Inżynieria wytwarzania: Spawalnictwo
Nazwisko i imię: Jędrzej Kozerawski		Semestr: 2	Wydział: BMiZ	Kierunek: Mechatronika		Grupa dziek./lab: 6/2
Temat ćwiczenia: Spawanie ręczne łukowe elektrodą otuloną.
Data wykonania ćwiczenia: 18.05.2011r.	Data i podpis prowadzącego:				Ocena:

1. Spawanie łukowe ręczne elektrodą otuloną

Jest procesem, w którym trwałe połączenie uzyskuje się w wyniku stopienia ciepłem łuku elektrycznego topliwej elektrody otulonej i materiału spawanego. Łuk elektryczny jarzy się między rdzeniem elektrody pokrytym otuliną i spawanym materiałem. Ustawione po odpowiednim kątem względem złącza elektroda otulona jest przesuwana ręcznie przez operatora wzdłuż linii spawania. Spoinę złącza tworzą stopione ciepłem łuku: rdzeń metaliczny elektrody, składniki metaliczne otuliny elektrody oraz nadtopione brzegi materiału spawanego.

Osłona łuku to gazy i ciekły żużel powstałe w wyniku rozpadu otuliny elektrody. Skład osłony gazowej to: CO₂, CO, H₂O i produkty ich rozpadu.

Przenoszenie metalu w łuku może odbywać się grubokroplowo, drobnokroplowo lub natryskowo.

Otulina może być zasadowa, kwaśna, rutylowa, celulozowa lub mieszana (rutylowo kwaśna, rutylowo zasadowa).

Funkcje otuliny to:

- osłona łuku przed dostępem atmosfery

- łatwe zajarzanie łuku spawalniczego

- stabilizacja łuku spawalniczego

- wprowadzenie do obszaru spawania pierwiastków odtleniających, wiążących azot i rafinujących ciekły metal spoiny

- wytworzenie żużla

Żużel ma wpływ na:

- wielkość przenoszonych kropel stopiwa

- zabezpieczenie kropli ciekłego metalu stopiwa i jeziorka spawalniczego przed dostępem gazów z atmosfery

- ochronę i formowanie krzepnącego ściegu spoiny i opóźnienie jego stygnięcia

- regulacja składu chemicznego spoiny

Elektroda z otuliną kwaśną (A):

- duża ilość tlenków żelaza i odtleniaczy, tlenki manganu, krzemu i żelazomangany w otulinie

- kwaśny żużel powoduje dropnokroplowe (natryskowe) przenoszenie metalu

- powstają spoiny o płaskim i gładkim licu

- przeznaczona do spawania w pozycji podolnej i nabocznej oraz w ograniczonym zakresie w pozycjach przymusowych

- większa tendencja do powstawania pęknięć krystalizacyjnych

- zazwyczaj nie wymaga suszenia (chyba że pojawią się białe wykwity na otulinie, a łuk jarzy się niestabilnie; występuje nadmierny rozprysk i porowatość spoin - wtedy elektroda wymaga suszenia przez jedną godzinę w temperaturze 100-150°C)

Parametry spawania elektrodą otuloną:

- rodzaj i natężenie prądu spawania

- napięcie łuku

- prędkość spawania

- średnica elektrody

- położenie (pochylenie) elektrody w stosunku do złącza

Biegunowość prądu:

- przy prądzie stałym biegunowość decyduje o: prędkości stapiania elektrody, głębokości wtopienia, charakterystyce przenoszenia metalu w łuku oraz rozkładzie ciepła w łuku

- biegunowość dodatnia - więcej ciepła generowane w materiale rodzimym (70%), więc większa głębokość wtopienia

- biegunowość ujemna - więcej ciepła generowane na elektrodzie (70%), więc większa prędkość stapiania

- biegunowość dodatnia jest używana do spawania materiałów nieżelaznych, aluminium i stopów, brązów, niklu i w pozycjach przymusowych

- przy prądzie stałym może wystąpić zjawisko ugięcia łuku - przyczyna tworzenia się rozprysków, przyklejeń i braku przetopu (spowodowane oddziaływaniem linii sił pola magnetycznego na łuk spawalniczy, które są indukowane w wyniku przepływu prądu przez spawany materiał lub wskutek tworzenia się podczas spawania znacznej ilości żużla nieprzewodzącego prądu elektrycznego lub oddziaływania pola magnetycznego źródła prądu lub magnetyzmu szczątkowego spawanego materiału)

Prąd przemienny:

- mniejsza stabilność jarzenia się łuku

- stapianie pewnych gatunków elektrod jest utrudnione lub wręcz niemożliwe

- równomierne obciążenie sieci elektrycznej

- minimalne ugięcie łuku

- można spawać z większym natężeniem prądu i elektrodami o większej średnicy

W celu ograniczenia zjawiska ugięcia łuku należy:

- zmienić prąd na przemienny, zwłaszcza gdy spawa się prądem o natężeniu I>250 A

- utrzymać krótki łuk podczas spawania

- zmniejszyć natężenie prądu, co wiąże się ze zmniejszeniem prędkości spawania

- zastosować technikę spawania krokiem wstecznym (skokowo-krokową)

- zastosować na długości złącza kilka spoin sczepnych

- zmienić kąt ustawienia elektrody względem złącza spawanego (pochylenie elektrody w kierunku ugięcia łuku)

- wykonać odmagnesowanie przedmiotu spawanego

- doprowadzić prąd w kilku miejscach

Pozycje spawania:

- Podolna (PA)

- Naboczna (PB)

- Naścienna (PC)

- Okapowa (PD)

- Pułapowa (PE)

- Pionowa z dołu do góry (PF)

- Pionowa z góry do dołu (PG)

Spawanie:

- stali niskowęglowych

- stali niskostopowych o wysokiej wytrzymałości

- stali specjalnych wysokostopowych

- staliwa

- żeliwa szarego i sferoidalnego

- miedzi i jej stopów

- niklu i jego stopów

- aluminium i niektórych jego stopów

Nie można spawać:

- metali reaktywnych takich jak tytan, hafn czy cyrkon, gdyż osłona łuku elektrod otulonych jest niewystarczająca do zapewnienia odpowiedniej ochrony przed dostępem gazów z atmosfery

- metali trudnotopliwych takich jak wolfram, niob, tantal czy molibden, gdyż temperatura łuku jest niewystarczająca do dobrego przetapiania brzegów tych metali

2. Spawanie łukiem krytym

Spawanie łukiem krytym (z ang. Submerged Arc Welding; SAW) jest procesem, w czasie którego łuk spawalniczy jarzy się między podawanymi w sposób ciągły drutem elektrodowym a elementami spawanymi i jest niewidoczny, gdyż jest przykryty warstwą ziarnistego topnika, którego część stapia się, tworząc na spoinie usuwalną warstwę żużla.

Zalety:

- duża wydajność procesu

- wysoka i stabilna jakość złączy spawanych

- możliwość uzyskiwania dużych prędkości spawania

- brak rozprysków i gładkie lico spoin

Wady:

- brak możliwości obserwacji procesu spawania

- ograniczenie zakresu stosowania metody w zasadzie tylko do pozycji podolnej i nabocznej

- konieczność suszenia topnika

- konieczność zbierania topnika i usuwania żużla po wykonaniu każdego ściegu

- wysoki koszt urządzeń spawalniczych

Parametry:

- rodzaj prądu i biegunowość

- gatunek drutu elektrodowego

- średnica drutu elektrodowego

- gatunek ziarnistości topnika

- natężenie prądu spawania

- napięcie łuku

- prędkość spawania

- wylot drutu elektrodowego

- pochylenie złącza spawanego

- pochylenie elektrody względem złącza

- miejsce przyłączenia bieguna źródła prądu

3. Wnioski

Bardzo duży wybór różnorodnych gatunków elektrod otulonych, dostępnych teraz na rynku, o coraz to lepszych właściwościach spawalniczych umożliwia spawanie większości materiałów konstrukcyjnych. Możliwe jest również wykonanie połączeń metali i stopów różniących się znacznie właściwościami fizycznymi, jak np. stali niestopowej z nierdzewną stalą austenityczną, stali wysokostopowych z miedzią. Spawanie elektrodą otuloną jest stosowane wszędzie tam, gdzie jest utrudnione technicznie lub nieuzasadnione ekonomicznie zastosowanie spawania zmechanizowanego, półautomatycznego lub automatycznego. Metoda ta dzięki swej uniwersalności technicznej i technologicznej umożliwia łączenie elementów w warunkach warsztatowych i montażowych w dowolnych pozycjach i miejscach niedostępnych dla uchwytów spawalniczych TIG czy MIG/MAG.

---