23.10.2012
30.10.2012
SPAWALNICTWO
Wykład III i IV
1) Parametry spawania elektrodami otulonymi
·ð natężenie prÄ…du
·ð napiÄ™cie Å‚uku (dÅ‚ugość Å‚uku)
·ð prÄ™dkość spawania, która zależy od :
- rodzaju prądu, jego biegunowości i natężenia
- napięcia łuku
- pozycji spawania
- prędkości stapiania elektrody
- grubości spawanego materiału i kształtu złącza
- dokłądności dopasowywania złącza
- wymaganych ruchów końcówki elektrody
·ð Å›rednica elektrody i jej poÅ‚ożenie wzglÄ™dem zÅ‚Ä…cza
2) Pochylenie elektrody względem złącza pozwala na regulację kształtu spoiny
Rodzaj spoiny Pozycja Pochylenie elektrody do Pochylenie elektrody w Skierowanie elektrody
płaszczyzny spawania stosunku do osi w stosunku do
prostopadłej spoiny kierunku spawania
CZOA
OWA Podolna 90 5-10 lub 10-30 Przeciwnie
CZOA
OWA Naścienna 80-100 5-10 Przeciwnie
Pionowa
CZOA
OWA z dołu do 90 5-10 Zgodnie
góry
CZOA
OWA Pułapowa 90 5-10 Przeciwnie
PACHWINOWA Naboczna 45 5-10 lub 10-30 Przeciwnie
Pionowa
PACHWINOWA z dołu do 35-55 5-10 Zgodnie
góry
PACHWINOWA Pułapowa 30-45 5-10 Przeciwnie
3) Podział elektrod otulonych wg zastosowania
·ð elektrody do spawania poÅ‚Ä…czeniowego stali wÄ™glowych i niskostopowych o
podwyższonej wytrzymałośći
·ð elektrody do spawania stali przeznaczonych do pracy w podwyższonych temp.
·ð elektrody do spawania stali wysokostopowych
·ð elektrody do napawania
·ð elektrody do spawania żeliwa
·ð elektrody do spawania metali nieżelaznych
·ð elektrody specjalnego przeznaczenia (do ciÄ™cia, żłobienia, spawania pod
wodÄ…)
1
4) Charakterystyczne własności elektrod otulonych
Cechy A (kwaśne) R (rutylowe) B (zasadowe) C (celulozowe)
PrÄ…d 4 , =, - 4 , = , - = , + 4 , = , +
Pozycje wszystkie wszystkie wszystkie z góry
Udarność 3,5 4 5 4
Wygląd lica dobry dobry przeciętny przeciętny
Usuw. żużla 5 5 3,5 4
Charakterystycz wypalanie uniwerslane elektrody mała ilość żużla,
ne cechy pierwiastków zastosowanie niskowodorow dużo dymów
stopowych e, konieczność
suszenia
5) Przykładowe oznaczenia
Grupa Przeznaczenie Znaczenie
ER 146 St3S R- otulina rutylowa
EB 150 18G2A B- otulina zasadowa
EArmcoR czyste żelazo
ESMoR(B) 16M ES- elektroda specjalna
ES2Cr-MoR 10H2M
ES13CrB 1H13
ES18-8R(B) 1H18N9T
EN45OB napawanie utwardzajÄ…ce N- do napawania
Stel 1P napawanie armatury 450- twardość HB
EŻO spawanie żeliwa na gorąco O- spoina obrabialna
EŻNi spawanie żeliwa na zimno
ECuS spawanie miedzi na zimno
ECusSn7 spawanie brązów i mosiądz
6) Technologia spawania elektrodami otulonymi
·ð Przygotowanie materiałów do spawania
·ð Dobór warunków spawania (rodzaj elektrod, Å›rednica elektrod, rodzaj prÄ…du i
biegunowość, liczba warstw w spoinie, pozycja spawania)
·ð Dobór parametrów spawania (napiÄ™cie Å‚uku, prÄ™dkość spawania= parametry
wynikowe)
I=(30-40)A/1mm d
I= (15+6d)d
d- średnica elektrody
7) Technika spawania
·ð DÅ‚ugość Å‚uku (0,5-1,1)d
·ð Pochylenie elektrody
·ð Ruchy poprzeczne elektrody (uzyskanie wymaganej szerokoÅ›ci spoiny)
2
8) Ruchy elektrody w wykonywaniu spoin
9) Spawanie grawitacyjne (nie jest już stosowane)
10) Elektrody przy spawaniu grawitacyjnym
3
11) Usytuowanie elektrod przy spawaniu grawitacyjnym
SPAWANIE A
UKIEM KRYTYM- oznaczenie 121
SAW- Submerged Arc Welding
Charakterystyka z
ródła zależy od średniej elektrody
Stanowisko (proces spawania)
4
·ð Podajnik drutu (8)
·ð Rolki dociskowe (7)
·ð Zbiornik (9)
·ð JarzÄ…cy siÄ™ Å‚uk (11)
·ð Topnik w stanie ciekÅ‚ym (5)
·ð Topnik zastygniÄ™ty (3)
Parametry procesu:
·ð Natężenie prÄ…du J=200-1000 A (2000A)
·ð NapiÄ™cie Å‚uku U=25-45 V
·ð PrÄ™dkość spawania v= do 200 m/h (30-60 m/h)
·ð Åšrednica elektrod d=2-6 mm
12) Podział topników
·ð TOPIONE
·ð NIETOPIONE
- ceramiczne aglomerowane
- cermaiczne spiekane
- mieszane
üð PodziaÅ‚ wg MiÄ™dzynarodowego Instytutu Spawalnictwa
- F- topione
- B- ceramiczne
- M- mieszane
üð Inny podziaÅ‚ topników
- kwaśne B<1
- neutralne B=1
- zasadowe B>1
13) Zadania topnika:
·ð Zapewnienie ciÄ…gÅ‚ego jarzenia siÄ™ Å‚uku
·ð Uzyskanie wymaganego skÅ‚adu chemicznego i wÅ‚asnoÅ›ci mechanicznych spoin
·ð Odpowiednie ksztaÅ‚towanie powierzchni spoiny
·ð Zapewnienie braku pÄ™knięć i pÄ™chÄ™rzy w spoinie
·ð A
atwe usuwanie żużla z powierzchni spoiny
·ð Minimalne wydzielanie gazów przy spawaniu
14) F1- pole powierzchni stopionych
brzegów topionych blach
F2- pole przekroju poprzecznego
spoiny
5
15) Wpływ parametrów spawania na kształt spoiny
Ze wzrostem Głębkość wtopienia Szerokość lica Wysokość nadlewu
hw b hn
Natężenie Wzrasta int. Wzrasta Wzrasta
Napięcie Maleje Wzrasta intensywnie Maleje
Prędkość spawania Maleje Maleje intensywnie Wzrasta
Pochylenie elektrody Maleje intensywnie Wzrasta Maleje
Åšrednica elektrody Maleje intensywnie Wzrasta intensywnie Maleje
Wylot elektrody Maleje nieznacznie Wzrasta Maleje
KÄ…t rowka Nie zmienia siÄ™ Wzrasta Maleje intensywnie
Odstęp Wzrasta intensywnie wzrasta Maleje intensywnie
16) Współczynniki kształtu spoiny
Współczynniki prawidłowej spoiny powinny wynosić od 1,2 do 2,0
17) Spawanie dwułukowe
a) Spawanie w jednym jeziorku spawalniczym
6
b) Spawanie w oddzielnych jeziorkach spawalniczych
18) Ustawienie elektrod
Ustawienie drutów elektrodowych przy wykonywaniu spoin czołowych:
a) Przy spawaniu dwułukowym ( I elektroda- prąd stały + II elektroda- prąd przemienny
b) Przy spawaniu trójłukowym ( I elektroda- prąd stały + II i III- prądy przemienny)
19) Podawanie dodatkowego proszku
7
20) Podkłądki technologiczne stosowane są w celu wyeliminowania wycieków stopiwa z
rowka spoiny i uformowania równomiernej i prawidłej grani. Konieczność ich
stosowanie wynika ze stosowania dużo wyższych energii łuku (większa objętość
ciekłegometalu) niż przy spawaniu elektrodami otulonymi
Najczęściej stosowane są podkładki miedziane, gdyż dobrze odprowadzają ciepło
21) Zastosowanie Å‚uku krytego
·ð A
ączenie rur o dużych średnicach (inna technologia nie jest tak wydajna)
·ð Napawanie
·ð Spawanie blach o dużych gruboÅ›ciach >10 mm; spawanie automatyczne w
liniach spawalniczych
·ð Montaż dużych konstrukcji stalowych
22) ZALETY spawania Å‚ukiem krytym
·ð Dobra jakość spoiny
·ð Dobra wydajność spawania
·ð Wysoka sprawność energetyczna
·ð Dobre warunki pracy spawacza
8
23) WADY spawania Å‚ukiem krytym
·ð Spawanie w pozycji innej niż podolna czy naboczna, wymaga zastosowania
specjalnego oprzyrzÄ…dowania (w praktyce niestosowane)
·ð Przed spawaniem topnik musi być odpowiednio przygotowany (konieczne
suszenie), metoda używana jedynie w halach produkcyjnych
SPAWANIE ELEKTROŻUŻLOWE
W tej metodzie łuk jarzy się między elektrodą, a elementem łączonym tylko na
początku spawania. Potem elektroda zanurzona jest w jeziorku stopionego metalu, a przepływ
prÄ…du grzeje ten obszar rezystancyjnie.
24) Parametry spawanie elektrożużlowego
·ð Natężenie prÄ…du spawania (300-3000 A)
·ð NapiÄ™cie spawania (30-50 V)
·ð PrÄ™dkość spawania (0,5-2 m/h)
·ð Åšrednica elektrody i liczba elektrod (d= przeważnie 3 mm)
·ð PrÄ™dkość podawania elektrody (200-500 m/h)
METODA PRZEZNACZONA DO A

CZENIA W POZYCJI PIONOWEJ GRUBYCH
BLACH.
9
- Spawanie elektrożużlowe przesuwne, gdy nakładki miedziane formujące przesuwają się w
miarÄ™ narastania spoiny.
- Spawanie elektrożużlowe PROWADNICOWE występuje, gdy cały styk łączonych
elementów jest zaformowany nakładkami miedzianymi, a druty elektrodowe podawane są do
strefy stapiania poprzez odpowiednią prowadnicę umożliwiającą doprowadzenie drutów do
miejsca topienia poprzez całą długość styku.,
10
25) Do spawania elektrożużlowego wykorzystywane są specjalne TOPNIKI:
·ð TU- St  A- do spawania stali niskostopowych i niskowÄ™glowych, szczególnie
przy grubościach do 50 mm
·ð TU  St  B- do spawania stali niskowÄ™glowych, przy gruboÅ›ci powyżej 50 mm.
Topniki te w porównania z topnikami do spawania łukiem krytym, charalteryzują
się zwiększoną zartością fluorytu CaF2 (15-30%) w celu zwiększenia
przewodności elektrycznej żużla i jego rzadko płynności.
Najczęściej stosowanymi drutami są druty zawierające mangan (druty SpG2, SpG4, SpG4N)
26) ZALETY spawania elektrożużlowego
·ð Duża wydajność spawania w porównaniu o innych metod, na co wpÅ‚ywa
możliwość łączenia w jednym przejściu nie ukosowanych blach o dużej grubości,
duży współczynnik stapiania elektrody (przy spawaniu elektrożużlowym 18-22
gh/A, a przy spawaniu łukiem krytym 14-18 gh/A), oraz mniejsze zużycie
materiałów dodatkowych potrzebnych do zapełnienia rowka spoiny
·ð Wysoka jakość spoiny z wyjÄ…tkiem udarnoÅ›ci, wolne stygniÄ™cie spoiny sprzyja
jej odgazowaniu, a symetryczne ukosowanie brzegów blach powoduje, że brak
jest odkształcen kątowych
·ð Obniżenie kosztów spawania, spowodowane mniejszym zużyciem materiÅ‚ałów
dodatkowych (zużycie topnika 20 razy mniejsze niż przy spawaniu łukiem
krytym) i energii elektrycznej.
27) WADY spawania elektrożużlowego
·ð Obecność gruboziarnistej struktury spoiny i strefy wpÅ‚ywu ciepÅ‚a
·ð Brak możliwoÅ›ci przerywania procesu, ponieważ w spoinie pozostaÅ‚by żużel
·ð Stosunkowo niska udarność spoin i konieczność normalizowania
odpowiedzialnych złączy (spoiny na ogół posiadają dobre Rm, Re, As,
natomiast udarnośc szybko maleje z utratą temperatury)
11
METODY SPAWANIA W OSA
ONIE GAZÓW OCHRONNYCH
·ð Spawanie GMAW Gas Metal Arc Welding (MIG Metal Inert Gas 131 / MAG Metal
Active Gas 135)
·ð Inne nazwy: spawanie Å‚ukowe w osÅ‚onie gazowej, spawanie półautomatyczne,
spawanie w osłownie CO2
·ð Sposób pracy: rÄ™czny z możliwoÅ›ciÄ… użycia mechanicznego przemieszczania
prowadnika elektrody
·ð y
ródło ciepła- łuk elektryczny
·ð OsÅ‚ona jeziorka- gaz nie reagujÄ…cy z metalem spawanym
·ð Zakres natężenia prÄ…du- 60-500 A
·ð Moc cieplna- 1,25 kJ/s
28) Parametry spawania GMAW (MIG/MAG)
·ð Rodzaj i natężenie prÄ…du (prÄ™dkość podawania drutu)
·ð NapiÄ™cie Å‚uku
·ð PrÄ™dkość spawania
·ð Rodzaj i natężenie przepÅ‚ywu gazu ochronnego
·ð Åšrednica drutu elektrodowego
·ð DÅ‚ugość wolnego wylotu elektrody
·ð PrÄ™dkość podawania grutu elektrodowego
·ð Pochylenie zÅ‚Ä…cza lub elektrody
12
SCHEMAT SPAWANIA GMAW (MIG/MAG)
a) Spawanie prądem stałym z biegunowością dodatnią jest najpowszechniejszym
stosowanym sposobem spawania MIG/MAG. Przy małych natężeniach prądu,
elektroda stapia się w osłonie gazów obojętnych grubokroplowo bez rozprysku,
natomiast w osłonie CO2 ze znacznym rozpryskiem, nawet do kilkunastu %.
Odrywanie kropli od końca elektrody jest utrudnione, a przenoszenie przez łuk
nieosiowe.
b) Spawanie prądem stałym z biegunowością ujemną w osłonie gazów obojętnych i
aktywnych umożliwia tylko spawanie z grubokroplowym i nieosiowym
przenoszeniem metalu w łuku, bez względu na wielkość natężenia prądu. Rozprysk
metalu jest znaczny, a głebokość przetopienia znacznie mniejsza niż przy
biegunowości dodatniej; choć wydajność stapiania elektrody jest nawet wyższa o
100%.
c) Spawanie prądem przemiennym wymaga użcyia z
ródeł prądu o wysokim napięciu
biegu jałowego w celu zapewnienia stabilnego jarzenia się łuku i grubokroplowego
przenoszenia metalu w łuku. Gdy prąd przemienny ma biegunowość ujemną,
przenoszenie metalu jest utrudnione i występuje rozprysj, natomiast przy
biegunowości dodatniej łuk jarzy się stabilnie. Naniesienie powłoki emulsyjnej na
elektrodę topliwą zapewnia, podobnie jak przy spawaniu prądem stałym z
biegunowościa ujemną, stabilne i natryskowe przenoszenie metalu w łuku. Spawanie
prądem przemiennym ma niewielkie zastosowanie w przemyśle.
13
d) Natężenie prądu jest ściśle powiązane ze zmianą szybkości podawania drutu, która
musi być równa prędkości stapiania drutu. Wzrost natężenia prądu powyżej wartości
krytycznej, dla danej średnicy elektrody, zmniejsza wielkość kropli, zwiększa
częstotliwość ich przejścia i poprawia stabilność łuku. Przy dużych gęstościach prądu,
rzędu 600-700 A/mm2 uzyskuje się najlepsze wyniki spawania, wysoka jest wydajność
spawania dochodząca do ponad 20 kg stopiwa na godzinę. Równocześnie duża jest
głębokość wtopienia, lecz spawanie ograniczone jest tylko do pozycji podolnej i
nabocznej. Przy stałym natężeniu prądu głębokość wtopienia zwiększa się wraz z
obniżeniem średnicy elektrody
e) Napięcie łuku ściśle zależy od składu gazu ochronnego. Wzrost napięcia łuku
sprawia, że wzrasta szerokość ściegu spoiny i obniża się głębokość wtopienia.
Nadmierne napięcie łuku prowadzi do powstania rozprysku, porowatości i podtopień
lica spoiny. Zbyt niskie napięcie łuku powduje, że spoiny są porowate i pojawiają się
nacieki lica.
f) Prędkość spawania jest parametrem wynikowym dla danego natężenia prądu i
napięcia łuku, przy zachowaniu właściwego kształtu spoiny. Gry prędkość spawania
ma być nawet nieznacznie zmieniona, należy zmienić natężenie prądu lub napięcie
łuku w celu utrzymania stałego kształtu spoiny.
29) Typowe sposoby przenoszenia metalu w Å‚uku GMAW
·ð A
uk zwarciowygrubokroplowy (krótki) 145 A/ 17.8 V
·ð A
uk pulsujÄ…cy (pozcyja naboczna)
·ð A
uk natryskowy (drobnokroplowy) 315 A/ 33V
·ð A
uk rotacyjny 515 A/ 46 V 36m/min
30) Przenoszenie metalu w Å‚uku
14
31) Spawanie metodÄ… GMA- przebieg prÄ…du przy spawaniu Å‚ukiem pulsujÄ…cym
Wzór na energię liniową:
E= (U*I) / V
32) Podział gazów i mieszanek osłonowych
Grupa Sposób reagowania
R Mieszanki redukujÄ…ce
I Gazy obojętne i ich mieszaniny
M UtleaniajÄ…ce mieszanki na bazie argonu, zawierajÄ…ce tlen lub CO2 lub oba te gazy
C Silnie utleniajÄ…ce gazy lub mieszanki
F Gazy reagujÄ…ce lub mieszanki redukujÄ…ce
33) Gazy ochronne stosowane w spawalnictwie
Lp. Skład chemiczny Zastosowanie
Metoda Materiał
1 Ar 100% GMA, GTA, plazma wszystkie metale
2 He 100% GMA, GTA metale nieżelazne
3 Ar+He 30/70 % GMA (GTA) metale nieżelazne
4 Ar+H2 94/6 % GTA, plazma stale wysokostopowe
5 Ar+CO2 82/18% GMA stale niestop. i niskostop.
6 Ar+O2 99/1 % GMA stale nisko- i wysokostopowe
7 Ar+CO2+O2 83/13/4 % GMA stale niestop. i niskostop.
8 CO2 100% GMA stale niestop. i niskostop.
15
34) Wpływ biegunowości prądu i osłony gazowej na kształt i głębokość wtopienia napoiny
16