Laboratorium
ze
spawalnictwa.
Wydział Mechaniczny |
Dąbrowski Artur |
Gr. 24 A |
|||
Spawanie łukiem krytym pod topnikiem. |
|||||
Data wykonania: 18. 11. 1998 |
Data oddania: |
Ocena: |
Podpis: |
||
Spawanie łukiem krytym pod topnikiem.
Cechą charakterystyczną spawania łukiem krytym jest jarzenie się łuku pod warstwą specjalnego proszku zwanego topnikiem. Grubość tej warstwy zawiera się w granicach od 40 do 60 mm. Jarzący się pomiędzy elektrodą gołą a materiałem rodzimym łuk jest osłaniany warstwą topnika podawanego ze specjalnego zbiornika. W wyniku częściowego stapiania się topnika nad ciekłym jeziorkiem metalu powstaje żużel skutecznie chroniący spoinę przed szkodliwym wpływem atmosfery. Nadmiar topnika jest zbierany z powrotem do zbiornika. Proces spawania jest przeważnie całkowicie zautomatyzowane.
Jedną z głównych przyczyn dużej popularności spawania łukiem krytym jest duża wydajność procesu oraz wysoka jakość połączeń. Ze względu na występowanie w procesie spawania dużej ilości ciekłego metalu i żużla spawanie łukiem krytym może odbywać się jedynie w pozycji podolnej, z nachyleniem spawanego przedmiotu nie większym niż 8-10* względem poziomu.
Wpływ warunków spawania na kształt spoiny. Do warunków spawania, które mają wpływ na kształty geometryczne spoiny należą:
natężenie prądu spawania,
gęstość prądu i związana z tym średnica drutu elektrodowego,
napięcie łuku,
szybkość spawania,
nachylenie łuku elektrodowego względnie spawanego przedmiotu,
długość wylotu drutu elektrodowego,
sposób przygotowania materiału do spawania,
gatunek i ziarnistość topnika.
Dotrzymanie ww. warunków, ustalonych w procesie technologicznym spawania, jest bardzo istotne, gdyż każda zmiana któregokolwiek z tych warunków powoduje natychmiast zmianę własności spawanego złącza, z tych też względów jest konieczna gruntowna znajomość wpływu, jaki wywiera na jakość spoiny każdy z wyszczególnionych czynników.
Wpływ zmiany natężenia prądu spawania. W miarę wzrostu natężenia prądu rośnie ilość doprowadzonego ciepła, które powoduje stapianie większej ilości drutu elektrodowego i materiału rodzimego. Ponieważ szerokość spoiny nie ulega większym zmianom, otrzymujemy spoinę z coraz większym nadlewem i głębszym wtopieniem.
Wpływ zmiany gęstości prądu. Zmniejszenie średnicy elektrody, równoznaczne ze zwiększeniem gęstości prądu powoduje, że łuk jest mniej ruchliwy, gdyż błądzi po mniejszej powierzchni końca elektrody. Powoduje to, że metal jest wyrzucany z większą siłą z łuku, co z kolei zwiększa wtopienie przy równoczesnym zmniejszeniu szerokości lica spoiny.
Wpływ zmiany napięcia łuku. Zmiany napięcia łuku spowodowane są zmianami jego długości. Im dłuższy łuk, tym wyższe napięcie, im krótszy łuk, tym mniejsze napięcie. Wydłużenie łuku powoduje większą jego ruchliwość i mniejszą siłę wyrzutu metalu, co z kolei powoduje mniejsze wtopienie. Spoina formuje się coraz płytsza i zarazem coraz szersza, przy czym ilość ciepła zużywana na stopienie topnika, ulega znacznemu zwiększeniu.
Wpływ szybkości spawania. Przy spawaniu z szybkością od 10 do 40 m/h głębokość wtopienia praktycznie nie ulega większym zmianom. Dopiero po przekroczeniu szybkości 40 m/h w miarę dalszego jej wzrostu ulegają zmniejszeniu zarówno szerokość spoiny, jak i głębokość wtopienia.
Wpływ nachylenia drutu elektrodowego i nachylenia spawanego przedmiotu. Spawanie może się odbywać przy pionowym ustawieniu elektrody (prostopadłym do spawanego złącza), z nachyleniem elektrody do tyłu (odwrotnie do kierunku spawania) lub do przodu (zgodnie z kierunkiem spawania). Przy spawaniu elektrodą nachyloną do przodu, proces formowania spoiny w mniejszym stopniu różni się od tego, jaki cechuje spawanie elektrodą pionową. Poważniejsze różnice występują natomiast przy spawaniu elektrodą nachyloną do tyłu. W miarę zwiększenia nachylenia uzyskujemy coraz płytsze wtopienie, szersze lico oraz mniejszą wysokość nadlewu. W stosunku do spawania elektrodą w pozycji pionowej, nachylenie drutu pod kątem 40-45* powoduje obniżenie głębokości wtopienia do połowy, zwiększenie natomiast szerokości lica spoiny 1.5 razy.
Przy pochyłym ustawieniu przedmiotu i pionowym elektrody spawanie może się odbywać albo w dół, albo w górę. Przy spawaniu w dół, stopiony metal, ściekając podpływa pod łuk i osłabia jego działanie. Ma to podobny wpływ, jaki wywiera spawanie w poziomie elektrodą nachyloną do tyłu. Przy spawaniu w górę, ciekły metal odpływa spod łuku, odsłaniając materiał rodzimy, który poddany intensywniejszemu działaniu łuku jest przetapiany głębiej niż by to się odbywało przy poziomym spawaniu. Niedopuszczalne wady w postaci nawisów lub nadmiaru nadlewu występują już przy nachyleniu 8*, zarówno przy spawaniu w dół, jak i w górę.
Wpływ długości wolnego końca elektrody. W miarę wzrostu długości wolnego końca elektrody zwiększa się ilość stopionej elektrody w jednostce czasu, przy jednoczesnym zmniejszeniu się głębokości przetopu. Udział materiału elektrody w przekroju poprzecznym całej spoiny naturalnie wzrasta, co powoduje, że spawanie staje się nieekonomiczne.
Wpływ gatunku i ziarnistości topnika. Kształt spoiny zależy od następujących własności topnika: gęstości w stanie płynnym, wielkości ziaren oraz gatunku topnika (kwaśny lub zasadowy). Im mniejszą gęstość ma topnik, tym bardziej płaskie będzie lico i odwrotnie. W porównaniu z topnikami kwaśnymi topniki zasadowe umożliwiają uzyskanie z reguły mniejszego wtopienia oraz szerszego lica. Podobny wpływ ma wzrost ziarna, przy którym uzyskuje się płytszy przetop. Prawidłowy dobór topnika odgrywa szczególną rolę przy spawaniu blach grubszych, ze względu na większy wpływ ww. własności na kształt spoiny.
Przygotowanie elementów do spawania. Do spawania łukiem krytym, ze względu na doprowadzenie w miejscu spawania dużej ilości materiału do stanu ciekłego, wymaga się bardzo starannego przygotowania brzegów łączonych blach. Ponieważ proces spawania odbywa się z jednakową szybkością i niezmienną wartością wszystkich pozostałych parametrów, wszelkie odchylenia w ukosowaniu lub odstępie łączonych brzegów będą powodowały zmianę kształtu spoiny, a w przypadku zbyt dużego odstępu - nawet przecieki stopiwa.