Nazwisko i imię Marcin Walczak		LABORATORIUM ZE SPAWALNICTWA
Kierunek Wydz. Mechaniczny	Grupa 22		Ocena	Podpis
Temat ćwiczenia Spawanie łukowe w osłonie gazów

W atmosferze gazów obojętnych można spawać elektrodą nietopliwą TIG i elektrodą topliwą MIG. Atmosfera argonu lub helu podwyższa temperaturę łuku i osłania topiony metal przed dostępem tlenu i azotu z powierza; tlenki znajdujące się na powierzchni metalu ulegają rozpyleniu przez jonizowany gaz ochronny. Dzięki temu metale i stopy nieżelazne niespawalne łukiem, elektrodą otuloną a tylko z trudnością spawalne palnikiem przy użyciu topników można spawać w atmosferze z gazów szlachetnych bez udziałów topników, używając gołego drutu jako spoiwa.

Spawanie elektrodą nietopliwą w atmosferze gazów ochronnych jest podobne do gazowego. Spawanie odbywa się bez dodawania spoiwa (cieńsze elementy) lub z jego dodawaniem, topionego w łuku jednocześnie z metalem rodzimym. Pałeczkę spoiwa należy wprowadzać w obszar łuku pod możliwie jak najmniejszym kątem do powierzchni spawanego materiału.

Do spawania elektrodą nietopliwą stosuje się jako gazy ochronne argon lub hel. Zarówno argon jak i hel nie łączą się chemicznie z żadnym metalem. Do spawania w osłonie z gazów szlachetnych stosuje się najczęściej elektrody wolframowe. Odznaczają się one największą odpornością na działanie wysokich temperatur.

Na prawidłowy przebieg procesu spawania elektrodą nietopliwą bądź topliwą w atmosferze gazów szlachetnych mają wpływ następujące parametry:

• natężenie prądu,

• napięcie łuku

• sposób przyłączenia części spawanej do obwodu prądu spawania

• średnica elektrody

• średnica drutu elektrodowego

• prędkość spawania.

Przed rozpoczęciem spawania warstwa tlenków musi być bezwzględnie usunięta zarówno z krawędzi spawanych przedmiotów jak i ze spoiwa.

Ważnymi czynnikami wpływającymi na jakość spoiny jak również na trwałość elektrody są odpowiednie wysunięcie poza dyszę oraz czas między przerwaniem obwodu spawania a przerwaniem dopływu argonu.

Wysunięcie elektrody ponad ustaloną wartość powoduje konieczność zwiększenia odległości między dyszą a przedmiotem spawanym. Wymaga to zwiększenia zużycia argony dla uzyskania pewnej osłony.

Przed zajarzeniem łuku należy elektrodę uprzednio rozgrzać do czerwoności, korzystając z płytki grafitowej lub węglowej, a następnie zajarzyć łuk przez zbliżenie elektrody do materiału na odległość około 5 mm aż do uzyskania przeskoku iskry.

METODA TIG

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.

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.

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.

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

Spawanie elektrodą topliwą

W procesie spawania łukowego elektrodą topliwą w atmosferze dwutlenku węgla zachodzić mogą trzy formy przechodzenia ciekłego metalu z drutu elektrodowego do spoiny :

• przechodzenie kroplowe (zwarciowe) metalu elektrodowego, natryskowe (bezzwarciowe) i mieszane.

Kroplowe przechodzenie metalu elektrodowego z topiącej się elektrody polega na przechodzeniu metalu do jeziorka w czasie kolejnych zwarć wywołanych zetknięciem się kropli z powierzchnią jeziorka. Ten sposób przenoszenia materiału występuje podczas spawania przy tzw. krótkim łuku, niskich natężeniach prądu i małych średnicach drutu elektrodowego. Taki proces spawania nadaje się do spawania blach cienkich we wszystkich pozycjach. Natryskowe przechodzenie metalu topiącej się elektrody polega na przechodzeniu ciekłego metalu w postaci strugi bardzo drobniutkich kropelek do jeziorka przez łuk nie powodując w nim zwarć. Przy tym sposobie przechodzenia metalu nie zachodzi gaśnięcie łuku, a natężenie i napięcie posiadają prawie stałą wartość.

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.

SPAWANIE 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) .

1

1

---