1.EKONOMIA Główny czynnik wpływający na zyski koszty wytwarzania Strategiczne cele do 2020: Obniżka kosztów spawania 30%, Wzrost technologii spawalniczej 25% Zysk producenta tylko przez obniżkę kosztów produkcji. Redukcja kosztów: Optymalizacja technologii, Automatyzacja i robotyzacja Obniżenie ilości braków i napraw Ocena opłacalności ekonomicznej ma na celu porównanie dla danych warunków kosztów spawania i wybór najkorzystniejszej metody ( z ekonomicznego punktu widzenia) Czynniki wpływające na koszty wytwarzania: Przygotowanie elementów do spawania (czyszczenie, cięcie, składanie),Koszty spawania (cykl pracy spawacza, współczynnik jarzenia się łuku, stapiania itd.),Masa spoin, Techniczna norma czasu spawania Tn czas niezbędny na wykonanie operacji spawania, przy założeniu normalnych i racjonalnych warunków pracy- Suma czasu przygotowawczo-zakończeniowego i jednostkowego(czas wykonania i uzupełniający) Czas główny spawania tg czas na topienie się spoiwa i materiału rodzimego = czas jarzenia łuku Współczynnik jarzenia się łuku Wj = tg/Tn Im większa automatyzacja, tym dłuższy czas jarzenia się łuku (bo nie potrzeba tyle na przygotowanie)Wydajność spawania ilość stopiwa uzyskana w jednostce czasu z uwzględnieniem Tn niezbędnego na ułożenie 1kg stopiwa (tzw. Ilość spoiny i czas całkowity)Masa stopiwa zużyta na złącze czynnik kosztów spawania i kosztów: redukcji naprężeń, stabilizacji wymiarowej, prostowania konstrukcji, Ustala się z normami, programami, doświadczalnie, Oblicza na podstawie kształtu i parametrów rowka spawalniczego (obj. Spoiny -> obj. Wewnątrz rowka + nadlewy), Zmniejszenie kąta ukosowania rowka oszczędza stopiwo
Bezpośrednie koszty spawania: Koszt materiałów dodatkowych, Koszty robocizny, Koszty energii elektrycznej, Koszty urządzeń

Materiały dodatkowe elektrody, druty lite, druty z rdzeniem proszkowym, topniki, gazy osłonowe Masa stopiwa NIE równa isę masy zużytego drutu/elektrod (bo rozpryski, żużel itd.)

Wskaźnik uzysku stopiwa Uc stosunek masy stopiwa do masy zużytego drutu Nowoczesne metody zarządzania jakością w spawalnictwie kładą nacisk na: optymalizację projektu i procesu, zapobieganie niezgodnościom, inspekcję jakości ZAMIAST kontroli spoiny Koszt naprawy złącza jest 4-5 razy większy niż koszt spawanie bez wad Spoiny pachwinowe: Łatwiejsze do wykonania (nie wymagają specjalnego przygotowania blach),Koszt wysoki bo dużo większe zużycie stopiwa niż dla doczołowych, Duża wydajność bo można dużą elektrodą o dużym prądzie spawać, Rozwiązanie optymalne: spoina mieszana- doczołowo-pachwinowa Przy elementach różnej grubości spoina powinna być odniesiona do cieńszego, bo do grubszego nie wpłynie na wytrzymałość, ale podwyższy zużycie stopiwa i koszty

Przewymiarowanie spoiny strata robocizny, energii, zwiększa naprężenia, strata materiału dodatkowego Nadmierny nadlew

Przy konstrukcji obciążonej statycznie- nie ma istotnego wpływu na właściwości złącza, podwyższa koszty, Przy konstrukcji zmęczeniowej ma wpływ na wzrost stopiwa i kosztów, obniża wytrzymałość zmęczeniową ! (bo umiejscawia naprężenia na przejściu- nadlew-materiał rodzimy) + koszty szlifowania

Sposoby obniżania kosztów: Materiałów dodatkowych, Robocizny ,Energii elektrycznej, Amortyzacji urządzeń, Remontów urządzeń Aby wpływać na koszty wytwarzania trzeba znać aktualne koszty i koszty konkurencyjnego rozwiązania

Wysoka jakość i powtarzalność cięcia pozwala na:

Przestrzeganie założonych parametrów rowka, Ogranicza ilość zużytego stopiwa, Ogranicza robociznę Nadmierne odstępy przy cięciu: Ręcznym: Nie stanowią problemu dla spawacza, ale potrzeba więcej spoiwa (generują koszty) Automatycznym: Mogą powstawać wadliwe złącza i konieczność napraw (koszty)
Elementy po cięciu powinny być złożone lub sczepione

Manipulatory do obracania elementów spawanych lub napawanych obwodowo w różnych położeniach osi obrotu. Też jako pozycjonery do ustawienia w pozycji dobrej dla spawacza
Obrotniki przy spawaniu spoin obwodowych
Słupowycięgniki do spawania/ napawania dużych konstrukcji

Centratory do pozycjonowania elementów cylindrycznych

Niski poziom przygotowania elementów do spawania: Zwiększa pracochłonność spawania i montażu, Obniża jakość Koszt urządzeń do pozycjonowania itd. Może być zrekompensowany większą wydajnością i obniżką kosztów robocizny Czas przygotowawczo- zakończeniowy (tpz) czas na zapoznanie się z instrukcją, wymaganiami technologicznymi; występuje raz na serię Czas pomocniczy spawania (tp) czas na czynności pomocnicze: Czas zależny od metody spawania (tpm) – np. parametry ustawinie, wymiana elektrody, czyszczenie spoiny itd.Czas zależny od przedmiotu (tpp) – zamocowanie, zdjecie itd.
Na wydajność stapiania wpływ ma: Współczynnik stapiania (topienia) Wt- ilośc stopiwa uzyskana na 1A i 1h [g/Ah],Wydajność stapiania, Współczynnik jarzenia się łuku
Koszt urządzeń to : koszt amortyzacji + koszt remontów (stanowi 9%kosztó amortyzacji) + koszt powierzchni produkcyjnej
Spawanie dwułukowe MIG/MAG: Zwiększa wydajność, Wyłącznie w procesach zautomatyzowanych Im bardziej nowoczesna metoda, tym większe korzyści: Obniżenie zużycia stopiwa (mniejszy przekrój rowka), Zmniejszenie odkształceń (mniejsza energia liniowa), Ok. 2 krotny wzrost wydajności

5.ŁUK KRYTY Łuk jarzy się między gołym (nieotulonym) drutem a el. spawanym pod warstwą specjalnego ziarnistego topnika, przy ciągłym podawaniu drutu, Do spoin czołowych

Stosowane są podkładki, ściegi, progi, aby nie było wycieku stopiwa ze spoiny, Natężenie prądu zależy od średnicy drutu i dochodzi nawet do 1300A,Prędkość spawania 30-60m/h, Im większe natężenie tym większe jeziorko ,Im większe napięcie tym mniejsze wtopienie jeziorka, ale większa jego szerokość
Topniki: Ziarniste, łatwo topliwe produkty pochodzenia mineralnego wytwarzane różnymi metodami Podział: F- topnik topiony ( wytwarzane przez topienie i granulację, nie zawierają składników metalicznych),A- topnik aglomerowany (spiekane ziarniste mieszaniny zmielony składników, a potem suszone lub spiekane, mogą zawierać składniki metaliczne jako odtleniające)

M- topnik mieszany Grubość warstwy topnika zależy od mocy łuku (powinna stanowić 2/3 długości wylotu drutu):Zbyt gruba warstwa to duży nacisk topnika na ciekły metal jeziorka (utrudnia odgazowanie = pory)Czas krystalizacji = długość jeziorka / prędkość spawania Zasadowość topnika określana jest ze wzoru na B (suma ilości związków):Topniki są kwaśne, neutralne, zasadowe ,Im bardziej zasadowy topnik tym mniej tlenu w stopiwie ,Udarność spoin zasadowych jest wyższa niż kwaśnych Źródła prądu spawania: O opadającej charakterystyce statycznej: Dużym zmianom napięcia odpowiadają małe zmiany natężenia, Prędkość podawania drutu regulowana jest napięciem. O płaskie charakterystyce statycznej: Małe zmiany napięcia prowadzą do dużych zmian prądu spawania, Występuje tzw. Samoregulacja długości łuku Warunki stabilnego łuku: Stała długość łuku (płaska char. Stat)Stała długość łuku przez sterowanie napięciem i prędkością przy opadającej char. Spoiwa: Druty lite (d=2,6-6m),Najczęściej miedziowane Druty proszkowe (d=1,6-3,2mm)Większe współczynniki stapiania od litych (bo jest mniejszy przekrój metalu przewodzącego prąd w drucie proszkowym),Do łączenia blach z powłokami (np. ocynkowanych)Taśmy elektrodowe zimnowalcowane Spawanie wąskoszczelinowe: Do produkcji grubościennych zbiorników ciśnieniowych o grubości 20-400mm (opłacalne przy ponad 50mm),Wymaga topników łatwo usuwalnych z rowka Spawanie z dodatkiem stalowego granulatu: Zwiększenie wydajności, Maleje szerokość SWC, mniejsze odkształcenia, Granulat umożliwia wprowadzenie dodatków stopowych do spoiny Spawanie z drutem gorącym:Druty wstępnie podgrzane ciepłe Joule’a wydzielanym przy wylocie ,Do spawania łukiem krytym i TIG i napawaniu plazmowym, Większa wydajność stapiania

2.ELEKTRODA OTULONA Zastosowanie spawania elektrodą otuloną: Stosowane we wszystkich warunkach dlatego uniwersalnej ze względu na: Rodzaj konstrukcji, gatunek spawanej stali, pozycję, miejsce spawania,- Stocznie, rurociągi, budowy, na wysokościach, małe warsztaty naprawcze Spawanie elektrodą otuloną: Elektroda przesuwana jest ręcznie przez operatora wzdłuż linii spawania pod pewnym kątem Spoina: Rdzeń metaliczny elektrody ,Nadtopione brzegi materiału rodzimego ,Składniki metaliczne otuliny, Udział materiału rodzimego w spoinie-10-40%Otulina:Zapewnia jakość i właściwości, Osłona łuku przed atmosferą, Wprowadzenie pierwiastków odtleniających (wiążą azot i rafinują ciekły metal), Tworzą powłokę żużlową, Stabilizacja łuku, Regulacja składu chemicznego spoiny ,Produkty rozpadu: CO2, CO, H2O Zalety EO: Różne rodzaje, gatunki metali i stopów, stale stopowe, niestopowe, żeliwa, nikiel, miedź i jej stopy, W każdej pozycji, w warunkach polowych, wysokościach, pod wodą, Wysoka jakość spoin i właściwości mechaniczne ,Możliwe spawanie cienkich elementów od 1,5mm i grubych, Proste i tanie urządzenia przenośne do spawania Wady EO: Mała wydajność (szczególnie przy grubych elementach), Mała prędkość, Konieczność usuwania żużla i wymiany elektrod ,Jakość spoiny zależna od umiejętności spawacza, Wrażliwość na wilgoć (szczególnie elektrod zasadowych),Duży koszt elektrod Parametry: Natężenie prądu spawania 40-360A:Decyduje o energii cieplnej łuku (głębokości wtopienia, prędkości stapiania),Ze wzrostem, wzrasta temp. plazmy łuku, wydajność, ilość stapianego metalu, głębokość, szerokość, długość jeziorka,\Dobór zależy od rodzaju materiału, elektrody, średnicy, rodzaju prądu, pozycji spawania, techniki układania ściegów, Dobiera się zazwyczaj na podstawie danych katalogowych Napięcie łuku 50-100V:Proporcjonalne do długości łuku, Wpływ na charakter przenoszenia metalu w łuku, prędkość spawania, efektywność układania stopiwa, Ze wzrostem, wzrasta objętość jeziorka spoiny, odpryski, porowatości, Najlepsza długości łuku= 0,5-1 średnicy elektrody, Dobór zależy od rodzaju elektrody, pozycji spawania, rodzaju i natężenia prądu, techniki układania ściegów spoiny Prędkość spawania 0,12-0,6 m/min: Może być rozpatrywana jako prędkość przemieszczania się końca elektrody, lub prędkość wykonania jednego metra złącza uwzględniając czasy, Za szybko- wypukła spoina, niska jakości ,Za wolno- szeroka spoina, rozpływ metalu (kształt łuski),Najlepiej: szerokość spoiny=2-3 średnic elektrody Zależy od: Rodzaju prądu, biegunowości, natężenia, Napięcia łuku, Pozycji spawania, Prędkości stapiania elektrody Grubości spawanego materiału i kształtu złącza, Dokładności dopasowania złącza, Wymaganych ruchów końcówki elektrody
Średnica elektrody 2-6 mm i jej położenie względem złącza

Ma wpływ na: Gęstość prądu spawania, Kształt ściegu spoiny

Głębokość wtopienia, Możliwość spawania w pozycjach przymusowych -Zwiększenie średnicy to obniżenie głębokości wtopienia i zwiększenie szerokości spoiny, Dobra średnica: to taka, dla której przy prawidłowym natężeniu i prędkości uzyskuje się spoiną o wymaganym kształcie, wymiarach i w możliwie najkrótszym czasie-Dobór zależy od: Grubości materiału, Pozycji spawania, Sposobu przygotowania, Rodzaju złącza, Niedogodności związane z parametrami: Chropowata spoina, Krater: Powstaje przez złe zakończenie spawania-Rozpryski: Przyczyna: za duże natężenie, łuk lub napięcie, Zapobieganie: mniejsze natężenie lub większa średnica elektrody, dobra długości luku lub mniejsze napięcie-Przyklejenie lica-Brak pełnego przetopu-Porowatość piony: Przyczyna: za długi łuk, zanieczyszczone el. spawane, wilgotna elektroda, Zapobieganie: dobra długości łuku, przygotowanie materiałów, suszenie elektrody Rodzaje elektrod otulonych ze względu na: Materiał rdzenia, Grubość otuliny ,Rodzaj otuliny, Elektrody rutylowe: Duża ilość rutylu TIo2,Do cienkich blach, Prąd stały i przemienny, Wszystkie pozycje poza pionową Duża ilość wodoru ,Dobre właściwości stopiwa Elektrody zasadowe: Dużo węglanów wapnia i magnezu, fluorytu, Prąd stały (+ na elektrodzie),Dobra praca łamania, odporność na pękanie, Czystość stopiwa ,Mało wodoru, Nie potrzebują suszenia ,Do stali trudnospawalnych Elektrody kwaśne: Dużo składników odtleniająych (Fe,Mn,Si),Dużo wodoru, Wrażliwe na pęknięcia krystalizacyjne Do stali niestopowych o dobrej spawalności, Przeciętne właściwości, Płaskie i gładkie lico
Elektrody celulozowe: Dużo substancji palnych (celuloza),Intensywny łuk ,Pozycja pionowa góra-dół ,Dużo wodoru, Niskie właściwości stopiwa Nie powinno się zajarzać elektrody prostopadle, bo dostęp powietrza do metalu! ,Nie można uderzać czołem elektrody w materiał spawany (materiał może stapiać się bez osłony gazowej) Ruch elektrody: Wzdłuż linii spawania, W kierunku spoiny, Nieliniowe ruchy, Pochylenie elektrody pozwala na regulację kształtu spoiny, głębokości wtopienia, szerokości lica, wysokości nadlewu,+doczytać o pochyleniach w kierunkach!,Tylko do czołowej i pachwinowej pionowej jest zgodne pochylenie z kierunkiem spawania wszystkie inne przeciwnie

8. ZGRZEWANIE Ciepło + docisk Ciepło wydzielone na podstawie Joule’a, Ilość ciepła zależna jest od i tym większa im: Większa oporność el., Większy prąd zgrzewania, Dłuższy czas przepływu prądu Całkowity opór strefy zgrzewania: Opór styku na granicy elektroda-materiał, Opór między materiałami zgrzewanymi,Opór wew. Materiału Parametry stosowane podczas zgrzewania mają duże prądy i krótkie czasy, tzw. Sztywne. Gdy są długie czasy i małe prądy to tzw. Miękkie Oporność właściwa- wielkość char. Dla substancji w danej temp. Ze wzrostem temp. wzrasta rezystywność metali Tworzenie się zgrzeiny punktowej: Proces łączenia el. złożonych na zakładkę między elektrodami doprowadzającymi prąd zgrzewania, nagrzewając punktowy obszar tych el. z naciskiem Czasy w cyklu zgrzewania: Docisku wstępnego, Zgrzewania, Docisku końcowego, przerwy

9. Lutowanie Lutowanie w osłonie gazowej: Do redukcji tlenków na powierzchni materiałów lutowanych najlepsze są wodór i tlenek węgla, gazy charakteryzujące się zdolnościami redukującymi, Odtlenianie powierzchni: MeO+H2 Me + H2O, Gaz to mieszanina azotu i wodoru o punkcie rosy 40-60C
Lutowanie próżniowe: W piecach jedno lub dwukomorowych

Elementy grzejne z grafitu lub molibdenu Masa wsadu do 4000kg
Luty próżniowe:Max szczelina nie może przekraczać 0,05mm (dla zapewnienia właściwości kapilarnych lutu w warunkach lutowania beztopnikowego)Szerokość szczeliny lutowniczej zależy od właściwości lutu,Stosowane luty nie mogą zawierać składników o małej prężności par (cynk, kadm, mangan)Im więcej manganu tym więcej por, pęcherzy w lutowinie
Zalety lutowania próżniowego: Eliminacja topnika, brak zgorzeliny, barw nalotowych, Brak niepożądanych zjawisk powierzchniowych, Jednakowe warunki lutowania dla całego wsadu pieca i brak miejscowego przegrzania, Powolne nagrzewanie el. i studzenie złączy, Stosowanie tanich lutów na osnowie miedzi, Dobre jakościowo połączenia lutowane niezależnie od zdolności manualnych pracownika, Automatyzacja procesu lutowania, Idealne warunki BHP Lutowanie grafitu z metalami: Możliwości: Powstanie fazy węglikowej na granicy połączenia, Rozpuszczenie węgla w ciekłym metalu, Wystąpienie dyfuzji atomów metalu do sieci grafitu Lutowanie aluminium: Luty proszkowe z niekorozyjnym topnikiem umożliwiają łatwiejsze lutowanie aluminiowych wymienników ciepła

3.TIG Możliwości zastosowania TIG:Wszystkie pozycje Metody: ręczna, półautomatyczna, automatyczna, zmechanizowana Zalety TIG: Wysoka jakość, Szerokie możliwości łączenia różnych metali i stopów, Doskonała kontrola jeziorka, Łatwe ustawianie i kontrola parametrów, Precyzyjna kontrola ilości wprowadzanego ciepła, Brak rozprysków Spawanie ze stopiwem lub bez, Względnie tanie urządzenia
Wady: Mała wydajność, Spawanie ręczne- koncentracja, Mała efektywność ekonomiczna, Konieczność dodatkowej osłony grani, Wtrącenia wolframu, Spawanie bez dodatku spoiwa- konieczność osłony grani Palniki: Max prąd do 500A,Do 200A chłodzone gazem, Średnia i duża moc praca ciągła chłodzone cieczą Elektrody oznaczenie: Pierwsza litera- podstawowy składnik, Druga litera- dodatek tlenkowy (T, Z, L, C ew. P),Numer średniej zawartości tlenku pomnożony przez 10 Wybór elektrody (typ, rozmiar, natężenie prądu), zależy od: Rodzaju materiału, Grubości materiału Biegunowość prądu: Stały +/- lub Przemiennym Parametry: Rodzaj i natężenie prądu: Decyduje o głębokości wtopienia i szerokości spoiny Oddziałuje na temp. końca elektrody nietopliwej, Napięcie łuku: Decyduje o długości łuku (w zależności od rodzaju gazu ochronnego) i kształcie spoiny Wzrost to większa szerokość lica spoiny, malejąca głębokość wtopienia ,Zasadniczy parametr zależny od natężenia prądu spawania i rodzaju gazu ochronnego, Rodzaj i natężenie gazu ochronnego: Jonizacja gazu decyduje o przewodzeniu prądu przez łuk i napięciu łuku, Wyższy potencjał jonizacji zwiększa energię łuku, Punkt rosy gazu ochronnego określa koncentrację wody w gazie (im niższy tym niższa zawartości wody i mniejsze niebezpieczeństwo tworzenia pęcherzy gazowych w spoinie),Czystość gazu ma wpływ na prędkość spawania i jakość Prędkość spawania Rodzaj i średnia elektrody nietopliwej
Średnia materiału dodatkowego: Spoina powinna mieć taki sam skład jak materiał spawany Materiał dodatkowy powinien mieć lepsze własności niż rodzimy ,Spoiwo musi być czyste, bez zanieczyszczeń (bo powstają pory),Do spawania TIG do każdego materiału dobiera się odpowiednie spoiwo (drut)Obciążalność prądowa elektrody, zależy od: Rodzaju prądu i biegunowości ,Rodzaju gazu osłonowego, Typu urządzenia (chłodzenia),Wolnego wylotu elektrody, Dyszy ,Pozycji spawania

Składowania stała: Ujemne oddziaływanie przy prądzie przemiennym objawia się: Zmniejszeniem amplitudy dodatnich połówek prądu spawania = mniejszy efekt czyszczenia katodowego Zagrożenie całkowitego wyprostowania się prądu przemiennego, Podmagnesowanie uzwojenia wtórnego transformatora = nadmierne nagrzewanie uzwojenia-Złączenie w obwód spawania: Układów półprzewodnikowych, Bloków kondensatorów, Źródła prądu (szeregowo)Gazy ochronne :ARGON: Zużycie mniejsze niż helu (bo cięższy),Długość łuku ma mniejsze znaczenie niż przy helu ,Ułatwia spawanie ręczne, Lepiej dla cienkich blach (mniejsze napięcie łuku, mniej ciepła się wydziela),Łatwiej zajarza łuk (bo większy prąd),Mniejsze straty ciepła (moc cieplna łuku większa jest),Bardziej stabilny łuk
Do spawania automatyczne lepszy jest HEL
Mieszanka (argon + hel) :+ h2 (wodór) to zwiększa się oporność łuku i zwiększa energię liniową (większa głębokość wtopienia)

Niedopuszczalny jest wodór dla aluminium, magnezu, miedzi, ich stopów (bo pęcherze i pęknięcia)+azot: Podwyższa temp. łuku

Do miedzi (bez podgrzewania wstępnego)
–Co2 lub O2 NIE stosuje się do argonu, helu: Szybkie zużycie elektrody Sczepianie Spoiny sczepne: 10-30mm w odległości 25-32mm,Stale austenityczne więcej,Blachy cienkie sczepienia krótsze (punktowe)Osłona grani podkładki Odmiany spawania TIG i zastosowanie:

4. MIG/MAG Siły działające na kroplę: Napięcia powierzchniowego: Stara się utrzymać kroplę, Zależy od czynników które oddziaływują na energię swobodną kropli ( kształt, wymiary, skład chemiczny, temp., gaz osłonowy )
Ciążenia Uwarunkowana działaniem grawitacji
Elektromagnetyczne Wywołane oddziaływaniem pola elektrycznego i magnetycznego, Wystepuje siła Lorenza (jako składowa osiowa):Przy małych natężeniach prądu- przeciwdziała kropli, Przy dużych- daży do oderwania kropli ,Gdy kropla ulega miejscowemu przewężeniu powstają dwie siły Lorenza o przeciwnych zwrotach,, Siła ściskająca (promieniowa składowa):Proporcjonalna do kwadratu natężenia, Wyciska metal w kierunku osiowym, Sprzyja oddzielaniu się kropli, Tj. tzw. Pinch-effect Aerodynamiczne W wyniku obecności strumienia zjonizowanego gazu ,Z dołu kropli tworzy się niższe ciśnienie i kropla jest wciągania, Sprzyja kropli Reakcji par metalu
Ciśnienia jonów (dla spawania z biegunowością -)Przepływ zwarciowy elektroda okresowo dotyka jeziorka, powoduje zwarcia i wygaszania łuku”: W wyniku pinch effect i siły napięcia powierzchniowego kropla jest wciągana do jeziorka, Po zakończeniu zwarcia, łuk zajarza się ponownie Przepływ natryskowy sprzyja temu mieszanka bogata w argon: Im więcej argon w mieszance tym większy prąd krytyczny, Dwutlenek węgla powoduje wzrost prądu krytycznego (nie występuje wtedy przelot natryskowy i Ikr),Hel zwiększa Ikr, Dodatek tlenu zmniejsza napięcie i IkR Przelot strugowy Szczególny przypadek przelotu wyrzutowego ,Drut stapia się od czoła i pobocznicy, Koniec drutu zaostrza się, Drobne krople z dużą prędkością (wrażenie ciągłej strugi),Lot kropel pokrywa się z osia drutu niezależnie od pochylenia, Tylko w pozycji podolnej bo potrzebuje dużego prądu Parametry: Średnica drutu elektrodowego: Decyduje o głębokości wtopienia i przenoszeniu metalu w łuku, Ze wzrostem wzrasta rozmiar kropel, maleje koncentracja strumienia gazów i par metalu -> zmniejsza się głębokość i pole przekroju wtopienia Rodzaj prądu i biegunowość: Stały +,Zmiana biegunowości na – zmniejsza stabilność łuku i powoduje rozprysk Natężenie prądu: Decyduje o wydajności stapiania elektrody, kształcie, głębokości wtopienia ,Małe I (przelot grubo kroplowy) to przetop ma kształt owalny, Przy I > Ikr przelot natryskowy, przetopienie ma miejscowe zagłębienie, Dobierane zależnie od średnicy drutu i grubości spoiny, Wzrost natężenia to większa głębokość, szerokość, wyższa spoina Napięcie łuku: Zależy od osłony gazowej, Większy łuk to większa szerokość i mniejsza głębokość spoiny, Zbyt duże napięcie to rozpryski, porowatości, podtopienia ,Zbyt małe to nacieki lica, Zależy od pozycji, średnicy, grubości, wylotu, Małe napięcie (krótki łuk ) to zwarciowe przejście kropel
Wylot drutu: Im większa długość wylotu tym większa wydajność stapiania, mniejsze natężenie, mniejsza głębokość wtopienia, szersza spoina, Przy zbyt dużym zakłócenia stabilności łuku (tzw. Strzelanie łuku) = rozpryski Rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego: Zbyt mała ilość gazu to pory, Zbyt dużo to rozprosk, pory, wpływ turbulenty Do Al.: Ar, He, Ar+He,Do Cu: Ar, He, Ar+He, N2, Ar+N2,Stale weglowe, niskotopowe odporne na korozję I stopowe: Ar+O2,NiskowęgloweCO2Prędkość spawania:Większa to mniejsza głębokość wtopienia, szerokość, płaska spoina Kierunek spawania: W lewo: mniejsza, W prawo: większa głębokość Odmiany: Proces STT przenoszenie siłami napięcia: Spawania łukiem zwarciowym, Sterowanie metalu siłami napięcia powierzchniowego Spawanie z impulsowym podawaniem drutu CMT: Prędkość podawania drutu jest programowana: Zwiększa i stabilizuje częstotliwość zwarć, Zmniejsza rozprysk, Poprawia formowanie ściegów, Szczególnie dla pozycji przymusowych, Półautomaty, Do cienkich blach, Lutospawanie ocynkowanych ,Do połączeń stali z Al.Spawanie punktowe: Odpowiada zgrzewniu punktowemu (tzw. Elektronitowanie),Do stali konstrukcyjnych niestopowych i niskostopowych ,Elementy są dociskane za pomocą dyszy gzowej lub mechanicznie, Po dociśnięciu zajarza się łuk

6. MIEDŹ I ŻELIWO Miedź: Metal półszlachetny, temp. topnienia 1084,5C,,Odporna na korozję w wodzie i morskiej, atmosferyczną, kwasy organiczne, alkohole, Patyna- produkt utleniania w atmosferze, zabezpiecza przed korozją (zielonkawa barwa, na blaszanych dachach),Nie jest odporna na utleniające kwasy mineralne (azotowy) i amoniak, Wysoka przewodność cieplna i elektryczna ,W stanie podgrzanym i ciekłym aktywnie reaguje z tlenem i wodorem (wystąpienie kruchości wodorowej):[Na skutek tworzenia się pęcherzy wypełnionych parą wodną i potem przy stygnięciu- skurczu, tworzą się pory i pęknięcia gorące, Max. Ograniczenie tleny zapobiega, Uzyskanie miedzi beztlenowej (do 0,003% tlenu) jest drogie i stosowane specjalnie w elektronice, Można też odtleniać fosforem (już przy minimalnej jego zawartości)]W stanie wyżarzonym jest miękka, o niskiej granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie 240MPa,Po przeróbce na zimno zwiększa się wytrzymałość, twardość, maleje plastyczność (dla temp. otoczenia)W temp. 200-300 następuje rekrystalizacja (zmiękczenie)Zastosowanie :Instalacje ciśnieniowe ,Zbiorniki

Trójnik wylotu pompy odśrodkowej dla instalacji morskiej, Uzwojenie cewki induktora, Zasobnik na odpady radioaktywne Klasyfikacja miedzi: Czystość: Określana przez max. Zawartość wskazanych pierwiastków i pożądanych domieszek (fosfor, srebro),22 gatunki miedzi są (7-bez domieszek, 6- z fosforem, 9- ze srebrem),Uzyskiwane przez stopienie katod i rafinację, a potem odlewane i przerobione plastyczne w postaci blach prętów lub odlewane w postaci gąsek ,Zawartość tlenu jest kontrolowana aby zapewnić odporność na kruchość wodorową Brąz: Stop miedzi z innymi metalami (z wyjątkiem cynku, niklu), Podział: Cynowe, Aluminiowe, Berylowe Krzemowe itd. Zastosowanie: Na kotły, zbiorniki, blachy, pręty Miedzionikle: Stop miedzi z niklem o zawartości niklu do 30%,Zawierają ok 10,25 lub 30% Ni i dodatki Fe, Mn, Sn Cechy:Wysokie właściwości mechaniczne, Dobra odporność na korozję, erozję, kawitację, ścieranie Zastosowanie: Wymienniki ciepła w urządzeniach okrętowych i klimatyzacyjnych, Elementy sprężynujące, W elektrotechnice ,Do wytwarzania monet Spawalność miedzi: Jest trudno spawalna bo: Ma wysoką przewodność cieplną = utrudnia nadtopienie, Wysoka konduktywność = błądzenie i uginanie się łuku, Wysoka rozszerzalność cieplna i skurcz = naprężenia wewnętrzne, W temp. 500-600 niska wytrzymałość i plastyczność, Skłonność do pochłaniania tlenu i wodoru = kruchość wodorowa, Rzadkopłynność =nacieki i wycieki, Niska temp. rekrystalizacji = niższa wytrzymałość złącza niż materiału rodzimego Do spawania musi być miedź odtleniona, nieodtleniona jest niespawalna! Wysoką jakość z miedzi nieodtlenionej można uzyskać tylko przy lutowaniu miękkim (miedź nie ulega nadtopieniu) Spawalność brązów: Łatwiej spawalne niż miedź: Niższa przewodność cieplna i temp. Topnienia, Trudniej spawalne są brązu wieloskładnikowe i odlewnicze (skłonność do pęknięć gorących i krystalizacji) Spawanie gazowe miedzi: Spoiny o grubości do 5mn po spawaniu trzeba przekuwać na zimno, a większą grubość tylko na gorąco (w kierunku przeciwnym do spawania):Celem jest rozbijanie eutektyki i unikanie kruchości, Stosowanie topnika rozpuszcza tlenek miedzi i wiąże go w żużlu: Dopuszczalne tylko w pozycji podolnej techniką w lewo
Spawanie MMA miedzi: Głębokie wtapianie pozwala łączyć blachy do 8mm jednowarstwowo bez ukosowania i do 20mm dwustronnie bez ukosowania, Blachy do 50mm ukosuje się i spawa wielowarstwowo Spawanie TIG: Do łączenia cieńszych el. wysokiej jakości połączeń ,Pozycja podolona, pionowa, naścienna Utrudnione w pułapowej i okapowej (trudno utrzymać ciekły metal w jeziorku),Elektroda wolframowa, prąd stały, biegunowość–,Gazy osłonowe: Ar i Ar+He Spawanie MIG: Bardziej wydajne niż TIG, ale gorsza jakość 9trudne dobre przetopienie),Częściej mieszanki He+Ar niż Ar (jak w TIG),Prąd stały, stabilny lub pulsujący+, Przenoszenie metalu- natryskowo Spoiwa mosiężne do spawania mosiądzów i do lutowania twardego stali niestopowych i niskostopowych!
Żeliwo: Odlewniczy stop żelaza, Zawiera 2-4 % C, Spawanie żeliwa wspomaga/uzupełnia odlewanie, Zanieczyszczenia: P, S, O, H, N Stosowanie: Usuwanie wad przy odlewaniu, Konstrukcje lano-spawane, Konstrukcje lano-stalowe, Nakładanie warstw o specjalnych właściwościach (napawanie prewencyjne),Naprawa i Odtwarzanie zużytych fragmentów odlewów (napawanie regeneracyjne) Podział: Niestopowe (węglowe), Stopowe
Podział: Szare (węgiel jako grafit) krzepnie powoli, Niska cena Niska temp. Topnienia, Mały skurcz, Dobre właściwości wytrzymałościowe, skrawalność ,Tłumienie drgań, Mała wrażliwość na karby zewnętrzne Białe (węgiel w cementycie) szybkie chłodzenie: Twarde, kruche, trudnoobrabialne, Nie na części konstrukcyjne Połowiczne (grafit + cementyt)
O rodzaju decydują warunki chłodzenia odlewu

10. KLEJENIE Chropowatość powierzchni klejonej powinna zawierać się w granicach 15-40 um W klejeniu powinno dążyć się do zwiększenia powierzchni klejonej.Ale ze wzrostem pow. Klejonej zmniejsza się wytrzymałość mechaniczna połączeń klejowych – tzw. Czynnik skali- dla większej pow. Występuje większe prawdopodobieństwo wystąpienia wady Podział klejów ze względu na bazę chemiczną: Na bazie naturalnej: Białko, węglowodany, żywice, soki roślinne Na bazie sztucznej: Żywica epoksydowa, poliuretany, cyjanoakryle, silikony Podział ze względu na sposób utwardzania: Reakcja chemiczna: Poliaddycja (żywica epoksydowa, poliuretanowe),Polimeryzacja (metakrylowe, cyjanoakrylowe, anaerobowe, UV), Polikondensacja (żywica fenolowa, silikony) Na drodze procesów fizycznych: Kleje topliwe, Kleje dyspersyjne, Kleje rozpuszczalnikowe, Kleje samoprzylepne Klej strukturalny: Ma tworzyć złącza o wysokiej wytrzymałości pomiędzy metalami i tworzywami sztucznymi, które mają zdolne do przenoszenia naprężeń bez utraty integralności strukturalnej, W stanie spolimeryzowanym kleje strukturalne przenoszą wysokie obciążenia mechaniczne, Technologie: EP, PU, ACR

7. ALUMINIUM Niska masa właściwa ,Powinowactwo do tlenu- tworzy na powierzchni tlenek aluminium o wysokiej temp. topliwości (2050C) i zabezpiecza przed korozję (właściwości pasywacyjne),Odporne na korozję atmosferyczną, działanie tlenu, wody utlenionej, siarki, wodoru, kwasów organicznych, Nieodporne na: sole, kwasy nieorganiczne (z wyjątkiem azotowego), par i jonów rtęci, wody morskiej, Al. Ma małą wytrzymałość na pełzanie już w niskich temp., wpływ też mają długotrwałe obciążenia, Aluminium techniczne (rafinowane, hutnicze): Zanieczyszczenia do 1% (żelazo, krzem, cynk, miedź, tytan, mangan) Stopy aluminium: Składniki stopowe > 1% w celu wyższych własności wytrzymałościowych i odporności na korozję ,Mniej odporne niż czyste Al., W celu polepszenia antykorozyjności: Anodowanie: elektrolityczny proces wytwarzania powłoki tlenkowej z barwienie powierzchni na różne kolory, Wydzielenie tlenu aluminium nie jest korzystne dla spawania! Podział: Do obróbki plastycznej (do 5% dodatków),Odlewnicze (5-10% dodatków) Zależnie od składu chemicznego: Nieobrabialne cieplne, Obrabialne cieplnie Metody zwiększania wytrzymałości stopów Al.: Składniki stopowe : Cu, Mn, Mg, Mg+Si, Zn, Si, Przeróbka plastyczna na zimno Połączenia z innymi materiałami, należy uwzględnić: Wysoki wsp. Rozszerzalności liniowej, Duży skurcz objętościowy, Różnicę potencjałów Efektywność przetwarzania Al.: Łatwe kształtowanie półfabrykatów (mechanicznie i termicznie),Łatwość łączenia- klejenie, nitowanie,Łatwość obróbki powierzchniowej (anodowanie, lakierowanie, oklejanie)Całkowita przetwarzalność, jako surowiec wtórny Walcowanie Al: Temp. Al. Jest parametrem krytycznym, Wlewki lub taśmy cieplejsze mogą być przetwarzane wolniej (w celu uniknięcia przegrzania Al.), Wlewki lub taśmy chłodniejsze muszą być walcowane z większą prędkością lub większym zgniotem (aby wygenerować więcej ciepła) Kucie Al.: Parametry: temp. kęsów i matrycy, Zimne kęsy lub matryca utrudniają płynięcie materiału, powstają pęknięcia, zniekształcenia, zużycie matrycy, Gorące kęsy lub matryca, topnienie powierzchni wyrobu= Al. Przywiera do matrycy, Odpowiednio nagrzewane kęsy i matryca= wysoka jakość Obróbka cieplna: Wyżarzanie:Odprężające 100-150C,Rekrystalizującę 300-400C wyeliminowanie skutków obróbki plast .Utwardzanie dyspersyjne: Przesycanie: Starzenie: W celu wydzielenia się związków międzymetalicznych wewnątrz ziaren osnowy

11. STALE NISKO – NIESTOPOWE Stal plastycznie i cieplnie obrabialny stop żelaza z węglem do 2% Niestopowa- zawartość pierwiastków określona wg analizy wytopowej: Mn < 1,65%,Si <0,5%,CU, Pb < 0,4%,Cr, Ni < 0,3%Al., Bi, Co, Se, Te, V, W < 0,1%,Mo < 0,08%,Nb <0,06%,La < 0,05%,Ti, Zr, B < 0,0008%Odporne na korozję- co najmniej 10,5% chromu i max. 1,2% C, Stale stopowe- gdy wartość przynajmniej jednego pierwiastka przekracza wartości graniczne wg analizy wytopowej i nie spełnia def. Dla stali odpornej na korozję Węgiel: Ze wzrostem zawartości zwiększa się wytrzymałość, zmniejsza udarność, i pogorszenie spawalności!
Mangan: Podwyższa wytrzymałość, odporność na pękanie na gorąco, Obniża wł. Plastyczne Miedź: Nie pogarsza spawalności Zwiększa Re i Rm, nie pogarszając zbytnio wł. Plastycznych Przy stalach wysokostopowych może wystąpić skłonność do pęknięć (lokowanie się na granicach ziarn eutektyki),Zwiększa odporność na korozję atmosferyczną Krzem: Jako odtleniacz, Podwyższa wytrzymałość, twardość stali W połączeniu z chromem i molibdenem zwiększa żaroodporność i żarowytrzymałość Aluminium: Działa odtleniająco, odazotowująco, Przeciwdziała rozrostowi austenitu Siarka: Obniża odpornośc na pękniecia na gorąco, Niebezpieczeństwo pęknięć lamelarnych
Fosfor: Obniża wł. Plastyczne, powoduje kruchość przy przeróbce plastycznej na zimno, Zwiększa skłonność do segregacji, Ujemny wpływ na pękanie na gorąco
Starzenie zmniejsza wł. Plastyczne i zwiększa kruchość Starzenie samorzutne- w temp. Pokojowej, W czasie starzenia, wydziela się składnik w nadmiarze Ograniczanie: Ograniczenie zawartości azotu w stali, Wprowadzenie pierwiastków wiążących azot trwale (Al., V, Nb) Obróbka cieplna (normalizowanie) Oznaczenie S- stal konstrukcyjna Stale nieuspokojone: Najmniej odpowiedzialne stale, Skłonność do segregacji strefowej, Sprzyja procesowi starzenia, Symbol X, Na wyroby do grubości 16mm, gdy wartość obciążenia el nie przekracza 50% Na elementy drugorzędne, Obciążenia udarowe, tętniące, wahadłowe Stale uspokojone: Różnią się stopniem odtlenienia Wyższa zawartość tlenu niż przy półuspokojnych i niższa tlenu Stale półuspokojone: Wyroby o grubości 16-25mm,Obciążenia udarowe, przy zmiennych temp. Likwacja, segregacja nierównomierność składników stopowych, wtrąceń i zanieczyszczeń metalu powstająca podczas krzepnięcia stopu w różnych jego częściach. Likwacja zależy od wielu czynników, m.in. od różnicy temperatur krzepnięcia oraz różnicy gęstości poszczególnych składników. Stale węglowe spawane: Stosowanie podwyższonej energii liniowej spawania Podgrzewanie wstępne Elektrody zasadowe, Prawidłowe kształtowanie złącza Pęknięcia zimne: W złączach ze stali C-Mn, mikrostopowych, normalizowanych, ulepszanych cieplnie, Skłonność rośnie ze wzrostem hartowności, Zapobieganie: Stosowanie stali o ograniczonej wartości węgla i Mn, Ni, Cr, Mo Ograniczenie wodoru, Regulowanie cyklu cieplnego, Podgrzewanie wstępne, Obniżenie sztywności konstrukcji, Ścieg wyżarzający Źródła wodoru podczas spawania: Wilgoć w otulinach, topnikach ,Inne materiały mające wodór, Olej, smar, zanieczyszczenia na pow. Blach Spawanie stali niestopowych: MIG MAG, Druty proszkowe, TIG,Elektrody otulone, Łuk kryty Stale walcowane termomechanicznie Korzyści: Ograniczenie podgrzewania wstępnego, Zmniejszenie ciężaru konstrukcji Zmniejszenie kosztów wyk.

Stale walcowane na gorąco max. Rm=500MPa, stale o podwyższonej wytrzymałości Rm=490-690 MPa, stale walcowane termomechanicznie do 700MPa.

12. STALE WYSOKOSTOPOWE Metody spawania: MAG (elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego)Stosować mieszanki do stali wysokostopowych bo do nisko mogą wypalać pierwiastki stopowe, Łukiem zwarciowym- mieszanki: Ar + He + 2-3% CO2,Ar+He+ 1-2% O2,Ar + He+ CO2 + 2-3% H2Natryskowe:Ar + 1-2% O2,Ar + 2-3% CO2,Ar+CO2+O2,Ar+ 30%He + 1%O2

Składniki stopowe stali dzielimy:

ferrytotwórcze: Cr, Si, Al., Mo, Nb, Ti, W

austenitotwórcze: Ni, Mn, C, Co, Cu, N

Dobra spawalność stali to ograniczenie C oraz spawanie niska energią liniową.

Materiał dodatkowy do spawania powinien mieć wieksza zaw. Mn (dla zmniejszenia pękania na gorąco)