spajalnictwo 3.doc

1. Cel ćwiczenia.

          Celem ćwiczenia jest zapoznanie z teoretycznymi podstawami metody oraz z działaniem aparatury stosowanej do spawania w atmosferze gazów ochronnych.             

2. Literatura i materiały pomocnicze.

           Sprawozdanie zostało wykonane na podstawie literatury:

Orłowicz Władysław: Spawalnictwo. Laboratorium.

Wojciechowski Wojciech: Techniki wytwarzania. Tom III. Wybrane zagadnienia ze spawalnictwa.

Pilarczyk Józef: Spawanie i napawanie elektryczne metali.

oraz notatki z wykładu.

3. Podstawy teoretyczne.

              Spawanie w osłonach gazów jest powszechnie stosowane do spawania i napawania, zależnie od przyjętej metody. Może ono odbywać się w osłonie gazów szlachetnych – całkowicie nieaktywnych chemicznie (argon, hel) lub gazów aktywnych (dwutlenek węgla, mieszaniny argonu lub helu z tlenem, wodorem, azotanem lub CO2). Powszechnie stosowane metody spawania:

-        metoda MIG (spawanie w osłonie gazów elektrodą topliwą, która stanowi drut elektrodowy)

-        metoda MAG (spawanie w osłonie dwutlenku węgla elektrodą topliwą, która stanowi drut elektrodowy)

-        metoda TIME (spawanie w osłonie gazowej, w skład której wchodzą: argon, hel, dwutlenek węgla, tlen).

3.1   Spawanie w osłonie argonu (metoda MIG).

           Ma ono zastosowanie do spawania aluminium i jego stopów, miedzi i jej stopów oraz stali wysokostopowych. Łuk elektryczny jarzy się między spawanym materiałem mechanicznie podawanym drutem. Spawanie odbywa się w atmosferze argonu lub helu. Zarówno argon jak i hel są gazami chemicznie obojętnymi, a ich wpływ na przebieg spawania i własności spoiny ma charakter fizyczny. Odmienne właściwości obu gazów powodują, że ich wpływ na proces spawania jest różny. Argon, z uwagi na niższy potencjał jonizacji, nie wymaga stosowania wysokiego napięcia łuku, co odbija się na ilości ciepła wydzielonego podczas spawania, która jest mniejsza niż w przypadku stosowania helu. Rodzaj użytego gazu wpływa również na kształt i wielkość spoiny; wysoki współczynnik przewodzenia ciepła helu sprawia, że wzrasta średnica „rdzenia” łuku, co pociąga za sobą zmniejszenie koncentracji ciepła- spoina staje się „płytsza” i szersza. Z kolei stosowanie argonu prowadzi do tego, że głębokość wtopienia jest dość znaczna, a dzieje się tak na skutek dużej koncentracji ciepła w wąskim łuku wywołanej małym współczynnikiem przewodzenia cieplnego.

Do spawania metodą MIG stosujemy elektrody:

SpG1, SpG4, SpG2, SpG1N1.

3.2      Spawanie w atmosferze dwutlenku węgla ( metoda MAG).

          Spawanie w osłonie dwutlenku węgla stosuje się do łączenia elementów konstrukcyjnych ze stali węglowych i niskostopowych oraz staliwa. Zasada spawania w atmosferze CO2 jest podobna do spawania drutem w atmosferze argonu (metoda MIG). Zamiast atmosfery argonu stosuje się w tej metodzie atmosferę dwutlenku węgla, dlatego urządzenia do spawania metodą MIG i MAG są te same. Dozuje się tylko inny gaz. Oprócz dwutlenku węgla do osłony łuku stosuje się mieszanki gazowe, w skład, których wchodzą gazy obojętne: argon i hel oraz gazy aktywne: dwutlenek węgla, tlen, wodór i azot. Dodawanie aktywnego składnika polepsza warunki jarzenia się łuku, zmniejsza ilość rozprysków, a także ogranicza wpływ ugięcia łuku. Dodatek dwutlenku węgla do argonu zwiększa głębokość wtopienia i wpływa korzystnie na wielkość i kształt lica. Dysocjujący CO2­­ ­zwiększa objętość gazu osłonowego zapewniając lepszą ochronę jeziorka ciekłego metalu. Jednym z kryteriów doboru składników mieszanki gazowej jest, w przypadku spawania stali, jej zdolność do utleniania metalu spoiny. Zawartość tlenu w stopicie obniża własności mechaniczne spoiny, a zwłaszcza jej udarność. Zawartość CO2 w mieszankach gazowych (argonowych) nie przekracza 30 %, a tlenu 12%. Przy spawaniu metodą MAG z użyciem elektrod rdzeniowych osłona gazowa łuku wspomagana jest żużlem wytwarzanym z proszku rdzeniowego znajdującego się wewnątrz elektrody wykonanej w postaci cienkościennej rurki, tak jak w przypadku elektrod rdzeniowych używanych do spawania automatycznego łukiem krytym. Elektrody rdzeniowe stosuje się przede wszystkim do spawani i napawania stali.

             Do spawania metodą MAG stosujemy elektrody:

wg. PN SpG3S, SpG4S, SpG3S1,SpG4S1

wg. Normy Europejskiej EN440, EBDSG2 –Huta Baildon, G423CG3Si1

             3.3 Spawanie metodą TIME.

          Spawanie metodą TIME charakteryzuje się głębokim wtopieniem przy bardzo wysokiej wydajności. Tak wysokie parametry uzyskano dzięki specjalnej osłonie gazowej łuku, w skład której wchodzą: argon, hel, dwutlenek węgla, tlen. W metodzie tej gazy wchodzące w skład mieszanki nie tylko tworzą osłonę łuku i jeziorka ciekłego metalu, ale oddziaływają dodatkowo na przebieg samego procesu; argon stabilizuje proces jarzenia się łuku, hel zwiększa jego przewodność cieplną, zaś tlen i częściowo dwutlenek węgla podnoszą jego moc cieplną, a także wpływają na obniżenie napięcia powierzchniowego. Prędkość spawania w metodzie TIME są bardzo duże osiągając niekiedy wartość 1800 [m/h]. 

            Do spawania metodą TIME stosujemy elektrody:

SpG4, Sp18-8.

4. Szkic stanowiska laboratoryjnego i jego opis.

Rys. Spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów:

1-bęben drutem elektrodowym

2-drut elektrodowy

3-rolki podające drut

4-ślizg doprowadzający prąd

5-łuk jarzący się w osłonie gazów

6-reduktor

7-przepływomierz

8-podgrzewacz gazu

9-butla z gazem osłonowym

10-źródło prądu

11-przedmiot spawany

5. Szkic i opis złącza.

           Dwie blaszki wykonane ze stali St3S wymiarach 20 X 70 i grubości g = 4 mm zostały połączone spoiną czołową położoną w pozycji podolnej. Elementy łączyliśmy za pomocą elektrody  o symbolu SpG-3S i średnicy d = 1.2 mm. Do spawania użyliśmy prądu stałego o parametrach: A = 130A i U = 24V. Prędkość podawania drutu przez rolki wynosiła 800 m/h, a ciśnienie gazu osłonowego (CO2) wynosiło 0.03MPa.

6. Analiza i wnioski końcowe.

              Analizując wygląd powstałego złącza  stwierdzamy, że jakość spiny jest dobra. Spoina nie posiada zażużlenia – co jest zaletą tej metody. Powstałe złącze posiada prawidłowy przetop i lico ma kształt zbliżony do prawidłowego. Metodą tą można spawać bardzo cienkie blachy, elektroda nie przystaje do materiału, co jest kolejną zaletą. Praktycznie ta metoda nie posiada żadnych wad.