Nazwisko i imię SIEMIŃSKI MICHAŁ		LABORATORIUM ZE SPAWALNICTWA
Kierunek Wydz. Mechaniczny	Grupa 22/4		Ocena	Podpis
Temat ćwiczenia Zgrzewanie doczołowe prętów.

1.Wiadomości ogólne

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe polega na łączeniu metali (prętów, rur, kształtowników) na całej powierzchni przekroju przez nagrzanie miejsca styku do temperatury topienia lub plastyczności i silne wzajemne dociśnięcie elementów. Trwałe połączenie powstaje na skutek powstawania wewnętrznych sił wiązania międzyatomowego. Źródłem ciepła przy zgrzewaniu oporowym jest prąd elektryczny o określonym natężeniu przepływający przez łączone elementy za pośrednictwem zgrzewarki. Ciepło wydzielane podczas przepływu prądu w obwodzie zgrzewarki określa się znanym prawem Joule'a:

Q = I² ⋅ R ⋅ t

gdzie:

Q - wydzielająca się ilość ciepła,

I - natężenie prądu,

R - opr obwodu,

t - czas przepływu prądu.

Do zgrzewana doczołowego zwarciowego stosuje się zgrzewarki typu ZDZ - 7. Zgrzewarka zbudowana jest z następujących podzespołów: zespół szczęk, transformator, łącznik warstwowy.

Podstawowe parametry zgrzewania zwarciowego stanowią:

• długość zamocowania,

• moc jednostkowa ( moc przypadająca na jeden mm² powierzchni przekroju ),

• gęstość prądu ( natężenie przypadające na jeden mm² powierzchni przekroju ),

• czas przepływu prądu zgrzewania,

• naddatek na spęczanie ( część długości zamocowania równa skróceniu elementów w wyniku spęcznienia ),

• docisk jednostkowy ( siła docisku przypadająca na jeden mm² powierzchni ).

Dobór parametrów zgrzewania przede wszystkim zależ od materiału zgrzewanego, powierzchni przekroju, kształtu elementów zgrzewanych, charakterystyki posiadanej zgrzewarki i żądanej wydajności. Parametry te można zmieniać w szerokim zakresie, ale nie dowolnie. Przykładowo długość mocowania ma bardzo duży wpływ na równowagę cieplną procesu zgrzewania. Gdy długość jest zbyt mała, doprowadzanie ciepła jest szybkie. Natomiast gdy długość jest zbyt duża, następuje przegrzanie elementów i zwiększenie obszaru odkształconego. Docisk jednostkowy dobieramy tak, aby maksymalne wydzielanie ciepła w strefie zgrzewania łączyło się z szybkim spęcznieniem. Najlepsze połączenie możemy otrzymać wtedy, gdy na początku zgrzewania naciski są małe, a następnie rosną. Większe moce jednostkowe, gęstości prądów, długości mocowania, dociski i naddatki na spęcznienie oraz krótsze czasy przepływu prądu zgrzewania odnoszą się do elementów o mniejszych średnicach. Docisk jednostkowy przy zgrzewaniu zwarciowym elementów o średnicach do 8 mm ze stali niskowęglowej wynosi 15-20 MPa, a powyżej 8 mm powinien wynosić 10-20 MPa. Zgrzewanie doczołowe zwarciowe stali niskowęglowej jest możliwe w szerokim zakresie temperatur. Zazwyczaj zgrzewamy w temperaturach 1473-1523K, nagrzewając różną prędkością, która zależy z kolei od gęstości prądu i w mniejszym stopniu od średnicy zgrzewanych elementów, bowiem ze zmniejszeniem średnicy rośnie procent ilości ciepła traconego. Warunki nagrzewania w strefie zgrzewania elementów łączonych zależą od długości mocowania. Przy zgrzewaniu prętów ze stali niskowęglowej długość mocowania wynosi:

I = ( 0,5 - 1,5 ) ⋅ d

Orientacyjne parametry zgrzewania:

Materiał	Średnica zgrzewanego drutu [mm]	Rozstaw szczęk w działkach	Docisk spęcz. w działkach	Prąd zgrzew. Pozycja łącznika	Czas przepływu prądu w działkach	Nr rowka
1	2	3	4	5	6	7
stal stal	5 1	6 10	3 8	II/1 III/1 II/3 III/3	4 6	1 2
aluminium aluminium	6 10	5 12	2 4	I/4 II/1 III/1	2 7	1 2
miedź miedź	5 10	7 12	4 7	I/2 II/2 II/4 III/4	5 8	1 2

Naddatek na spęcznienie dzielimy na naddatki spęczania pod prądem i bez prądu. W zależności od średnicy i rodzaju zgrzewanego metalu zakłada się, że 1/3 - 2/3 spęczania odbywa się pod prądem. Przy większych gęstościach prądu spęcznienie jest mniejsze.

Powierzchnie czołowe prętów przeznaczonych do zgrzewania zwarciowego winne być starannie obrobione, tak aby były prostopadłe do osi i dokładnie do siebie przylegały. Przy zgrzewaniu zwarciowym duże znaczenie ma szczelność przylegania powierzchni czołowych elementów w momencie rozpoczęcia zgrzewania. Na skutek nieszczelności pomiędzy powierzchnie dostaje się tlen i następuje utlenianie styku, co powoduje obniżenie jakości zgrzeiny. Przygotowanie powierzchni czołowej odbywa się za pomocą obróbki mechanicznej na tokarkach, frezarkach. Przed rozpoczęciem zgrzewania elementy zgrzewane poddajemy dokładnemu oczyszczeniu szczególnie ze zgorzeliny za pomocą piaskowania lub trawienia. Jednorodną powierzchnię elementu ze stali nierdzewnej otrzymuje się drogą polerowania elektrolitycznego. W celu usunięcia brudu, olejów i farby, końce zgrzewanych prętów na długości zamocowania przemywa się benzyną. Wszelkie zanieczyszczenia stanowią opór dla prądu zgrzewania, utrudniają proces zgrzewania i pogarszają jakość zgrzeiny.

Zgrzewanie punktowe.

Zgrzewanie punktowe polega na łączeniu elementów w oddzielnych miejscach zwanych punktami, przy czym jednocześnie może się tworzyć jedna, dwie lub

kilka zgrzein.

Zasada zgrzewania punktowego: 1,2 - materiał zgrzewany; 3,4 - elektrody.

Przykładowe parametry zgrzewania punktowego dla stali niskowęglowych:

grubość blachy: 0.5 8 mm

siła nacisku elektrod 60 3700 kG

natężenie prądu zgrzewania 2000 40000 A

Zgrzewanie garbowe.

Zgrzewanie garbowe polega na łączeniu elementów w jednym lub kilku punktach jednocześnie. Położenie tych punktów jest określane kształtem lub specjalnym przygotowaniem jednego ze zgrzewanych elementów.

Zgrzewanie garbowe jest stosowane do łączenia elementów ze stali niskowęglowych, nierdzewnych oraz niektórych stopów aluminium.

Przykładowe parametry zgrzewania garbowego dla stali niskowęglowych:

grubość blachy: 0.55 5 mm

siła nacisku elektrod 57 800 kG

natężenie prądu zgrzewania 5300 16700 A

Zgrzewanie liniowe.

Zgrzewanie liniowe polega na łączeniu elementów szwem ciągłym szczelnym lub nieszczelnym. W zależności od typu złącza rozróżnia się zgrzewanie liniowe na zakładkę, zgrzewanie liniowe z jednoczesnym rozwalcowaniem szwu, zgrzewanie liniowo - doczołowe, przy użyciu folii, oraz zgrzewanie liniowo garbowe.

Przykładowe parametry zgrzewania liniowego dla stali niskowęglowych:

grubość blachy: 0.5 3 mm

siła nacisku elektrod 100 900 kG

natężenie prądu zgrzewania 8000 24000 A

Wybór sposobu zgrzewania zależy w dużej mierze od kształtu zgrzewanych elementów. Po zgrzaniu elementów z ich powierzchni usuwamy wpływy zgrzeiny przez szlifowanie. Stale wysokowęglowe i inne materiały hartujące się wymagają po operacji zgrzewania obróbki cieplnej (najczęściej wyżarzania

---