Drogosz Robert			Laboratorium ze spawalnictwa
Wydział Mechaniczny	Grupa: 21/2	Ocena:		Data: 1997-11-13	Podpis:
Temat: Spawanie łukowe w osłonach gazowych.

Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z metodami i urządzeniami do spawania w osłonach gazowych.

1. SPAWANIE W OSŁONIE ARGONU

Spawanie w osłonie argonu odbywa się za pomocą łuku elektrycznego, który jarzy się w atmosfetrze (osłonie) argonu. Argon, jako gaz szlachetny, stanowi warstwę ochraniającą koniec elektrody i spoiwo przed dzialaniem tlenu i azotu z powietrza.

Spawanie argonowe znajduje zastosowanie głównie do spawania metali nieżelaznych, tj. miedzi i stopów miedzi (mosiadze, brązy krzemowe i aluminiowe), aluminium i stopów aluminiowych, magnezu i stopów magnezowych oraz do spawania stali kwasoodpornych i żaroodpornych.

Istnieją dwie metody spawania argonowego. Jedna z nich nosi nazwę metody TIG (międzynarodowy skrót - Tungsten-Inert-Gas). Polega ona na spawaniu elektrodą wolframową - nietopliwą z dodawaniem spoiwa. Druga nosi nazwę metody MIG (Metal Inert Gas) i polega na spawaniu w osłonie argonu elektrodą topliwą, którą stanowi drut nie otulony, podawany mechanicznie do uchwytu spawalniczego. Metoda TIG jest częściej stosowana do spawania metali nieżelaznych i stali stopowych.

• TECHNOLOGIA SPAWANIA W OSŁONIE ARGONU METODĄ TIG :

Technologia spawania metodą TIG, miedzi, aluminium, magnezu i stopów tych metali oraz stali wysokostopowych, wykazuje wiele zalet, a przede wszystkim możliwość wykonywania spoin wielowarstwowych, co przy innych rodzajach spawania, np. gazowego, stwarza duże trudności. Trudności te są powodowane dużymi naprężeniami spawalniczymi, powstającymi wskutek długiego nagrzewania materiału orraz małą wytrzymałością niektórych materiałów (np. aluminium) w temperaturze ok. 500°C.

Przy spawaniu argonowym jarzący się łuk elektryczny w osłonie argonu koncentruje dużą ilość ciepła i stapia metal tylko miejscowo, bez nadmiernego przegrzewania strefy przejściowej i strefy wpływu ciepła.

Przy spawaniu prądem stałym rozkład temperatury na poszczególnych biegunach łuku jest różny. Na biegunie dodatnim (+) wydziela się około 70% ogólnego ciepła łuku, a na biegunie ujemnym (-) około 30%. Na materiale spawanym przyłączonym

do bieguna (+) koncentruje się więc większa ilość ciepła, wskutek czego następuje szybsze nagrzewanie i topienie spawanych blach. Z tego też względu miedź i stale nierdzewne spawa się prądem stałym, przyłączając biegun dodatni (+) do spawanego metalu, a biegun ujemny (-) do elektrody.

Prad przemienny jest stosowany wyłącznie do spawania aluminium i magnezu oraz stopów tych metali ze względu na korzystniejsze warunki spawania. Główną trudność przy spawaniu aluminium i jego stopów stanowi tworząca się na powierzchni spoiny warstwa tlenku aluminium (Al₂0₃), która z powodu wysokiej temperatury topnienia - 2050°C (aluminum 600°C) oraz szczelnego przylegania do spiny wybitnie utrudnia proces spawania. Poza tym warstewka tlenków ma większą gęstość ( masę właściwą ) - 3820 kg/m³ - niż aluminium - 2640 kg/m³. Rozbicie trudno topliwej warstwy tlenków w łuku elektrycznym zachodzi dopiero wtedy, gdy spawamy prądem przemiennym i elektroda wolframowa jest przyłączona do bieguna (+) akumulatora. Przy takim połączeniu dodatnie ładunki argonu (jony) silniej bombardują warstewkę tlenków i jednocześnie elektrony wychodzące z katody (metal spawany) rozbijają warstewkę tlenków, która w stanie rozpylonym wyparowuje i ulatnia się.

• SPAWANIE PÓŁAUTOMATYCZNE I AUTOMATYCZNE METODĄ TIG :

Zastosowanie spawania półautomatycznego i automatycznego metodą TIG ma na celu wyeliminowanie lub zmniejszenie niedokładności wykonania spawania ręcznego. Główne trudności w spawaniu ręcznym stanowią :

1. ciężar uchwytu wraz z wężem i przewodami spawalniczymi;

1. duża bezwładność ruchów uchwytu, powodująca zmianę długości łuku w czasie spawania, a tym samym zmianę parametrów spawania;

1. niemożność dokładnej obserwacji procesu układania spoiny z powodu małej długości wystawania elektrody wolframowej z dyszy uchwytu;

1. trudności rytmicznego dodawania spoiwa w celu otrzymania gładkiego lica spoiny;

1. częste zanieczyszczanie spoiny przez dotknięcie spoiny kopńcem elektrody wolframowej.

Spawanie półautomatyczne polega na tym, że spoiwo w obydwu przypadkach jest podawane w strefe łuku automatycznie, za pomocą podajnika (rys. 1). Natomiast uchwyt z elektrodą przy spawaniu półautomatycznym może być prowadzony ręcznie, a przy spawaniu automatycznym - za pomocą urządzenia napędowego.

rys. 1 Spawanie półautomatyczne metodą TIG

1. elektroda wolframowa, 2 - uchwyt, 3 - podajnik drutu z silnikiem, 4 - rolki napędzające drut, 5 - osłona argonowa

SPAWANIE W OSŁONIE ARGONU METODĄ MIG :

Spawanie w osłonie argonu metodą MIG ma zastosowanie do spawania aluminium i stopów aluminiowych, miedzi i stopów miedzi, stali wysokostopowych (nierdzewnych, kwasoodpornych i żaroodpornych). Metoda ta może być stosowana jako Półautomatyczna lub automatyczna. W obu przypadkach łuk elektryczny jarzy się między materiałem spawanym a mechanicznie poddawanym szybko stapiajacym się spoiwem (drutem o średnicy 0,8 ÷ 2,4 mm).

Zasada spawania w osłonie argonu metodą MIG jest podobna do spawania w osłonie CO₂. Stosuje się te same urządzenia i aparaturę, a spoiwo jest dobierane zależnie od składu chemicznego spawanego metalu.

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

MAG (Metal Active Gas) to metoda spawania w strumieniu dwutlenku węgla. Stosuje się ją wyłącznie do stali węglowych. Osłona gazowa pozwala na obciążanie elektrody bardzo wysokim natężeniem (100 do 400A), dlatego jako spoiwo stosuje się cienkie druty o średnicy 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4 mm. Ponieważ drut topi się bardzo szybko, posuw drutu jest znaczny i wynosi od 100 do 700 m/h. Drut podawany jest ze stałą szybkością niezależną od napięcia, źródłem prądu jest prostownik o płaskiej charakterystyce. Zanieczyszczenia CO₂ nie powinny przekraczać 2%, musi on być również dobrze osuszony z wody. Podczas spawania gaz przepływa przez podgrzewany elektrycznie reduktor pod ciśnieniem od 1 do 1,5 atm. (8 do 20 l/min - zależnie od grubości drutu). Łuk w osłonie CO₂ charakteryzuje się głębokim wtopem, można więc spawać bez ukosowania i grube elementy. Ponieważ CO₂ ulega w łuku częściowemu rozkładowi na CO i O₂ na elektrody stosuje się spoiwo o dużej zawartości krzemu i manganu (0,6% Si i 0,9% Mn), co przeciwdziała utlenianiu metalu spoiny. W metodzie tej elektroda połączona jest z biegunem ujemnym.

Typowe urządzenia do spawania metodą MIG stanowią półautomaty produkcji krajowej typu Emd-450, BS1-500, MAGPOL-400 lub MAGPOL-630, przy czym drut do uchwytu spawalniczego chłodzonego wodą jest podawany przez podajnik. Urządzenia te stosuje się przeważnie do spawania materiałów grubszych, powyżej 4 mm.

Cieńsze materiały korzystniej jest spawać metodą TIG, chociaż istnieje również możliwość spawania cienkich blach metodą MIG, szczególnie stopów aluminiowych. W tym przypadku do uchwytu spawalniczego przyłącza się bezpośrednio mały podajnik drutu (rys. 2), który podaje nawet najcieńszy drut do łuku elektrycznego.

Rys. 2 Schemat półautomatu do spawania metodą MIG z podajnikiem w uchwycie spawalniczym

1- źródło prądu spawania, 2 - uchwyt, 3 - podajnik drutu,

4 - szpula z drutem, 5 - przewody elektryczne i CO₂ (lub argonu)

---