Spawanie łukiem krytym

Przesuwający się z określoną prędkością łuk elektryczny skryty pod grubą (ok. 50 mm) warstwą sypkiego topnika a tym samym niewidoczny jarzy się między końcówką nieprzerwanie podawanego drutu elektrodowego śr 3-6 mm a materiałem rodzimym w ,,pieczarze'' gazowej oddzielającej ciekły żużel od jeziorka spawalniczego. Pieczara gazowa wytwarza gazy powstające w skutek wysokiej temperatury łuku. Gazy wypierają ciekły metal jeziorka spawalniczego odsłaniając niestopione partie materiału rodzimego rodzimego tym samym umożliwiając głębsze przenikanie łuku. Jednocześnie występuje ugięcie łuku szczególnie znaczne przy dużych natężeniach prądu gdyż rośnie ono z kwadratem prądu. Ugięcie łuku powoduje również osłonięcie materiału rodzimego, więc głębsze wtopienie. ŁK odznaczający się dużą mocą wynikającą ze znacznej gęstości prądu i dobrej izolacji cieplnej utworzonej przez ciekły żużel i otaczający topnik powoduje głębokie wtopienie. Spoina tworzy się głównie z materiału rodzimego do ok. 70 % ukosowanie blach o śr grubości może być płytsze lub nawet pominięte. Zastosowanie: grube blachy 8-100mm i długich spoin, napawania. Pozycje: podolna naboczne naścienna spoiny obwodowe (zbiorniki na paliwo) Parametry: śr drutu 3-6mm, natężenie prądu 300-1000A, gęstość prądu 40-140A/mm², napięcie 20-40V,prędkość przesuwania się łuku 12-150m/h. Ze wzrostem I[A] t,h,b ↑; U[V] t,h ↓ b ↑; v[m/h] t,b ↓ h ↑

MAG i MIG- Charakterystyk metody: elektrodą jest drut pełny lub drut proszkowy nawinięty na szpulę. Ze szpuli elektroda jest odwijana mechanicznie i podawana do uchwytu elektrodowego, w którym jest zasilana energią elektryczną. Jarzący się łuk stapia wysuwaną elektrodę oraz nadtapia brzegi spawanego przedmiotu, przy czym jeziorko spawalnicze jest osłonięte strumieniem gazu ochronnego, aż do momentu jego skrzepnięcia. Jako gaz osłaniający łuk i płynny metal powstającej spiny bywa używany, argon, hel, dwutlenek węgla oraz mieszaniny tych gazów z ewentualną domieszką tlenu. Spawanie elektrodą topliwą w osłonie argonu lub helu przyjęto nazywać metodą MIG (metal inert gas), a spawanie w osłonie dwutlenku węgla i mieszanek gazowych reagujących z metalem spoiny określa się mianem metody MAG (metal active gas). Zakresem racjonalnego zastosowania metod jest łączenie elementów ze stali o grubości ≥ 0,8 mm oraz elementów z aluminium,miedzi i stopów tych metali o grubości ≥ 2 mm. Grubość połączeń wykonywanych tą metodą nie przekracza na ogół 20 mm.Parametry: średnica drutu elektrodowego

(0,6-2,4mm), natężenie prądu (60-400 A), napięcie łuku (15-35 V) oraz prędkość przesuwu łuku wzdłuż spawanego styku (0,1-0,8 m/min).

TIG- charakterystyka metody: Źródłem ciepła jest łuk elektryczny jarzący się między elektrodą wolframową a spawanym materiałem. Spoina powstaje ze stopionego pręta dodawanego spoiwa i nadtopionych brzegów spawanego materiału. Jeziorko płynnego metalu chronione jest od dostępu powietrza strumieniem gazu obojętnego wypływającego z dyszy, w której jest osadzona współśrodkowo elektroda wolframowa. Stosowane gazy obojętne to: argon, hel lub mieszaniny helu z argonem. Zajarzenie łuku nie może odbywać się przez chwilowe zwarcie elektrody ze spawanym materiałem, gdyż koniec elektrody wolframowej oblepia się materiałem tworząc łatwiej topliwy stop, co przyspiesza zużycie elektrody. Urządzenia do spawania metodą TIG są wyposażone w jonizatory wysokiej częstotliwości. Włączenie jonizatora po zbliżeniu końca elektrody do spawanego przedmiotu powoduje przeskok iskry, która jonizując gaz pomiędzy elektrodą i spawanym materiałem zajarza łuk.

W metodzie TIG stosuje się zasilanie prądem przemiennym (spawanie aluminium i stopów lekkich ) lub prądem stałym (spawanie stali oraz miedzi i jej stopów), przy prądzie stałym elektrodę łączy się do ujemnego bieguna obwodu spawania. Stosuje się również prąd pulsacyjny, zapewniający regularny przepływ kropli stopiwa z drutu dodatkowego do spoiny.

Zakres zastosowania: głównie do łączenia aluminium i jgo stopów, miedzi i stali wysokostopowych, dla elementów łączonych o grubości 1-20 mm.

Parametry: średnica elektrody wolframowej (1-6 mm), średnica drutu spoiwa(1,5-6 mm), natężenie prądu (30-500 A), natężenie przepływu gazu ochronnego (5-20 L/min) oraz prędkość spawania (4-40 cm/mm).

Spawanie łukiem krytym- charakterystyka metody: elektrodą jest goły drut w postaci kręgu nawiniętego w kasecie lub na bębnie, skąd mechanicznie jest on wyciągany i podawany w kierunku spawanego materiału. Łuk elektryczny, jarzacy się między końcem elektrody a spawanym przedmiotem, jest niewidoczny, gdyż zakryty jest warstwą warstwą sypkiego topnika, dostarczanego ze zbiornika umieszczonego na urządzeniu spawającym. Spawanie łukiem krytym zalicza się do automatycznych metod spawania, gdyż zmechanizowane jest zarówno podawanie elektrody, jak i przesuw urządzenia spawalniczego wzdłuż spoiny.

Spoina powstaje ze stopionego drutu elektrodowego i głęboko nadtopionego materiału spawanego. Stopieniu ulega również pewna ilość topnika i wytwarza żużel pokrywający spoinę. Zakres zastosowania: obejmuje wykonywanie długich połączeń elementów stalowych o grubości 8-100 mm oraz napawanie stalą. Parametry: średnica drutu elektrodowego (3-6 mm), natężenie prądu (300-1000 A), napięcie łuku (20-40 V) oraz prędkość przesuwu łuku (12-150 m/h ).

Spawanie elektrożużlowe- charakterystyka metody: spawane blachy o brzegach nieukosowanych (obciętych prostopadle do powierzchni) ustawiane są pionowo z pozostawieniem odstępu 30-40 mm między brzegami. W miejscu spawania przestrzeń między brzegami jest zamknięta nakładkami miedzianymi, chłodzonymi wodą, podobnie jak przy spawaniu elektrogazowym. Do tak ograniczonej przestrzeni dostarczane są druty (jeden lub więcej) elektrodowe i dosypywany jest drobnymi porcjami topnika. Stopiony żużel utrzymuje się na powierzchni jeziorka płynnego metalu spoiny. Elektrodą może być również taśma stalowa wsuwana z odpowiednią prędkością do kąpieli żużlowej. Proces spawania po ustabilizowaniu się, przebiega bez jarzenia się łuku, a zamiana energii na elektrycznej na cieplną odbywa się w warstwie płynnego żużla. Stopiony żużel przewodzi prąd ze znaczną rezystancją spełniając rolę źródła ciepła. Silnie nagrzany żużel stapia dopływający drut elektrodowy, równocześnie nadtapia brzegi spawanych blach. Stopiony metal łączy się z nadtopionymi brzegami materiału spawanego i po zakrzepnięciu tworzy spoinę. Rozróżnia się dwie odmiany procesu:- spawanie przesuwne i prowadnicowe. Zastosowanie: łączenie grubych elementów stalowych np blach o grubości ponad 50 mm. Parametry: średnica drutu elektrodowego (2,5-3 mm), natężenie prądu (400-4000 A), napięcie na elektrodzie (35-50 V) oraz prędkość przesuwu elektrod (150-300 m/h ),liczba elektrod, prędkość narastania spoiny (0,5-1,5 m/h).

Pozycje spawania- podstawowe pozycje wykonywania spoin czołowych: podolna, naścienna, pułapowa, pionowa. podstawowe pozycje wykonywania spoin pachwinowych: naboczna, podolna (korytowa), pułapowa, pionowa.

Spawanie elektrożużlowe- (rodzaje: przesuwne i prowadnicowe)blachy nieukosowane ustawione są pionowo z pozostawieniem odstępu 30-40 mm między brzegami. W miejscu spawania przestrzeń między brzegami jest zamknięta nakładkami miedzianymi, chłodzonymi wodą. Do tak ograniczonej przestrzeni dostaczane są druty elektrodowe i dosypywany jest drobnymi porcjami topnik. Stopiony żużel utrzymuje się na powierzchni jeziorka płynnego metalu spoiny. Elektrodą może być też tasma stalowa wsuwana z odpowiednią prędkością do kąpieli żużlowej. Proces spawania po ustabilizowaniu się przebiega bez jarzenia się łuku a zamiana energii elektrycznej na cieplną odbywa się w warstwie ciekłego żużlu. Stopiony żużel przewodzi prąd z znaczną rezystancją spełniając rolę źródła ciepła. Silnie nagrzany żużel stapia dopływający drut elektroowy a równocześnie nadtapia brzegi blach. Stopiony metal łączy się z nadtopionymi brzegami materiału spawanego i po zakrzepnięciu tworzy spoinę. Zastosowanie: grube elementy stalowe ponad 50 mm. Parametry: śr drutu 2,5-3 mm, liczba elektrod, natężenie 400-4000A i napięcie 35-50V, prędkość posuwu elektrod 150-300 m/h prędkość narastania spoiny 0,5-1,5 m/h.

Spawanie ręczne elektrodą otuloną

Źródłem ciepła jest łuk elektryczny stapiający elektrodę i nadtapiający łączone brzegi spawanych części. Metal elektrody stopiony z metalem spawanych części po zakrzepnięciu tworzy spoinę. Otulina elektrody stapiając się wraz z nią ułatwia utrzymanie łuku elektrycznego poprzez zjonizowanie jego przestrzeni, wytwarza osłonę gazową dla kropli metalu przelatujących przez łuk, tworzy żużel pokrywający ułożoną spoinę i wprowadza do niej odtleniacie oraz elwntualnie składniki stopowe. Parametry: średnica elektrody 2-6 mm, natężenie prądu spawania 40-360 A, prędkość przesuwania łuku wzdłuż spoiny 0,12-0,6 m/min. Zastosowanie: metoda uniwersalna, elementy stalowe powyżej 1 mm możliwość spawania we wszystkich pozycjach. Wydajność 2,5 kg/h spoiwa dla typowych elektrod, 4,8 kg/h przy użyciu elektrod o dużej wydajności.

Elektrody: I-E oznacza elektrodę, II-litera oznacza rodzaj otuliny, III-cyfra kolejny nr elektrody danego typu, IV- liczba dwucyfrowa minimalna gwarantowana wytrzymałość spoiwa Rm, A-kwaśna B-zasadowa C-celulozowa R-rutylowa O-utleniająca V-inne, N-do napawania, ES-specjalna, EŻO do spawania żeliwa na gorąco EŻM na zimno. Oznaczenie wg ISO I-E elektroda,II-liczba 3 cyfrowa RM A₅ U, IV-rodzaj otuliny, V pozycja,VI prąd

Pozycje spawania: podolna, naboczna, naścienna, okapowa, pułapowa, pionowa. Składniki otulin: stabilizujące łuk elektryczny, żużlotwórcze, gazotwórcze, odtleniające, uszlachetniające,wiążące

Rodzaje złączy: doczołowe, teowe, krzyżowe, zakładkowe, na zakładkę podgiętą, narożne, kątowe, trójścienne, wielościenne, przykładkowe, przylgowe, wpustowe.

Rodzaje spoin: brzeżna, czołowa, pachwinowa, grzbietowa, otworowa (kołkowa, szczelinowa, pachwinowa)

Zgrzewanie oporowe

Punktowe- polega na łączeniu elementów w punktach przy czym może powstawać jedna lub więcej zgrzein. Cykl zgrzewania: I dociśnięcie elektrodami łączonych elementów II nagrzewanie części przepływającym prądem w miejscu styku do temp topnienia i utworzenie płynnego jądra III stygnięcie zgrzeiny i powstawanie złącza pod dociskiem elektrod. Zastosowanie: różne gałęzie przemysłu np. samochodowym, samolotowym, pojazdów szynowych, budowlanym a także w precyzyjnym- telewizyjnym, radiowym, blachy o łącznej grubości do 8 mm. Parametry: twarde (krótki czas przepływu prądu, duże natężenie i siła docisku) miękkie (krótszy czas przepływu prądu, mniejsze natężenie i siła docisku) siła docisku 150-7000 daN , natężenie prądu 4-40 kA, czas przepływu prądu od 0,02s do kilku sekund

Garbowe- (zakładkowe,doczołowe,prostopadłe,krzyżowe) polega na łączeniu części w miejscach istniejących występów technologicznych zwanych garbami. Garby mogą być wykonane celowo lub mogą stanowić fragmenty łączonych części np. kulista część łba śruby. Łączenie części może się odbywać w jednym lub kilku punktach wzdłuż linii lub na płaszczyźnie. Zastosowanie: blachy 0,5-3 mm, sworzni, czopów, kołków, stosowanie w produkcji wielkoseryjnej np. sprzęt i akcesoria samochodowe, sprzęt kuchenny, lodówki, pralki, meble metalowe, łączenie nakrętek, kołków, śrub, tulejek, sworzni z innymi elementami; druty, rury, pręty na krzyż, łączenie nakładek i wzmocnień na rurach, do łączenia mikroelementów. Parametry: docisk 7-16daN/mm², prąd gęstość 300-500 A/mm² natężenie 4-40 kA i czas przepływu prądu.

Liniowe (na zakładkę, zgniotowe, krawędziowe, liniowo-doczołowe) polega na łączeniu części wzdłuż lini wyznaczonej tocząca się elektrodą lub parą elektrod krążkowych zgrzewarki. Części robocze elektrod stykające się z częściami zgrzewanymi wyznaczają chwilowe miejsca koncentracji nacisku, prądu i miejsca tworzenia się zgrzeiny. Zastosowanie: radiatory, grzejniki płytkowe, wiadra, zbiorniki, gaśnice, opakowania blaszane, obudowy pralek, nadwozia samochodowe, tłumiki. Parametry: natężenie prądu 8-30kA, docisk elektrod 180-1000daN, czas zgrzewania 0,02-0,3s i przerw 0,02-0,3s, prędkość 0,5-12m/min

Doczołowe polega na łączeniu części na całej powierzchni ich przekroju. Ze względu na odmienny charakter nagrzewania części rozróżnia się iskrowe i zwarciowe. Zwarciowe- prąd elektryczny przepływający przez uprzednio dociśnięte do siebie części siłą P powoduje ich nagrzanie. Odkształcenie (spęczenie) nagrzanego metalu i jego połączenie następuje wyniku działania siły przy czym prąd zostaje wyłączony w końcowej fazie zgrzewania. Zastosowanie: druty ze stali węglowych i stopowych, miedzi, aluminium i jego stopów o średnicach 0,3-10 mm oraz ogniwa łańcuchów z prętów do 20 mm. Parametry: dł materiału wystającego z elektrod zgrzewarki (0,5-1,5)d, gęstość i czas przepływającego prądu zgrzewania, docisk zgrzewania 0,5-6 daN/mm², naddatek materiału na spęczenie 40-70% materiału wystającego z elektrod. Iskrowe z wyiskrzaniem ciągłym- jedną ze zgrzewanych części dosuwa się stopniowo do drugiej, w miejscach nierówności powierzchni następuje zetknięcie obu części. Wobec dużej oporności i gęstości prądu w miejscach styku powstają ciekłe mostki metalu, pod wpływem pól magnetycznych mostki zaczynają wędrować po powierzchniach czołowych zgrzewanych elementów nagrzewając je równomiernie, napięcie powierzchniowe prowadzi do przewężenia mostków i ich rozerwania, w miejscach rozerwanych mostków powstają nowe, tworzące się raptownie gazy metalu wyrzucają na zewnątrz cząsteczki ciekłego metalu i tlenki chroniąc jednocześnie powierzchnie zgrzewane przed utlenianiem się, procesowi towarzyszy nieprzerwane wyiskrzanie, odbierane wzrokowo jako snop iskier, spęczenie następuje początkowo przy przepływającym prądzie z jednoczesnym wyciśnięciem ciekłego metalu łącznie z zanieczyszczeniami a następnie odłączeniu napięcia. Iskrowe z podgrzewaniem ciągłym różni się od poprzedniego tym że proces wyiskrzania ciągłego jest poprzedzany wyiskrzaniem przerywanym (5-30 zwarć trwających 0,5-3s z przerwami po 2-6s) podgrzewanie rozszerza strefą wpływu ciepła, zmniejsza gradient temp. i obniża szybkość stygnięcia złącza, zmniejsza moc i ułatwia spęczenie. Zastosowanie: łączenie drutów rur prętów kształtowniki blachy pierścienie. Parametry: dł materiału wystającego z elektrod zgrzewarki, prąd zgrzewania 15-40 kA, gęstość prądu 3-10 A/mm², naddatek materiału na spęczenie, naddatek materiału na skrócenie przez wyiskrzanie, docisk spęczania 5-40 daN/mm², prędkość spęczania 60-400mm/s, prędkość wyiskrzania 1-8mm/s.

Zgrzewanie tarciowe- ciepło niezbędne do tworzenia się zgrzeiny powstaje w wyniku wzajemnego tarcia części. W najprostszym ujęciu proces przedstawia się następująco: jedna ze zgrzewanych części jest nieruchoma natomiast druga przylegając do niej czołowo obraca. Z chwilą przejścia w stan plastyczny powierzchni czołowych następuje zahamowanie części obracającej z jednoczesnym dociskiem osiowym i zgrzaniem. Możliwe jest też obracanie się obydwu części w przeciwnym kierunku lub umieszczenie się obracającego elementu między dwoma nieruchomymi elementami. Zastosowanie: wiertła, frezy, rozwiertaki. Parametry: prędkość obrotowa 300-3600obr/min (liniowa 0,5-4,5m/s), docisk tarcia 1-30daN/mm², czas tarcia 1-120s, docisk 2-40daN/mm² i czas 1-8s spęczania.

Cięcie tlenowe- polega na wypaleniu szczeliny w materiale za pomocą strumienia tlenu, przy współdziałaniu źródła ciepła, najczęściej płomienia gazowego. Cięcie tlenem jest możliwe gdy: metal spala się w tlenie, temp zapłonu metalu w tlenie jest niższa od jego temp topnienia, temp topnienia tlenków (żużla) powstałych powstających czasie cięcia jest niższa od temp zapłonu przecinanego metalu, sumaryczna ilość ciepła wytworzona w procesie cięcia w płomieniu oraz spalenia spalenia materiału w szczelinie utrzymuje temperaturę metalu w płaszczyźnie cięcia powyżej temp zapłonu tego metalu w tlenie. Do cięcia nadają się tylko stale węglowe i niskostopowe. Wzrost zawartości węgle i Cr, Si, wolfram, utrudnia proces cięcia.

Cięcie plazmowe- polega na dzieleniu metali za pomocą strumienia wytworzonego wytworzonego palniku łukowym. Działanie palnika jest uwarunkowane przede wszystkim wolframom elektrodą oraz drążoną duszą miedzianą, izolowaną elektrycznie. W obwodzie zasilania elektrodę (katodę) łączy się z ujemnym biegunem źródła prądu, anodę może stanowić alternatywnie dysza w palnikach z łukiem niezależnym lub na przemian dysza w okresie zajarzenia a następnie przecinany materiał przy cięciu z palnikiem zależnym. Łuk jarzy się w tym przypadku między katodą a dyszą ma charakter jedynie pomocniczy gdyż ułatwia on zajarzenie się łuku głównego przez zjonizowane gazy przecinanym materiałem. Po zajarzeniu łuku głównego, pomocniczy łuk zostaje wygaszony przez przerwanie jego obwodu prądowego. Strumień plazmy uzyskuje się na skutek przepuszczenia gazu przez łuk elektryczny. Wysoka temp powyżej 20000°C zależna od mocy łuku oraz zjawisko zwężenia łuku w otworze dyszy miedzianej umożliwiają uzyskanie skoncentrowanego strumienia zjonizowanych gazów o dużej energii kinetycznej. Otrzymane w ten sposób specyficzne źródło ciepła w postaci strumienia plazmy jest wykorzystywane do wytapiania wąskich szczelin w operacjach cięcia metali. Jako gaz plazmotwórczy można stosować mieszaniną argonowo-wodorową, azotowo-wodorową, czysty azot lub sprzężone powietrze.

---