Politechnika Koszalińska	LABORATORIUM ZE SPAWALNICTWA
Ćwiczenie nr 2	Temat: Spawanie i napawanie w osłonie gazów ochronnych.
REMIGIUSZ GIL	IZK IV	K.08-11	23.03.98	9^15

1. Na wstępie laboratorium zapoznaliśmy się z oznaczeniami na butlach oraz różnymi gazami stosowanymi w spawalnictwie.

ACETYLEN - jest jedynym gazem palnym stosowanym do wszystkich procesów spawalniczych łącznie ze spawaniem. Aby wytworzyć acetylen należy użyć karbidu. Gdy zadziałamy na karbid wodą spowoduje to wydzielenie się acetylenu i powstanie wodorotlenku wapnia. Acetylen produkuje się w wytwornicy acetylenowej, która ma postać zbiornika, w którym zachodzi reakcja między węglikiem wapnia a wodą. Acetylen przechowuje się w butlach stalowych zamkniętych stalowym zaworem i wypełnionych masą porowatą i acetonem (acetylen dobrze się w nim rozpuszcza).Ciśnienie możemy podnieść do najwyżej 0.15 MPa. Butle są badane co ok. 5 lat, oraz odpowiednio znakowane (określany jest okres przydatności butli). Butla zawierająca acetylen ma biały kolor, zaś napis na niej jest czerwony.

TLEN - aby móc ciąć przy pomocy tlenu jego czystość musi być bardzo wysoka (99,8%). Oczywiście zawsze trzeba pamiętać aby nie smarować zaworu przy butli tlenowej różnego rodzaju smarami czy tłuszczami. Tlen pod ciśnieniem przy zetknięciu ze smarami spowoduje groźny wybuch. Tlen przechowywany jest w jasnoniebieskiej (błękitnej) butli, z czarnym napisem.

DWUTLENEK WĘGLA - przechowywany w czarnej butli, z żółtym napisem CO₂ i inne.

Tak więc w spawalnictwie gazy możemy zakwalifikować do trzech grup.

GAZY PALNE - acetylen, butan, gaz koksowniczy, gaz świetlny, gaz ziemny, metan, propan, wodór

GAZY PODTRZYMUJĄCE PALENIE - powietrze, tlen

GAZY OCHRONNE - argon, azot, dwutlenek węgla.

2. Następnie poznaliśmy różne rodzaje palników.

W palniku następuje wymieszanie gazu palnego z tlenem, w wyniku czego otrzymuje się płomień określonego kształtu i o określonych własnościach. Natomiast reduktor ma za zadanie zredukować i utrzymać stałe ciśnienie gazu przed palnikiem. Do reduktora podłączone są dwa przewody, czerwony - doprowadzenie acetylenu i niebieski -doprowadzenie tlenu.

Istnieje kilka rodzajów palników:

wysokociśnieniowe, smoczkowe, iglicowe, równoprężne, bezsmoczkowe, inżektorowe.

Palniki mogą służyć do spawania, gdzie drut elektrodowy podawany jest do strefy łuku ze stałą prędkością, przy czym szybkość stapiania się drutu regulowana jest przez źródło prądu; palnik posiada tylko dyszę tnącą, jak i do cięcia, gdzie cięcie następuje za pomocą strumienia tlenu i płomienia podgrzewającego; palnik ma wylot zakończony odpowiednią głowicą, do której przykręca się dyszę (podgrzewającą i tnącą).

Na zajęciach zapoznaliśmy się z procesem cięcia.

Aby cięcie płomieniem acetylenowo - tlenowym było możliwe, muszą być spełnione następujące warunki:

• temperatura zapłonu metalu w tlenie powinna być niższa od temp. jego topnienia

• temperatura topnienia żużla powstającego w czasie cięcia powinna być niższa od temperatury topnienia przecinanego metalu

• powstający w czasie cięcia żużel powinien być rzadkopłynny, a metal powinien mieć możliwie małą przewodność cieplną.

Cięciu podaliśmy następująca materiały:

Stal węglowa konstrukcyjna zwykłej jako

ale b, c i d nie uległy przecięciu gdyż nie spełniają one powyższych warunków.

Nacieki które wystąpiły podczas cięcia aluminium spowodowane są tym, że przy zetknięciu się z powietrzem, aluminium pokrywa się trudnotopliwą, powłoką tlenku aluminium, która to powłoka jest trudnorozpuszczalna.
W przypadku cięcia strumieniem plazmy nie mielibyśmy takiego problemu.

Przy cięciu płomieniem acetylenowo - tlenowym ważne są następujące parametry:

grubość cięcia [mm]

nr dyszy podgrzewającej

nr dyszy tnącej

ciśnienie acetylenu [kG/cm²]

ciśnienie tlenu [kG/cm²]

zużycie acetylenu [m³/h]

zużycie tlenu [m³/h]

prędkość cięcia [m/h]

odległość dyszy od materiału [mm].

Natomiast jakość cięcia zależy od:

natężenia prądu

zużycia gazów

prędkości cięcia

odległość palnika od materiału.

Oczywiście należy także zwrócić uwagę na wady powierzchni uzyskanych przy cięciu tlenem:

nadtopienie górnej krawędzi blachy wskutek działania zbyt silnego płomienia podgrzewającego lub za małej prędkości cięcia

wyrwanie metalu w dolnej części blachy spowodowane małą szybkością cięcia lub słabym płomieniem podgrzewającym

próg - zbyt duży powstający w wyniku za dużej prędkości cięcia i za małego dopływu tlenu do cięcia

wyrwy w górnej części blachy powstające przy zbyt silnym płomieniu podgrzewającym i równocześnie za dużym ciśnieniu tlenu do cięcia.

zniekształcenie powierzchni spowodowane zanieczyszczeniami wylotu dyszy tnącej

Gdy nie można przeciąć materiału podczas cięcia płomieniem acetylenowo-tlenowym należy wykorzystać cięcie strumieniem plazmy. Podczas cięciem plazmą łuk jarzący się między elektrodą wolframową a ciętym elementem, daje temperatury rzędu 10000 - 25000°C.

Różnice między cięciem płomieniem acetylenowo - tlenowym a strumieniem plazmy
cięcie tlenem	cięcie plazmą
polega na wypalaniu szczeliny w materiale za pomocą strumienia tlenu przy współdziałaniu płomienia podgrzewającego. Cięcie tlenem metali realizowane jest za pomocą odpowiednich palników umożliwiających otrzymanie wymaganego strumienia tlenu tnącego i płomienia podgrzewającego.	polega na wykorzystaniu bardzo wysokiej temperatury oraz bardzo dużej prędkości wylotowej gazów, wychodzących z dyszy palnika plazmowego, do stapiania i wydmuchiwania metalu, ze szczeliny cięcia. Prawidłowo wykonane brzegi cięcia są gładkie, bez sopli i nacieków, z wyjątkiem brzegów stali stopowych, przy cięciu których powstają pojedyncze sople łatwe do usunięcia. Przy cięciu ręcznym strumieniem plazmy należy stosować palnik z łukiem wewnętrznym oraz umocować palnik na wózku, tak jak ręczny palnik do cięcia tlenem.

3. Następnym procesem jaki poznaliśmy był proces spawania

Płomień acetylenowo - tlenowy składa się z jądra, stożka oraz kity. Regulując ciśnienie tlenu lub argonu możemy odpowiednio zmieniać rodzaj płomienia. Płomień normalny, który odznacza się cylindrycznym jądrem, nie wyodrębnionym stożkiem i długą kitą, płomień nawęglający, który charakteryzuje się wyraźnie widocznym stożkiem oraz wydłużonym jądrem; powstaje on wówczas, gdy spalanie przebiega przy nadmiarze acetylenu, oraz płomień utleniający, który powstaje przy nadmiarze tlenu, jego jądro jest wówczas skrócone i zaostrzone.

Różnice między metodą spawania w lewo a metodą spawania w prawo
spawanie w lewo	spawanie w prawo
stosuje się głównie do blach, których grubość nie przekracza 4mm podczas spawania palnik trzymany w prawej ręce przesuwa się w lewo, a spoiwo trzymane w lewej ręce wyprzedza palnik w swym ruchu wzdłuż spoiny lico ładniejsze, ale spoina mniej wytrzymała	stosuje się je głównie do blach o grubości przekraczającej 4mm podczas spawania palnik wyprzedza spoiwo, a płomień jest skierowany stale na spoinę, dzięki czemu jej chłodzenie jest powolniejsze, a więc i możliwość powstawania naprężeń spawalniczych mniejsze lico bywa brzydsze, ale spoina jest mocniejsza

UWAGA! Nie zależnie od przekroju grubości ścianek rur należy spawać metodą w prawo.

METODY SPAWANIA W OSŁONIE GAZÓW OCHRONNYCH .

Spawanie metodą TIG (spawanie elektrodą wolframową nietopliwą).Łuk elektryczny jarzy się między elektrodą wolframową a spawanym materiałem. Materiał dodatkowy (spoiwo) podawane jest z boku ręcznie lub automatycznie. Gazem ochronnym argon lub hel. Metodą tą spawa się miedź i jej stopy oraz aluminium. Przed spawaniem brzegi należy dokładnie oczyścić z brudu, tłuszczu oraz warstewek tlenków, aby zapobiec porowatości spoin.

Spawanie elektrodą topliwą MIG, oraz spawanie w słonie CO₂ metodą MAG. Łuk jarzy się między elektrodą topliwą (drut elektrodowy), będącą jednocześnie materiałem dodatkowym (spoiwem), a przedmiotem spawanym. Drut elektrodowy podawany jest do strefy łuku przeważnie ze stałą prędkością. Szybkość stapiania się drutu regulowana jest przez źródło prądu. Jako gaz ochronny przy spawaniu MIG używany jest argon lub hel, zaś przy MAG CO₂ . W osłonie CO₂ można spawać stale konstrukcyjne niskowęglowe czyli stale o podwyższonej wytrzymałości

Na ćwiczeniach spawaliśmy metodą TIG następujące metale:

aluminium spawa się drutem elektrodowym SpA2, SpA3, SpA11. Źródłem prądu był transformator (prąd przemienny)

miedź spawana była w postaci małych płytek. Czas spawania był dłuższy, gdyż miedź posiada wysokie przewodnictwo cieplne i rozszerzalność cieplną oraz duży skurcz odlewniczy. Szybko odprowadza ciepło i ciężko ją roztopić. Miedź podczas spawania utlenia się tworząc tlenek miedziowy, który utrudnia proces spawanie oraz powoduje pęknięcia w spoinie. Spawanie należy wykonywać z zastosowaniem wstępnego podgrzania. Źródłem prądu był prostownik spawalniczy (prąd stały).

Zalety i wady połączeń prądowych:

Przy wykorzystaniu do spawania prądu stałego (biegunowość prosta) należy pamiętać o kilku zaletach i wadach.

zalety

• ilość ciepła wydzielonego w materiale jest prawie dwukrotnie większa niż w elektrodzie. Umożliwia to uzyskanie głębokiego wtopu oraz stosowanie większych prędkości spawania

• elektroda wolframowa przyjmuje tylko 30 - 40% ciepła, co pozwala na jej przeciążanie prądowe w czasie spawania

wady

• mała termoemisja elektronów z elektrody ze względu na jej niską temperaturę, co utrudni zajarzenie i utrzymanie łuku

• przy spawaniu aluminium warstwa tlenków występująca na powierzchni metalu utrudnia uzyskanie dobrego złącza . Ponadto utrudniony jest przepływ elektronów z elektrody do przedmiotu spawanego, gdyż tlenki zachowują się jako izolator.

Gdy wykorzystujemy prąd stały (biegunowość odwrotna)

zaletami są:

• zdolność rozpraszania warstwy tlenków w wyniku działania tzw. rozpylania katodowego i jonów argonu jest w tym przypadku bardzo duża. Na plamce katodowej pod działaniem elektronów i jonów argonu warstewka tlenków rozkrusza się, wyparowuje lub zostaje rozpylona

• duża łatwość zajarzania łuku i duża jego stabilność

wadami zaś:

• niemożliwość stosowania dużych obciążeń prądowych

• mały wtop i mała prędkość spawania w wyniku prawie dwukrotnie mniejszej ilości ciepła na materiale w porównaniu z ciepłem przejętym przez elektrodę.

Przy zastosowaniu prądu przemiennego

zalety to:

• kiedy elektroda jest anodą następuje niszczenie warstwy tlenków, zmiana biegunowości, zaś na elektrodzie powoduje wydzielanie się dużych ilości ciepła na materiale co zwiększa głębokość wtopu

i pozwala na zwiększenie prędkości spawania, można więc stosować większe wartości prądu spawania

wady:

• występowanie tzw. składowej prądu spawania, która powstaje w czasie spawania aluminium i jego stopów (kiedy elektroda jest katodą).

---