Metody spawania

- spawanie gazowe 311-G ;: najczęściej przy spalaniu acetylenu w temperaturach do 3100°C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 0,4 mm do 40 mm.

- spawanie elektryczne: z wykorzystaniem spawarki - urządzenia opierającego swą pracę na zjawisku łuku elektrycznego w temperaturach do 4000°C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 1 mm do 80 mm.

- Spawanie elektrodami otulonymi (Metoda 111)

- spawanie łukiem krytym

- spawanie w osłonie gazów

- Metoda MIG 131 (Metal Inert Gas) - jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (AR, He, Ar + He). Metoda ta jest stosowana do spawania i napawania we wszystkich pozycjach w sposób automatyczny lub półautomatyczny.

- Metoda MAG 135 (Metal Active Gas) - jest to spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego chemicznie (CO₂, CO₂ + gaz obojętny).

- Spawanie łukowe drutem rdzeniowym.

- Metoda TIG 141 (Tungsten Inert Gas) - jest to spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych (Ar, He, Ar + He). Umożliwia ona spawanie prawie wszystkich metali i ich stopów oraz łączenie ze sobą różnych metali i stopów. Uzyskiwany metal spoiny jest stopem roztopionej części materiału rodzimego i spoiwa (drut, pręt, pałeczka) podawanego w strefę jarzenia się łuku. Częściej stosowane są stopy zbliżone składem do materiału rodzimego jednak z domieszkami, które powodują poprawę jakości połączeń spawanych w różnych jej aspektach. TIG charakteryzuje się możliwością stosowania we wszystkich pozycjach.

Spawanie elektrodami otulonymi (ang. Manual Metal Arc Welding - MMA) to najstarsza i najbardziej wszechstronna metoda spawania łukowego. W trakcie trwania procesu spawania łuk elektryczny jarzy się między końcem pokrytej otuliną metalowej elektrody a spawanym materiałem. Powstające w wyniku tego gazy chronią przed wpływem atmosfery ciekłe jeziorko spawalnicze. Topiąca się otulina tworzy na powierzchni jeziorka żużel, który chroni krzepnący metal spoiny przed wpływem atmosfery i zbyt szybkim chłodzeniem. W zależności od gatunku łączonych materiałów należy stosować odpowiednie elektrody, które są wytwarzane w setkach różnych odmian. Metoda ta jest głównie stosowana do spawania stalowych konstrukcji, w przemyśle stoczniowym i w większości branży produkcyjnych. Mimo że jest stosunkowo mało wydajna - co wynika z konieczności wymieniania elektrod i usuwania żużla - to jednak nadal zalicza się do najbardziej elastycznych, a ponadto doskonale sprawdza się w miejscach, do których dostęp jest ograniczony.

Spawanie łukiem krytym Spawanie łukiem krytym (SAW - Submerged Arc Welding) polega na łączeniu elementów metalowych za pomocą elektrody w otulinie granulowanego topnika. Z powodu wytwarzania wysokiej temperatury przez łuk elektryczny, topnik stapiając się tworzy ochronną warstwę żużla pokrywającego spoinę i nie dopuszcza do utlenienia spawu. Tego typu proces spawania prowadzi się zwykle za pomocą w pełni zautomatyzowanego sprzętu, dostępne są także ręcznie prowadzone uchwyty. Dla zwiększenia wydajności spawania stosuje się rozwiązanie z kilkoma elektrodami. Metoda spawania łukiem krytym, dzięki bardzo dużej szybkości spajania, bardzo dobrze nadaje się do wykonywania długich prostoliniowych złączy w pozycji podolnej. Metoda jest często stosowana w trakcie produkcji zbiorników ciśnieniowych, w zakładach chemicznych, w trakcie wytwarzania dużych konstrukcji stalowych, w pracach naprawczych oraz w przemyśle stoczniowym. Zastosowanie napawanie, spawanie blach o dużej grubości (>10 mm), spawanie automatyczne w liniach spawalniczych, montaż dużych konstrukcji stalowychmZalety metody dobra jakość spoiny, dobra wydajność pracy, wysoka sprawność energetyczna, dobre warunki pracy spawacza - łuk elektryczny schowany jest pod warstwą topnika Wady metody aby spawać w pozycji innej niż pozioma, należy zastosować specjalne oprzyrządowanie (w praktyce niestosowane), przed spawaniem topnik musi być odpowiednio przygotowany (konieczne suszenie), metoda używana jedynie w halach produkcyjnych

Spawanie MIG/MAG (ang. Metal Inert Gas / Metal Active Gas) - spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych (MIG) lub aktywnych (MAG). Jako gazy ochronne najczęściej stosuje się argon, hel oraz mieszaniny tych gazów. Natomiast jako gazy aktywne - dwutlenek węgla lub jego mieszaninę z argonem.

W metodzie MIG/MAG łuk elektryczny jarzy się między spawanym materiałem a elektrodą w postać drutu. Łuk i jeziorko ciekłego metalu są chronione strumieniem gazu obojętnego lub aktywnego. Metoda nadaje się do spawania większości materiałów,dobierając druty elektrodowe odpowiednie dla różnych metali.

TIG - (ang. tungsten inert gas) ,zwanej też GTAW - Gas Tungsten Arc Welding, oznaczoną kodem 141 to metoda spawania nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych takich jak argon, hel lub mieszanki argonu i helu. Łuk jarzy się pomiędzy elektrodą wykonaną z wolframu (zielona) lub wolframu z dodatkami (Tor, Lantan, Cer - inne kolory oznaczeń), a spawanym materiałem.

Zastosowanie: Do spawania ręcznego lub automatycznego. Metodą TIG spawa się wszystkie gatunki stali, zwłaszcza stale wysokostopowe oraz metale nieżelazne. Największe zastosowanie znajduje przy łączeniu aluminium i stopów aluminium ze względu na uzyskanie lepszych złącz niż przy spawaniu gazowym. Najczęściej stosowane parametry technologiczne: natężenie 5 - 600 A napięcie 10 - 30 V prędkość spawania 0,3 - 1,2 m/min średnica elektrody 0,5 - 6,4 mm natężenie przepływu gazu ochronnego 7 - 20 litr/min. Zalety dobra jakość połączeń, możliwość zrobotyzowania, spawanie elementów o szerokim zakresie grubości, możliwość spawania we wszystkich pozycjach Wady mała wydajność w przypadku spawania ręcznego, w przypadku spawania ręcznego, jakość połączeń zależna od umiejętności spawacza, konieczność stosowania dodatkowej osłony przed wiatrem przy spawaniu w przestrzeni otwartej,

Spawalność stali - zdolność materiałów metalowych do tworzenia złączy spawanych (spoin) o wymaganych, z góry określonych własnościach w wyniku zaistnienia procesów fizykochemicznych) decydują o niej:

- czynniki metalurgiczne (skład chem., zaw. C i składników stopowych, sposób wykonywania i wykańczania wytopu, stopień zanieczyszczenia wtrąceniami niemet.)

- czyn. konstrukcyjne (rodzaj i sztywność konstrukcji złącza spawanego, pole pow. przekroju łączonych elem, położenie spoin)

- czyn. technologiczne (metoda spawania, rodzaj i średnica zastos. spoiwa, moc źródła ciepła użytego do spaw)

- łatwospawalne: (do 40mm grubości), wszystkie stale niskowęgl., do 0,25%C;

- średniospawalne: wymagają dodatk. zabiegów, większe średn. elektrod, podgrzew. przed spaw., większe natęż. prądu, wolniejsze spaw., niektóre st. niskostop.;

- trudnospawalne: wymagają obr. cieplnej po spaw., żeliwo, stale wysokostop.;

- niespawalne: mimo stos. wszystkich metod nie dają się łączyć, niektóre stopy aluminium,

spawalność metalurgiczna: zależy od składu chem., od zaw. gazów, od wtrąceń niemetal..

Równoważnik węgla:
dobra spawaln.

technologiczna - zal. od met. spaw., techniki, warunków spaw., temp.

konstrukcyjna - zależy od rodz. sztywności konstrukcji, od wielk. łączonych el., od rodz spoin.

3 .Spawanie gazowe - spaw. gdzie źródłem ciepła jest płomień gazowy (acet.-tlenowy), z użyciem spoiwa, następuje nadtopienie krawędzi materiału i spoiwa.

- spoiwa - druty, po stopieniu łączące elem. (materiał spoiwa łączy się z mat. spawanym), skład chem. najlepiej taki jak mat. spawany

- gazy techniczne stosowane w spawalnictwie - TLEN (gaz niepalny, podtrzymuje palenie), Argon, hel (szare butle), wodór (czerwona butla, musi stać), ACETYLEN

- własności acetylenu - gaz palny, wysoka temp. płomienia (3100-3200°C), bezzapachowy, bezbarwny lecz techniczny posiada specyficzny zapach, sprężany do 15 MPa, otrzymywany w wytwornicach acetylenowych

- wybuchowość mieszaniny acetylenowo - tlenowej - podgrzewanie do 300°C, powyżej wybucha, a techniczny do 130°C, powyżej polimeryzacja - wybucha z powietrzem, reaguje wybuchowo pod ciśnieniem atmosferycznym, gdy stężenie C₂H₂ 2,7-82% (gaz wybuchowy)

Przechowywanie:

- acetylenu - przechow. pod ciśn. 1,5 MPa w żółtych butlach, wypełnionych masą porowatą i acetonem

- tlenu - przechowywany w niebieskich butlach z zaworem ze stożkiem i reduktorem, przy ciśnieniu 15MPa - 150Atm, po 20MPa - postać ciekła

- metody spawania acetylenowego - w lewo dla elem 1-4 mm, w prawo powyżej 4mm (do 15 mm, lepsza jakość spoiny, wydajne), w górę

- Technologia spawania płomieniowego: przygotowanie do spawania (oczyszczanie z farb, lakierów, tlenków), przygotowanie krawędzi, zamocowanie elem. względem siebie, spawanie właściwe.

- płomień acetylenowo - tlenowy - w jądrze zachodzi rozpad acet. na wodór i węgiel, którego rozjarzone cząstki świecą jaskrawym blaskiem, w stożku spalanie wodoru na parę wodną i węgla na tlenek węgla, najwyższa temp. 2-3 mm od jądra, w kicie płomienia następuje spalanie tlenku węgla na dwutlenek węgla, to spalanie następuje przy częściowym udziale tlenu pobieranego z powietrza, I etap - C₂H₂+O₂=2CO+H₂, II etap - CO+H₂+O₂=CO₂+H₂O, dobrze wyreg. płomień powinien się składać z wyraźnego krótkiego jądra oraz ze słabo świecącej kity, gdy
to płomień normalny, gdy > 1,2 to nadmiar tlenu, płomień utleniający (kita skrócona, tlenki osłabiają metal, tworzą się pęcherze, do cynku, mosiądzu, żeliwa), gdy < 1,2 pł. nawęglający (nieodpowiedni do spaw stali, ale do Al. i stopów Al, Ni, st. wysokowęglowe), zalety płomienia: tanie, łatwo opanować, ale wprowadza zbyt dużo ciepła

Urządzenia acetylenowe:

- wytwornice - wytwarzają acetylen w reakcji wody z karbidem
(CaC₂ + 2H₂O -> C₂H₂ + Ca(OH)₂), wytworzony w wytwornicach acetylen należy oczyścić z pyłu i usunąć z niego parę wodną, siarkowodór i inne zanieczyszczenia, ciśnienie 0,15MPa

- budowa wytwornicy dopływowej ENHA-1 - ma postać zbiornika, w którym zachodzi reakcja między węglikiem wapnia i wodą, przenośna

- reduktory: zadanie, budowa - obniżenie ciśnienia wylotowego gazu, do wysokości ciśnienia roboczego, utrzymanie tego ciśnienia na stałej wysokości przez cały czas pracy urządzenia, zaopatrzony jest w dwa manometry: ciśnienia gazu w butli i ciśnienia zredukowanego (po rozprężeniu). Reduktory tlenu i acetylenu zbud. podobnie, red. tlenu mocowane za pomocą nakrętki nakręcanej na gwintowany wylot zaworu, malowane na niebiesko, red. acetylenu zamoc. do butli za pomocą obejmującego zawór strzemiączka oraz śruby, pomalowane na biało.

- bezpieczniki: zadanie - bezp. wodny zabezpiecza przed cofnięciem się płomienia lub tlenu

- palniki: budowa i zasada działania - do dokładnego wymieszania acetylenu z tlenem i wytworzenia mieszaniny o wymaganym udziale objętościowym obydwu składników, najczęściej smoczkowe (acet. zasysany przez strumień tlenu przepływający przez dyszę zwaną smoczkiem, wymieszanie obydwu gazów w wymiennej nasadce, do palnika doprowadzony tlen pod ciśnieniem, zasysa acet. wskutek podciśnienia), rzadko bezsmoczkowe (równoprężne), budowa: uchwyt, trzon, rękojeść, doprow gazu, zawory regulacyjne, nasadki.

Spawanie łukowe elektrodami otulonymi - proces, w którym trwałe połączenie uzyskuje się przez stopienie ciepłem łuku elektrycznego topliwej elektrody.

- powstawanie łuku elektrycznego - łuk elektryczny jarzy się między rdzeniem elektrody (pokrytej otuliną), a spawanym materiałem, może być zasilany prądem stałym (z biegunowością dodatnią lub ujemną) lub prądem przemiennym

- temperatura łuku - ok. 6000K

- Stosowane źródła prądu - spawarki wirujące (zasilana prądem 3-fazowym, przy rozruchu zmiana połączenia), transformatory spawalnicze (transformator + bocznik magnetyczny do ustawiania natężenia prądu) i prostowniki spawalnicze (dodatkowo selenoid, prostownik diodowy lub tyrystorowy, zapewniają bardziej stabilny łuk i równomierne przenoszenie spoiwa przy małych natężeniach), spawarki inwektorowe (najtańsze, najmniejsze i najwydajniejsze)

- charakterystyka statyczna źródeł prądu - musi być opadająca, dzięki czemu nawet duże zmiany napięcia łuku (przy zmianie jego długości spowodują nieznaczne zmiany natężenia prądu spawania, tylko tyrystorowe źródła prądu mają pionową charakterystykę statyczną dlatego zapewniają stałość natężenia nawet przy dużych zmianach napięcia

- Rodzaje spoin - czołowa, pachwinowa

- pozycje spawania - podolna, naścienna, pionowa (z dołu do góry), pułapowa, okapowa

- Elektrody otulone - podział - cienko otulone
; średnio ot. = 1,2 - 1,4; grubo ot. > 1,4; proszkowe, wielowarstwowe, oznaczanie np. EA 1.46 (R_m = 460MPa)

EA - kwaśne, EB - zasadowe, ER - rutylowe (TiO₂),

EC - celulozowe, EU, EO - utleniające, EN - do napalania,

ES - specjalne, EŻO, EŻM - do żeliwa,

wg. AWS A5.1-69: Exxyz - xx - min. wytrzym. na rozciąg.,

y - pozycje spawania (1 - wszystkie, 2- podolna i naboczna),

z - rodzaj otuliny (0,1 - celulozowa, 2,3 - rutylowa, 5,6,8 - zasadowa, 7 - kwaśna)

• Spawanie w osłonie gazów ochronnych:

metoda MAG (GMA) - zasada spawania - połączenie otrzym. się przez stopienie metalu spawanych przedmiotów i topliwej elektr. ciepłem łuku el. jarząc. się między, a spawanym przedmiotem, a tą elektrodą w osłonie gazu obojętnego, można spawać we wszystkich pozycjach

- CO₂ jako gaz aktywny - znaczny rozprysk, nie można osiągnąć przenoszenia natryskowego, jako dodatek zwiększa wartość prądu krytycznego

- mieszanki gazowe - redukujący (miedź): N₂, Ar + N₂, utleniający (stale): Ar + O₂, CO₂, Ar + CO­_2­,CO₂ + O₂, He + Ar + CO₂

- drut elektrodowy - pełny drut 0,5 - 4,0mm, podawany w sp. ciągły z prędkością 2,5 do nawet 50m/s

- zastosowanie - wysokiej jakości połączenia wszystkich metali (tj. stale węglowe i niskostopowe, odporne na korozję, specjalne, aluminium, miedź, nikiel, tytan i ich stopy)

Metoda MIG - zasada spawa­nia - jak MAG, tylko, że gaz jest nieaktywny (Ar, He lub Ar + He)

- zastosowanie - zasadniczo wszystkie metale (Al, Cu, Mg i ich stopy), poza stalami węglowymi

Metoda TIG (GTA) - zasada spawania - połączenie otrzym. się przez stopienie metalu spawanych przedmiotów i materiału dod. ciepłem łuku el. jarząc. się między nietopliwą elektr., a spawanym przedmiotem w osłonie gazu obojętnego, najczystszy z procesów, elekr. wykonana z wolframu lub jego stopu, regulowana, gaz chłodzi elektr. i chroni wszystko przed dostępem gazów atm.

- źródło prądu i biegunowość przy spawaniu stali stopowych: DC(-) (wszystkie)/AC (poniż. 3,2mm), miedzi i stopów miedzi DC(-)/AC, stopów magnezu AC,DC(-)/DC(+) aluminium i stopów aluminium: AC/DC(+)/DC(-) (ponad 3,2mm), tytan DC(-),

niklu i stopów niklu DC(-)

Spawanie łukiem krytym (pod topnikiem) - zasada spawania - proces, w którym trwałe połączenie uzyskuje się w wyniku stopienia obszaru spawania i elektrody ciepłem łuku elektrycznego, jarzącego się w obszarze osłoniętym warstwa topnika między w/w elektrodą, a spawanym przedmiotem, nie widać łuku i niema odprysków, mała ilość dymu, skład topnika dobierany jest metalurgicznie podobnie jak otuliny

- zastosowanie - spawanie stali niskowęglowych, niskostopowych, wysokostopowych oraz niekt. st. aluminium, w budowie statków, zbiorników ciśnieniowych, rur o dużej średnicy, dźwigarów i belek

• Obróbka cieplna

Po zakończeniu prac spawalniczych bardzo często wykonuje się obróbkę cieplną złącza. Obróbkę należy przeprowadzić według parametrów podanych w kartach technologicznych złączy spawanych, oraz kartach technologicznych obróbki cieplnej i wykonać ją mogą osoby odpowiednio przeszkolone na kursie wyżarzania i posiadające cechy wyżarzacza. Obróbkę cieplną przeprowadza przy zastosowaniu wyżarzarki indukcyjnej oporowej, pieca propanowo-powietrznego lub palnika propanowo-powietrznego. W czasie przeprowadzania

obróbki cieplnej, wymagany jest ciągły pomiar temperatury z rejestracją wykresu. Szerokość nagrzewania strefy, powinna obejmować spoinę i strefę wpływu ciepła. Szerokość jest równa w przybliżeniu potrójnej szerokości spoiny od strony lica na każdą stronę licząc od osi złącza. Po przeprowadzonej obróbce cieplnej złącza, wyżarzacz wybija swoją cechę obok cechy spawacza.

Dopuszcza się odstąpienie od obróbki cieplnej:

przy spawaniu elementów ze stali węglowej o max.Zawartości C = 0,25% jeżeli ich grubość rzeczywista nie przekracza 36 mm,

złącz doczołowo-obwodowych na rurach o średnicy do 57 mm i grubości ścianki do 8 mm wykonanych ze stali 15HM i 10H2M omywanych spalinami - jeżeli temperatura robocza złącza wynosi odpowiednio dla stali 15HM - 380 °C i 10H2M - 480°C a złącze wykonano metodą TIG lub palnikiem acetylenowo-tlenowym.

Ciecie termiczne cięcie tlenowe - zasada cięcia - polega na doprowadzeniu metalu na osnowie żelaza (w obszarze ciecia) do temperatury zapłonu (1050C dla żelaza i 1380C dla stali 1,6% C) , powyżej której następują reakcje egzotermiczne tlenu z żelazem (strumień tlenu utlenia i nadtapia cięty metal oraz wyrzuca ze szczeliny produkty utleniania i ciekły metal), podgrzewanie odbywa się za pomocą gazu palnego (najczęściej acetylen)

- warunki cięcia - temp. zapł. < temp. topnienia (tylko met. w osnowie Fe), temp. topn. tlenków metalu < temp. topn. metalu, reakcja spal. metalu musi być r. egzotermiczną, wsp. przew. ciplnego met. musi być mały

- budowa palnika do cięcia tlenem - z inżektorowym mieszaniem gazy palnego z tlenem w korpusie palnika i z mieszaniem w dyszy-

- zastosowanie - cięcie przedmiotów stalowych o grubościach od 3,0 do ok. 2000mm

Ciecie plazmowe - stapianie i wyrzucanie metalu ze szczeliny ciecia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym, jarzącym się między elektrodą nietopliwą a ciętym przedmiotem, plazmowy łuk elektryczny jest silnie zjonizowanym gazem o dużej energii kinetycznej, przemieszczającym się z dyszy plazmowej (zwężającej się w kierunku ciecia) z prędkością bliską prędkości dźwięku, temperatura mieści się w granicach 10000 - 30000K

- gazy plazmotwórcze - do 25mm - powietrze lub O₂ (100 - 300A), ponad 25mm - N₂ (do 750A), stale odporne na korozję i met. nieżelazne - Ar + H₂, Ar + N₂ (do 1000A)

- palnik plazmowy z hakiem zewnętrznym -

- palnik plazmowy z hakiem wewnętrznym -

- zastosowanie - cięcie stali odpornych na korozję oraz metali nieżelaznych

Spoiwo- w spawaniu i lutowaniu material dodatkowy przeznaczony do wytworzenia spoiny (lutowia, elektroda spawalnicza); w budownictwie materiał sproszkowany, najczęściej pochodzenia mineralnego, który po zmieszaniu z wodą lub innym roztworem tężeje i twardnieje nabierając cechy ciała stałego. Spoiwo budowlane dzielimy na: powietrzne- twardniejące w powietrzu (gips) \Hydrauliczne-twardiejace w wodzie i na powietrzu(cement)

Spoina- w spawalnictwie miejsce spojenia dwóch przedmiotów, część złącza spawanego powstała z metalu rodzimego który w procesie spawania uległ stopieniu.

Ze względu na wzajemne ustawienie spajanych części rozróżniamy spoiny: czołowe, bieżne, pachwinowe, grzbietowe i otworowe. W budownictwie to fuga lub szczelina pomiedzy dwoma elementami budowlanymi wypelniona zaprawa budowlaną.

Spawanie- odmiana spajania realizowana przez lokalne stopienie łączonych elementów bez wywierania nacisku

Spawanie gazowe

-gazowo-tlenowe; w których ciepło niezbędne do spawania jest dostarczane w wyniku spalania gazu lub mieszanki gazu z tlenem dostarczonym pod ciśnieniem

-acetylenowo-tlenowe; z użyciem acetylenu jako gazu palnego w towarzystwie tlenu dostarczonym pod ciśnieniem

-propanowo-tlenowe; z użyciem propanu jako gazu palnego w towarzystwie tlenu dostarczonym pod ciśnieniem

-wodorowo-tlenowe; z użyciem wodoru jako gazu palnego w towarzystwie tlenu

acetylenowo-tlenowe charakterystyka

-płomien, szybka przemieszczająca się reakcja chemiczna której towarzyszy emisja światła i wydzielanie się ciepła

-w płomienu naturalnym utleniacz i paliwo są zmieszane ze soba lub mieszają się w momencie spalania

Palnik- urządzenie służące do wytwarzania w sposób regularny strumienia ciepła o wysokiej temp w postaci płomienia lub plazmy;stosuje się w paleniskach kotłów i pieców, do spawania i lutospawania , do ciecia , do hartowania powierzchniowego

Palnik wodoro-tlenowy - w kształcie dwóch koncentrycznie osadzonych rur o różnej średnicy zawężonych u wylotu; wewnętrzna zasilana tlenem a zew. Wodorem; temp płomienia siega nawet 3000 stopni. Stosujemy do spawania, ciecia, topienia

Palnik acetylenowo-tlenowy - składa się z rękojeści, dwóch zaworów regulujących dopływa gazów, komory mieszania, dyszy; stosowanie do spawania gazowego, lutospawania, do podgrzewania przy kuciu i gięciu; reakcja spalania C2H2+O2, max temp 3150 stopni

Płomień acetylenowo-tlenowy: 3 strefy jądro o temp 300-1000 stopni strefa redukująca , 2-3mm od dyszy, temp 3050-3150 stopni kita o temp ok. 1200 stopni

Płomień acetylenowo-tlenowy: Rodzaje

Normalny- powstaje gdy na jedna objętość acetylenu przypada nieco wieksza ilość tlenu

Nawęglający - nadmiar acetylenu

Utleniający- nadmiar tlenu

Metody spawania gazowego:

W lewo: jest to metoda stosowana przeważnie do spawania cieńszych blach - gdy grubość metalu nie przekracza 4 mm. Palnik (2) prowadzimy od prawej do lewej strony przy pochyleniu pod kątem od 60° (przy blachach grubszych), do 30° (przy cieńszych). Spoiwo (drut) (1) prowadzi się pod kątem około 45° przed palnikiem. Płomień palnika roztapia brzegi metalu tworząc otworek w dolnej części metalu.

W prawo: metoda stosowana, gdy grubość metalu przekracza 4 mm. Spawanie to wymaga ukosowania brzegów zależnie od ich grubości na „V” lub „X”. Palnik (2) prowadzi się prostoliniowo od strony lewej do prawej pod kątem około 55°, natomiast spoiwo (1) pod kątem około 45° wykonując nim ruchy w obrębie jeziorka (3) w kierunku poprzecznym do kierunku spawania lub w kształcie półksiężyca. W tej metodzie spawania spoiwo porusza się za palnikiem.

W górę: elementy ustawione są pionowo. Palnik (2) i spoiwo (1) przesuwa się z dołu do góry. Podczas spawania palnik należy prowadzić równomiernie pod kątem około 30° do osi, a spoiwo skokowo pod kątem około 20° do osi.

Rodzaje Cięcia -tlenem -laserowe -plazmowe -Strumieniem wody

-łukowe; lukowo-powietrzne elektroda grafitową, elektrodą otuloną,łukowo-tlenowe, metodą GMA, metodą GTA

CIECIE TLENOWE; spalanie podgrzanego płomieniem gazowym metalu w strumieniu czystego tlenu , stosowane do stali weglowych i niskostopowych, a przy uzyciu odpowiednich topików- do żeliwa , także dla stali austenitycznych, przy uzyciu lancy tlenowej - do betonu i skał; istotą ciecia tlenowego jest wypalanie szczeliny w metalu za pomoca strumienia tlenu przy współdziałaniu źródła ciepła najczęściej płomienia gazowego

Warunki ciecia tlenowego;

-metal spala się w tlenie

-temp zapłonu metalu w tlenie jest nizsza od temp topnienia metalu

-Temp topnienia żużla powstającego w czasie cięcia powinna być niższa od temp zapłonu przecinanego metalu

-powstający w trakcie cięcia żużel powinien być rzadkopłynny, a metal możliwie niską przewodność cieplną

-ilość ciepła wytworzona w płomieniu oraz ze spalania metalu powinna utrzymywać temp w miejscu cięcia wyższą od temp zapłonu metalu

Im wyższa zawartość węgla w stali tym wyższa temp zapłonu

Negatywnie na proces cięcia wpływa stan powierzchni( rdza,farba,smar) dlatego blachy przed cieciem powinny być piaskowane lub śrutowane. Najcześciej używamy acetylenu jako gazu podgrzewającego oraz stosuje się palniki uniwersalne, w przypadku stosowania innych gazów (tańsze)mankamentem jest wydłużenie czasu do nagrzania blachy do temp zapłonu

Budowa palnika smoczkowego: -rekojeść -zawory acetylenowy, tlenowy -przewód mieszankowy -dysza płomieniowa -nakretka łącząca rękojeść z nasadką -główka palnika do cięcia -dysza tnąca-wózek lub cyrkiel

Cięcie ręczne; -proces powszechnie stosowany i uniwersalny -niska dokładność , wymagana jest nastepnie odp obróbka mechaniczna -uniwersalność sprzętu -przecinanie elementów stalowych o grubości 3-300mm -predkość ciecia zależy od grubości blachy -zależnie od grubości blachy dobieramy odp. Dyszę i łuskę palnika oraz ciśnienie gazów -odległość jądra od powierzchni 3-6mm

Cięcie pakietowe;

-jednoczesne wycinanie blach o grubości 0,5-3 mm ułożonych w pakiecie -warunkiem otrzymania prawidłowego ciecia jest odp docisniecie do siebie odp oczyszczonych blach -skarajne blachy powinny być grubsze -proces może być zmechanizowany -grubość pakietu nie powinna przekraczac 120mm

Cięcie lancą tlenową

- do cięcia długich bloków, skrzepów hutniczych, betonu - lance stanowi rura stalowa o średnicy wew. 10-15mm i dlugości 4-8 m wypełniona drutami ze stali niskowęglowej i zasilana tlenem -stosowane także lance proszkowe(żelazny lub aluminiowy- zamiast pretów) - rozpoczyna się od nagrzania za pomocą innego palnika konca lancy do 1300stopni, po czym otwieramy dopływ tlenu powodując jej spalanie, koniec lancy przesuwa się do ciętego materiału i drąży otwór

CIĘCIE PLAZMOWE- jako gazu plazmotwórczego uzywa się mieszanek Ar-H2, N2-H2 lub rzadziej czystego azotu bądź powietrza, w porównaniu z cięciem tlenowym cięcie plazmowe (prędkość cięcia) jest 3 lub 2-ktotnie wieksza przy grubościach 5-15 mm lecz wyrównuje się przy 30mm

Akcelerator plazmy- urządzenie do przyspieszania zjonizowanego gazu (plazmy) wykorzystywany do badań reakcji termojądrowych a w spawalnictwie do ciecia, komora jonizacyjna połączona z zewnętrznym układem zasilającym i zasadniczy kanał akceleracyjny w którym nastepuje przyspieszenie i ostateczne uformowanie plazmy; uzyskiwane prędkości plazmy 10^7cm/s;

CIĘCIE LASEROWE; wytapianie szczeliny skoncentrowaną wiązką promieni laserowych, polega na miejscowym intensywnym nagrzewaniu materiału wiazka światła monochromatycznego, olbrzymia gęstość wąskiego strumienia energii powoduje intensywne topienie i parowanie materiału w szczelinie cięcia. Lasery do ciecia instalowane SA na automatach sterowane numerycznie, lub fotoelektrycznie

Metoda ta umożliwia;

-ciecie wszystkich metali i stopów pokrytych tworzywami sztucznymi, farba itp.

-ciecie materiałow organicznych i nieorganicznych; gumy Pvc itp.

Do cięcia metali (głownie stali) stosuje się głowice laserowe zasilane tlenem, natomiast do ciecia materiałow łatwopalnych głowice zasilane gazem ochronnym najczęściej azotem, gaz ochronny zapobiega powstawaniu tlenkow w szczelinie, co ułatwia proces.

Wyżarzania: Ujednoradniające - temp 1050-1200, ok 100-200 niższa od temp. Solidus, wygrzewanie długotrwałe i studzenie, cel - ograniczenie niejednorodności składu chemicznego, spowodowanego mikrosegregacja, a w części także likwacja Normalizujące - temp. 30-50 wyzsza od Ac1 wygrzanie i studzenie w spokojnym powietrzu. Cel - uzyskanie jednorodnej struktury drobnoziarnistej -> poprawa własności mechanicznych. Dla stali niestopowych konstrukcyjnych i staliwa Zupełne - temp o 30-50 wyższa od linii GSE, wygrzanie i wolne studzenie z piecem, cel- zmniejszenie twardości i naprężeń wewnętrznych, zwiększenie ciągliwości stali Niezupełne - temp 30-50 wyższa od Ac1 cel - drobnoziarnista struktura Izotermiczne - odmiana zupełnego, nagrzanie do temp o 30-50 wyższej od Ac1 wygrzanie szybkie chłodzenie do tem nico niższej od Ac1 wytrzymanie izotermiczne w tej temp az do zakończenie przemiany perlitycznej i chłodzenie w powietrzu Cel - zmniejszenie twardości po zupełnym Sferoidyzujące - nazywane zmiękczaniem, nagrzanie stali do temp zbliżonej do Ac1, wygrzanie, bardzo wolne chłodzenie do temp 600 i dowolne chłodzenie do temp otoczenia. Otrzumujemy cementyt kulkowy - sferoidyt w osnowie ferrytu - niewielka twardość, dobra skrawalność, podatność na odkształcenia plastyczne Perlityzujące - ostudzenie stali do temp niższej od Ar1 - następuje przemiana perityczna, ponowne nagrzanie do temp austenityzowania - hartowanie. Powstaje rozdrobniony austenit - większa dyspersja martenzytu poprawa własności Wyżarzanie rekrystalizujące (rekrystalizacja) - 550÷650°C. Poddaje się mu wyroby wcześniej obrabiane plastycznie na zimno w celu usunięcia niekorzystnego wpływu zgniotu. Wyżarzanie odprężające -400÷500°C. W tych temperaturach stop zyskuje znaczną plastyczność,usunięcie wewnętrznych naprężeń (powstałych podczas krzepnięcia odlewu lub spoiny) zamienienie ich na odkształcenia plastyczne.

Hartowania: zwykłe - do zakresu austenitu, szybkim schłodzeniu w kąpieli chłodzącej poniżej temperatury początku przemiany martenzytycznej, aż do temperatury otoczenia. Szybkość chłodzenia ważna- odkształcenia hartownicze. Chłodzenie w wodzie jest bardziej intensywne niż w oleju. stopniowe - nagrzanie, szybkiemu schłodzeniu (stopionej saletry), do temperatury nieco powyżej temperatury przemiany martenzytycznej i przetrzymaniu,wyrównanie temperatur w całym przekroju . W drugiej fazie,(kąpiel wodnej lub olejowej), następuje dalsze schładzanie, w celu uzyskania przemiany martenzytycznej. uniknięcie naprężeń hartowniczych. wprawa. izotermiczne (bainityczne) -uzyskanie struktury bainitu dolnego. Przeprowadzamy ją podobnie jak w przypadku hartowania stopniowego,czas wytrzymania w kapieli pośredniej większy- zajścia przemiany baintycznej, po czym dalsze chłodzenie może następować w powietrzu powierzchniowe wytworzeniu struktury martenzytycznej jedynie w cienkiej strefie przypowierzchniowej, nie wywołując zmian strukturalnych w rdzeniu dzięki szybkiemu nagrzewaniu tylko tej strefy do temp Ac3. W wyniku tego uzyskujemy korzystną kombinację własności twarda powierzchnię odporną na ścieranie i zmęczenie oraz ciągliwy rdzeń. Płomieniowe, indukcyjne, kąpielowe, elektrolityczne odpuszczania - nagrzanie do temp. poniżej A₁,ok. 550⁰C. Czas dwóch godzin. Czasami trzykrotne odpuszczanie po jednej godzinie.Poprawa ciągliwości materiału i zmniejszenie naprężeń, kosztem obniżenia jego twardości. Niskie (100-250⁰C - stal węglowa, wyroby nawęglane i hartowane powierzchniowo, łożyska), średnie (250-450⁰C - resory, sprężyny), i wysokie (450-600⁰C - stale konstrukcyjne, narzędziowe do pracy na gorąco i szybkotnące. nawęglanie - nasycanie stali węglem. poddaje się stale niskowęglowe o zawartości do ok. 0,2% C, przez co zawartość C zwiększa się do ok. 1% C. Po zahartowaniu twardość powierzchni (ok. 60 HRC) i ciągliwy rdzeń, co w wielu konstrukcjach jest rozwiązaniem optymalnym. Nawęglanie przeprowadza się przy temperaturze 930°C - zwykle ok. 10 h. Nawęglanie można przeprowadzać w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych.nawęglanie w ośrodkach stałych nawęglanie w ośrodkach ciekłych -. nawęglanie w ośrodkach gazowych - atmosfery nawęglaniu gazowym - wytwarzane w specjalnych wytwornicach z gazu ziemnego, koksowego, generatorowego, świetlnego. Może też być wykorzystywany gaz endotermiczny otrzymany przez częściowe spalenie gazu ziemnego i oczyszczenie z pary wodnej. W piecach o działaniu okresowym stosuje się także pary benzolu lub nafty, a także mieszaninę metanolu i octanu etylu (która nie daje sadzy). Atmosfery często miesza się ze sobą, aby uzyskać wymagany potencja! węglowy.

Jaką obróbkę cieplną stosuje się po nawęglaniu -hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu. Bezpośrednie hartowanie po nawęglaniu - możliwe jednakże tylko w przypadku pieców o działaniu ciągłym.. Istnieją dwie możliwości wyboru temperatury hartowania: (850 900°C),przekrystalizowanie i poprawę własności na całym przekroju, ale zwiększa naprężenia i ilość austenitu szczątkowego w warstwie nawęglonej oraz niższej (760 - 780°C), nie umożliwia przekrystalizowania rdzenia i nie usuwa siatki cementytu. W wyniku takiej obróbki twardość warstwy jest wysoka (ponad 60HRC), struktura rdzenia jest drobnoziarnista i poziom naprężeń niski. Bezpośrednio po hartowaniu można stosować wymrażanie w celu obniżenia ilości nieprzemienionego austenitu.

Stale do nawęglania - stale konstrukcyjne wyższej jakości, niskostopowe oraz stale stopowe o małej lub średniej (0,08 do 0,25%) zawartości węgla; Wyroby wykonane z takiej stali po nawęgleniu zachowują dużą ciągliwość i odporność na szerzenie rdzenia oraz twardość powierzchni azotowanie - nasyceniu warstwy wierzchniej azotem, w wyniku czego uzyskuje się dużą twardość (900 - 1200 HV) i odporność na zmęczenie. Ponieważ azotowanie przeprowadza się w niezbyt wysokiej temperaturze (ok. 550°C), stal uprzednio poddaje się ulepszaniu (hartowanie i odpuszczanie - 550°C). Stosuje się atmosferę zdysocjowanego amoniaku, w której występują aktywne atomy azotu. W wyniku tego następuje ich dyfuzja oraz tworzenie sie_ azotków pierwiastków stopowych i żelaza (korzystny jest Fe.(N, niekorzystny - bo kruchy -FejN). Azotowanie jest obróbka kosztowną, gdyż długotrwałą (ok. 40 h) i dlatego jest stosowane w przypadku szczególnie odpowiedzialnych elementów.

azotowanie jonowe

borowanie - Borowanie jest to obróbka cieplno-chemiczna polegająca na nasycaniu warstwy powierzchniowej stali borem. W wyniku borowania powstają związki boru z żelazem, zwane borkami: FeB i Fe?B o charakterystycznej kolumnowej budowie i wysokiej twardości ok. 2000 HV, Warstwy borowane cechują się bardzo dużą odpornością na ścieranie i są zwykle stosowane w tych przypadkach, gdy smarowanie jest skąpe lub gdy nie może być stosowane w ogóle. Borowanie jest wykorzystywane także do utwardzania narzędziborowanie w ośrodkach stałych borowanie w ośrodkach ciekłych.

borowania gazowego obróbka cieplna po borowaniu - utwardzić podłoże warstwy borkowej przez hartowanie zwykłe w oleju z następnym niskim odpuszczaniem lub izotermiczne. Po obróbce cieplnej można zeszlifować ok, 0,05 mm, aby usunąć porowate powłoki o niskiej odporności na ścieranie

Obróbka cieplna stopów aluminium - utwardzanie dyspersyjne - zmniejszenie granicy rozpuszczalności składników stopowych w stanie stałym

Przesycanie - zaburza stan równowagi stopu; nagrzewa się duraluminium do 500-520 - powstaje jednorodna struktura roztworu stałego alfa - całkowite rozpuszczenie miedzi w aluminium. Szybkie chłodzenie w wodzie - nie może wydzielić się faza teta całą miedź pozostaje w roztworze - roztwór przesycony.

Starzenie - tworza się skupiska atomów miedzi w roztworze alfa bo roztwór nie jest stabilny powyżej 20 stopni tzw. Strefy G-P z nich powstają wydzielenia faz nierównowagowych pośrednich oraz fazy równowagowej CuAl2 sa one całkowicie lub częściowo koherentne z osnową i umacniają stop.

Obróbka cieplna stopów miedzi: Mosiądze - wyżarzanie rekrystalizujące mosiądze o strukturze alfa obrabiane plastycznie na zimno - usunięcie umocnienia spowodowanego zgniotem i dalsza obróbka. Temp 450-650 i czas tak dobrane by nie nastąpił rozrost ziaren. Mosiądze poddane obróbce plastycznej i nie rekrystalizowane - wyżarzanie odprężające - zmniejszenie naprężeń wewnętrznych -przyczyna korozji naprężęniowej 200-300stopni do kilkunastu godzin - nie może dojść do rekrystalizacji materiału - mniejsze umocnienie. Odlewy - odprężające Rązy cynowe - rekrystalizujące - stopy o strukturze alfa przerobione plastycznie na zimno - 500-650stopni około 1h

Ujednoradniające - wszystkie brązy odlewnicze 650-750stopni kilka kilkanaście godzin. Niektóre brązy można hartować 700stopni i odpuszczać 300stopni. Właściwości wyraźnie wzrastają.

---