Sprawozdanie nr.4
Temat	Spawanie łukiem krytym.
Imię Nazwisko			Dariusz Juszczyk
Grupa	24 A	Data oddania			Ocena

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem spawania łukiem krytym.

2.Schemat metody spawania.

a) Spawanie łukowe pod topnikiem odbywa się podobnie jak spawanie ręczne, na zasadzie wykorzystania ciepła łuku elektrycznego. Istotna różnica polega na tym, że przy spawaniu łukiem krytym łuk jarzy się między drutem elektrodowym a przedmiotem spawanym pod warstwą (grubość 40 - 60 mm) proszku zwanego topnikiem. Warstwa ciekłego topnika chroni stopiony metal przed kontaktem z atmosferą. Warstwa sypkiego topnika wytwarza nacisk na ciekły metal i żużel rzędu 700 - 900 Pa . Ten nieznaczny nacisk wystarcza aby uspokoić proces topienia metalu i zapewnić dobre formowanie spoiny przy dużych natężeniach prądu.

Straty materiału na upał i rozprysk przy spawaniu pod warstwą topnika nie przekraczają 2% masy stopionego drutu elektrodowego.

Główną zaletą tego rodzaju spawania jest możliwość stosowania dużego natężenia prądu spawania. W celu zapobieżenia nadmiernemu nagrzewaniu drutu elektrodowego - z powodu stosowania dużych natężeń prądu - doprowadza się prąd w odległości 50 - 70 mm od topiącego się końca drutu. O ile przy spawaniu ręcznym praktycznie jest niemożliwe wykorzystanie prądu o natężeniu ponad 350 A (przy średnicy elektrody 5 mm), to przy spawaniu pod warstwą topnika drutem o tej samej średnicy natężenie prądu wzrasta od 900 do 1000 A i więcej.

Wydajność spawania wzrasta od 5 do 10 krotnie w porównaniu ze spawaniem łukowym ręcznym.

Przy spawaniu łukiem krytym polepszają się higieniczne warunki pracy. Łuk jarzy się bowiem pod warstwą topnika, odpada więc konieczność stosowania osłon oraz zmniejsza się ilość gazów i pyłu

w otoczeniu. Zarazem jednak istnienie tak dużego jeziorka metalu i topnika ogranicza zakres stosowania spawania automatycznego.

Spawanie automatyczne łukiem krytym jest możliwe tylko w pozycji podolnej i nabocznej, lub przy niewielkim kącie pochylenia części spawanych (8 - 12^o).

Automatyczne spawanie łukiem krytym jest odmianą spawania elektrycznego. Spawanie łukiem krytym polega na tym , że łuk powstaje i jarzy się między topliwą elektrodą w postaci gołego drutu , a metalem spawanym pod warstwą topnika i jest z zewnątrz niewidoczny. Drut elektrodowy odwija się z bębna ciągnięty przez kółka radełkowe napędzane silnikiem elektrycznym. Przed drutem elektrodowym sypie się z leja topnik w postaci proszku spełniający podobną rolę co otulina na elektrodach do spawania ręcznego. Osłony blaszkowe zapobiegają rozsypywaniu się topnika na boki. Ciepło łuku elektrycznego topi elektrodę , nadtapia łączone brzegi elementów spawanych i stapia część topnika , który w postaci żużla wypływa na powierzchnię spoiny.

Nadmiar topnika zasysany jest za pomocą węża z powrotem do leja. Warstwa żużla w czasie stygnięcia kurczy się sama i na ogół łatwo daje się usunąć za pomocą szczotki. Przewody elektryczne doprowadzają prąd do spawania. Podkładka miedziana zabezpiecza metal spoiny przed wyciekaniem. Bęben z drutem elektrodowym , lej z topnikiem , urządzenie zasysające nadmiar topnika oraz osłony zmontowane są na głowicy , która przesuwa się wzdłuż rowka spawalniczego.

Proces spawania łukiem krytym odbywa się półautomatycznie lub automatycznie. Proces spawania łukiem krytym charakteryzuje się oszczędnym zużyciem drutu elektrodowego , gdyż znaczna część przekroju poprzecznego spoiny powstaje z przetopionych brzegów elementów spawanych i mniejszych strat na rozprysk i upał. Straty na rozprysk i upał wynoszą zaledwie około 2% ciężaru drutu elektrodowego. Stosuje się tu znacznie większą gęstość prądu ok. 50 - 150 A/mm². Przy spawaniu łukiem krytym wydziela się mała ilość gazów szkodliwych dla zdrowia , następuje zapobieżenie szkodliwemu oddziaływaniu promieniowania łuku elektrycznego na oczy i ciało spawacza.

Warunki technologiczne automatycznego spawania łukiem krytym określane s --> [Author:PŚ] ą przez: natężenie prądu, napięcie łuku elektrycznego , szybkość spawania szybkość podawania drutu elektrodowego do strefy łuku elektrycznego, średnicę drutu elektrodowego , pochylenie drutu elektrodowego w stosunku do powierzchni spawanego metalu , pochylenie spoiny w stosunku do poziomu i kierunek spawania oraz sposób przygotowania i zestawienia łączonych brzegów. Natężenie prądu spawania ma wpływ na ilość wydzielonego przez łuk ciepła , co powoduje stopienie większej ilości drutu elektrodowego i spawanego metalu oraz siłę magnetycznego podmuchu łuku. Równocześnie zwiększa się energia łuku i siła magnetycznego podmuchu łuku , który intensywniej odsuwa płynny metal , wskutek czego łuk elektryczny może dotrzeć do nie stopionego jeszcze metalu i stopić go zwiększając w ten sposób głębokość wtopienia. Napięcie łuku wzrasta wraz z zwiększeniem jego długości. Im większa jest długość łuku , tum bardziej błądzi on po powierzchni jeziorka płynnego metalu , z tym mniejszą siłą odsuwa stopiony metal chroniący dalsze warstwy materiału rodzimego przed stopieniem , w wyniku czego zmniejsza się głębokość wtopienia a zwiększa szerokość spoiny przy jednoczesnym wzroście ilości stopionego żużla przez co wzrasta zużycie topnika.

Szybkość spawania przy stałej mocy łuku ma istotny wpływ na kształt spoiny, ponieważ jest parametrem decydującym o ilości wydzielającego się ciepła i ilości stopionego drutu elektrodowego przypadającego na jednostkę długości spoiny. W zakresie szybkości spawania 10-40 m/h zmienia się szerokość ściegu stopiwa , przy czym zmniejszenie jej o 10 m/h zwiększa szerokość ściegu o 2-3 mm .

Przy szybkościach spawania w zakresie 60 do 80 m/h odprowadzenie ciepła z nakładanej spoiny przez zimny materiał rodzimy jest tak duże , że krawędzie spoiny nie stapiają się z podłożem. Zjawiska tego można uniknąć pochylając elektrodę w kierunku spawania lub przez odpowiednie zwiększenie napięcia łuku. Szybkość posuwu drutu elektrodowego decyduje o wielkości napięcia łuku , a tym samym na sposób układania się ściegu stopiwa. Wielkość średnicy drutu elektrodowego przy utrzymaniu stałej gęstości prądu wpływa bardzo nieznacznie na kształt spoiny. Pochylenie drutu elektrodowego w stosunku do spawanego metalu stosowane bywa dla zmniejszenia głębokości wtopienia i obniżenia wysokości nadlewu spoiny. Natomiast pochylenie przedmiotu spawanego powoduje , że spawanie prowadzone jest w górę lub w dół.

W zależności od sposobu wytwarzania , składu chemicznego oraz przeznaczenia rozróżniamy topniki spiekane i aglomerowe. Topniki spiekane i aglomerowe można zaliczyć do grupy topników ceramicznych. Pod względem chemicznym najczęściej stosowany jest podział topników na podstawie zawartości krzemu i manganu. Ze względu na zawartość SiO₂ na niskokrzemowe i wysokokrzemowe. Najczęściej stosowany jest podział według zawartości manganu - na topniki bezmanganowe , nisko- , średnio- i wysokomanganowe. Pod względem zasadowości rozróżniamy topniki kwaśne , neutralne i zasadowe.

Topniki topione są stosowane do spawania łukiem krytym oraz do spawania elektrożużlowego. W skład ich wchodzą następujące związki tlenowe: SiO₂ , MnO, MgO, CaO, Al₂O₃ , oraz inne składniki jak CaF₂ , S , P itp. Do spawania łukiem krytym stosuje się topniki w postaci ziarenek o wielkości w granicach od 0.06 - 4 mm.

Druty elektrodowe do spawania konstrukcyjnych stali niskowęglowych i stali o podwyższonej wytrzymałości zawierają małą zawartość węgla i różną zawartość manganu zależną od rodzaju stosowanego topnika. Druty elektrodowe mogą zawierać: 0.3 - 0.6 % Mn , 0.8 - 1.2 % Mn lub 1.5 - 2.5 % Mn.

Do spawania łukiem krytym używamy drutu elektrodowego o składzie chemicznym zbliżonym do składu spawanej stali. średnica drutu elektrodowego wynosi 1.2 - 8 mm. Druty elektrodowe do spawania łukiem krytym powinny być dokładnie oczyszczone , powierzchnia ich nie może być pokryta rdzą , zgorzeliną , smarami lub uszkodzona. Nawet przy nieznacznym zanieczyszczeniu drutu pojawiają się pęcherze. Ze względu na stan powierzchni druty elektrodowe przeznaczone do spawania automatycznego pod topnikiem powinny być miedziowane.

1. Materiał rodzimy

2. Drut elektrodowy

3. Topnik

4. Luk elektryczny

5. Pęcherz gazowy

6. Warstwa żużla

7. Krzepnący metal

8. Spoina

9.Zakrzepły żużel

b) Zasada działania automatu spawalniczego

Drut elektrodowy odwija się z bębna dzięki obracaniu się kółek radełkowanych, napędzanych przez silniczek elektryczny. Między końcem drutu, do którego został doprowadzony prąd przewodami, a przedmiotem spawanym jarzy się łuk elektryczny. Łuk ten jest niewidoczny, ponieważ jarzy się pod warstwą topnika, wysypującego się z leja. Osłony blaszane przeciwdziałają nadmiernemu rozsypywaniu się topnika. Proszek stopiony w temperaturze łuku wypływa na powierzchnię ciekłego metalu i po zastygnięciu tworzy na spoinie warstwę żużla. Nadmiar proszku nie stopionego w procesie spawania zasysany jest z powrotem do leja za pomocą węża. Żużel kruszy się sam podczas stygnięcia i daje się łatwo usunąć.

3.Parametry spawania łukiem krytym:

1. natężenie prądu spawania

2. napięcie łuku elektrycznego

3. szybkość spawania

4. szybkość podawania drutu elektrodowego do strefy łuku elektrycznego

5. średnica drutu elektrodowego

6. pochylenie spoiny w stosunku do poziomu

7. kierunek spawania

4.Wpływ parametrów spawania na kształt spoiny.

1. natężenie prądu spawania ma wpływ na ilość wydzielonego ciepła co powoduje stopienie większej ilości drutu elektrodowego i spawanego metalu, zwiększając w ten sposób głębokość wtopienia.

2. wraz ze wzrostem napięcia łuku zmniejsza się głębokość wtopienia a zwiększa szerokość spoiny przy jednoczesnym wzroście ilości stopionego żużla przez co wzrasta zużycie topnika.

3. szybkość spawania ma istotny wpływ na kształt spoiny , ponieważ jest parametrem decydującym o ilości wydzielającego się ciepła i stopionego drutu elektrodowego. W zakresie szybkości spawania 10-40 m/h zmienia się szerokość ściegu stopiwa, przy czym zmniejszenie jej o 10 m/h zwiększa szerokość ściegu o 2 - 3 mm.

5.Wnioski:

Spawanie łukiem krytym powoduje duże naprężenia spawalnicze a co za tym idzie duże odkształcenia spawanego materiału. Wykonana napoina miała gładką błyszczącą powierzchnię, bez widocznych wad a powstający przy spawaniu żużel dawał się bardzo łatwo usunąć. Spawanie odbywało się bez rozprysków topionego metalu. W miarę zwiększania się głębokości wtopienia ilość stopionego topnika maleje . Przy zachowaniu tego samego natężenia , a przy zmianie średnicy elektrody czyli zmianie gęstości prądu ulega zmianie głębokość wtopienia . Aby uzyskać głębokie wtopienie , należy spawać drutem o możliwie jak najmniejszej średnicy przy jak największym natężeniu prądu . W miarę zwiększania napięcia zmniejsza się głębokość wtopienia , wzrost napięcia powoduje zwiększenie poboru ciepła na topnienie topnika , którego zużycie tym samym wzrasta . Gdy zmniejszymy prędkość spawania wtedy objętość jeziorka stopionego metalu wzrośnie . Przy małej prędkości spoina układa się stosunkowo szeroko i z niskim nadlewem , przy dużej prędkości kształtuje się wysoka spoina . Głębokość wtopienia przy małej prędkości spawanie jest na ogół duża .

Przy zwiększaniu natężenia prądu rosła głębokość przetapiana materiału, przy wzroście napięcia rosła szerokość lica spoiny. Zwiększanie prędkości spawania powodowało zmniejszenie wymiarów spoiny i zużycia większej ilości stopiwa na jednostkę długości.

6. Parametry spawania automatycznego łukiem krytym

złączy doczołowych

grubość blachy [mm]	numer warstwy	średnica drutu elektrodowego [mm]	natężenie prądu spawalniczego [A]	napięcie łuku [V]	szybkość spawania [m/h]
6	1R 2A	5	190 - 220 600 - 630	35 - 40	50
7	1R 2A	5	190 - 220 630 - 650	35 - 40	47
8	1R 2A	5	190 - 220 650 - 700	35 - 40	46
9	1R 2A	5	190 - 220 700 - 750	35 - 40	43
10	1R 2A	5	190 - 220 650 - 700	34 - 38	25
11	1R 2A	5	190 - 220 700 - 750	34 - 38	25
12	1R 2A	5	190 - 220 750 - 800	34 - 38	25
13	1R 2A	5	190 - 220 800 - 850	34 - 39	25
14	1A 2A	5	650 - 700 700 - 750	38 - 40 37 - 39	27 28
16	1A 2A	5	600 - 650 650 - 700	38 - 40 37 - 39	22 27
18	1A 2A	5	700 - 750 750 - 800	38 - 40 38 - 40	24 22
20	1A 2A	5	800 - 850 800 - 850	36 - 38 36 - 38	22 25
22	1 2 3	5	650 - 700 700 - 750 700 - 750	36 - 38 36 - 38 36 - 38	26 23 14
24	1 2 3	5	650 - 700 700 - 750 700 - 750	36 - 38 36 - 38 36 - 38	25 22 14
26	1 2 3	5	700 - 750 700 - 750 700 - 750	36 - 38 38 - 40 36 - 38	25 18 14
28	1 2 3	5	750 - 800 750 - 800 750 - 800	36 - 38 38 - 40 36 - 38	25 15 14
30	1 2 3	5	750 - 800 750 - 800 750 - 800	36 - 38 38 - 40 36 - 38	27 18 17

Topnik:

TA.St.6 wg-73/M-69355

Ziarnistość: 0,32÷2,5 [mm]

Gęstość pozorna: 1,3÷1,7 [Kg/dm³]

SiO₂+TiO₂ - 40 %

Al₂O₃+MnO+CaO-50 %

CaF₂-3%

Prąd spawania do 1200 [A]

---