Ćwiczenie nr 3.1

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

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 pełnego drutu elektrodowego.

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 nadlewu napoiny, który w całości powstaje ze stopionego drutu wykorzystać zależność

F_n=(V_el*.F_el)/V_sp

gdzie:

F_el-pole przekroju drutu elektrodowego;

V_el -szybkość podawania drutu elektrodowego

V_sp -szybkość spawania

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_{s -}napięcie spawania (V)

W celu określenia wpływu prądu, napięcia, szybkości i energii liniowej spawania na geometrię spoiny wykonujemy następujące doświadczenia:

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_e = 15-18mm, 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_e = 15-18mm, 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 Le = 15-18mm, biegunowość dodatnia (plus na elektrodzie).

4. Określenie wpływu rodzaju drutu

Tabela 1 Wpływ parametrów spawania na geometrię spoiny

Lp

Parametry spawania

Wymiary napoiny [mm]

ϕs

ϕn

Fn [mm^2]

Fw [mm^2]

Fsp [mm^2]

λ [%]

Is (A)

Uł (V)

Vsp (m/h)

Vel m/min

ql J/cm

hw

hn

b

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 i energii liniowej

4. Analizę uzyskanych wyników oraz wnioski końcowe.

Pytania kontrolne

1. Czynniki spawania wpływające na kształt spoiny.

2. Podać optymalne zakresy współczynników *_w i *_n .

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

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

Wzory do obliczeń przekroju ściegu

2

- -

---