9. Rodzaję spajania metali, cel stosowania skoncentrowanego spawalniczego żródła ciepła, wskaźniki odporności stali na pękanie zimne i gorace.

Odmiany spajanie: spawanie, zgrzewanie, lutowanie, klejenie

Spawanie - wymaga użycia skoncentrowanego żródła ciepła, wytwarzającego temperature znacznie przewyższającą temp topnienia stali, po to aby przetopić brzegi elementów łączonych na bardzo wąskiej szer (2 do 3mm) nie powodując prz tym parowania materiału i szerokiej strefy zmian strukturalnych. Im bardziel skoncentrowane źródło ciepła, tym szybciej się roztapia stal przy brzegach łączonych, a tym samym mniejsza ilość ciepła zostaję wprowadzona w elementy łączone

Połączenie spawane jest bezpieczne, gdy stal jest spawalna oraz gdy zastosuje się odpowiednią technologię spawania i konstrukcję połączenia.

W zależności od spawalniczego źródła ciepła mamy:

-spawanie gazowe - ciepło jest wytwarzane przez spalający się gaz)

-elektryczne - ciepło wytwarzane przez łuk elektryczny, strumień plazmy, strumień elektronów)

Najczęściej operujemy pojęciem spawalności metalurgicznej stali zależnej od składu chemicznego.

Przy nieodpowiednim składzie chemicznym stali złącze spawane staje się skłonne do pęknięć zimnych lub gorących.

Zimne - powstają po całkowitym skrzepnięciu roztopionego metalu - w końcowej fazie stygnięcia lub tuż po całkowitym ostygnięciu lub po upływie pewnego czasu po zakończeniu spawania. Miarą odporności stali na pęknięcia zimne jest RÓWNOWAŻNIK WĘGLA:

, gdzie t - uśredniona grubość elementów łączonych w mm.

i
- stal dobrze spawalna

- niespawalna

- spawalna warunkowo (należy zastosować odpowiednią technologię spawania, spowalniającą odpływ ciepła np. poprzez zwiększoną energię spawalniczego żródła ciepła lub wstępne podgrzewanie materiału wzdłuż brzegów łączonych

Gorące - powstają w początkowej fazie stygnięcia spoiny, gdy zakończył się proces krystalizacji ciekłego materiału a na granicach ziarn pozostała ciekła eutektyka stopu Fe-S o temp topnienia 988C. Powstające naprężenia skurczowe powodują rozrywanie materiału, zaczynając od miejsca eutektyki, nie stawiającej żadnego oporu mechanicznego. Unikanie nisko topliwej eutejtyki polega na neutralizowaniu siarki za pomocą manganu.

Stal jest odporna na pęknięcia gorące gdy stosunek zawartości manganu do siarki jest w niej nie mniejszy od 25 a wskażnik odporności na pękanie gorące

10.Spoiny czołowe (definicja, kształty rowków spawalniczych, nazwy poszczególnych stref spoiny w przekroju poprzecznym)

Spoina jest czołowa wtedy, gdy brzeg przynajmniej jednego z dwu łączonych elementów jest przetopiony na całej grubości. W celu przetopienia elementu na całą grubość za pomocą minimalnej ilości energii cieplnej należy odpowiednio zukosować jego brzeg. Kształt ukosowania zależy od grubości elementu oraz o tego czy będzie podczas spawania swobodny dostęp do tego brzegu z obu stron.

Jeśli podczas spawania będzie dostęp z obu stron mamy do czynienia ze spoiną dwustronną jeśli z jednej - z jednostronną.

Podczas spawania rowek powstały przez nacięcia musi być napełniony stopiwem. Materiał elementów łączonych jest nazywany materiałem rodzimym, natomiast materiał spoiwa materiałem dodatkowym do spawania. Powierzchnie spoiny od strony spawania nazywa się licem spoiny, a od strony gardzieli (rowka) granią spoiny.

Kształty rowków spawalniczych: V, X, Y, I , U, 2U, 1/2V, 1/2Y, K

11. Kratery, płytki wybiegowe, podpawanie, spawanie na podkładce. Łączenie doczołowe elementów o różnych grubościach

Krater - wgłębienie na początku i końcu spoiny czołowej, od strony lica; jest wynikiem ciśnienia gazów z elektrody na roztopiony metal. Ze względu na niepełną grubość spoiny w tych niejscach traktuje się je jako odcinki wadliwe o małej nośności

Płytki wybiegowe - zapobiegają kraterom, mocuje się je prowizorycznie spoinami sczepnymi. Brzegi płytek wybiegowych są tak samo zukosowane jak brzegi elementów łączonych, spoiny rozpoczyna się w rowku płytek po jednej stronie, kończy po drugiej. Po wykonaniu spoiny płytki odcina się promieniem acetylenowo-tlenowym lub piłą a brzegi złącza szlifuje się.

Podpawanie - pierwotny ścieg graniowy zostaje wyżłobiony z powodu powstania w tym miejscu pęknięcia, w jego miejsce zakłada się ponownie ścieg graniony (podpawka)

Spawanie na podkładce - (dla spoin wykonywanych jednostronnie) zastosowanie podkładki pozwala zwiększyć prześwit co umożliwia odpowiednie dojście elektrody i przetopienie grani i fragmentu podkładki (t>=3mm, szerokość 20 do 30mm, zwiększenie kąta ukosowania brzegów)

Łączenie elementów o różnych grubościach

Spoina niesymetryczna Dt<=10mm

Podwójne ukosowanie blachy grubszej Dt>10mm (1:4-konstr obc dynamicznie, 1:1 konstr obc statycznie)

12.Podzał spoin oraz złączy spawanych.Pozycje spawania.Ustalanie wytrzymałości obliczeniowej materiału spoiny.

Spoiny:

• czołowe-gdy brzeg przynajmniej jednego z dwu łączonych elementów jest przetopiony na całej długości

• pachwinowe-układane w naturalnym rowku jaki tworzą dwa łączone elementy (płaska,wklęsła,wypukła)

Złącza spawane:

a) doczołowe b) teowe

c)krzyżowe d)zakładkowe

można wykonywać:

e)nakładkowe a),b),c)-spoinami czołowymi

b),c),d),e)-spoinami pachwinowymi

Pozycje spawania(rys,str.197):

- podolna-najdogodniejsza

-naboczna

-naścienna

-okapowa

-pułapowa (sufitowa)-najtrudniejsza

-pionowa

Ustalenie wytrzymałości spoiny:

Polega na sprawdzeniu naprężenia max w przekroju obliczeniowym.Sprawdza się naprężenia normalne od siły rozciągającej P, od momentu zginającego M i naprężenia styczne od siły siły ścinającej V.

Wyliczone naprężenia porównuje się z wytrzymałością obliczeniową materiału spoiny,którą ustala się dla materiału słabszego gdy łączone elementy są z różnych gatunków stali

13. WYMIARY OBLICZENIOWE SPOINY CZOŁOWEJ I PACHWINOWEJ,

SPRAWDZENIE WARUNKÓW WYTRZYMAŁOŚCI SPOIN W POŁ.PROSTYM

1. wymiary obliczeniowe:

1. spoina czołowa:

• a-grubość spoiny

- przyjmuje się grubość cieńszego cieńszego z elementów łączonych

• l- długość spoiny

- l=b -dl.=szerokości elementu gdy zastosowano płytki wybiegowe

- l=b-2a - gdy nie zastosowano płytek wybiegowych

b) spoina pachwinowa:

• grubość obliczeniowa pachwiny:

1. spoina wykonana sposobem ręcznym

1,3 a- jednowarstwowa spoina wykonana sposobem automatycznym

1,2a=<a+2 - wielowarstwowa spoina wykonana sposobem automatycznym

• długość

l=b gdy zastosowano koryta wybiegowe

l=b-2a jeżeli spoina jest ułożona tylko na części zakładu

*spoina pachwinowa jest uważana za nośną gdy l spełnia warunek:


2. sprawdzenie warunków wytrzymałościowych:

1. spoina czołowa:


gdzie:


2. spoina pachwinowa:




14. Sprawdzenie warunku wytrzymałości w charakterystycznych punktach spoiny czołowej, łączącej wspornik o przekroju dwuteowym z pasem słupa dwuteowego



















ze wzoru Żurawskiego













w punkcie 2 działają naprężenia styczne i normalne












15. Sprawdzenie warunku wytrzymałości w charakterystycznych punktach spoiny pachwinowej, łączącej wspornik o przekroju dwuteowym z pasem słupa dwuteowego







1.







3. (mamy już w punkcie 2 napr styczne i normalne










k - zależy od gatunku (R_e) stali - mocniejsza stal = k większe (niedobrze bo rosną naprężenia)

16. Wady spoin. Klasy konstrukcji spawanych. Kategorie zakładów wytwarzających konstrukcje spawane. Naprężenia i odkształcenia spawalnicze oraz przeciwdziałanie im.

1)wady wewnętrzne

A - pęcherze kuliste, podłużne, łańcuchy lub gniazda pęcherzy

B - wtrącenia stałe, jak żużle stałe i pasmowe oraz wtrącenia metalu obcego

C - przyklejenia podłużne i między warstwowe

D - niewłaściwy przetop (grani w spoinach jedno- i dwuwarstwowych)

E - pęknięcia (podłużne, poprzeczne, promieniowe)

2)wady zewnętrzne

F - wady powierzchni i kształtu (nadmierny nadlew grani(wyciek), nierówność lica, podtopienie lica, podtopienie grani, wklęśnięcie lica, nadmierny nadlew lica, podcięcie materiału, wypływ lica)

Klasy konstrukcji spawanych (wyróżniamy 3 klasy jakości zależne od sumy współczynników Z_A i Z_B )

Z_A - (0 do 3) zależy od rodzaju obciążenia, stopnia wyk wytrz w mat w elementach rozciąganych

Z_B - (0 do 8) zależy od strat materialnych poniesionych w czasie awarii oraz od zagrożenia życia ludzkiego

Z_A + Z_B >7 klasa 1 (konstr najbardziej odpowiedzialne np. mosty) - może ja wykonywać zakład 1 (cetryfikat)

=3 do 7 klasa 2 - zakład kat. I i II

<3 klasa 3 (konstrukcje nienośne) - zakład kat I, II, III

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze, przeciwdziałanie im:

-napr spawalnicze własne ( powstają w wyniku trwałych odkształceń, skrócenia materiału)

-napr spawalnicze pozostające (chwilowe) powstają w czasie spawania

---