Materia³y budowlane_wyk³ad3

Tematyka wykładów

Wprowadzenie. Proces wytwarzania stali. Struktura stali. Przemiany
fazowe. Obróbka cieplna stali.

Stal – skład chemiczny, wła

ciwo

ci fizyczne i mechaniczne stali.

Badania cech mechanicznych stali. Gatunki stali.

Procesy spawalnicze. Spawalno

ść

stali. Napr

ęż

enia własne.

Technologia wytwarzania wyrobów stalowych. Asortyment wyrobów
stalowych. Zachowanie si

stali w trudnych warunkach u

ytkowania.

Inne metale

elazne i metale nie

elazne – wła

ciwo

ci i zastosowanie.

Zaliczenie.

Główne zalety spawania

Niska pracochłonno

ść

wykonania;

Zmniejszanie ci

ęż

aru konstrukcji;

Wysoka wytrzymało

ść

i niezawodno

ść

poł

cze

;

Łatwo

ść

kształtowania i projektowania;

Monolityczno

ść

i sztywno

ść

;

Łatwo

ść

wykonania zabezpieczenia

antykorozyjnego i przeciwpo

arowego.

Główne wady spawania

Konieczno

ść

doprowadzania energii cieplnej

w spawany materiał;

Zmiana struktury materiału na skutek cyklu
cieplnego spawania, powoduj

ca niejednorodno

ść

strukturaln

i mechaniczn

zł

cza;

Powstanie napr

ęż

własnych o znacznych

warto

ciach oraz odkształce

wpływaj

cych

na cały element spawany;

Konieczno

ść

wykonywania spoin przez

wykwalifikowanych spawaczy i pod stał

kontrol

nadzoru technicznego.

ródła ciepła spawania

ródło ciepła, aby mogło by

stosowane w procesach

spawania, musi spełnia

nast

puj

ce warunki:

Zapewniana przez nie temperatura musi przekracza

temperatur

topnienia materiału spawanego

(dla stali ok. 1400-1534ºC);

Strumie

ciepł

musi by

wprowadzany w sposób jak

najbardziej skoncentrowany, tak aby powstaj

ce jeziorko

ciekłego metalu było niewielkie;

Musi posiada

znaczn

moc ciepln

– szybko

ść

dostarczania

ciepła musi by

Musi istnie

liwo

ść

regulacji strumienia ciepła, aby

dostosowa

go do potrzeb (np. do grubo

ci spawanych

elementów);

Powinno by

tanie w eksploatacji, proste w obsłudze oraz

bezpieczne i niezawodne w działaniu.

Spawanie metod

MMA/SMAW (elektrod

otulon

)

W metodzie tej łuk elektryczny
tworzy si

pomi

dzy topliw

elektrod

otulon

i materiałem

spawanym. W wyniku palenia
si

łuku nast

puje stapianie

elektrody i brzegów ł

czonego

materiału. Po stopieniu
nast

puje wzajemne

wymieszanie si

materiału

czonego z materiałem

elektrody a po zakrzepni

ciu

tworzy si

nierozł

czne

poł

czenie. Elektroda wykonana

jest z tego samego materiału, co
materiał ł

czony. Mo

posiada

otulin

zasadow

rutylow

celulozow

, która

podczas spawania tworzy wokół
łuku atmosfer

ochronn

oraz

el wokół zakrzepni

tego

materiału.

Spawanie metod

przy u

yciu gazu osłonowego

W metodzie MIG (lub GMAW)
łuk elektryczny wytworzony jest
pomi

dzy materiałem

spawanym a drutem
spawalniczym i jest chroniony
przez specjaln

osłon

gazow

e ona by

oboj

tna (np.

argon) – metoda MIG lub
aktywna (np. CO

lub mieszanki

Ar i CO

) - metoda MAG. Drut

jest stale podawany poprzez
zespół podaj

cy i uchwyt

spawalniczy a

do jeziorka

spawalniczego.

Spawanie metod

TIG

W metodzie tej łuk elektryczny
wytwarzany jest pomi

dzy

wolframow

elektrod

nietopliw

a materiałem spawanym.
Jeziorko spawalnicze osłaniane
jest atmosfer

ochronn

zazwyczaj jest to czysty argon.
Poł

czenie spawane mo

e by

wykonywane bez materiału
dodatkowego, poprzez
wymieszanie si

nadtopionych

brzegów elementów ł

czonych,

lub z udziałem materiału
dodatkowego w postaci pr

dokładanego do jeziorka
spawalniczego. Zapalenie łuku
odbywa si

dwoma metodami.

SPAWALNO

ŚĆ

– zdolno

ść

do tworzenia za pomoc

spawania zł

czy o wymaganych wła

ciwo

ciach

fizycznych, zdolnych do przenoszenia obci

ąż

przewidzianych dla danego rodzaju konstrukcji.

SPAWALNO

ŚĆ

METALURGICZNA

KONSTRUKCYJNA

TECHNOLOGICZNA

Spawalno

ść

metalurgiczna – uzale

niona jest od

sposobu wytworzenia stali, jej składu chemicznego
i struktury, stopnia uspokojenia, sposobu obróbki
elementów, rodzaju spoiwa.

Spawalno

ść

technologiczna – okre

wymagania dotycz

ce wyboru procesów

spawania, doboru parametrów spawania,
ustalania kolejno

ci wykonywania spoin, a tak

zastosowania obróbki cieplnej.

Spawalno

ść

konstrukcyjna – zwi

zana ze

stopniem sztywno

ci konstrukcji i mo

liwo

swobody odkształce

elementów spawanych,

grubo

ść

tych elementów oraz grubo

ść

, długo

ść

i rozmieszczenie spoin, sposób kształtowania
w

złów i elementów z wyeliminowaniem miejsc

podatnych na p

kni

cia, zapewnienie mo

liwo

wst

pnego podgrzewania i wy

arzania elementów

czonych.

Spawalno

ść

jako zagadnienie otrzymania

zł

cza spawanego bez p

kni

ęć

KNI

CIA

kni

cia gor

kni

cia zimne

kni

cia lamelarne

kni

cia gor

(krystalizacyjne)

kni

ciami mi

dzykrystalicznymi

zachodz

cymi w temp. 1200-1350ºC;

Ich powstanie jest głównie zwi

zane

z zanieczyszczeniami krystalizuj

cej

spoiny (S i P);

Skłonno

ść

do p

kni

ęć

krystalizacyjnych zale

na jest równie

geometrii

ciegów spoiny (stosunku grubo

ci do szeroko

ci), kształtu

spoiny oraz miejscowego spi

trzenia napr

ęż

;

Zapobieganie im polega głównie na utrzymaniu odpowiedniej proporcji

szeroko

ci do wysoko

ciegu spoiny(1:1-1,4:1), unikania wkl

sło

ci lica

spoiny oraz doborze materiałów dodatkowych gwarantuj

cych du

żą

plastyczno

ść

stygn

cej spoiny;

Ocena skłonno

ci stali do p

kania krystalizacyjnego polega na ocenie

składu chemicznego (wska

nik skłonno

ci do p

kania UCS).

kni

cia zimne

Wyst

puj

najcz

ęś

ciej obok spoiny, w

strefie wpływu ciepła lub strefie
wtopienia;

Pojawiaj

dopiero po ostygni

ciu

zł

cza;

Pojawienie si

ich jest spowodowane jednoczenym

wyst

powaniem:

•

wzrostu twardo

ci i spadku ci

gliwo

ci w obszarze SWC;

•

wyst

powania wodoru w spoinie;

•

wyst

powania pospawalniczego stanu napr

ęż

i odkształce

Unikanie p

kni

ęć

zimnych polega zwykle na ograniczaniu wpływu

dwóch pierwszych czynników (równowa

nik w

gla CEV, zmniejszenie

ilo

ci wodoru, podgrzewanie przed i po spawaniu).

kni

cia lamelarne

Powstaj

, gdy napr

ęż

enia skurczowe działaj

w kierunku grubo

ci blach;

Maj

najcz

ęś

ciej posta

uskokow

(schodkow

);

Na ich powstanie wpływa istnienie napr

ęż

prostopadłych do powierzchni blachy i
skłonno

ść

blach do tego typu p

kania ,

wywołana najcz

ęś

ciej wtr

ceniami

niemetalicznymi.

Zapobieganie p

kni

ciom polega na zmniejszaniu obj

ci metalu

w spoinie oraz odpowiednim ukształtowaniu oraz odpowiednim
kształtowaniu poł

cze

teowych, krzy

owych i naro

nych, a przede

wszystkim stosowaniu materiałów odpornych na p

kanie;

Wady spoin

kni

cia w spoinach: a)

podłu

ne, b) poprzeczne,

c) promieniowe;

Pustki w spoinie: a) p

cherze

gazowe, b) gniazdo
p

cherzy, c) pr

cherz

podłu

ny, d) p

cherz

kanalikowy);

Wtr

cenia stałe (np.

wtr

cenie

la);

Przyklejenia i braki przetopu

Metody wykrywania wad spoin

Kontrola zewn

trzna:

- ogl

dziny zewn

trzne,

- badania penetracyjne,

- kontrola szczelno

ci;

Kontrola radiologiczna;

Kontrola ultrad

kowa;

Badania mechaniczne zł

czy.