| TECHNOLOGIE ŁĄCZENIA MATERIAŁÓW |
|---|
| Weronika Jabczyńska |
| WBMiZ |
| IM |
| Grupa B |
Przebieg ćwiczenia:
Podczas laboratorium dokonywaliśmy napawania przy użyciu 3 różnych technik:
Napawanie regeneracyjne żeliwa metodą gazową
Napawano korpus żeliwny stosując odpowiedni topnik
Proces był czasochłonny, duża strefa wpływu ciepła
Napawanie regeneracyjne stali nierdzewnej TIG
Napawano stal nierdzewną, zaobserwować można było wysoki nadlew napoiny
Napawanie żeliwa na zimno elektroda otuloną
Do napawania użyto elektrody zasadowej, napawano żeliwo regeneracyjnie, dostrzec można było rzadkopłynność rdzenia oraz brak żużlu (wchodzi w reakcję)- otulina reaguje z powietrzem i metalem podczas spalania
Porównanie udziału materiału podłoża w napoinie w %
| metoda | udział procentowy [%] |
|---|---|
| napawanie gazowe | 2-5 |
| napawanie elektrodą otuloną | 10-40 |
| napawanie TIG | 5-10 |
| napawanie plazmowe | 5-15 |
Porównanie metod:
Napawanie gazowe
Przed napawaniem gazowym powierzchnia powinna być dokładnie oczyszczona. Do napawania stali i stopów na bazie żelaza stosuje się płomień normalny. Jeżeli są napawane wysokowęglowe stale i stopy można stosować płomień nawęglający, co ułatwia rozpoczęcie i prowadzenie napawania. Do napawania miedzi i większości jej stopów stosujemy płomień normalny. Do napawania mosiądzu stosuje się zazwyczaj płomień utleniający
Za pomoca elektrody otulonej
Zaletami ręcznego napawania elektrodami otulonymi są niskie koszty wyposażenia stanowiska, możliwość uzyskania warstw o różnych właściwościach, napawania w różnych pozycjach (również przymusowych) oraz w warunkach polowych. Napawać ręcznie elektrodami otulonymi można zarówno drobne jak i duże elementy, także o skomplikowanym kształcie i utrudnionym dostępie do
napawanych miejsc. Wadą metody jest przede wszystkim niska wydajność napawania, ponieważ
proces prowadzony jest wyłącznie ręcznie, a tym samym występują czasy pomocnicze na wymianę elektrod i czyszczenie napoiny z żużla. Należy się także liczyć z możliwością powstania porów i pęcherzy
TIG
Zaletami napawania metodą TIG jest obojętny proces metalurgiczny, wąska strefa wpływu ciepła, mały stopień wymieszania, brak rozprysków i żużla. Wadami są natomiast: konieczność napawania w pomieszczeniach zamkniętych, oraz mała wydajność (szczególnie dla procesu wykonywanego ręcznie). Zastosowanie zmechanizowanego TIG zwiększa wyraźnie wydajność napawania Wnap do 5kg/h. Należy stosować urządzenia TIG mające możliwość wypełniania kraterów. W przypadku braku możliwości wypełniania kraterów należy stosować technikę zaspawywania kraterów lub stosować nakładki wybiegowe. Metoda TIG jest szczególnie polecana do napraw za pomocą napawania elementów wykonanych ze stopów Al i Cu.
Plazmowe
Urządzenia do napawania plazmowego konstrukcyjnie przypominają sprzęt używany w metodzie GTA. Tu również występuje nietopliwa elektroda i otaczająca ją dysza doprowadzająca gaz. Konstrukcja dyszy jest jednak znacznie masywniejsza, a jej kształt wraz z oddziaływaniem ciepła łuku powoduje to przekształcenie przepływającego gazu w plazmę o temperaturze ok. 20 tyś K. Spośród omówionych urządzeń plazmowe są zdecydowanie najdroższe, najbardziej skomplikowane i wymagają najwyższej kultury obsługi. Są też, w odróżnieniu od pozostałych, konstruowane specjalnie do napawania. Wysoka temperatura plazmy umożliwia topienie dowolnych materiałów dodatkowych. Duża precyzja dozowania ciepła ułatwia nanoszenie warstw o bardzo małej grubości, rzędu 0,25 mm, napawanie przedmiotów cienkościennych (o grubości ścianki od 2 mm) i elementów cylindrycznych o średnicy od 20 mm. Maksymalna wydajność stapiania dochodzi do 20 kg/h, a współczynnik wymieszania oscyluje wokół 10%.
Wnioski:
Napawanie polega na nakładaniu metodami spawalniczymi warstwy stopionego metalu na przedmiot metalowy z przetopieniem powierzchni podłoża. Źródłem ciepła jest płomień gazowy, łuk elektryczny, łuk plazmowy bądź też wiązka lasera. Materiałem dodatkowym może być praktycznie każdy metal i stop, a także materiały cermetalowe, ceramiczne i tworzywa sztuczne.
Metal warstwy napawanej wskutek wymieszania z materiałem rodzimym oraz reakcji metalurgicznych topiącego się metalu (np. z atmosferą łuku spawalniczego, żużlem) ma skład chemiczny w pewnym stopniu odbiegający od składu chemicznego użytego materiału dodatkowego. Jest to korzystne ze względu na dobre połączenie podłoża z warstwą napawaną, ma jednak negatywny wpływ na właściwości nakładanej warstwy wierzchniej.
Istotne jest, aby uzyskać jak najwyższą wydajność przy możliwie najniższym udziale procentowym metalu podłoża w napoinie. Porównanie współczynników udziału materiału rodzimego w warstwie napawanej dla różnych metod spawalniczych pozwala wnioskować, że metody charakteryzujące się wysoką wydajnością powodują względnie wysoki stopień wymieszania. Należy wówczas nakładać napoiny wielowarstwowo, by uzyskać właściwości warstwy wierzchniej typowe dla użytego materiału dodatkowego.