Zgrzewanie - jest to proces technologiczny łączenia tworzyw technologicznych przez oddziaływanie cieplno-mechaniczne realizowane w temperaturze na ogół niższej od temperatury topnienia łączonych tworzyw.
Spawanie - proces technologiczny łączenia tworzyw metalicznych poprzez oddziaływanie cieplne w temperaturze wyższej od temperatury topnienia spawanych tworzyw.
Lutowanie - proces technologiczny łączenia poprzez oddziaływanie cieplne w temperaturze niższej od łączonych tworzyw a wyższe od materiałów pośredniczących
- miękkie - temp do 500C
- twarde - >500C ~1000C
Łuk elektryczny- stałe wyładowanie elektryczne o małym napięciu(10-50V)napięciu dużym natężeniu prądu 0,1-200A utrzymywanym dzięki słupowi zjonizowanym.
Budowa elektrod
Stosuje się otuliny o różnych grubościach w stosunku do średnicy rdzenia i mogą być;
Elek. cięnkootulone gdzie gr. Stanowi 20 % średnicy rdzenia, sredniootulone 20-40% sr. Rdz.
grubootulone pow.40% sr. Rdz.
bardz grubootulone ok. 100% ,
proszkowe i wielowarstwowe.
W zależności od skł. zawartych otulinie
Rozr. się elektrody kwaśne(EA) ,zasadowe(ED), rutylowe(ER) utleniające(EO),celulozowe(EC) i specjalne(ES).
W skład otulin elek. wchodzą
-surowce mineralne; rudy żelaza
mangan,tytan krzemionka,fluoryt, węglany i In. Zasadniczym celem surowców jest wytworzenie żużla o odp. Wł. Spawalniczych i metalurgicznych
-metale i żelazostopy; żelazomangan,żelazo wanad,żelazokrzem a także chrom nikiel al. I inne. Zasadniczym celem tych metali jest uzupełnienie składu chemicznego spoiny a także ich rafinacja i odtlenienie.
-surowce organiczne;mączka drzewna celuloza krochmal.Celem tych surowców jest wytw. atmosfery gazowej osłaniającej jeziorko przed atmosferą zew.
Pozycje spawania
-podolna (PA)
-naścienna (PC)
-pionowa(PG, PF)
-pułapowa(PE)
Rodzaje złączy
1. czołowe
2. pachwinowe
Ad1.
-jednostronne
-dwustronne
-teowe z 1 lub 2 spoinami
-krzyżowe z dwoma spoinami
-narożowe z 1 spoina
Ad2.
-zakładkowe
-nakładkowe jednostronne lub obustronne
-teowe z 1ub 2 spoinami
-krzyżowe z 1lub2 spoinami
-otworowe
Spawania dzielimy;
-łukowe z elek. otulona,
- łukiem krytym,
- osłonie gazu
-elektrożużlowe
-laserowe
-elektronowe
-gazowe
-termitowe
Spawanie łukowe z elek. otuloną
jest procesem, w którym połączenie uzyskuje się przez stopienie ciepłem luku elektrody topliwej otulonej mat. Spawanego. Plazma łuku elek. jaży się miedzy rdzeniem metalowym elektrody a materiałem rodzimym. Spoinę złącza tworzą; rdzeń metaliczny elektrody, składniki stopowe elektrody oraz nadtopione brzegi mat. Rodzimego(udział mat. Rodzimego zależy od mat. Spawanego i techniki spawania i wynosi 10 do 40%). W skład atmosfery gazowej zależy od składu chemicznego elektrody i stanowią go głównie, CO2, H,2O, CO i produkty ich rozpadu. Do podstawowych parametrów należą -rodzaj i natężenie prądu, bowiem od biegunowości zależy kształt spoiny i głębokość spoiny.
- nap. Łuku elektrycznego
-prędkość spawania
-średnica rdzenia elektrody i jej położenie względem złącza.
Spawanie łukowe z łukiem krytym jest procesem, w którym połączenie trwałe uzyskuje się w wyniku stapiania obszarów spawania i elektrody ciepłem łuku elek. osłoniętej warstwom topnika. Podczas spawania łuk elek. Jest niewidoczny nie ma, więc rozprysku metalu a ilość tworzących się gazów spawalniczych jest bardzo mała.
Topnik po przejściu w stan ciekły jest utrzymywany nad obszarem spawania w postaci czaszy tworzącej komorę wypełnioną gazem i oparami metali. Spawanie realizowana jest pod lekkim nadcisnienim, co sprzyja kształtowaniu lica spoiny. Skład topnika jest tak dobrany, aby spełniał funkcje spawalnicze i metalurgiczne.
Podstawowe zadania topnika
-rafinujące działanie na ciekły metal spoiny
- regulacja składu chem. Spoiny
-zwiększenie jonizacji a przez to stabilności jarzenia się łuku
-formowanie powierzchni lica spoiny
Rozróżnia się dwa rodzaje topników
-neutralne niezawierające dodatków stopowych
-aktywne zawierające sproszkowane metale
Podstawowe parametry spawania z łukiem krytym.
-średnica drutu elek. 3-6 mm
-natężenie prądu 200-1000A
-napięcie łuku 20-40 V
-prędkość spawania 12-150m/min.
Spawanie elektrożużlowe
Jest szczególną modyfikacją procesu spawania z łukiem krytym. Umożliwia wykonanie złączy o dużej, gr. W pozycji pionowej po 1 przejściu.
Dodatkowy mat., który może stanowić drut pełny, pręt, płyta, taśma jest stapiany w kąpieli żużlowej przewodzącej prąd elek. I przechodzą do jeziorka spoiny tworząc złącza. Temp procesu wynosi 2000C Krople ciekłego metalu przepływają przez żużel w kierunku jeziorka ulegają rafinacji i są chronione przed dostępem do atmosfery.
Brzegi przedmiotów spawanych i nakładki formujące tworzą komorę utrzymywaną przez cały proces spawania. Nakładki formujące mogą być wyk. z miedzi, grafitu lub mat. Ceramicznego. Mogą być stałe lub przesuwne. Spawanie to stosuje się do łączenia przedmiotów o gr. 12- 3000mm
Wykonanych ze stali, staliwa żeliwa, niklu, aluminium, miedzi, tytanu i ich stopów.
Podstawowe wady tego spawania;
-nie plastyczne złącza
-bardzo duże liniowe energie spawania(50* 105kJ/m).
- wydłużony cykl cieplny
-mała prędkość chłodzenia i szybkość krzepnięcia powodują gruboziarnistość spoin i anizotropie właściwości.
Spawanie w osłonach gazów polega na łączeniu elementów pod wpływem ciepła łuku elektrycznego w atmosferze gazów. Osłonę stanowią gazy obojętne lub aktywne chemicznie. Rozróżnia się 3 metody spawania w atm. gazów;
-TIG- elektroda nie topliwa wolframowa w osłonach gazu(argonu, helu, argon+hel)
-MIG-elektroda topliwa w osłonach gazów szlachetnych
-MAG- elektroda w osłonie, CO2
Metoda TIG; źródłem ciepła jest łuk elek. jarzący się między elektrodą wolframową nietopliwą a materiałem rodzimym. Atmosfera gazu chroni przed dostaniem się atmosfery zewnętrznej. Można spawać tą metodą metale nieżelazne i ich stopy, stale kwaso i żaroodporne oraz stale stopowe.
MIG-do spawania aluminium, miedzi i ich stopów oraz stali wysokostopowych. Łuk elek. Jarzy się miedzy spawanym mat. A mechanicznie podawanym drutem, odbywa się to w atmosferze argonu.
MAG- stosuje się do łączenia konstrukcji ze stali węglowej niskostopowej oraz staliwa. Zasada jest podobna do metody MIG.
Spawanie laserowe
- źródłem ciepła jest wiązka promieniowania świetlnego. Nagrzewanie materiału zachodzi w wyniku absorpcji fotonów. Do celów spawalniczych stosuje się lasery w postaci kryształu lub szkła oraz lasery gazowe. Lasery mogą działać w sposób ciągły lub impulsowy.
Zalety
-spawanie w dużych odl.
- spawanie w kilku punktach jednocześnie
- światło laserowe może być widoczne lub niewidoczne.
-spawanie w trudno dostępnych miejscach
Spawanie termitowe
W spawaniu tym źródłem ciepła jest reakcja aluminotermiczna. W reakcji tej aluminium pobiera tlen od tlenków żelaza tworząc tlenek aluminium i czyste żelazo.
Stosuje się do naprawy Czesio grubych ścianach.
Spawanie elektronowe
Źródłem ciepła jest wiązka elektronów emitowanych z dużą prędkością w kierunku żarzącej się wolframowej katody do spawanego materiału pod wpływem wysokiego napięcia.
Zalety
-brak stref wpływu ciepła
-możliwość wyk. złącz ceramiczno-metalicznych
-znikome paczenie się materiału rodzimego
Wady
-koszt
-bardzo silne promieniowanie rentgenowskie
-układ musi znajdować się w próżni
Spawanie gazowe
Łączenie odbywa się przez nadtopienie krawędzi i dodatkowego materiału, który po zakrzepniecu tworzą spoinę.
Źródłem ciepła jest płomień uzyskany ze spalonego gazu w atmosferze tlenu. Gazem może być acetylen wodór i propan-butan. Acetylen jest gazem bezbarwnym o słabym zapachu czosnkowym, mieszanka c2h2 z powietrzem lub tlenem. Mieszanka od 2.2-81% stanowi mieszankę wybuchową. Powiększa się znacznie objętość.
Katalizatorami procesu są proszki srebra lub miedzi.
Charakterystyka płomienia, rozróżnia się trzy rodzaje płomienia
-obojętny gdzie β=1.1-1.2
-nawęglający β <1.2
-utleniający β>1.2
Płomień obojętny składa się z 3 stref
1-jądro, strefa wstępnego spalania temp. Do 2500C
2-strefa redukująca o rozpiętości 3-5mm temp. Do 3200C
3-kita płomienia temp. Łagodnie obniża się do 1000C strefa ta składa się głównie z azotu pary wodnej dwutlenku węgla
Rozróżnia się spawanie w lewo i w prawo
Czynniki decydujące o przenoszeniu łuku elek.
-napniecie powierzchniowe
-siła grawitacji
- siła elektromagnetyczna odcinająca krople ciekłego metalu od końca elektrody
- ciśnienie gazów wydzielających się
-eksploatacyjne parowanie metalu
-przepływ plazmy łuku elek.z prędkością bliską prędkości dźwięku
7 typów przenoszenia ciekłego metalu do jeziorka spawalniczego
-kulisty
-rzutujący
-odpychanie natryskowe
-strumieniowe rozpylanie
-rotacyjne przenoszenie kropel
-eksplozyjne przenoszenie kropel
Wady zewnętrzne
-brak przetopu lub nadmierny przetop
-wlęsnięcie lub wypukłość spoiny
-uskok
- nierównomierność
-przetopienie
- rozlew
-porowatość, przepalenia
-pęknięcia poprzeczne podłużne i promieniste
-wypaczenie i zwichrowanie
Wady wewnętrzne
-pęcherze kuliste, kanalikowe podłużne
-łańcuch pęcherzy
-żużel pasmowy
-przyklejenie brzegowe i między warstwowe
5 klas wadliwości złącza
1- najmniejsza wadliwość
5- największa wadliwość
Ocenę wad określa się na postawie radiogramów wzorcowych oraz tzw. Kart wad standardowych
Skład złącza spawanego
-materiał rodzimy
-strefa wpływu ciepła
-strefa wtopienia
-spoina