zależność

natężenia prądu od prędkości podawania

drutu elektrodowego ze stali austenitycznej 18-8 w

osłonie Ar+2%O2 (131)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

53

Zależność

natężenia prądu od prędkości podawania

drutu elektrodowego z aluminium w osłonie czystego

Argonu (131)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

54

Prąd krytyczny...

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

55

Przy spawaniu w osłonie czystego CO2 trudniej

uzyskać

natryskowe przenoszenie materiału drogą

zwiększenia prądu spawania

•

Można je uzyskać

dopiero przy przy bardzo dużych

prądach spawania lub poprzez podniesienie napięcia
spawania do około 28-30 V

•

Większe napięcie –dłuższy łuk-

to lepsze warunki do

wyrzucania kropel poza jeziorko

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

56

Rozpryski są

zależne od długości łuku

Spawanie z dużym
prędkościami
podawania drutu to
krótszy łuk

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

57

Parametry spawania MIG/MAG to także...

•

Odległość

dyszy od

materiału spawanego

•

Wolny wylot

elektrody

Kierunek wiatru

•

Gaz ochronny

(

rodzaj i wydatek

)

•

Rodzaj prądu i Biegunowość

i

(najczęściej + na elektrodzie)

•

natężenie prądu spawania

(Prędkość

podawania drutu)

•

Napięcie łuku

•

Prędkość

spawania

•

Średnica drutu elektrody

•

Rodzaj drutu elektrodowego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

58

Wolny wylot w rzeczywistości jest

zmienny

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

59

Zależność

pomiędzy rodzajem gazu, natężeniem jego

przepływu, prędkością

wiatru i wolnym wylotem

elektrody

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

60

Największe różnice własności gazów

najważniejszych gazów

Gaz

Potencjał

jonizacji

Współczynnik

przewodnictwa

cieplnego

Gęstość

Gęstość

względem

powietrza

eV

Kcal/mh

o

C

kg/m

3

%

Argon

15,6

0,0149

1,7839

138

Hel

24,4

0,13

0,1785

14

Argon/

Hel

64%

11%

999%

Hel/Arg

on

156%

872%

10%

Zajarzanie, stabilność

łuku

Kształt wtopienia Wydatek gazu

Trwałość

osłony

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

61

Obliczanie nie parametrów

spawania

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

62

Spoina powstaje z drutu

elektrodowego…

MasaSpoiny

MasaDrutu Uzysk

⋅

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

63

Msp

Fsp Lsp

⋅

γfe

⋅

Fsp -przekrój spoiny
Lsp -długość poiny
Ldr -długość drutu

γfe

-gęstość stopiwa

γdr

-gęstość drutu

Rg -uzysk nominalny [%]

Mdr Uzysk

⋅

πdel

2

4

Ldr

⋅

γdr

⋅

Rg

⋅

Fsp Lsp

⋅

γfe

⋅

πdel

2

4

Ldr

⋅

γdr

⋅

Rg

⋅

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

64

Lsp

Vsp t

⋅

Ldr

Vel t

⋅

Fsp Vsp t

⋅

(

)

⋅

γfe

⋅

πdel

2

4

Vel t

⋅

(

)

⋅

γdr

⋅

Rg

⋅

del -średnica drutu
elektrodowego
t -czas spawania
Vsp -szybkość spawania
Vel -szybkość drutu

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

65

po prostych przekształceniach otrzymujemy

wzór na przekrój ściegu

Fsp

Rg

π

⋅ del

2

⋅

Vel

⋅

γdr

⋅

4Vsp

γfe

⋅

czy szybkość spawania

Vsp

Rg

π

⋅ del

2

⋅

Vel

⋅

γdr

⋅

4 Fsp

⋅

γfe

⋅

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

66

Jeśli przekrój spoiny pachwinowej jest trójkątem

prostokątnym, równoramiennym

Fsp

asp

2

asp

del

2

π Vel

⋅

γdr

⋅

Rg

⋅

Vsp

γfe

⋅

⋅

Wzór na grubość

obliczeniową

spoiny przyjmie postać

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

67

Vsp

Rg

π

⋅ del

2

⋅

Vel

⋅

γdr

⋅

4 asp

2

⋅

γfe

⋅

A wzór na szybkość

spawania, która zapewni grubość

spoiny asp

przyjmie postać

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

68

Druty pełne , druty proszkowe…

•

Wzory do obliczeń

są

takie same, z tym że

dla drutu pełnego gęstość

drutu równa się

gęstości stopiwa i mocno różni się

wskaźnik

uzysku Rg

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

69

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

70

gęstość

drutów wg danych ESAB-a

Średnica

drutu

gęstość

długość drutu

ważącego 1 kg

mm

g/cm3

cm

0,8

7,261

27400

0,9

6,495

24200

1,2

6,271

14100

1,4

6,307

10300

1,6

6,721

7400

2

6,366

5000

2,4

5,974

3700

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

71

Spawanie prądem impulsowym

(spawanie łukiem pulsującym)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

72

Przebiegi napięcia i prądu podczas spawania

prądem stałym, łukiem zwarciowym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

73

Podczas klasycznego spawania

prądem stałym

•

przenoszenie metalu w łuku jest

zjawiskiem przypadkowym,

niesterowalnym.

•

Przy niskich parametrach (prądzie)

spawania jest to przenoszenie zwarciowe,

przy wyższych parametrach sposób

mieszany aż

wreszcie przy najwyższych –

natryskowy.

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

74

Przenoszenie zwarciowe

•

To duże rozpryski,

•

przenoszenie

natryskowe

to wysokie

parametry,

duża energia liniowa

,

przegrzanie materiałów i duże zużycie
energii

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

75

Rozwój elektroniki i automatyki w systemach

zasilania i sterowania łukiem spawalniczym

•

umożliwia spawanie prądem

pulsującym. Umiejętne sterowanie

parametrami prądu pulsującego

pozwala na sterowanie sposobem

przenoszenia materiału w łuku i

uzyskanie

przenoszenia natryskowego

przy wprowadzeniu do materiału

spawanego

mniejszej energii

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

76

Przebieg prądu spawania impulsowego

a) teoretyczny b) rzeczywisty

I

b

–prąd bazowy

T

b

–czas przepływu prądu bazowego

I

p

–prąd impulsu

T

p

-czas impulsu prądowego

Oderwanie się

kropli zależy od wielkości prądu impulsu Ip

oraz

czasu jego trwania Tp

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

77

Kropla odrywa się

gdy

•

Ip

2

x

Tp=D

•

Ip

-prądu impulsu (amplituda impulsu)

•

Tp

-czas jego trwania

•

D-

stała zależna od

własności materiałów

,

średnicy drutu

i

rodzaju gazu ochronnego

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

78

Amplituda i czas trwania impulsu decydują

o

ilości kropel przenoszonych podczas jednego

impulsu

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

79

Spawanie prądem impulsowym

•

Spawanie łukiem pulsującym, w porównaniu z klasyczną

metodą

MIG/MAG posiada następujące zalety:

•

wprowadza w trakcie spawania

mniejszą ilość ciepła

,

•

umożliwia spawanie łukiem

natryskowym przy niższych

wartościach parametrów prądowych

,

•

stwarza warunki spawania

cienkich elementów

przy

pomocy drutów elektrodowych o typowych średnicach

Φ 1.0 i

1.2mm,
•

zmniejsza straty rozpryskowe,

•

obniża zużycie energii elektrycznej

.

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

80

Przechodzenie kropli w czasie trwania impulsu

prądowego.

Przenoszenie kropli po zakończeniu impulsu

(podczas przepływu małego
prądu bazowego, kropla

zimniejsza

,

mniejsze siły Lorentza

mogące wyrzucić

kroplę

poza łuk –

mniejsze straty

rozpryskowe)

Przenoszenie kropli podczas impulsu

prądowego,

kropla przegrzana

z większą

szansą

na

wyrzucenie poza jeziorko

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

81

•

Technologia spawania

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

82

Ukosowanie

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

83

Parametry spawania stali niskowęglowych

Łuk zwarciowy

Łuk natryskowy

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

84

Parametry spawania łukiem natryskowym złączy

kątowych ze stali niskowęglowych i niskostopowych

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

85

Parametry spawania łukiem zwarciowym i

natryskowym złączy ze stali odpornych na korozję

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

86

Parametry spawania w pozycji podolnej, złączy

doczołowych

wykonanych z aluminium

Prąd stały
Biegunowość

dodatnia

(plus na elektrodzie)

Gaz ochronny
Ar, He
lub ich mieszanki

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

87

•

Spawanie drutem proszkowym 136, 137

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

88

Istota spawania w osłonie gazów ochronnych drutem

proszkowym 136, 137

Drut proszkowy –136, 137

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

89

Drut proszkowy zwijany w przekroju poprzecznym

1 –koszulka metalowa
2 –wypełnienie proszkowe
3 –miejsce połączenia

Wsp.wypełnienia

to stosunek

Masy rdzenia proszkowego do
Masy całego drutu

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

90

Drobno kroplowe przenoszenie materiału podczas

spawania drutem pełnym i proszkowym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

91

Drut

proszkowy pełny

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

92

Istota różnicy w przenoszeniu

metalu elektrody w łuku

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

93

I kształtu wtopienia

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

94

Przekroje różnych drutów proszkowych

Rurkowy

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

95

Odmiana spawania drutem proszkowym –samo

osłonowym

Gaz ochronny

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

96

Porównanie wydajność

stapiania podczas spawania

drutem pełnym i proszkowym w osłonie gazu

ochronnego CO

2

Druty proszkowe o
różnym wypełnieniu

Drut pełny

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

97

Porównanie wydajności różnych procesów spawania

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

98

Kierunek zmian geometrii ukosowania brzegów blach

do spawania MIG/MAG

MMA

MIG/MAG

Drutem samoosłonowym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

99

Dostęp do grani spoiny

Drut samo osłonowy

MAG/MIG

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

100

Zasady ukosowania

•

Należy tak projektować

kształt brzegów blach spawanych aby

przy spawaniu kolejnych warstw mógł

być

zachowany ten sam

wymiar wolnego wylotu elektrody

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

101

Ukosowanie brzegów do spawania drutem

proszkowym samoosłonowym

na podkładkach

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

102

Ukosowanie brzegów do spawania drutem
proszkowym na podkładkach formujących

Ukosowanie podobne

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

103

Ustawienie uchwytu i kierunek spawania

Drut proszkowy samoosłonowy

Drut proszkowy

del

p=

del

p

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

104

Sposób prowadzenia uchwytu z drutem proszkowym

zasadowym lub rutylowym i metalowo-proszkowym

Ciągnąc:
większa
szybkość

spawania,
większe
wtopienie

Pchając:
Lepsza obserwacja
krawędzi

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

105

Parametry spawania automatycznego drutem

proszkowym samo osłonowym

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

106

Energia liniowa spawania blach

Spawanie automatyczne
drutem proszkowym

Is

875 A

:=

Us

25V

:=

Vs

240

cm

min

:=

ql

Is Us

⋅

Vs

:=

ql 5.469

kJ
cm

=

Is

425 A

:=

Us

25 V

:=

Vs

530

cm

min

:=

ql

Is Us

⋅

Vs

:=

ql

1.203

kJ
cm

=

g=1,5 mm drutem

o średnicy 2,4 mm

g=4,8 mm drutem

o średnicy 4 mm

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

107

Różne techniki spawania w pozycji pionowej

Ciekły żużel

Ciekły metal

Duży ruch wahadłowy
Większa szybkość

krzepnięcia

Mniejsze ziarna =struktura
drobnoziarnista

Mały ruch wahadłowy
mniejsza szybkość
krzepnięcia
Większe ziarna

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

108

Spawanie z dużą

wydajnością

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

109

Spawanie z bardzo dużą

wydajnością

napotyka na

barierę

energii liniowej spawania q

•

Is-prąd spawania [A]

•

U –napięcie spawania [V]

•

Vs-

szybkość

spawania [cm/min]

Vs

U

Is

q

×

=

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

110

•

Zbyt duża energia liniowa spawania powoduje wysoki rozrost
ziaren w SWC co ujemnie wpływa na udarność

tej strefy

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

111

Porównanie parametrów spawania i energii liniowej

Spawanie ręczne

Is

200 A

:=

Us

25V

:=

Vs

30

cm

min

:=

ql

Is Us

⋅

Vs

:=

ql 10

kJ
cm

=

Spawanie TIME

Is

300 A

:=

Us

30.5V

:=

Vs

33

cm

min

:=

ql

Is Us

⋅

Vs

:=

ql 16.636

kJ
cm

=

Spawanie automatyczne
łukiem krytym

Is

500 A

:=

Us

30V

:=

Vs

40

cm

min

:=

ql

Is Us

⋅

Vs

:=

ql 22.5

kJ
cm

=

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

112

Spawanie wysokowydajne TIME

•

To proces spawania MIG/MAG oparty o stosowanie 4

składnikowej mieszanki i urządzenia przystosowane do

długotrwałej pracy przy bardzo wysokich parametrach

spawania (np.. Firmy Fronius)

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

113

Podstawowy skład mieszanki

•

To 65%Ar –

stabilność

kolumny łuku

•

25% He -

zwiększa przewodnictwo

cieplne

•

8% CO

2

–

zmniejsza napięcie powierzchniowe

kropel ciekłego

metalu

•

0,05%O

2

-jw

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

114

Mieszanki gazowe stosowane w metodzie TIME do

spawania różnych stali

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

115

W TIME

•

Przenoszenie materiału w łuku może być

•

Zwarciowe –do Vel<8m/min

•

Natryskowe Vel<25 m/min

•

Rotacyjne Vel<30m/min

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

116

Kształt wtopienia przy

przechodzeniu metalu w łuku podczas spawania

TIME

natryskowym i rotacyjnym

Straty rozpryskowe <2%
Niski poziom utleniania metalu

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

117

Przebieg napięcia, Vel i wydatku gazu w funkcji czasu -

TIME

Początek spawania

Koniec spawania

wyprzedzenie

opóźnienie

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

118

Porównanie parametrów technologicznych

spawania jednakowych złączy metodą

TIME i MAG

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

119

Przykładowe parametry spawania -TIME

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

120

Urządzenie do spawania TIME –firmy Fronius

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

121

Podstawowe parametry urządzeń

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

122

Tendencje kierunków zmian w przyszłości

Tadeusz Piątkowski

Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

123

•

Do zobaczenia...