PAWEŁ ŚLIWA Gr. 23	Laboratorium z technik wytwarzania		WMiBM
Ćwiczenie nr 3	TEMAT: METODY SPAWANIA ŁUKOWEGO W OSŁONACH GAZOWYCH.
OCENA	DATA	PODPIS
	2000-11-06

W osłonie gazów obojętnych można spawać elektrodą nietopliwą (np. wolframową) i elektrodą topliwą. Spawanie elektrodą nietopliwą nazywane jest powszechnie metodą TIG, a elektrodą topliwą - MIG.

Przy spawaniu elektrodą nietopliwą łuk jarzy się między elektrodą wolframową lub węglową i materiałem spawanym, a w razie potrzeby wprowadza się do strefy łuku stopiwo.

Przy spawaniu elektrodą topliwą drut rozwija się z bębna i stapia w łuku jarzącym się między materiałem spawanym i tym drutem.

Przy spawaniu elektrodą topliwą i nie topliwą gaz ochronny (argon) osłania łuk i jeziorko metalu przed dostępem tlenu i azotu z powietrza.

Elektrody nietopliwe wykonuje się najczęściej z wolframu. Są one stosowane do spawania w osłonie argonu ze względu na wysoką temperaturę topnienia (3380°C). Ponadto wolfram charakteryzuje się bardzo małym współczynnikiem przewodności cieplnej. Podobnie parowanie wolframu nawet w bardzo wysokich temperaturach w atmosferze obojętnej jest znikomo małe.

Czystość elektrody powinna wynosić 99,5% wolframu (W). Wszelkie zanieczyszczenia są szkodliwe, gdyż obniżają temperaturę topnienia elektrody.

Elektrody wolframowe z domieszką od 1 do 15% tlenku toru (ThO₂) mają lepsze własności przy spawaniu i większą trwałość. Elektrody torowane charakteryzują się łatwiejszą emisją elektronów, lepszą stabilizacją jarzenia łuku, dają się obciążyć większym o 25% prądem spawania w porównaniu z elektrodami nietorowanymi; żywotność ich jest o 50% dłuższa niż elektrod z czystego wolframu. Elektrody wolframowe używane do spawania w osłonie argonu mają średnice od 1 do 8mm.

Argon jest gazem obojętnym, bezbarwnym, bez smaku, bez zapachu i cięższym od powietrza. Przy temperaturze 0°C 1m³ argonu waży 1,8 kg, dlatego dobrze osłania miejsce spawania. Czystość argonu używanego do spawania zależy od materiału spawanego. Do spawania aluminium i jego stopów czystość argonu powinna wynosić 99,8%. Przy spawaniu miedzi i jej stopów maksymalna zawartość zanieczyszczeń nie może przekroczyć 0,1%. Do spawania stali stopowych wystarczy czystość powyżej 98%. Dopuszcza się zanieczyszczenia do 1% tlenu, 0,2% dwutlenku węgla i 0,5% wilgoci, resztę stanowi azot.

W procesie spawania argon osłania łuk elektryczny i jeziorko metalu, usuwa tlenki (np. przy spawaniu aluminium i jego stopów) oraz łatwo się jonizuje, co pozwala na utrzymanie łuku elektrycznego.

Przy spawaniu prądem stałym elektrodą nietopliwą łuk elektryczny zajarza się przy otwartym gazie na płytce grafitowej, a następnie sprowadza w miejsce spawania.

Przy spawaniu prądem zmiennym łuk zajarza się przez zbliżenie elektrody do przedmiotu spawanego na odległość ok. 3mm.

Spawanie w osłonie gazów aktywnych (dających atmosferę) nazywane jest metodą MAG. Najczęściej stosowanym gazem aktywnym jest dwutlenek węgla (CO₂).

Spawanie w osłonie CO₂ charakteryzuje się następującymi cechami:

- spawanie możliwe we wszystkich pozycjach przy grubościach blach od 1mm wzwyż,

- proces spawania można zautomatyzować,

- proces spawania przebiega szybko,

- części spawane mają małe odkształcenia cieplne,

- dwutlenek węgla stosowany przy spawaniu jest bardzo tani,

- spoiny ułożone w osłonie CO₂ mają dobrą jakość,

- proces ma większą wydajność.

Przy spawaniu w osłonie CO₂ może wystąpić duży rozprysk metalu, co jest zjawiskiem niekorzystnym. Wielkość rozprysku zależy od wielu czynników:

- mała gęstość prądu spawania uniemożliwia drobnokropelkowe topnienie elektrody;

- wysoka temperatura łuku powoduje wzrost ciśnienia i gwałtowne wydzielenie się gazów z kropli lub jeziorka; krople te często wybuchają i wyrzucają ciekły metal poza obręb słupka łuku i osłony gazowej;

- nadmierna długość wolnego wylotu drutu (odległość między punktem topienia się drutu elektrodowego i końcem rurki prądowej w uchwycie) powoduje tworzenie się większych kropel;

- nierówne wielkości kropli są spowodowane zmianami napięcia łuku występującymi przy źródłach prądu o opadającej charakterystyce statycznej;

- rozprysk powoduje również zanieczyszczony dwutlenek węgla (szczególnie wilgoć);

- niewłaściwy kontakt między drutem spawalniczym i rurką prądową powoduje zaburzenia w jarzeniu się łuku.

Stale węglowe i stopowe można spawać w osłonie CO₂ przy odpowiednim doborze drutu elektrodowego. W wysokiej temperaturze dwutlenek węgla rozpada się na tlen i tlenek węgla.

Tlen tworzy z płynnym metalem szkodliwe związki - tlenki metali. Aby temu zapobiec, drut elektrodowy do spawania stali węglowych zawiera określoną ilość tzw. odtleniaczy (Si, Mn), wiążących wydzielony tlen i osadzających się w postaci warstewki tlenków na powierzchni spoiny.

Półautomaty do spawania w osłonie CO₂ składają się z szafki sterowniczej (1), uchwytu spawalniczego (2), źródła prądu (3), butli z gazem ochronnym (4), reduktora i podgrzewacza (5) oraz podajnika drutu (6).

Źródłem prądu do spawania w osłonie dwutlenku węgla może być prostownik spawalniczy lub przetwornica spawalnicza.

Regulacja parametrów odbywa się przez zmianę szybkości podawania drutu elektrodowego oraz przez zmianę charakterystyki statycznej.

Napięcie [U]

Natężenie [I]

Charakterystyka statyczna źródła prądu przy spawaniu metodą MIG.

---