Nazwisko i imię Fajdek Sebastian		LABORATORIUM ZE SPAWALNICTWA
Kierunek Wydz. Mechaniczny	Grupa 23		Ocena	Podpis
Temat ćwiczenia Spawanie łukowe w osłonie gazów

SPAWANIE METODĄ TIG

„Spawanie łukowe elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych (argon, hel), nazwa pochodzi od skrótu angielskiego określenia Tungsten Innert Gas Welding”.

Metoda TIG praktycznie umożliwia spawanie prawie wszystkich metali i ich stopów, a także łączenie ze sobą różnych metali. Przykładowo spawać można stale stopowe, żeliwo, metale nieżelazne, jak magnez, aluminium, miedź, a także metale rzadkie: tytan, cer. Stopiwo jest czyste i zwarte, a złącze spawane odznacza się bardzo dobrymi własnościami mechanicznymi. Spawanie metali nieżelaznych i ich stopów nie wymaga używania topników, stosowanych przy innych metodach spawania i będących często źródłem korozji. Metoda TIG stosowana jest również z powodzeniem do napawania, a w szczególności do napawania nowych i regeneracji zużytych narzędzi, na przykład frezów, wykrojników.

Metodę cechuje możliwość spawania we wszystkich pozycjach, dobre formowanie się warstwy graniowej, nieznaczne odkształcenia wobec dużej koncentracji ciepła. Zwykle spawa się blachy o grubości od 1 do 10 mm. Metoda TIG stosowana jest głównie w przemyśle: a) lotniczym, b) chemicznym i browarniczym, c) budowy turbin gazowych, d) elektrochemicznym, e) elektronicznym.

1.1. ISTOTA METODY TIG

Łuk jarzy się między elektrodą nietopliwą (wolframową) a przedmiotem spawanym.

Elektrodę, łuk i jeziorko spawalnicze chroni strumień argonu, helu lub mieszanki tych obojętnych gazów przed szkodliwym działaniem otaczającego powietrza.

Rys. 1. Końcówka palnika TIG

1 - elektroda wolframowa, 2 - tulejka kontaktowa, 3 - stopiwo, Ar - argon

Spoiwo w kształcie pręta, doprowadzone do miejsca spawania pod kątem 15*, stapia się w łuku, podobnie jak ma to miejsce podczas spawania gazowego. Spoiwo może też być doprowadzone w sposób ciągły, pod postacią drutu odwijającego się z bębna. Spawać też można bez dodatku spoiwa.

Ten lub inny sposób spawania zależny jest od grubości blach i sposobu ich przygotowania do spawania. Blachy o grubości 5 mm spawa się jednowarstwowo.

Z elektrod nietopliwych najbardziej odpowiednią okazała się elektroda wolframowa (średnica od 0,5 do 8 mm). Żywotność (trwałość) elektrody jest dłuższa, a punkt topliwości tym wyższy, im czystsza (chemicznie) jest elektroda. Nieznaczny dodatek dwutlenku toru lub dwutlenku ceru do elektrody wolframowej zwiększa emisję elektronów, wpływa na łatwiejsze zajarzenie łuku i jego trwałość (stabilność), zezwala na większe obciążenie prądowe, a ponadto prawie całkowicie eliminuje wędrowanie łuku. Własności te pożądane są zwłaszcza przy małych natężeniach prądu. Trwałość (żywotność) elektrody wolframowej wynosi około 40 godzin nieprzerwanej pracy.

GAZY OCHRONNE

Przy wyborze gazu ochronnego uwzględnia się tak jego własności chemiczne (czynny, obojętny), jak i fizyczne, na przykład: potencjał jonizacji, gradient napięcia, gęstość, lepkość, przewodność cieplną i elektryczną. Czystość gazu ma istotny wpływ na przebieg procesu spawania. Gazy lub ich mieszanki, przy pełnej przydatności powinny być możliwie tanie.

Gazami ochronnymi w przypadku metody TIG są gazy szlachetne: argon Ar, oraz hel He. Są to gazy niepalne (bezpieczne), nietoksyczne, bezbarwne, pozbawione smaku, nierozpuszczające się ani w ciekłym metalu, ani w cieczach. Pozostałe gazy szlachetne (neon Ne, krypton Kr, ksenon Xe, oraz rodon Rn) nie znalazły zastosowania z uwagi na wysoki koszt otrzymywania.

Natężenie prądu w [A] zależne od średnicy elektrody

Φ [mm]	1	1,5	2	2,5	3	4	5
Prąd [A]	10 - 80	50 - 140	120 - 200	150 - 250	220 - 350	380 - 500	500 - 800

2. SPAWANIE METODĄ MIG

Spawanie metodą MIG jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych (argon, hel) . Metoda MIG tak jak i metoda TIG stosowana jest do spawania stali stopowych i metali nieżelaznych . Do spawania metali nieżelaznych używa się gazów szlachetnych (Ar , He) lub ich mieszanek. W przypadku spawania stali stosowana jest mieszanka w skład której wchodzi argon jako podstawowy oraz 3% do 5% tlenu lub dwutlenku węgla . Dzięki dodaniu nieznacznej ilości tlenu lub dwutlenku węgla uzyskuje się większą wydajność , korzystniejszy kształt wtopienia , lepszy wygląd lica spoiny , a także polepszenie stabilności łuku. Drut elektrodowy powinien w takim przypadku zawierać odpowiednią ilość składników odtleniających . Metoda MIG jest wysoko wydajna , nadaje się do spawania blach o grubości większej od 5 mm . Można jednak spawać i blachy cienkie o grubości od 0,8 mm, małymi średnicami (0,5 mm ) drutu elektrodowego , niskimi natężeniami prądu , stosując odpowiednie urządzenia spawalnicze ( krótki łuk ) .

Przykładowe parametry spawania metodą MIG

grubość [mm]	kształt spoiny	liczba warstw	natężenie prądu poziome pionowe sufitowe			średnica drutu	zużycie argonu [l/m]
4	czołowa pachwinowa	1 1	150-170 150-170	140-155 140-160	130-155 150	1,6 1,6	20 20	23 23	23 23
6	czołowa pachwinowa	1 1	210-240 210-250	160-180 160-180	160-180 160-200	2,4 2,4	23 23	25 25	25 25
8	czołowa	1	250-280	220	220	2,4	23	25	25
12	czołowa pachwinowa	2 2	310-350 310-350	200-215 250-265	220 220	2,4 2,4	25 25	25 25	25 25

3. SPAWANIE METODĄ MAG

Spawanie metodą Mag jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie aktywnych chemicznie gazów lub mieszanek gazowych , w skład których wchodzi zwykle argon , dwutlenek węgla i tlen. Metodą MAG spawa się stale niskowęglowe i niskostopowe , a także stopowe o ile drut elektrodowy ma skład zbliżony do składu materiału rodzimego i zawiera podwyższoną ilość odtleniaczy. Metoda ta nie nadaje się jednak do spawania metali nieżelaznych. Stopiwo ma dobre własności mechaniczne , odznacza się małą zawartością wodoru i wtrąceń niemetalicznych. Metodę MAG cechuje duża wydajność. Gazem ochronnym podczas spawania metodą MAG jest dwutlenek węgla , jednak często stosuje się mieszanki gazowe. W skład mieszanki gazowej wchodzi jako główny składnik CO₂ , a ponadto niewielki procent argonu i tlenu.

ISTOTA SPAWANIA METODĄ MIG I MAG

Drut elektrodowy , odwijający się ze szpuli, podawany jest w czasie spawania nieprzerwanie ze stałą prędkością ( regulowaną w zależności od średnicy drutu ) przez tulejkę kontaktową dyszy do miejsca spawania . W łuku elektrycznym drut stapia się z szybkością odpowiadającą prędkości jego posuwu. Do przesuwu drutu służy czasem układ pchająco - ciągnący. Gaz wypływający z dyszy, koncentrycznie obejmujący drut elektrodowy, osłania drut , łuk oraz jeziorko spawalnicze przed szkodliwym działaniem atmosfery powietrza. Wobec krótkiego odcinka drutu elektrodowego przewodzącego prąd ( koniec tulejki kontaktowej - łuk )

, dużej prędkości posuwu drutu elektrodowego i chłodzenia drutu przez wypływający z dyszy gaz, możliwe jest spawanie znacznymi natężeniami prądu. Dzięki dużej gęstości prądu (wydajność spawania kg/h ), prędkość spawania , a także wtopienie są odpowiednio duże. Spoinę otrzymuje się zdrową i zwartą o dobrych własnościach mechanicznych.

Spawarka ( urządzenie do spawania ) jest taka sama do spawania metodą MIG jak i metodą MAG. Spawa się prądem stałym , biegunowością dodatnią. Źródłem prądu spawania jest przeważnie prostownik spawalniczy o płaskiej charakterystyce zewnętrznej SN ( stałe napięcie) .

Techniki spawania metodą MIG i MAG

spawanie łukiem krótkim

Spawanie łukiem krótkim zezwala na doprowadzenie do miejsca spawania małych ilości ciepła , a tym samym stwarza możliwość spawania blach cienkich , a także średnich grubości. Ponadto istnieje możliwość układania warstwy graniowej grubych blach w pozycji wymuszonej , mostkowania gardzieli , spawania materiałów wymagających doprowadzenia małej ilości ciepła. Specjalne źródło prądu oraz stosunkowo niskie napięcie łuku powodują zwarciowe , przerywane z regulowaną częstotliwością, przechodzenia spoiwa. Częstotliwość krótkich zwarć jest tak dobrana , aby stapianie się drutu nie następowało zbyt szybko ( nadmierny rozprysk) ani zbyt wolno ( przywarcie elektrody do jeziorka ).

spawanie strumieniowe (natryskowe przechodzenie spoiwa)

W czasie spawania strumieniowego następuje odrywanie kropli metalu, tworzących się na końcu drutu elektrodowego i przenoszenie ich ciągłym strumieniem oddzielnych kropelek do jeziorka spawalniczego. Spawanie strumieniowe cechuje wysoka wydajność , dobry wygląd spoiny . Stosowane jest do spawania metali o grubości większej od 6 mm .

spawanie łukiem pulsującym

Spawanie , przy którym oddzielenie kropli stopiwa od elektrody powodowane jest wystąpieniem impulsu prądu pochodzącego z odrębnego źródła. Urządzenie do spawania łukiem łączy w sobie dwa źródła prądu. Jedno ze źródeł ma za zadanie topienie końcówki drutu elektrodowego. Drugie źródło wytwarza impulsy prądu o dużym natężeniu , oddzielające i przyspieszające kropelki spoiwa.

---