Ćwiczenie nr 3.4 (3.7)

Temat: Wpływ parametrów spawania na geometrię spoiny podczas spawania drutem proszkowym

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie studentów z wpływem podstawowych parametrów spawania tj: natężenia prądu spawania I_s , napięcia łuku U_Ł prędkości spawania V_sp i energii liniowej spawania ql na kształt i geometrię spoin wykonanych przy zastosowaniu proszkowych drutów elektrodowych.

Opis przebiegu ćwiczenia:

Na płytach próbnych wykonujemy napoiny wg rys. 1.

Rysunek 1 Próbka z wykonanymi napoinami

Po wykonaniu napoin, próbkę łamiemy, metodą warsztatową w miejscu jej pierwotnego podziału a następnie następnie mierzymy:

• szerokości napoin; b

• wysokości nadlewu napoin: h_n;

• głębokości wtopienia napoin: h_w.

• wielkość powierzchni przekroju metalu rodzimego, który uległ roztopieniu -F_w ;

• wielkość pola przekroju nadlewu napoiny -F_n (rys.2)

Rysunek 2 Powierzchnie i wymiary charakterystyczne napoin

oraz obliczamy:

• energię liniową spawania;

• współczynniki kształtu spoiny ϕ_s;

• współczynniki kształtu nadlewu ϕ_n;,

• wyznaczamy udział materiału rodzimego λ.

• całkowity przekrój spoiny F_sp

Posługujemy się przy tym zależnościami:

ϕ_s= b/h_w

ϕ_n=b/h_n

F_sp= F_n+F_w

λ = [F_w/(F_w+F_n)]*100% [%]

Do sprawdzenia poprawności zmierzonego pola przekroju poprzecznego nadlewu napoiny Fn, który w całości powstaje ze stopionego drutu, wykorzystać zależność:

[mm²]

gdzie:

Fn -pole przekroju poprzecznego nadlewu spoiny [mm²];

F_el-pole przekroju poprzecznego drutu elektrodowego [mm²];

V_el -szybkość podawania drutu elektrodowego [mm/min];

-średnia gęstość drutu elektrodowego [g/cm³];

- gęstość stopiwa [g/cm³];

V_sp -szybkość spawania [mm/min] ;

R_E -uzysk rzeczywisty badanego drutu elektrodowego [%];

Dla ustalenia zależności przekroju spoiny od energii liniowej spawania wykorzystać zależności

oraz

gdzie:

f_s - sprawność cieplna stapiania ;

f_e -sprawność przejmowania ciepła łuku, dla metod MAG wynosi 0,6

Q -teoretyczna, jednostkowa ilość ciepła niezbędna do stopienia metalu, wynosząca dla stali 10,6 J/mm³

U _-napięcie spawania (V)

Obliczenia stałej topienia dokonać wg wzoru:

W celu określenia wpływu parametrów spawania na geometrię spoiny wykonujemy następujące próby spawania drutem proszkowym:

1. Określenie wpływu natężenia prądu spawania

Na płycie próbnej wykonać napoiny przy trzech różnych wartościach prądu spawania I_s1=160 A, I_s2 =200 A, I_s3= 240 A oraz stałej wartości napięcia łuku U_Ł=20V. Pozostałe warunki spawania: V_sp = 30 cm/min, gaz MIX 18, Q_g = 15 l/min, d_e =1,2 mm, wolny wylot elektrody L_w = 20mm, biegunowość dodatnia (plus na elektrodzie).

2. Określenie wpływu napięcia łuku

Na płycie próbnej wykonać napoiny przy trzech różnych wartościach napięcia łuku U_{Ł 1}=18 V , U_{Ł 2} =23 V ,U_{Ł 3} =28 V oraz stałej wartości prądu spawania I_s =200 A. Pozostałe warunki spawania: V_sp = 30 cm/min, gaz MIX 18, Q_g = 15 l/min, d_e =1,2 mm, wolny wylot elektrody L_w = 20mm, biegunowość dodatnia (plus na elektrodzie).

3. Określenie wpływu prędkości spawania

Na płycie próbnej wykonać napoiny przy trzech różnych szybkościach Vsp1= 20 cm/min , Vsp2= 30cm/min , Vsp 3=50 cm/min. Pozostałe warunki spawania: Is =200 A, UŁ=20V, gaz MIX 18, Qg = 15 l/min, de =1,2 mm, wolny wylot elektrody L_w = 20mm, biegunowość dodatnia (plus na elektrodzie).

4. Określenie wpływu wolnego wylotu (na wielkość prądu spawania i geometrię napoiny)

Na płycie próbnej wykonać napoiny przy dwóch różnych wielkościach wolnego wylotu elektrody, Lw=20 i 30 mm, zachowując pozostałe parametry stałe. Pozostałe warunki spawania: Vel=constans=ok10m/min, zaobserwować zmianę prądu! Uł=26V, gaz MIX 18, Qg = 20 l/min, de =1,2 mm, biegunowość dodatnia (plus na elektrodzie).

Tabela wyników 1 Badanie wpływu parametrów spawania na geometrię napoin wykonanych drutem proszkowym...............................(oznaczenie wg PN-EN)

Parametry spawania

Wymiary napoiny [mm]

ϕs

D [g/A h]

Fn [mm^2]

Fw [mm^2]

Fsp [mm^2]

λ [%]

Is (A)

Uł (V)

Vsp (m/h)

Vel m/min

ql J/cm

hw mm

hn mm

b mm

Kształt wtopienia

Sprawozdanie

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Szkic stanowiska do spawania metodą MIG/MAG.

2. Tabelaryczne przedstawienie wyników pomiarów i obliczeń.

3. Wykresy zależności parametrów geometrii napoiny od badanych parametrów.

4. Analizę uzyskanych wyników oraz wnioski końcowe.

Pytania kontrolne

1. Czynniki spawania wpływające na kształt spoiny.

2. Czym tłumaczy się zmianę szerokości spoiny ze wzrostem napięcia łuku.

3. Wyjaśnić wpływ wolnego wylotu na głębokość wtopienia.

4. Wyjaśnić jak wolny wylot elektrody wpływa na wielkość prądu spawania.

5. Wyjaśnić czy wolny wylot elektrody wpływa na wydatek gazu ochronnego.

Literatura:

1. Praca zbiorowa pod redakcją Walczaka W.: Spawalnictwo, ćwiczenia laboratoryjne. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 2000r.

2. Dobaj E.: Maszyny i urządzenia spawalnicze. WNT, Warszawa, 1994r.

3. Pilarczyk J., Pilarczyk J.: Spawanie i napawanie elektryczne metali. Wydawnictwo Śląskie, 1996r.

4. Jakubiec M., Lesiński K., Czajkowski H.: Technologia konstrukcji spawanych. WNT, Warszawa, 1980r.

5. Praca zbiorowa pod redakcją J. Pilarczyka, Poradnik Inżyniera -Spawalnictwo, t1. WNT, Warszawa, 2003r.

6. Klimpel A.: Spawanie, zgrzewanie i ciecie metali. WNT, Warszawa, 1999r.

Opracował: dr inż. Tadeusz Piątkowski

Ćwiczenie nr 3.4

1

- -

---