Ćwiczenie nr 4.5

Temat: Badanie wpływu gazu ochronnego na proces spawania

Cel ćwiczenia

Poznanie wpływu rodzaju gazu -argonu i helu oraz wydatku gazu na proces spawania metodą TIG.

Opis przebiegu ćwiczenia

Przygotować stanowiska do spawania prądem stałym i zmiennym, z możliwością spawania w osłonie helu i argonu. Uchwyt wyposażyć w elektrodę z czystego wolframu o średnicy 2mm.

1. spawanie automatyczne -uchwyt na samojezdnym wózku -w osłonie argonu oraz helu

1. Badanie wpływu wielkości wydatku gazu ochronnego. Uchwyt do spawania, z dyszą gazową o średnicy wewnętrznej 12mm, umieścić nad blachą ze stali Cr-Ni o g=4mm, w odległości zapewniającej długość łuku ok. 2 mm. Stosując prąd stały, biegunowość ujemna, Is=120A, gaz ochronny argon, zajarzamy łuk, przemieszczając uchwyt do spawania z prędkością Vs=20 cm/min. Podczas przemieszczania uchwytu, co 10 sekund spawania, zmieniamy wydatek gazu od Q=15 l/min do Q=0 l/min, (co 3l/min). Podczas spawania obserwować stabilność łuku. Odnotować napięcie spawania. Po spawaniu zaobserwować zmianę szerokości i jakości strefy oczyszczenia i roztopienia powierzchni blachy oraz zmiany na końcówce elektrody. W analogiczny sposób wykonać ćwiczenie z helem.

Rysunek 1 Badanie wpływu wydatku na proces spawania w osłonie argonu i helu

2. 
   Badanie wpływu rodzaju gazu na możliwość spawania różnych materiałów. Uchwyt do spawania, z dyszą gazową o średnicy wewnętrznej 12mm, umieścić nad zestawem 4 próbek z różnych materiałów (CrNi, Cu, Al., St3S) w odległości zapewniającej długość łuku ok. 2,5 mm. Stosując elektrodę torowaną, prąd DC -minus, Is=125A, gaz ochronny Argon Q=8l/min, zajarzamy łuk, przemieszczając uchwyt do spawania z prędkością Vs=15 cm/min. Odnotować napięcie spawania. Po spawaniu zaobserwować zmianę szerokości i jakości strefy wpływu ciepła. Następnie na tych samych próbkach wykonać identyczne napoiny przy zastosowaniu Helu, Q=15l/min.

Rysunek 2 Rozmieszczenie próbek i napoin podczas spawania różnych materiałów w osłonie argonu i helu

Wyniki obserwacji zapisujemy w Tabela 1

Tabela 1 Wyniki badań wpływu rodzaju gazu na napięcie łuku

Wydatek gazu	Uwagi o powierzchni przetapianej
		Aluminium/argon	CrNi/hel
Ar l/min
Ar 7 l/min
Ar 11 l/min
Ar 15 l/min
Ar 19 l/min
Ar 23 l/min
He 3 l/min
He 7 l/min
Ar 27 l/min

3. Na próbce ze stali Cr-Ni, g=4mm (elektroda torowana) w osłonie Ar (wydatek argonu Q=7 l/min), wykonać napoinę (prąd DC minus, Isp=140A, długość łuku l=3mm) drugą w osłonie helu (wydatek helu Q=15 l/min), zmierzyć czas spawania i długość napoin. Wyznaczyć energię liniową spawania.

Rysunek 3 Próbki z Cr-Ni z wykonaną „napoiną” w osłonie argonu oraz helu

4. Identyczne doświadczenie wykonać na próbce miedzianej, g=2mm Is=220A, Wyznaczyć energię liniową spawania.

Na wykonanych napoinach zmierzyć szerokość spoiny b oraz wysokość nadlewu h_n. Głębokość wtopienia h_w zmierzyć po złamaniu próbki na prasie. Łamanie przeprowadzić z rozciąganiem grani napoin. Wyniki zamieścić w tabeli pomiarów.

Tabela 2 Wyniki pomiarów geometrii napoin wykonanych w osłonie argonu i helu

Badany parametr			Parametry geometrii napoiny
Rodzaj prądu, biegunowość/ Materiał	Prąd spawania	Gaz ochronny, Q [l/min]	Szerokość napoiny b [mm]	Głębokość wtopienia hw [mm]	Wysokość nadlewu hn [mm]	Przekrój napoiny Fs,[mm]	Współczynnik kształtu ϕs
Stal CrNi
DC, minus na elektrodzie	150A	Ar, 5
DC, minus na elektrodzie	150	Hel, 15
Miedź
DC, minus na elektrodzie	180A	Ar, 5
DC, minus na elektrodzie	180	Hel, 15

Sprawozdanie

1. Dane techniczne urządzenia spawalniczego TIG, sposób połączenia reduktora z butlą;

2. Zestawienie wyników pomiarowych (tablice);

3. Graficzne przedstawienie badanych zależności;

4. Wnioski

Pytania kontrolne

1. Podać podstawowe własności argonu i helu;

2. Uzasadnić różne wielkości wtopienia podczas spawania w osłonie argonu i helu;

3. Czy zamiana argonu na hel wymaga zmiany wydatku gazu i dlaczego?;

4. Czy słusznym jest spawanie blach aluminiowych o dużej grubości w osłonie argonu i dlaczego?

5. Która z pozycji spawania wymaga większego wydatku gazu podczas spawania w osłonie czystego helu podolna czy pułapowa?

6. Podaj optymalne warunki spawania (rodzaj prądu, elektrody i gazu ochronnego) grubych blach miedzianych oraz cienkich blach aluminiowych. Wybór uzasadnij.

7. Podaj optymalne warunki spawania (rodzaj prądu, elektrody i gazu ochronnego) cienkich blach miedzianych oraz blach ze stali Cr-Ni. Wybór uzasadnij.

8. Kiedy wystąpi najbardziej intensywne czyszczenie katodowe, podczas spawania w osłonie Ar, He czy mieszanki tych gazów, odpowiedź uzasadnić.

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

1

---