Procesy spajania metali

Strona z 3/27/20
PROCESY SPAJANIA METALI
http://www.wychowanietechniczne.prv.pl/
1. SPAWANIE GAZOWE – źródło ciepła – płomień acetylenowo tlenowy.
2. SPAWANIE ELEKTRYCZNE :
spawanie łukiem krytym, b) spawanie żużlowe, c) spawanie termitowe, d) spawanie łukowe w osłonie argonu, e) spawanie łukowe w osłonie dwutlenku węgla, f) spawanie elektro – gazowe, g) spawanie wiązką elektronów, h) spawanie plazmowe
5. SPAWANIE LASEREM
6. ZGRZEWANIE OGNISKOWE
7. ZGRZEWANIE ELEKTRYCZNE
zgrzewanie punktowe, b) zgrzewanie liniowe, c) zgrzewanie garbowe, d) zgrzewanie doczołowe
8. ZGRZEWANIE TERMITOWE
9. ZGRZEWANIE TARCIOWE
10. ZGRZEWANIE ZGNIOTOWE
11. ZGRZEWANIE WYBUCHOWE
12. ZGRZEWANIE DYFUZYJNE
13. LUTOWANIE
lutowanie miękkie, b)lutowanie twarde
ŹRÓDŁA ENERGI ELELKTRYCZNEJ DO SPAWANIA I NAPAWANIA
Do spawania elektrycznego można stosować prąd stały(spawarki wirujące lub prostownikowe) lub przemienny(przemienne spawarki transformatorowe). Prąd stały jest korzystniejszy do spawania, ponieważ można nim spawać wszystkie metale i wszystkimi elektrodami.
RODZJE ŹRÓDEŁ PRĄDU
Transformatory spawalnicze są to źródła prądu wykorzystywane do spawania łukowego, które obniżają napięcie prądu przemiennego pobieranego z sieci, do napięcia niezbędnego przy spawaniu. Cecha transformatorów stosowanych jako źródło prądu do spawania jest obecność w odwodzie wtórnym regulacji oporności indukcyjnej.
Podział transformatorów :
z normalnym rozproszeniem i dodatkową opornością indukcyjną
z dławikiem na wspólnym rdzeniu
z oddzielnym dławikiem
ze wzmożonym rozproszeniem
z ruchomym bocznikiem magnetycznym
z ruchomymi uzwojeniami
z regulacją transd. ??????? 55
STEROWANIE PROCESAMI SPAWALNICZYMI (dobór parametrów spawania)
Dobór elektrod do spawania ?:
rodzaj materiału spawanego
przeznaczenie konstrukcji
charakter i warunki pracy konstrukcji
ekonomiczność procesu spawania
Średnica elektrody zależy od :
grubość spawanego przedmiotu – dla cienkich blach średnica taka jak grubość blachy natomiast dla grubych średnice od 3,25 do 6 mm
typu złącza
wielkości elementów
składu chemicznego spawanych części
Prędkość spawania – prędkość posuwu elektrody powinna być tak duża aby jarzący się Luk ciągle wyprzedzał jeziorko ciekłego metalu, w przeciwnym wypadku powoduje przegrzanie jeziorka, a przez to mniejszy przetop.
Długość łuku – ustala się orientacyjnie: L = ( d/2 ) + 1 L – dł. łuku d – średnica rdzenia elektrody
Utrzymanie krótkiego łuku daje większą gwarancję otrzymania złącza spawanego o dobrych właściwościach mechanicznych (nie można zbyt skracać gdyż można doprowadzić do zażużlenia spoiny, a nawet do przyklejenia się elektrody, natomiast przy wydłużeniu łuku mamy do czynienia ze wzrostem napięcia, co prowadzi do dużego rozprysku metalu).
Natężenie prądu spawania zależy od : zależy od średnicy i rodzaju elektrody 2. wymiarów przedmiotu spawanego 3. rodzaju spoiny pozycji spawania Dla znormalizowanych elektrod wartość prądu podawana jest na opakowaniu w przeciwnym przypadku wartość prądu można dobrać ze wzoru: I = (15 + 6d) *d [A]
UKOSOWANIE I PRZYGOTOWANIE KRAWĘDZI SPAWANYCH
Ukosowanie (ukształtowanie brzegów materiału spawanego aby zapewnić przetopienie materiału na całej grubości) zależy od :
grubości materiału
rodzaju spawanego złącza
pozycji spawania
ukształtowania konstrukcji
Czyszczenie brzegów oraz sczepianie lub mocowanie w przyrządzie.
RODZAJE SPOIN :
czołowe (bez ukosowania, na V, na X, na 0,5 V, na K)
pachwinowe
otworowe, kołkowe
POZYCJE SPAWANIA :
naboczna
naścienna
okapowa
pułapowa
pionowa
WYPOSAŻENIE APARATUROWO – MATERIAŁOWE
stanowisko do spawania elektrycznego ze spawarką transformatorową
stanowisko do spawania elektrycznego ze spawarką prostownikową
stanowisko do spawania elektrycznego z przetwornicą spawalniczą
elektrody kwaśne i rutylowe o średnicach 3,25 i 5 mm
próbki blach ze stali St3S
sprzęt pomocniczy i ochronny
plansze i instrukcje obsługi urządzeń
METODY SPAWANIA ŁUKOWEGO
Spawanie elektrodami topliwymi:
Między przedmiotem spawanym a elektrodą powstaje łuk elektryczny zasilany przez spawalnice. Elektroda jest jednocześnie spoiwem , które w czasie procesu spawania ulega stopnieniu.
Spawanie elektrodą nietopliwą :
Między przedmiotem , służącym jednocześnie jako elektroda , a elektrodą wolframowa jarzy się łuk elektryczny. Spoiwo w postaci pręta ulega w łuku stopieniu i wraz z nadtopionym materiałem spawanym tworzy spoinę.
Spawanie może się odbywać w łuku nieosł9oniętym lub osłoniętym. Jako osłona łuku mogą służyć gazy powstające podczas topienia się topników lub otuliny elektrody. Niekiedy osłonę stanowią wprowadzone w obszar łuku gazy ochronne, takie jak wodór, azot, argon, hel.
ISTOTA SPAWANIA I NAPAWANIA ŁUKOWEGO
Spawanie elektryczne polega na stapianiu metali w miejscu ich łączenia za pomocą łuku elektrycznego , który powstaje między spawanym przedmiotem a elektrodą. Temperatura łuku elektrycznego jest b. wysoka (od 2400 do 6000 st C) i dlatego metal stapia się szybko i na wąskiej przestrzeni.
Spawanie elektryczne łukowe jest to proces łączenia metali i ich stopów, gdzie źródłem ciepła jest łuk elektryczny jarzący się między końcem elektrody otulonej a materiałem spawanym. Ciepło jarzącego się łuku powoduje topienie się elektrody i brzegów przedmiotu spawanego. Stopiony metal elektrody oraz krawędzie przedmiotu spawanego tworzą wspólne jeziorko które po skrzepnięciu daje spoinę łączącą krawędzie spawanego przedmiotu.
Dla uzyskania prawidłowych warunków procesów spawania konieczne jest zasilanie łuku prądem elektrycznym o określonych parametrach, które uzyskuje się poprzez odpowiednio skonstruowane urządzenia zwane źródłami prądu elektrycznego.
Napawanie jest to metoda przywrócenia częścią zużytym lub uszkodzonym pełnej wartości użytkowej. Jest to proces nakładania warstwy metalu lub cermetalu na powierzchnię danej części lub narzędzia metodami spawalniczymi. Napawanie ręczne łukowe elektrodami otulonymi służy do wypełniania ubytków materiału wywołanych korozja lub zużyciem na skutek tarcia.
Podczas ręcznego napawania łukowego należy zachować stałą długość łuku w granicach średnicy rdzenia elektrody. Dla uniknięcia dużych odkształceń i naprężeń spowodowanych układaniem poszczególnych ściegów np. przy napawaniu wałów i czopów , napawanie należy przeprowadzać zachowując określoną kolejność.
W czasie napawania konieczne jest podgrzewanie wstępne części napawanych do temperatury ok. 300 C, zaś po napawaniu wyżarzanie normalizujące. Im twardsze spoiwo i większa ilość napawanych warstw tym większa temperatura podgrzewania.
Napawanie części uszkodzonych przez korozję przeprowadza się takim samym spoiwem jak materiał podłoża. Powierzchnię należy oczyścić do metalicznego połysku, a samo napawanie należy przeprowadzać wolno aby nie nastąpiło odkształcenie powierzchni, należy dążyć aby powierzchnia miała kształt kulisty. Kształt w postaci prostokątnej powoduje powtsawanie pęknięć.
ELEKTRODY OTULONE
Są wykonane w postaci prętów z drutu o średnicy od 1 do 6 mm, pokrytych masą tworzącą otulinę. Zadaniem otuliny jest wytworzenie osłony gazowej, chroniącej spoinę przed dostępem powietrza oraz ułatwiającej jednocześnie jonizację gazów w obszarze łuku. Otulina po stopieniu tworzy ciekły żużel rozpuszczający w sobie tlenki i chroniący spoinę przed zbyt szybkim stygnięciem. Niektóre otuliny maja za zadanie wprowadzenie do spoiny składników uszlachetniających.
PODZIAŁ ELEKTROD ZE WZGLĘDU NA ZASTOSOWANIE
Elektrody do spawania połączeniowego stali węglowych i niskostopowych (E jak el. Otulona oraz A,B,C,O,R,V oraz trzech cyfr: pierwsza określa kolejny typ el. Dla danego rodzaju otuliny, druga i trzecia minimalną wytrzymałość na rozciąganie kG/mm2)
Elektrody do spawania połączeniowego konstrukcji ze stali niskostopowych przeznaczonych do pracy w podwyższonych temp.(na początku litera ES – elektroda specjalna, następne litery lub cyfry określają zawartość głównych skł. Stopowych lub gat. Stali, do spawania których są przeznaczone, ostatnia litera A,B,C,O,R,V np. ES2Cr-MoR)
Elektrody do spawania stali wysokostopowych (tak jak pt.2 np. ES13CrB)
Elektrody do napawania (pierwsze dwie litery oznaczają – elektroda do napawania, następne trzy cyfry określają średnią twardość napoiny HB, a ostatnia litera jak wyżej np. EN 200B)
Elektrody do spawania żeliwa (pierwsze litery EŻ – elektroda do żeliwa, następne litery najczęściej informują o składzie chemicznym)
Elektrody do spawania metali nieżelaznych (wstępna litera E – elektroda oraz symbol metalu lub stopu albo szereg liczb określających procentową zawartość zasadniczych pierwiastków do której jest zbliżony skład chemiczny stopiwa np. ECuSn7)
OZNACZENIA LITEROWE GATUNKÓ ELEKTROD
A – otulina kwaśna
B – otulina zasadowa
C – otulina celulozowa
O – otulina utleniająca
R – otulina rutylowa
V – otulina inna
SPAWANIE ŁUKIEM KRYTYM
Źródłem ciepła jest łuk elektryczny powstający między topliwą elektrodą w postaci gołego drutu a spawanym materiałem pod warstwa topnika. Na przygotowane krawędzie sypie się (przed elektrodą)ze specjalnego zasobnika topnik. Łuk wzbudza się między materiałem spawanym a elektrodą. Podczas jarzenia się łuku tworzy się jeziorko płynnego metalu przykryte ciekłym żużlem i pozostałym nierozstopionym topnikiem. Może odbywać się półautomatycznie (posuw drutu elektrycznego) lub automatycznie (posuw drutu elektrycznego w kierunku spoiny oraz przesuw głowicy automatu wzdłuż linii szwu ).
Zalety:
zwiększenie mocy łuku nawet do 150 kW
5 – 10 krotnie większa wydajność spawania dzięki dużym wtopom
lepsza jakość spoiny
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA PROCESY SPAWALNICZE
Metalurgiczne – ponieważ spawalność jest głównie uzależniona od zmian własności fizycznych w czasie spawania, dlatego skład chemiczny stali w dużej mierze decyduje o jej spawalności. Ze wszystkich składników stopowych największy wpływ na spawalność ma węgiel.
Stal węglowa zawierająca do 0,25% C jest łatwo spawalna gdy nie zawiera innych składników stopowych w decydujących ilościach. Natomiast stal kwasoodporna zawierająca 18% Cr i 8% Ni przy tej samej zawartości węgla byłaby niespawalna. W przypadku stali węglowych spawalność ich szybko pogarsza się po przekroczeniu 0,25% natomiast w stalach niskostopowych po przekroczeniu 0,15 – 0,20%, gdyż w skutek skłonności stali do hartowania się w spoinie i w strefie wpływu ciepła występują kruche struktury skłonne do pęknięć.
Mangan – w małych ilościach polepsza spawalność, jest dobrym odtleniaczem, wchodzi w skład drutów elektrodowych, otulin, topników. Przy dobrze spawalnych stalach węglowych zawartość C + Mn < 1,4%.
Krzem – w stalach konstrukcyjnych o zawartości do 0,4% nie pogarsza spawalności, jest dobrym odtleniaczem.
Chrom – wpływa korzystnie na wytrzymałość stali do 0,3 – 0,4%, gdyż później następuje znaczne utwardzenie strefy wpływu ciepła.
Technologiczne - zależy od warunków spawania, a w szczególności od metody spawania, natężenia prądu, średnicy elektrody, prędkości spawania. Technika spawania wpływa w dużym stopniu na wielkość i rodzaj natężeń spawalniczych.
Konstrukcyjne – zależna jest od rodzaju i sztywności konstrukcji, rodzaju i wielkości przekroju spoin, wielkości przekrojów łączonych elementów. Wszystkie te czynniki decydują ostatecznie o wartości i rozkładzie naprężeń spawalniczych.
|