KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ LABORATORIUM SPAJALNICTWA
Wykonujący ćwiczenie: Doroszuk Marek Dejneka Mirosław	Grupa dziekańska: MD 105.1a	Data wykonania: 7 - XI- 2002
Temat: Spawanie elektryczne elektrodą topliwą w osłonie gazów GMA.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z teoretycznymi podstawami metody oraz z działaniem aparatury stosowanej do spawania w atmosferze gazów ochronnych.

2. Literatura i materiały pomocnicze.

Sprawozdanie zostało wykonane na podstawie literatury:

Orłowicz Władysław: Spawalnictwo. Laboratorium.

Wojciechowski Wojciech: Techniki wytwarzania. Tom III. Wybrane zagadnienia ze spawalnictwa.

Pilarczyk Józef: Spawanie i napawanie elektryczne metali.

oraz notatki z wykładu.

3. Podstawy teoretyczne.

Spawanie w osłonach gazów jest powszechnie stosowane do spawania i napawania, zależnie od przyjętej metody. Może ono odbywać się w osłonie gazów szlachetnych - całkowicie nieaktywnych chemicznie (argon, hel) lub gazów aktywnych (dwutlenek węgla, mieszaniny argonu lub helu z tlenem, wodorem, azotanem lub CO₂). Powszechnie stosowane metody spawania:

• metoda MIG (spawanie w osłonie gazów elektrodą topliwą, która stanowi drut elektrodowy)

• metoda MAG (spawanie w osłonie dwutlenku węgla elektrodą topliwą, która stanowi drut elektrodowy)

• metoda TIME (spawanie w osłonie gazowej, w skład której wchodzą: argon, hel, dwutlenek węgla, tlen).

3.1 Spawanie w osłonie argonu (metoda MIG).

Ma ono zastosowanie do spawania aluminium i jego stopów, miedzi i jej stopów oraz stali wysokostopowych. Łuk elektryczny jarzy się między spawanym materiałem mechanicznie podawanym drutem. Spawanie odbywa się w atmosferze argonu lub helu. Zarówno argon jak i hel są gazami chemicznie obojętnymi, a ich wpływ na przebieg spawania i własności spoiny ma charakter fizyczny. Odmienne właściwości obu gazów powodują, że ich wpływ na proces spawania jest różny. Argon, z uwagi na niższy potencjał jonizacji, nie wymaga stosowania wysokiego napięcia łuku, co odbija się na ilości ciepła wydzielonego podczas spawania, która jest mniejsza niż w przypadku stosowania helu. Rodzaj użytego gazu wpływa również na kształt i wielkość spoiny; wysoki współczynnik przewodzenia ciepła helu sprawia, że wzrasta średnica „rdzenia” łuku, co pociąga za sobą zmniejszenie koncentracji ciepła- spoina staje się „płytsza” i szersza. Z kolei stosowanie argonu prowadzi do tego, że głębokość wtopienia jest dość znaczna, a dzieje się tak na skutek dużej koncentracji ciepła w wąskim łuku wywołanej małym współczynnikiem przewodzenia cieplnego.

Do spawania metodą MIG stosujemy elektrody:

SpG1, SpG4, SpG2, SpG1N1.

1. Spawanie w atmosferze dwutlenku węgla ( metoda MAG).

Spawanie w osłonie dwutlenku węgla stosuje się do łączenia elementów konstrukcyjnych ze stali węglowych i niskostopowych oraz staliwa. Zasada spawania w atmosferze CO₂ jest podobna do spawania drutem w atmosferze argonu (metoda MIG). Zamiast atmosfery argonu stosuje się w tej metodzie atmosferę dwutlenku węgla, dlatego urządzenia do spawania metodą MIG i MAG są te same. Dozuje się tylko inny gaz. Oprócz dwutlenku węgla do osłony łuku stosuje się mieszanki gazowe, w skład, których wchodzą gazy obojętne: argon i hel oraz gazy aktywne: dwutlenek węgla, tlen, wodór i azot. Dodawanie aktywnego składnika polepsza warunki jarzenia się łuku, zmniejsza ilość rozprysków, a także ogranicza wpływ ugięcia łuku. Dodatek dwutlenku węgla do argonu zwiększa głębokość wtopienia i wpływa korzystnie na wielkość i kształt lica. Dysocjujący CO_{2­­ ­}zwiększa objętość gazu osłonowego zapewniając lepszą ochronę jeziorka ciekłego metalu. Jednym z kryteriów doboru składników mieszanki gazowej jest, w przypadku spawania stali, jej zdolność do utleniania metalu spoiny. Zawartość tlenu w stopicie obniża własności mechaniczne spoiny, a zwłaszcza jej udarność. Zawartość CO₂ w mieszankach gazowych (argonowych) nie przekracza 30 %, a tlenu 12%. Przy spawaniu metodą MAG z użyciem elektrod rdzeniowych osłona gazowa łuku wspomagana jest żużlem wytwarzanym z proszku rdzeniowego znajdującego się wewnątrz elektrody wykonanej w postaci cienkościennej rurki, tak jak w przypadku elektrod rdzeniowych używanych do spawania automatycznego łukiem krytym. Elektrody rdzeniowe stosuje się przede wszystkim do spawani i napawania stali.

Do spawania metodą MAG stosujemy elektrody:

wg. PN SpG3S, SpG4S, SpG3S1,SpG4S1

wg. Normy Europejskiej EN440, EBDSG2 -Huta Baildon, G423CG3Si1

3.3 Spawanie metodą TIME.

Spawanie metodą TIME charakteryzuje się głębokim wtopieniem przy bardzo wysokiej wydajności. Tak wysokie parametry uzyskano dzięki specjalnej osłonie gazowej łuku, w skład której wchodzą: argon, hel, dwutlenek węgla, tlen. W metodzie tej gazy wchodzące w skład mieszanki nie tylko tworzą osłonę łuku i jeziorka ciekłego metalu, ale oddziaływają dodatkowo na przebieg samego procesu; argon stabilizuje proces jarzenia się łuku, hel zwiększa jego przewodność cieplną, zaś tlen i częściowo dwutlenek węgla podnoszą jego moc cieplną, a także wpływają na obniżenie napięcia powierzchniowego. Prędkość spawania w metodzie TIME są bardzo duże osiągając niekiedy wartość 1800 [m/h].

Do spawania metodą TIME stosujemy elektrody:

SpG4, Sp18-8.

4. Szkic stanowiska laboratoryjnego i jego opis.

Rys. Spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów:

1-bęben drutem elektrodowym

2-drut elektrodowy

3-rolki podające drut

4-ślizg doprowadzający prąd

5-łuk jarzący się w osłonie gazów

6-reduktor

7-przepływomierz

8-podgrzewacz gazu

9-butla z gazem osłonowym

10-źródło prądu

11-przedmiot spawany

5. Szkic i opis złącza.

Dwie blaszki wykonane ze stali St3S wymiarach 20 X 70 i grubości g = 4 mm zostały połączone spoiną czołową położoną w pozycji podolnej. Elementy łączyliśmy za pomocą elektrody o symbolu SpG-3S i średnicy d = 1.2 mm. Do spawania użyliśmy prądu stałego o parametrach: A = 130A i U = 24V. Prędkość podawania drutu przez rolki wynosiła 800 m/h, a ciśnienie gazu osłonowego (CO₂) wynosiło 0.03MPa.

6. Analiza i wnioski końcowe.

Analizując wygląd powstałego złącza stwierdzamy, że jakość spiny jest dobra. Spoina nie posiada zażużlenia - co jest zaletą tej metody. Powstałe złącze posiada prawidłowy przetop i lico ma kształt zbliżony do prawidłowego. Metodą tą można spawać bardzo cienkie blachy, elektroda nie przystaje do materiału, co jest kolejną zaletą. Praktycznie ta metoda nie posiada żadnych wad.

---