Pytania

1. co to jest zgrzewanie, wymienić poznane metody i opisać doczołowe/garbowe

2. co to jest spawanie gazowe, wady i zalety poznanych metod

3. co to jest lutowanie, mechanizm lutowania miękkiego i twardego, przykłady lutów

4. różnice miedzy MiG i MAG i ich przeznaczenie

5. opisać TIG i role oczyszczająca łuku

ad. 1)

Zgrzewaniem nazywamy techniki łączenia materiałów, za pomocą działania temperatury i ciśnienia. (macie po 2 definicje do wyboru ;])

doczołowe: podgrzewamy, ściskamy, osłabione przez zanieczyszczenia (tlenki metali), zawsze słabsze niż materiał wyjściowy

doczołowe oporowe Metoda typowo używana do łączenia prętów i drutów. Zgrzewane elementy są ustawiane tak, aby się stykały powierzchniami czołowymi. Gdy zostanie wywarty docisk, jest włączany przepływ prądu zgrzewania; powierzchnie czołowe są nagrzewane i w wyniku procesu powstaje równomiernie spęczone złącze.

Zgrzewane elementy są ustawiane tak, aby się stykały powierzchniami czołowymi. W procesie zgrzewania doczołowego iskrowego można wyróżnić następujące etapy: podgrzewanie wstępne, wyiskrzanie i spęczanie. Podgrzewanie jest wykonywane przy niewielkim docisku. Gdy tylko złącze się nagrzeje, następuje etap wyiskrzania, w którym jest wypalany materiał powierzchni złącza, w wyniku czego uzyskuje się gładką, czystą powierzchnię. Gdy zostanie usunięty naddatek przeznaczony na wyiskrzanie, następuje etap spęczania, w którym powstaje wypływka zawierająca stopiony i utleniony metal.

iskrowe: podgrzanie przez iskrę która topi brzegi, dzięki temu zanieczyszczenia przenoszą się na zewnątrz, chyba może być tak wytrzymałe jak materiał wyjściowy

Zgrzewane elementy są ustawiane tak, aby się stykały powierzchniami czołowymi. W procesie zgrzewania doczołowego iskrowego można wyróżnić następujące etapy: podgrzewanie wstępne, wyiskrzanie i spęczanie. Podgrzewanie jest wykonywane przy niewielkim docisku. Gdy tylko złącze się nagrzeje, następuje etap wyiskrzania, w którym jest wypalany materiał powierzchni złącza, w wyniku czego uzyskuje się gładką, czystą powierzchnię. Gdy zostanie usunięty naddatek przeznaczony na wyiskrzanie, następuje etap spęczania, w którym powstaje wypływka zawierająca stopiony i utleniony metal.Przykłady elementów zgrzewanych doczołowo iskrowo: pręty, ogniwa łańcuchów, szyny i rury.

punktowe: prąd przepuszczony przez dwie blaszki tworzy płynne jądro które łączy obie blaszki, trzeba uważać na zjawisko bocznikowania (prąd płynie przez inne jądro, występuje gdy zgrzewy (czy spoiny?) są za blisko), oraz na iskrzenie gdy nacisk jest za duży i gorąca ciecz z jądra tryska na bok :D

Jest to najbardziej znana metoda zgrzewania oporowego. Głównie jest przeznaczona do spajania arkuszy blach. Spoinę tworzy jedna lub więcej zgrzein, a elementy są zazwyczaj łączone na zakładkę. Z zasady stosuje się elektrody punktowe o odpowiednio dobranej średnicy.

liniowe: elektrodami są dwa walce które też przesuwają materiał spajany, przy zgrzewaniu przerywanym szczelność tylko gdy poszczególne spoiny nachodzą na siebie z szerokością od d/3 do d/2 szerokości spoiny

Metoda przede wszystkim umożliwiająca wykonywanie szczelnych zgrzein łączących blachy. Zgrzewanie liniowe jest procesem ciągłym, w którym elektrody krążkowe oddziałują na elementy robocze ustawione (zazwyczaj) na zakładkę.

garbowe: na jednej blaszce wybijamy garby, na stykach garbów z blaszką prostą tworzą się jądra

Zgrzeina powstaje w miejscu punktu kontaktowego, specjalnie ukształtowanego na materiale roboczym. Na przykład, punktem kontaktowym (garbem) może być wybrzuszenie lub pierścieniowe bądź wydłużone występy technologiczne. Łączenie elementów może odbywać się jednocześnie w kilku punktach. Odpowiednio duże elektrody obejmują wszystkie punkty, które mają zostać zgrzane w jednej operacji. Tworzone są złącza zakładkowe lub doczołowe.

Przykłady zastosowań:

• Zgrzewanie do blach śrub i nakrętek zaprojektowanych pod tym kątem i dostępnych na rynku.

• Zgrzewanie garbowe elementów o kształcie pręta, takich jak śruby czy zaczepy (kołki).

• Zgrzewanie garbowe elementów rurowych (złącza T i krzyżowe), a także sworzni, użebrowania i krzywek.

• Zgrzewanie krzyżowe drutów.

tarciowe: trzemy dwa elementy aż się stopią i dociskamy jak zawsze

ad.2)

Spawanie acetylenowo - tlenowe Inna nazwa-spawanie gazowe Sposób pracy-ręczny Źródło ciepła-płomień gazowy Osłona jeziorka -produkty spalania; topnik w przypadku innych metali niż stal.

Zasada działania - u wylotu końcówki o specjalnej budowie, zamocowanej do korpusu palnika, spala się mieszanina tlenu z acetylenem. Za pomocą tego płomienia spawacz stapia metal rodzimy uzyskując jeziorko spoiny. W miarę potrzeby doprowadza ręcznie spoiwo w postaci drutu do przedniego brzegu jeziorka. W celu uzyskania jednolitego postępującego stapiania spawacz powinien przesuwać palnik wzdłuż brzegów złącza. Zastosowanie-wyroby lekkie, takie jak przewody wentylacyjne; rurociągi o małych średnicach

w lewo: łatwa, szybka ale mało wytrzymała i podatna na pękanie (bo szybko stygnie i gaz nie zdąży uciec), estetyczna, drut ruch przerywany palnik ruch jednostajny

w prawo: wolniejsza ale bardziej wytrzymała, drut ruch zakosowy, palnik ruch jednostajny

w górę jednostronna i dwustronna: Wadą w górę jest to, że nie zawsze można ją użyć, a zaletą: duża wydajność spawania i dobry przetop na całej długości łączonych części.

ad.3)

Lutowanie- metoda trwałego łączenia elementów metalowych za pomocą metalowego spoiwa zwanego lutem o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia łączonych elementów

METODY LUTOWANIA MIĘKKIEGO

W zależności od stosowanego źródła ciepła lutowanie miękkie może być

przeprowadzone następującymi sposobami:

• kolbą miedzianą,

• lutownicą transformatorową,

• kąpielowe (zanurzeniowe),

• w stopionych solach,

• ultradźwiękowe,

• płomieniowe.

Lutowanie kolbą miedzianą charakteryzuje się niewielkim, miejscowym

doprowadzeniem ciepła do elementów lutowanych, stąd występuje tu nieznaczne

odkształcenie połączeń lutowanych. Kolby mogą być nagrzewane różnymi sposobami,

najczęściej oporowo lub płomieniowo.

Lutowanie lutownicą transformatorową stosowane jest do lutowania ręcznego

w procesie montażu elektronicznego. Stosowane jest wszędzie tam, gdzie z różnych

przyczyn nie może być stosowane lutowanie zmechanizowane.

Lutowanie kąpielowe (zanurzeniowe) polega na lutowaniu elementów zanurzonych

do ciekłego lutu, pokrytego warstwą topnika. Stosowane jest przy lutowaniu

w przemyśle elektronicznym i elektrotechnicznym, wymienników ciepła (chłodnic

samochodowych) i drobnej galanterii. Odmianą lutowania kąpielowego jest lutowanie

metodą fali stojącej (rys. 7.12). Ciekły lut jest tłoczony pompą do wąskiej szczeliny,

tworząc stojącą falę. Metoda ta stosowana jest przede wszystkim do lutowania

obwodów drukowanych w elektronice.

Rys. 7.12. Schemat procesu lutowania miękkiego na podwójnej fali [12], podzespoły SMD (ang.

Surface Mount Device) – elementy elektroniczne przystosowane do montażu powierzchniowego

Lutowanie w stopionych solach jest odmianą lutowania kąpielowego. Może być

stosowane zarówno w lutowaniu miękkim jak i twardym. Elementy lutowane zanurza

się w ciekłych solach, stanowiących źródło ciepła i osłonę topnikową. Lut nakładany

jest w miejscu mającym stanowić połączenie lutowane. Metoda ta ma duże znaczenie

w lutowaniu aluminium i jego stopów.

Lutowanie ultradźwiękowe polega na zastosowaniu fal ultradźwiękowych (drgań

mechanicznych) o dużej częstotliwości, najczęściej w zakresie 18-60 kHz.

W metodzie tej występuje zjawisko kawitacji, w wyniku którego następuje rozbicie

i usunięcie warstwy tlenków poprzez oddziaływanie sonotrody lutownicy

ultradźwiękowej. Lutowanie ultradźwiękowe może odbywać się również

w wannach wyposażonych w magnetostrykcyjne generatory ultradźwięków.

Stosowane jest najczęściej do lutowania metali lekkich, przede wszystkim aluminium

oraz magnezu i ich stopów, w elektrotechnice, elektronice, telekomunikacji,

w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i kosmicznym.

Lutowanie płomieniowe przeprowadzane jest zwykle przy użyciu płomieni

gazowych, o niewielkiej mocy, głównie stosując palniki na propan, przy pobieraniu

powietrza z atmosfery oraz na propan-tlen. W przemyśle stosowane są często

stanowiska ze zmechanizowanym procesem lutowania płomieniowego.

METODY LUTOWANIA TWARDEGO

Spośród metod lutowania twardego, z uwagi na źródło nagrzewania

i doprowadzenie ciepła, stosuje się najczęściej lutowanie:

• płomieniowe,

• indukcyjne,

• oporowe,

• lutozgrzewanie,

• w osłonach gazowych,

• próżniowe.

Należy również zaznaczyć, że w ostatnim okresie nastąpił znaczny rozwój

lutowania z zastosowaniem źródeł ciepła, które wcześniej nie były wykorzystywane

w lutowaniu, tj.: łuku elektrycznego i promienia lasera.

W lutowaniu płomieniowym mogą być stosowane następujące mieszaniny

gazowe:

• propan – powietrze,

• propan – tlen,

• gaz ziemny – tlen,

• acetylen – powietrze,

• acetylen – tlen,

• wodór – tlen.

Mieszaniny gazów, stosowane w procesach lutowania miękkiego i twardego,

charakteryzuje maksymalna temperatura występująca w płomieniu. W zależności

od składu gazów w mieszaninie, temperatura płomienia gazowego może wynosić

w zakresie 1880-3150 ºC (tab. 7.6).

Spośród gazów palnych do lutowania płomieniowego węglików spiekanych

ze stalą najczęściej stosowany jest acetylen. Acetylen jest jedynym gazem palnym

ze strefą redukującą tlen w płomieniu. Inne gazy palne pobierają w pierwotnym

spalaniu więcej tlenu z otaczającego powietrza, aniżeli potrzebują do zupełnego

spalania.

Stanowisko do lutowania lotnym topnikiem pokazano na rys. 7.13. Gaz palny

(acetylen, propan) jest doprowadzany do dozownika z cieczą lotnego topnika, gdzie

nasycany jest jego parami. Następnie lotny topnik jest przekazywany do płomienia

gazowego, zabarwiając go na charakterystyczny kolor zielony.

Lutowanie indukcyjne materiałów zachodzi przez indukowanie prądów wirowych

w nagrzewanych elementach i wytworzenie ciepła, zgodnie z prawem Joulea – Lenza.

Głębokość wnikania prądów wirowych w materiał lutowany zależy od właściwości

materiału i częstotliwości nagrzewania indukcyjnego. Może być ono przeprowadzone

przez nagrzewanie prądami o średniej i wysokiej częstotliwości. Prądy średniej

częstotliwości, w zakresie 8-15 kHz są bardziej przydatne w procesach lutowania,

szczególnie elementów o większych przekrojach, a to ze względu na głębsze wnikanie

prądów wirowych w nagrzewane elementy i większą prędkość nagrzewania.

Lutowane indukcyjne najczęściej przeprowadza się na otwartym powietrzu, pod

osłoną topnika. Coraz częściej znajduje zastosowanie lutowanie indukcyjne w osłonie

gazów obojętnych lub redukujących. Na rysunku 7.14 pokazano konstrukcję

specjalnie wykonanego wzbudnika do lutowania w osłonie gazowej, który składa się

z dwóch pierścieni. Jeden pierścień służy do konwencjonalnego obiegu wody

chłodzącej, a drugi doprowadza gaz osłonowy.

Rys. 7.14. Konstrukcja wzbudnika pierścieniowego z doprowadzeniem gazu osłonowego [6]:

podstawa mocująca (1), pierścień miedziany z chłodzeniem wodnym (2),

pierścień doprowadzający gaz osłonowy (3), płaszcz miedziany (4)

W lutowaniu oporowym złącze lutowane powstaje w wyniku przepływu prądu

elektrycznego między łączonymi materiałami i wydzielania się dużej ilości ciepła

na powierzchni styku. Proces lutowania oporowego najczęściej jest wykonywany przy

użyciu zgrzewarek doczołowo-zwarciowych (rys. 7.15).

Lutozgrzewanie jest procesem stanowiącym modyfikację lutowania oporowego,

wykonywanym na urządzeniach do zgrzewania, przy wykorzystaniu ich zdolności

do wywierania docisku na łączone elementy [6]. Może być wykonywane

na zgrzewarkach kleszczowych, punktowych, garbowych i doczołowo-zwarciowych

Lutowanie twarde pod osłoną topnika, zwłaszcza w temperaturze lutowania

powyżej 1000 °C, nie stanowi już tak skutecznej ochrony powstającego złącza

lutowanego jak w niższej temperaturze. Szczególnie dotyczy to obszaru, obok złącza

lutowanego, nagrzewanego do wysokiej temperatury, i niechronionego przed

intensywnym utlenianiem. Aby tego uniknąć stosowane są technologie piecowe

lutowania w osłonie gazowej. Używane są do tego celu piece komorowe i piece

tunelowe z rusztem wędrownym, nazywane tez piecami taśmowymi. Schemat pieca

tunelowego, z jego charakterystycznymi strefami, pokazano na rys. 7.17.

Rys. 7.17. Schemat pieca tunelowego z rusztem wędrownym

Lutowanie w próżni, przeprowadzane jest, bez potrzeby stosowania topników,

zwykle w piecach o konstrukcji jedno – lub dwukomorowej (rys. 7.18). Piece

próżniowe mają możliwość uzyskiwania próżni w zakresie 10-1-10-7 mbar

i temperatury roboczej do 1600 °C. Luty przeznaczone do lutowania próżniowego nie

mogą zawierać składników łatwo parujących, takich jak: cynk, kadm, fosfor, czy też

mangan. Nowoczesne piece próżniowe umożliwiają również, obok procesu lutowania, obróbkę cieplną stali narzędziowych, poprzez dużą prędkość schłodzenia azotem,

argonem, helem lub gazem formującym wprowadzonym do komory roboczej.

Luty miękkie: S-Sn97Cu1, S-Sn96Ag4, SSn96Ag3Cu04, S-Sn97Cu3, S-Zn98Al2, S-Zn96Al4, S-Zn85Al15

Luty twarde: Ag 156(LS 56Sn), Ag 145(LS 45Sn), Ag 244(LS45), Ag 340(LS40K), Cu 110, Cu 773, CuP 284(LS15F)

ad. 4)

MIG-spawanie w osłonie gazów obojętnych, argonu lub helu, do spawania stali stopowych, metali nieżelaznych, stopów aluminium i stali kwasoodpornych

MAG- spawanie w osłonie gazów aktywnych, Argon+CO2, CO2 dysocjuje na CO i 1/2 O2, co działa na spoiwo, stosujemy do stali węglowych (drut ma niewielką ilość węgla, więc trzeba go nawęglić aby miał taki sam skład chemiczny)

Spawanie metodą MIG/MAG

W metodzie MIG/MAG łuk elektryczny jarzy się między metalową elektrodą, mającą postać ciągłego drutu, a spawanym materiałem. Łuk i jeziorko ciekłego metalu są chronione strumieniem gazu obojętnego lub aktywnego. Metoda nadaje się do spawania większości materiałów; są oferowane druty elektrodowe odpowiednie dla różnych metali.

Metoda MIG/MAG jest z samej swojej natury o wiele bardziej wydajna niż metoda spawania ręcznego elektrodami otulonymi, w której występują przerwy w procesie, gdy jest wymieniana zużyta elektroda. Dodatkowo występują także straty materiałowe, gdyż ogarki elektrod są wyrzucane. Z każdego kilograma elektrod otulonych około 65% staje się częścią złącza (reszta jest odrzucana). Wskutek wprowadzenia drutów pełnych i drutów rdzeniowych współczynnik ten został zwiększony do 80-95%. Metoda MIG/MAG jest metodą uniwersalną pozwalającą uzyskiwać stopiwo z bardzo dużą szybkością i we wszystkich pozycjach. Jest szeroko stosowana do spawania cienkich i średnich elementów stalowych oraz do spawania stopów aluminium, zwłaszcza gdy jest wymagana duża wydajność spawania ręcznego. Wprowadzane druty rdzeniowe coraz częściej są wykorzystywane do spawania dużych konstrukcji stalowych.

ad.5)

Spawanie metodą TIG

Def 1

W metodzie TIG (zwanej też GTAW - Gas Tungsten Arc Welding) jest stosowana nietopliwa elektroda wolframowa. Elektroda, łuk i obszar przyległy do jeziorka ciekłego metalu są chronione przed atmosferą przez obojętny gaz osłonowy. Jeżeli jest wymagane użycie spoiwa, to materiał dodatkowy wprowadza się przy czołowej krawędzi jeziorka ciekłego metalu.

Za pomocą metody TIG uzyskuje się niezwykle czyste, wysokiej jakości złącza. Ponieważ w procesie nie powstaje żużel, jest wyeliminowane ryzyko zanieczyszczenia spoiny jego wtrąceniami, a i gotowa spoina praktycznie nie wymaga żadnego czyszczenia. Metoda ta nadaje się do spawania niemal wszystkich metali, przy czym proces może być prowadzony ręcznie lub w sposób zautomatyzowany. Metoda TIG jest najczęściej stosowana do spawania stopów aluminium oraz do spawania stali nierdzewnych, gdzie jednorodność złącza ma krytyczne znaczenie. Jest szeroko wykorzystywana w przemyśle nuklearnym, chemicznym, lotniczym i spożywczym.

Def 2

Spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazów TIG (ang. Tungsten Inert

Gas), to metoda pozwalająca uzyskać wysoką jakość połączeń oraz umożliwiająca

łączenie prawie wszystkich metali i ich stopów. W procesie spawania metodą TIG

(rys. 3.12) ciepło wytworzone zostaje w łuku elektrycznym, jarzącym się pomiędzy

elektrodą wolframową, a materiałem spawanym, powodując stapianie brzegów

łączonych elementów i spoiwa. Spawanie przebiega w osłonie gazu obojętnego

(argon, hel lub ich mieszanek), możliwe jest również spawanie w mieszance

redukującej argonu z wodorem (spawanie stali austenitycznych). Elektroda

wolframowa nie topi się w trakcie spawania. Rowek spawalniczy jest zatem

wypełniany stapianym materiałem dodatkowym (w postaci pręta lub drutu). Spoiny

są czyste i mają dobre własności mechaniczne. Metodą TIG można spawać we wszystkich pozycjach przestrzennych w sposób ręczny, zmechanizowany, półautomatyczny lub automatyczny. Pomimo, iż zakres grubości spawanych materiałów metodą TIG jest bardzo szeroki (od grubości mniejszych niż 1mm do kilkudziesięciu milimetrów), to w praktyce używa się jej do łączenia elementów o grubościach do kilku milimetrów. Natomiast w przypadku elementów grubościennych, spawania metodą TIG używa się zwykle do wykonania ściegów graniowych, następnie wypełniając rowek bardziej wydajnymi metodami spawalniczymi.