1.Zależność między temp. I ciśnieniem określająca warunki uzyskania złącza spawanego(wykres)

2.Gazy stosowane do spawania gazowego.

Używa się do niego najczęściej 4 gazów: acetylen, wodór, benzyna, propan butan.

Acetylen - ma największą temperaturę płomienia (do 3200ºC); wodór - 2100ºC, benzyna - 2400ºC.

Acetylen C₂ H₂ - otrzymywany jest z karbidu (węglika wapnia): CaC₂ + H₂O = CaO + C₂ H₂

Jest to gaz palny,bezbarwny. Stanowi mieszankę wybuchową, (gdy jest w tlenie od 2,2:81%).Temperatura zapłonu takiej mieszaniny to około 300ºC. Inhibitorem (inicjatorem) procesu spalania jest srebro lub sproszkowana miedź (opiłki Al. i Cu). Łatwo rozpuszcza się w acetonie (jedna objętość acetonu rozpuszcza ok. 23 objętości acetylenu) - w praktyce wykorzystuje się to do wypełniania butli acetylenem (żeby samoistnie nie wybuchał)

Rodzaje płomienia:

1. β≈1,0 - płomień normalny,składa się z 3 stref :jądro płomienia,strefa redukująca 5-6mm rozpiętość,kita płomienia

2. β>1,0 - płomień nawęglający (nadmiar acetylenu),ma dodatkową strefę,więcej jonów węgla silnie aktywnych

3. β<1,0 płomień utleniający (nadmiar tlenu-wykorzystanie-cięcie) (rys)

3.Metody spawania gazowego.

W lewo - palnik trzymany w lewej ręce, prowadzony ruchem jednostajnie prostoliniowym pod kątem 10-60. Uzyskuje się cienkie blachy (grubości do 4mm) z odstępem lub bez odstępu; występuje duże naprężenie spawalnicze i możliwość paczenia się (deformacji) spawanej blachy. Metoda ta daje dobre złącza z równomiernym gładkim licem.

W prawo - palnik trzymany w prawej ręce, kierowany w prawą stronę. Spoina znajduje się w strefie redukującej. Kąty są podobne jak przy spawaniu w lewo, stosuje się na połączenia blach grubych (4-12mm) z ukosowaniem krawędzi na „Y” lub „V” ze stopką(odstęp 2-3mm na stopce) Stosuje się do spawania bardziej odpowiedzialnych części maszyn np. rurociągów. Występuje małe naprężenia spawalnicze i mała skłonność do deformacji wyrobów spawalniczych, bo spoina jest pod wpływem ciepła pochodzącego od kity płomienia. Jest to metoda trudniejsza ale uzyskujemy lepszą spoinę.

W górę - spoina jest dodawana przed lub za palnikiem, palnik porusza się ruchem jednostajnym, stosowana jest dla grubych warstw dwustronnie. Spoina znajduje się w strefie redukującej.

RYS

W lewo

W prawo

W górę

4.Budowa normalnego płomienia C₂H₂-O₂,rozkład temp.

5.Łuk elektryczny spawalniczy,definicja.

Jest stałym przepływem ładunków przy małym napięciu 10-50V i dużym natężeniu prądu 0,1-2000A utrzymywanym dzięki słupowi cieplnie zjonizowanych gazów zwanych plazmą. Słup plazmy jarzy się między elektrodą nietopliwą lub topliwą będącą źródłem materiału dodatkowego, a materiałem spawanym(rodzimym).

6.Rodzaje łuków elektrycznych spawalniczych.

Rozróżnia się dwie postacie łuku elektrycznego:

-Przy elektrodzie nietopliwej łuk elektryczny spawalniczy ma kształt zbliżony do stożka, którego wierzchołek to koniec elektrody, a podstawą jest powierzchnia materiału spawanego. Układ ma 2 strefy: rdzeń(wewnętrzna) i zewnętrzna o niższej temperaturze - powrót do stanu stabilnego(niezjonizowanego). (rys)

Temperatura plazmy łuku elektrycznego zależy od: natężenia prądu, długości łuku, gazu osłonowo-plazmotwórczego.

Temperatura łuku elektrycznego przy spawaniu w atmosferze gazów szlachetnych dochodzi nawet do kilkunastu tysięcy ºC, a przy elektrodzie otulonej nie przekracza 9000ºC,przy rozbiciu jądra temperatura dochodzi do kilku milionów ºC.

-Przy elektrodzie topliwej łuk spawalniczy zachowuje się jak przewodnik metaliczny. Zależność między jego napięciem, a natężeniem jest … Spawanie zachodzi z wykorzystaniem siły Lorentza, która odcina kroplę ciekłego metalu od elektrody.

7.Czynniki wpływające na temp. Łuku elektr. spawalniczego.

Natężenie prądu, rodzaj elektrod, rodzaj i ciśnienie gazu. Pod ciśnienie atmosferycznym i przy przepływie prądu 1A wynosi ona 5000-6000K.

8.Budowa elektrod otulonych do spawania stali,oznaczenia,składniki otulin.

Do spawania ręcznego stosuje się elektrody z rdzeniem metalicznym w postaci drutu kutego, może być też rdzeń z proszku metalicznego.

Elektrody kute z rdzeniem mogą być w zależności od grubości:

-cienkootulone - których obustronna grubość otuliny nie przekracza 20% średnicy rdzenia

- średniootulone - 20-40% grubości otuliny

- grubootulone - 40-60% grubości otuliny

- rdzeń z proszku metalowego

Srednice elektrod mogą być: 2.0, 2.5, 3.25, 4.0, 5.0, 6.0 mm.

W skład otulin elektrod wchodzą 3 grupy składników:

1) surowce mineralne: zalicza się tu: rudy żelaza (tlenki), manganu, tytanu (TiO₂-rutyl), SiO₂-krzemionka, wędlany sodu, K, Ca, fluoryt i inne. Zasadniczym celem tych surowców jest wytworzenie żużla o odpowiednich właściwościach metalurgicznych spawalniczych (rafinujące działanie składników, łatwe usuwanie żużla z lica spoiny).

2) metale i żelazostopy: Fe-Mn, Fe-Si, Fe-V, Fe-Mo, Fe-Niob, Al., Cr, Ni (czyste).

3) surowce organiczne: mączka drzewna, celuloza, krochmal, dekstryna i inne surowce. Głównym celem tych surowców jest wytworzenie gazów chroniących jeziorko spawalnicze przed wpływem atmosfery zewnętrznej.

Zależnie od udziałów objętościowych tych składników w otulinie tych elektrod mamy elektrody:

- o charakterze kwaśnym- oznaczenia EA, minimum wytrzymałości na rozciąganie Rm [Mpa]. Zawierają w otulinie duży udział tlenków (gdy najwięcej jest Tio2 - rutylowe). Nadają się do spawania we wszystkich pozycjach, żużel łatwo się usuwa z powierzchni spoiny, jest kruchy. Elektrody o charakterze kwaśnym przetrzymywanie długo w nieszczelnych opakowaniach pochłaniają wilgoć (należy je przed spawanie suszyć w tem ok. 100-200 C w czsie nim 1 h).

- elektrody zasadowe - oznaczenia EB, zawierają w otulinie węglany sodu. Złącza wykonywane tymi elektrodami charakteryzują się dużą odpornością na pęknięcia w niskich temp., stosuje się do spawania stali o dużej wytrzymałości. Elektrody zasadowe powinny być przez użyciem suszone - wyżarzone w temp. 350-450 C w dłuższym czasie (3-4h).

- elektrody celulozowe (EC);przeważają związki organiczne, duże ilości części palnych(celulozy) w otulinie. Wydzielają się duże ilości gazów. Stosuje się do spawania prądem stałym i przemiennym. Powoduje głębokie wtopienia a lico ich ma łagodny wygląd. Spoiny maja gorsze właściwości wytrzymałościowe

- elektrody utleniające (EO);otulina zawiera duże ilości tlenków żelaza lub tlenków manganu które obniżają zawartość węgla w jeziorku spawalniczym. Stosowanie np. do spoin pachwinowych(cienkie warstwy).Spawa się nimi stale niskowęglowe

- elektrody specjalne (ES) - kwaśne lub zasadowe.

RYS

9.Pozycje spawania szkice.

Pozycja spawania określa położenie przedmiotu. Biorąc pod uwagę oś przedmiotu rozróżnia się pionowe i poziome położenie przedmiotu. Natomiast w zależności od osi lica spoiny wyróżnia się 4 pozycje spawania: podolną, naścienną (naboczną), pionową, półapową(okapową). Dla złączy doczołowych wyróżniamy 4 pozycje spawania: podolną A1, naścienną A2, pionową A4, okapową A3. Dla złączy wykonanych spoinami pachwinowymi wyróżniamy 4 pozycje spawania: półapowa B3, pionowa B4, naboczna B1, korytkowa B2.

RYS

10.Sposoby ukosowania elementów spawanych.

11.Schemat przebiegu spawania łukowego elektrodami otulonymi.

SPAWANIE RĘCZNE ŁUKOWE ELEKTRODĄ OTULONĄ jest procesem, w którym trwałe połączenie uzyskuje się przez stopienie łukiem elektrycznym topliwej elektrody i materiału rodzimego. Spoinę złącza stanowią rdzeń metaliczny elektrody, nadtopione brzegi materiału rodzimego oraz metaliczne składniki wchodzące w skład otuliny elektrody (rys)

12.Typy złączy spawanych wykonanych spoinami czołowymi.

13.Typy złączy spawanych wykonanych spoinami pachwinowymi.

14.Budowa złącza spawanego stali, szkic, opis.

Proces spawania charakteryzuje się lokalnie przebiegającymi zjawiskami stapiania i krzepnięcia wzdłuż brzegów elementów spawania.. Materiał spawany (rodzimy) oraz materiał dodatkowy (stopiwo, spoiwo) są doprowadzane do stanu ciekłego i ciekły metal w formie utworzonej przez nadtopione brzegi elementów spawanych tworząc spoinę. W metalu stopionym zachodzą zjawiska metalurgiczne (reakcje fizykochemiczne związane ze zmieszaniem nie zawsze tych samych materiałów) kontaktu jeziorka z atmosferą gazową z topnikiem lub żużlem

Złącze spawane składa się z: spoiny, strefy wpływu ciepła, materiał rodzimy (rys)

15.Spawanie łukiem krytym,szkic,opis.

Spawanie łukiem krytym jest procesem, w którym trwałe połączenie uzyskuje się w wyniku stopienia obszaru spawania elektrody ciepłem łuku elektrycznego jarzącego się w obszarze osłonionym w warstwie topnika. (rys)

Podczas spawania łuk elektryczny jest niewidoczny, nie ma więc rozprysku metalu, a ilość gazów spawalniczych jest bardzo mała. Tworzy się jako topniko-żużlową komorę wypełniającą gazami pod lekkim nadciśnieniem. Skład topnika jest tak dobrany aby spełniać funkcje metalurgiczne i spawalnicze podobnie jak otulina przy spawaniu ręcznym. Uzyskuje się bardzo gładkie lico, parametry spawania są bardzo duże, spawa się grube elementy 8-100mm, duże naprężenia do 1000A.

Rozróżnia się 2 rodzaje topników:

- neutralne - które nie wprowadzają dodatków metalicznych do spoiny

- topniki aktywne - wprowadzające pierwiastki metaliczne np. Mn, Cr i żelazostopy.

Podstawowe parametry procesów:

- drut elektrodowy Φ=3-6 mm, Is=300-1000A, Un=20-40V, Vsp=12-150 m/h.

RYS

17.Spawanie metodą TIG(GTAW),szkic,opis.

Spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonach gazowych (TIG - GTAW) -(W,Ar,He) najczystszy proces ze wszystkich procesów spawania łukowego (rys)

Elektroda nietopliwa wykonana jest z wolframu z pierwiastkami zmniejszającymi pracę wyjścia elektronów z wierzchołka elektrody takich jak: tlenki toru, cyrkonu, La₂O₃, tlenki itru. Te pierwiastki sprzyjają pracy wyjścia i stabilizują.

Jako gazt osłonowo - plazmotwórcze stosuje sie Ar i He (ma większe napięcie łuku od Ar, szerszy strumień, szerokie przetopienia).

Rola pierwiastków zmniejszających pracę wyjścia:

- stabilizowanie łuku, łatwiejsze prowadzenie

Spawanie GTAW jest jednym z podstawowych procesów wykonania konstrukcji zwłaszcza ze stali wysokostopowych, specjalnych, kwasoodpornej, stopów Ni, Al, Mg i stopów...

W szerokim zakresie grubości złączy od dziesiętnych części mm do do kilkudziesięciu mm.

18. Spawanie metodą MIG(GMAW),szkic,opis.

Metoda MIG - elektroda topliwa gaz inercyjny Ar, He,

Spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazów jest jednym z najczęściej stosowanych procesów wytwarzania konstrukcji spawanych. Ma on zastosowanie do spawania aluminium i jego stopów, miedzi i jej stopów oraz stali wysokostopowych. Łuk elektryczny jarzy się między spawanym materiałem a mechanicznie podawanym drutem. Spawając tą metodą uzyskujemy wysokiej jakości spoiny, bez zanieczyszczeń, mogą jednak występować pęcherze albo rzadzizny(przy cienkich blachach).

Podstawowe gazy ochronno-plazmotwórcze stosowane do GMA (MIG i MAG) to gazy obojętne Ar, He, gazy aktywne:CO₂, H₂, O₂, N, NO₂. Gazy te mogą być stosowane oddzielnie lub jako dodatki do Ar, względnie He. (rys)

RYS

19.Wpływ biegunowości na kształt spoiny podczas spawania elektrodami otulonymi.

20.Wpływ gazy plazmotwórczo-osłonowego na kształt spoiny podczas spawania w atmosferze gazów ochronnych.

Gaz ochronno-plazmotwórczy decyduje o sprawności obszaru spawania i sposobie przenoszenia metalu w łuku, prędkości spawania i kształcie spoiny, efektywnej osłonie elektrody i spoiny, utrzymaniu stabilnego łuku.

RYS

Geometria spoiny zależy od rodzaju osłony gazowej. Zastosowanie argony jako gazu osłaniającego daje spoinę której obrys strefy wtopienia przypomina kształtem kieliszek. Dodatek gazów np. wodoru czy dwutl.węgla zmniejszających energie łuku, zwiększa powierzchni wtopienia. Spoina taka charakteryzuje się płaskim nadlewem.

a)spoina w atmosferze czystego argonu

b)spoina w atmosferze argonu z dodatkiem helu,wodoru lub dwutl.wegla

Gazami chemicznie czynnymi które mogą utrudniać spawanie są: tlen i azot z powietrza oraz wodór.

ARGON-jeden z najczęściej stosowanych gazów osłonowych. Mały potencjał jonizacyjny umożliwia łatwe zajarzenie łuku. Spoiny charakteryzują się profilem penetracji o znacznej głębokości w środku i płytkim po bokach(a). Spoiny mają napięcia powierzchniowego ciekłego metalu w atmosferze tego gazu. Niewielki dodatek tlenu wpływa korzystnie na wysokość nadlewu.

HEL-gaz obojętny chemicznie. Duży potencjał jonizacyjny utrudnia zajarzenie łuku. Uzyskujemy większą moc łuku. Spoina na małą wysokość nadlewu i dużą wartość stosunku szerokości spoiny do jej głębokości.

TLEN-nie jest stosowany jako gaz osłonowy ale jest niezbędnym składnikiem mieszanek osłonowych. Poprawia on stabilność łuku, bo łatwo ulega jonizacji. Dodatek tl. poprawia zwilżalność metali. Pozwala to otrzymać spoiny z nadlewami o małej wysokości. Tlen zmniejsza skłonność do podtopień, co wpływa na wzrost wytrzymałości połączeń.

21.Mechanizmy przenoszenia ciekłego metalu w łuku elektrycznym.

Mechanizmy przenoszenia ciekłego metalu w łuku mechanicznym (z elektrody do jeziorka):

1. napięcie powierzchniowe

2. siła grawitacji

3. siła elektrodynamiczna Lorentza odcinająca kropelkę ciekłego metalu od końca elektrody

4. ciśnienie gazów wydzielających się przy wierzchołku elektrody

5. eksplozyjne parowanie przenoszenia metalu między kropla a elektrodą

6. przepływ strumienia plazmy łuku z prędkością bliską prędkości dźwięku kierunku jednego z biegunów transportującego kroplę metalu w łuku (rys)

7. oddziaływanie elektromagnetyczne wywołane przez zmianę natężenia przepływu prądu w plazmie łuku elektrycznego

22.Spawanie wiązką elektronów,szkic,opis.

Spawanie wiązką elektronów polega na stopieniu obszaru styku łączonych przedmiotów ciepłem uzyskanym przez bombardowanie go w próżno skoncentrowaną wiązką elektronów o dużej energii 10⁵ W/mm² (rys)

W czasie przesuwania wiązki elektronów wzdłuż ścianki następuje równocześnie przemieszczenie wiązki elektronów następuje równocześnie przemieszczenie jeziorka w kształcie cylindrycznym i ściankach pokrytych cienką warstwą metalu od 0,2 - 0,5 mm.

Ciekły metal gromadzony za wiązką elektronów krzepnie wzdłuż linii spawania, tworzy wąską spoinę o bardzo wąskiej strefie wpływu ciepła.

Vsp=7,5 m/min

Zalety:

- precyzja wykonania

- wąskie spoiny bez strefy wpływu ciepła

- małe paczenie? Sie wyrobów spawanych

- można spawać ceramikę wiązką elektronów

- szybkie spawanie

- spawanie w dowolnych miejscach, równocześnie kilku punktów

Wady:

- koszty urządzenia

- bardzo silne spawanie rentgenowskie - specjalne warunki bezpieczeństwa,

- wysoka próżnia - koszty,

- wielkość wyrobów ograniczona.

23.Spawanie laserowe,szkic,opis.

Laser - monochromatyczna wiązka światła

Spawanie laserowe polega na stapianiu styku łączonych przedmiotów ciepłem otrzymanym w wyniku doprowadzenia do tego obszaru skoncentrowanej wiązki monochromatycznego, koherentnego wiązki światła o bardzo dużej gęstości światła od 10² - 10 ¹¹ N/mm²

Spawanie laserowe może odbywać się z tworzeniem jeziorka spoiny lub z pełnym przetopieniem złącza. Złącze charakteryzuje sie brakiem strefy wpływu ciepła i jest bardzo wąskie. Do celów spawalniczych wykorzystuje się lasery o działaniu impulsowym ze stałym elementem czynnym (najczęściej rubin) do wykonywania złączy punktowych, naprawa układów scalonych.

Spawanie laserowe umożliwia wykonywanie w dowolnej pozycji wszelkiego rodzaju i kształtu połączeń w bardzo szerokim zakresie grubości od Ok. 0,0025 mm do kilkudziesięciu cm.

Zalety:

- precyzja wykonania

- wąskie spoiny bez strefy wpływu ciepła

- małe paczenie? Sie wyrobów spawanych

- można spawać ceramikę wiązką elektronów

- szybkie spawanie

- spawanie w dowolnych miejscach, równocześnie kilku punktów, duże rozmiary

Wady:

- mała sprawność lasera

RYS

24.Wady zewnetrzne złączy spawanych.

brak przetopu, wyciek,wklęśnięcie lica,nadmierny nadlew lica,uskok,nawis lica,nierówność lica,podtopienie lica,rozlew lica,krater,przepalenie,porowatość,pęknięcie poprzeczne,pęknięcie podłużne,pęknięcie promieniowe, wypaczenie porzeczne, wypaczenie podłużne,

zwichrowanie

25.Wady wewnętrzne złączy spawanych.

Pęczerz kulisty,pęcherz kanalikowy,łańcych pęcherzy,gniazdo pęcherzy,żużel pasmowy,pęcherz podłużny,żużel zwarty,przyklejenie brzegowe,przyklejenie międzywarstwowe

---