6 (198)

Ćwiczenie 5

w stanie plastycznym

G - sita cigZenio

F -1.02 10'⁵ J^ł In?

d

Rys. 5.10.1 - Schemat przebiegu wyiskrzania: a, b, c) kolejne fazy tworzenia się mostków, d) nadtopienie powierzchni zgrzewanych; II - Schemat sil oddziałujących na ciekły metal mostków prądowych w czasie procesu wyiskrzania: Fe - siła elektromagnetyczna Lorentza, a - siła napięcia powierzchniowego, Fp - siła elektrodynamiczna przyciągania między dwoma przewodnikami,

F_a - siła Ampere'a, G- siła ciężkości, B - indukcja pola magnetycznego uzwojenia wtórnego transformatora, Iz - natężenie pola wyiskrzania

Naddatek na wyiskrzanie Cn [mm] powinien zapewnić równomierne i dostateczne nagrzanie części, wyrównać powierzchnie czołowe i uzyskać na nich cienką warstewkę roztopionego metalu. Naddatek na wyiskrzanie rośnie wraz ze średnicą lub grubością zgrzewanych części. Natężenie prądu zgrzewania I [A] oblicza się podobnie jak przy zgrzewaniu zwarciowym. Gęstość prądu przy zgrzewaniu części stalowych metodą ciągłego wyiskrzania wynosi 3-15 A/mm² (dolne granice dot. części o dużych przekrojach). Podczas spęczania i zwarć gęstość prądu jest 2-3,5-krotnie większa niż podczas ustabilizowanego wyiskrzania. Prędkość wyiskrzania v„ [mm/s] jest to prędkość przesuwania zgrzewanych części.

Tablica 5.2. Prędkość wyiskrzania i spęczania przy zgrzewaniu doczołowym różnych metali

Materiał	Prędkość wyiskrzania		Prędkość spęczania [mm/s]
	przeciętna [mm/s]	bezpośrednio przed spęczaniem [mm/s]
Stal niskowęglowa	0,5-1,5	2-5	15-20
Stal niskostopowa	1,5-1,0	4,5	20-30
Stal austenityczna	2,5-3,5	5-7	30-50
Stopy lekkie	3,0-7,0	8-15	100-200

Nieznaczna prędkość wyiskrzania na początku procesu wzrasta do wartości maksymalnej tuż przed spęczaniem. Mała prędkość początkowa wyiskrzania zwiększa głębokość nagrzania łączonych części, a duża prędkość końcowa zapobiega utlenianiu metalu na powierzchniach czołowych. Zalecane prędkości wyiskrzania dla różnych materiałów podano

Zgrzewanie materiałów konstrukcyjnych w tablicy 5.2. Prędkość spęczania v_sp nie powinna spadać poniżej określonej granicy, która rośnie wraz ze skłonnością metalu do utleniania. Duża prędkość spęczania, zwłaszcza w początkowej fazie kiedy zasklepia się odstęp pomiędzy nadtopionymi stykami, jest bardzo korzystna, ponieważ utrudnia powstanie tlenków i sprzyja lepszemu usunięciu ich ze styku łączonych materiałów. Siła spęczająca Psp [N] rośnie w miarę wzrostu żarowytrzy-małości zgrzewanego materiału. Wzrasta ona również w miarę obniżania temperatury metalu w obszarach sąsiadujących ze zgrzeiną (tablica 5.3). Zmniejszona zdolność do odkształcenia tych obszarów wymaga więc większej siły spęczającej. Wartości swobodnych długości materiałów przy zgrzewaniu prętów, rur, blach są podane w odpowiednich tablicach parametrów zgrzewania albo należy je każdorazowo określić doświadczalnie.

Tablica 5.3. Orientacyjne wartości nacisku jednostkowego przy zgrzewaniu iskrowym

Materiał	Nacisk jednostkowy [MPa] w zależności od sposobu zgrzewania
	wyiskrzanie ciągłe	wyiskrzanie z podgrzewaniem
Stal niskowęglowa	80-100	40-60
Stal średniowęglowa	100-120	40-60
Stal wysokowęglowa	120-140	40-60
Stal niskostopowa	100-120	40-60
Stal austenityczna	160-250	100-180
Miedź	250-400	-
Aluminium	120-150	-
Stopy aluminium	130-300	-
Tytan	30-60	30-60
Żeliwo	80-100	40-60

r

L²

(^Zgrzewanie iskrowe umożliwia łączenie elementów stalowych o przekrojach powierzchni zgrzewanych ponad 100 000 mm², z tytanu do 5000 mm², aluminium i jego stopów do 90 000 mm oraz miedzi i jej stopów do 30 000 mm². Złącza zgrzewane charakteryzują się bardzo wysoką jakością, a własności mechaniczne są na poziomie własności materiału rodzimego.

Zgrzewanie tarciowe

Zgrzewanie tarciowi jest procesem, w którym ciepło niezbędne do wykonania trwałego połączenia pochodzi z bezpośredniej zamiany energii mechanicznej na energię cieplną w wyniku tarcia w obszarze wzajemnego styku zgrzewanych przedmiotów (rys. 5.11).

Przemieszczanie względem siebie powierzchni (warunkujące tarcie) realizuje się poprzez: ruch obrotowy, oscylację liniową, ruch orbitalny (rys. 5.11). Z uwagi na łatwość realizacji, w praktyce przemysłowej powszechne zastosowanie znalazł ruch obrotowy. Biorąc za punkt wyjścia energię niezbędną dla uzyskania ruchu obrotowego, rozróżnia się:

•    zgrzewanie tarciowe konwencjonalne, przy którym obrót części w wymaganym okresie czasu jest realizowany bezpośrednio przez silnik elektryczny lub hydrauliczny,

•    zgrzewanie tarciowe inercyjne, przy którym obrót części realizowany jest przez koło zamachowe.

Ogólnie biorąc, powstałe w wyniku zgrzewania tarciowego połączenie można rozpa-^trywać jako wynik zbliżenia czystych metalicznych powierzchni na odległość parametru sieci przestrzennej danego metalu. Zgrzewanie tarciowe stósuje się między innymi w pro-