Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
1
Spawanie metodą
MIG/MAG
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
1
Spawanie metodą
MIG/MAG
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
2
Klasyfikacja procesów spawalniczych
1
2
3
4
5
7
8
9
Procesy spawalnicze i ich numery wg Pr PN-EN ISO 4063
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
3
1-Spawanie łukowe
13
Spawanie łukowe w osłonie gazów ochronnych
Gas-
shielded
metal-
arc
welding; gas
metal-
arc
welding
131
Spawanie łukowe w osłonie gazu obojętnego elektrodą
topliwą, spawanie metodą
MIG
Metal-arc
inert gas
welding; MIG welding
135
Spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego elektrodą
topliwą, spawanie metodą
MAG
Metal-arc
active
gas
welding; MAG welding
136
Spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego drutem proszkowym
137
Spawanie łukowe w osłonie gazu obojętnego drutem proszkowym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
4
Istota spawania w osłonie gazów ochronnych drutem
pełnym 131, 135,
Argon, hel –131,
CO2, mieszanki
aktywne –135,
Druty pełne Al. Lub ze
stali stopowych –131,
Druty pełne ze stali
węglowych -135
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
5
Spawanie w osłonie
CO
2
•
proces prowadzony jest przy użyciu stosunkowo cienkich drutów
elektrodowych, zwykle o średnicy 1 ,2 mm lub 1 ,6 mm, choć
niekiedy stosuje
się
druty o średnicy
0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1 ,4 mm, 2,0mm i 2,4 mm
;
•
strefę
jeziorka chroni
osłona gazowa
, wskutek braku obecności żużla
wydziela
zwiększone promieniowanie
świetlne i cieplne;
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
6
Procesowi spawania w
osłonach gazowych
towarzyszy także duża ilość
szkodliwych dymów
spawalniczych
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
7
Kalendarium spawania elektrodą
topliwą
w
osłonach gazów w Polsce
•
1958 -1960
r. Opracowanie w Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach
podstaw teoretycznych procesu spawania w osłonie dwutlenku węgla,
w tym modelowego stanowiska spawalniczego, materiałów
dodatkowych, podajnika drutu elektrodowego i źródła prądu.
•
1960 -1962 r
. Opracowanie polskiego półautomatu EMa-400 i
prostownika spawalniczego PS-300. Pierwsze zastosowania spawania
półautomatycznego MAG w przemyśle -15 szt. półautomatów EMa-400.
•
Pierwsze kursy spawania w osłonie CO
2
w Instytucie Spawalnictwa
(rok 1960).
•
1963 -1964 r
. Opracowanie automatu do wzdłużnego spawania rurek o
przekroju prostokątnym na ramy motocykla SHL w Kielcach oraz
zastosowanie w przemyśle spawania punktowego MAG. Opracowanie
półautomatu spawalniczego EMb-160 oraz początek krajowej produkcji
miedziowanych drutów spawalniczych gat. Sp1GS.
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
8
Kalendarium
1965 r
. Zastosowanie na osłonę łuku spawalniczego
wieloskładnikowych
mieszanek
gazowych CO2-O2, CO2-Ar, CO2-Ar-O2.
1966 r
. Opracowanie i wdrożenie do produkcji stanowiska do spawania
automatycznego tarcz kierowniczych turbin parowych (spawanie
wąskoszczelinowe). Opracowanie prototypu automatu AS18-300Q do
spawania obwodowego dalekosiężnych rurociągów z ciągłym oraz
wahliwym ruchem końca drutu elektrodowego
. Opracowanie automatu
AS21-200 do spawania w pionie elektrodą
wahliwą.
1975r
. Spawanie w osłonach gazów drutami elektrodowymi
proszkowymi.
Od 1977 r
. Zastosowanie do zasilania łuku do spawania metodą
MAG
prądów: periodycznie przerywanego,
impulsowego, modulowanego oraz
sterowania synergicznego.
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
9
Jeden z
pierwszych
półautomatów
spawalniczych
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
10
Inne b. stare urządzenia
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
11
Stanowisko do spawania MMA i w osłonie gazów
ochronnych
MIG/MAG (jedno z pierwszych polskich urządzeń)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
12
Dzisiejsze
urządzenie
do spawania
w osłonie
gazów
ochronnych
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
13
Schemat stanowiska do spawania MIG/MAG
Podgrzewacz gazu
jeśli CO
2
minus
plus
biegunowość
odwrotna!
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
14
Schemat podajnika drutu elektrodowego
Przechodzenie materiału
elektrody do jeziorka
spawalniczego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
15
Podajnik drutu nowoczesnej spawarki
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
16
Podajnik drutu-
cztero rolkowy
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
17
Profil rolek podajnika musi być
dopasowany do drutu
elektrodowego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
18
Poprawny układ rolek podajnika
Rolka dociskająca
Drut elektrodowy
Rolka napędzana
prześwit
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
19
Bęben z drutem powinien być
właściwie
zamocowany, (zahamowany z odpowiednią
siłą) aby nie mógł
się
obracać
pod wpływem sił
bezwładności
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
20
Współosiowość, odległość
oraz stan krawędzi
prowadnika w istotny sposób wpływa na
równomierność
prędkości wypychania drutu
min.
Ostre krawędzie prowadnika
Utrudniają
stabilne spawanie
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
21
Długość
spirali prowadzącej drut powinna być
optymalna
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
22
Zarówno zbyt długa jak i zbyt krótka spirala
(pancerz przewodu giętkiego) powodują
wzrost
oporów wypychania drutu
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
23
Uchwyt do spawania w osłonie gazów ochronnych
…sprzed lat
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
24
Końcówka uchwytu z radiatorem chłodzonym
powietrzem
Spirala prowadząca drut
Poprawnej długości
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
25
Końcówka uchwytu z chłodzeniem wodą
Ciecz
chłodząca
Izolator z
otworami
współosiowość
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
26
Elementy uchwytu
Istotne elementy uchwytu do spawania półautomatycznego w
osłonie gazów ochronnych –dysza gazowa z połączeniem
gwintowanym (MIG, MAG)
Dysza gazowa
Końcówka prądowa
Łącznik prądowy
Rozdzielacz gazu
Prowadniki drutu
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
27
Elementy uchwytu do spawania półautomatycznego w
osłonie gazów ochronnych –dysza gazowa z
pierścieniem zaciskowym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
28
Istotne elementy uchwytu do spawania
półautomatycznego w osłonie gazów ochronnych –
połączenie z podajnikiem (MIG, MAG)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
29
Końcówki prądowe miedziane lub posrebrzane
O trwałości i jakości dyszy decyduje wielkość
tolerancji
wewnętrznej średnicy dyszy oraz wysoka gładkość
powierzchni
zaciskane
gwintowane
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
30
Opory w dyszy prądowej są
najbardziej groźne
dla stabilności spawania.
Średnica dyszy prądowej za duża...
Lw
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
31
Uchwyty do spawania półautomatycznego w osłonie
gazów ochronnych (MIG, MAG)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
32
Uchwyty do spawania półautomatycznego w osłonie
gazów ochronnych (MIG, MAG)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
33
Różne systemy połączeń
podzespołów zasilacz-
podajnik-uchwyt
w półautomatach do spawania
metodą
MAG i MIG
„pchaj-ciągnij”
do 10m
We wspólnej
obudowie
„pchaj”
Rozdzielne
„pchaj”
„pchaj-ciągnij”
z oddzielną
szpulą
z drutem
do 4,5m
Na wysięgniku
„pchaj”
Jeden zasilacz
Dwa podajniki
„pchaj”
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
34
Stanowisko do MIG/MAG
Podajnik
drutu
elektrodowego
Uchwyt
spawalniczy
Zasilacz łuku
spawalniczego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
35
Rodzina urządzeń
MIG/MAG z podajnikami drutu we
wspólnej obudowie
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
36
Przenoszenie materiału w łuku
Rozkład temperatur w łuku spawalniczym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
37
Przenoszenie metalu przez łuk jarzący się
w osłonie
gazów
grubo kroplowe natryskowe zwarciowe
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
38
Stosunek powierzchni do objętości wyznacza
intensywność
reakcji metalurgicznych
kx
4
π
⋅ r
2
⋅
4
3
π
⋅ r
3
⋅
Vkr
4
3
π
⋅ r
3
⋅
:=
Pp
4
π
⋅ r
2
:=
kx
3
r
kx 0.3
(
)
10
=
kx 1.2
(
)
2.5
=
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
39
Przebiegi chwilowych wartości prądu podczas
przenoszenia
zwarciowego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
40
Przebiegi chwilowych wartości prądu podczas
przenoszenia
mieszanego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
41
Przebiegi chwilowych wartości prądu podczas
przenoszenia
natryskowego
(bezzwarciowego)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
42
W TIME –przechodzenie rotacyjne
(przy bardzo dużych prędkościach podawania drutu 25-
30m/min)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
43
Wielkość
prądu spawania a wielkość
kropli
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
44
Krople stopionego pełnego drutu elektrodowego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
45
Wpływ natężenia prądu na objętość
kropli i
szybkość
jej przenoszenia w łuku (135, del=1,6 mm
ze stali niskostopowej w osłonie Ar+1%O2)
Grubokroplowe
natryskowe
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
46
Łuk natryskowy jest korzystny bo:
•
Ogranicza rozprysk
•
Poprawia stabilność
jarzenia łuku
•
Ułatwia kształtowanie wtopienia
•
Zwiększa intensywność
reakcji metalurgicznych
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
47
Prąd krytyczny przy którym powstaje przechodzenie
natryskowe zależy od wielu parametrów:
•
Rodzaju metalu elektrody
•
Składu atmosfery łuku (gazu ochronnego!)
•
Gęstości prądu
•
Biegunowości prądu
•
Napięcia łuku a także
•
Długości wolnego wylotu elektrody
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
48
Prąd krytyczny w funkcji długości wolnego wylotu
elektrody
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
49
Zbyt długi wolny wylot elektrody może być
przyczyną
powstawania przyklejeń
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
50
Przy spawaniu MIG, MAG natężenie prądu związane
jest z szybkością
podawania drutu elektrodowego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
51
Zależność
natężenia prądu od prędkości podawania
drutu elektrodowego ze stali niskostopowej, w osłonie
Ar+2%O2 (135)
Prąd krytyczny
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
52
Zależność
natężenia prądu od prędkości podawania
drutu elektrodowego ze stali austenitycznej 18-8 w
osłonie Ar+2%O2 (131)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
53
Zależność
natężenia prądu od prędkości podawania
drutu elektrodowego z aluminium w osłonie czystego
Argonu (131)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
54
Prąd krytyczny...
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
55
Przy spawaniu w osłonie czystego CO2 trudniej
uzyskać
natryskowe przenoszenie materiału drogą
zwiększenia prądu spawania
•
Można je uzyskać
dopiero przy przy bardzo dużych
prądach spawania lub poprzez podniesienie napięcia
spawania do około 28-30 V
•
Większe napięcie –dłuższy łuk-
to lepsze warunki do
wyrzucania kropel poza jeziorko
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
56
Rozpryski są
zależne od długości łuku
Spawanie z dużym
prędkościami
podawania drutu to
krótszy łuk
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
57
Parametry spawania MIG/MAG to także...
•
Odległość
dyszy od
materiału spawanego
•
Wolny wylot
elektrody
Kierunek wiatru
•
Gaz ochronny
(
rodzaj i wydatek
)
•
Rodzaj prądu i Biegunowość
i
(najczęściej + na elektrodzie)
•
natężenie prądu spawania
(Prędkość
podawania drutu)
•
Napięcie łuku
•
Prędkość
spawania
•
Średnica drutu elektrody
•
Rodzaj drutu elektrodowego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
58
Wolny wylot w rzeczywistości jest
zmienny
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
59
Zależność
pomiędzy rodzajem gazu, natężeniem jego
przepływu, prędkością
wiatru i wolnym wylotem
elektrody
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
60
Największe różnice własności gazów
najważniejszych gazów
Gaz
Potencjał
jonizacji
Współczynnik
przewodnictwa
cieplnego
Gęstość
Gęstość
względem
powietrza
eV
Kcal/mh
o
C
kg/m
3
%
Argon
15,6
0,0149
1,7839
138
Hel
24,4
0,13
0,1785
14
Argon/
Hel
64%
11%
999%
Hel/Arg
on
156%
872%
10%
Zajarzanie, stabilność
łuku
Kształt wtopienia Wydatek gazu
Trwałość
osłony
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
61
Obliczanie nie parametrów
spawania
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
62
Spoina powstaje z drutu
elektrodowego…
MasaSpoiny
MasaDrutu Uzysk
⋅
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
63
Msp
Fsp Lsp
⋅
γfe
⋅
Fsp -przekrój spoiny
Lsp -długość poiny
Ldr -długość drutu
γfe
-gęstość stopiwa
γdr
-gęstość drutu
Rg -uzysk nominalny [%]
Mdr Uzysk
⋅
πdel
2
4
Ldr
⋅
γdr
⋅
Rg
⋅
Fsp Lsp
⋅
γfe
⋅
πdel
2
4
Ldr
⋅
γdr
⋅
Rg
⋅
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
64
Lsp
Vsp t
⋅
Ldr
Vel t
⋅
Fsp Vsp t
⋅
(
)
⋅
γfe
⋅
πdel
2
4
Vel t
⋅
(
)
⋅
γdr
⋅
Rg
⋅
del -średnica drutu
elektrodowego
t -czas spawania
Vsp -szybkość spawania
Vel -szybkość drutu
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
65
po prostych przekształceniach otrzymujemy
wzór na przekrój ściegu
Fsp
Rg
π
⋅ del
2
⋅
Vel
⋅
γdr
⋅
4Vsp
γfe
⋅
czy szybkość spawania
Vsp
Rg
π
⋅ del
2
⋅
Vel
⋅
γdr
⋅
4 Fsp
⋅
γfe
⋅
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
66
Jeśli przekrój spoiny pachwinowej jest trójkątem
prostokątnym, równoramiennym
Fsp
asp
2
asp
del
2
π Vel
⋅
γdr
⋅
Rg
⋅
Vsp
γfe
⋅
⋅
Wzór na grubość
obliczeniową
spoiny przyjmie postać
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
67
Vsp
Rg
π
⋅ del
2
⋅
Vel
⋅
γdr
⋅
4 asp
2
⋅
γfe
⋅
A wzór na szybkość
spawania, która zapewni grubość
spoiny asp
przyjmie postać
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
68
Druty pełne , druty proszkowe…
•
Wzory do obliczeń
są
takie same, z tym że
dla drutu pełnego gęstość
drutu równa się
gęstości stopiwa i mocno różni się
wskaźnik
uzysku Rg
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
69
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
70
gęstość
drutów wg danych ESAB-a
Średnica
drutu
gęstość
długość drutu
ważącego 1 kg
mm
g/cm3
cm
0,8
7,261
27400
0,9
6,495
24200
1,2
6,271
14100
1,4
6,307
10300
1,6
6,721
7400
2
6,366
5000
2,4
5,974
3700
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
71
Spawanie prądem impulsowym
(spawanie łukiem pulsującym)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
72
Przebiegi napięcia i prądu podczas spawania
prądem stałym, łukiem zwarciowym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
73
Podczas klasycznego spawania
prądem stałym
•
przenoszenie metalu w łuku jest
zjawiskiem przypadkowym,
niesterowalnym.
•
Przy niskich parametrach (prądzie)
spawania jest to przenoszenie zwarciowe,
przy wyższych parametrach sposób
mieszany aż
wreszcie przy najwyższych –
natryskowy.
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
74
Przenoszenie zwarciowe
•
To duże rozpryski,
•
przenoszenie
natryskowe
to wysokie
parametry,
duża energia liniowa
,
przegrzanie materiałów i duże zużycie
energii
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
75
Rozwój elektroniki i automatyki w systemach
zasilania i sterowania łukiem spawalniczym
•
umożliwia spawanie prądem
pulsującym. Umiejętne sterowanie
parametrami prądu pulsującego
pozwala na sterowanie sposobem
przenoszenia materiału w łuku i
uzyskanie
przenoszenia natryskowego
przy wprowadzeniu do materiału
spawanego
mniejszej energii
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
76
Przebieg prądu spawania impulsowego
a) teoretyczny b) rzeczywisty
I
b
–prąd bazowy
T
b
–czas przepływu prądu bazowego
I
p
–prąd impulsu
T
p
-czas impulsu prądowego
Oderwanie się
kropli zależy od wielkości prądu impulsu Ip
oraz
czasu jego trwania Tp
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
77
Kropla odrywa się
gdy
•
Ip
2
x
Tp=D
•
Ip
-prądu impulsu (amplituda impulsu)
•
Tp
-czas jego trwania
•
D-
stała zależna od
własności materiałów
,
średnicy drutu
i
rodzaju gazu ochronnego
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
78
Amplituda i czas trwania impulsu decydują
o
ilości kropel przenoszonych podczas jednego
impulsu
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
79
Spawanie prądem impulsowym
•
Spawanie łukiem pulsującym, w porównaniu z klasyczną
metodą
MIG/MAG posiada następujące zalety:
•
wprowadza w trakcie spawania
mniejszą ilość ciepła
,
•
umożliwia spawanie łukiem
natryskowym przy niższych
wartościach parametrów prądowych
,
•
stwarza warunki spawania
cienkich elementów
przy
pomocy drutów elektrodowych o typowych średnicach
Φ 1.0 i
1.2mm,
•
zmniejsza straty rozpryskowe,
•
obniża zużycie energii elektrycznej
.
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
80
Przechodzenie kropli w czasie trwania impulsu
prądowego.
Przenoszenie kropli po zakończeniu impulsu
(podczas przepływu małego
prądu bazowego, kropla
zimniejsza
,
mniejsze siły Lorentza
mogące wyrzucić
kroplę
poza łuk –
mniejsze straty
rozpryskowe)
Przenoszenie kropli podczas impulsu
prądowego,
kropla przegrzana
z większą
szansą
na
wyrzucenie poza jeziorko
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
81
•
Technologia spawania
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
82
Ukosowanie
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
83
Parametry spawania stali niskowęglowych
Łuk zwarciowy
Łuk natryskowy
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
84
Parametry spawania łukiem natryskowym złączy
kątowych ze stali niskowęglowych i niskostopowych
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
85
Parametry spawania łukiem zwarciowym i
natryskowym złączy ze stali odpornych na korozję
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
86
Parametry spawania w pozycji podolnej, złączy
doczołowych
wykonanych z aluminium
Prąd stały
Biegunowość
dodatnia
(plus na elektrodzie)
Gaz ochronny
Ar, He
lub ich mieszanki
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
87
•
Spawanie drutem proszkowym 136, 137
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
88
Istota spawania w osłonie gazów ochronnych drutem
proszkowym 136, 137
Drut proszkowy –136, 137
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
89
Drut proszkowy zwijany w przekroju poprzecznym
1 –koszulka metalowa
2 –wypełnienie proszkowe
3 –miejsce połączenia
Wsp.wypełnienia
to stosunek
Masy rdzenia proszkowego do
Masy całego drutu
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
90
Drobno kroplowe przenoszenie materiału podczas
spawania drutem pełnym i proszkowym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
91
Drut
proszkowy pełny
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
92
Istota różnicy w przenoszeniu
metalu elektrody w łuku
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
93
I kształtu wtopienia
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
94
Przekroje różnych drutów proszkowych
Rurkowy
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
95
Odmiana spawania drutem proszkowym –samo
osłonowym
Gaz ochronny
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
96
Porównanie wydajność
stapiania podczas spawania
drutem pełnym i proszkowym w osłonie gazu
ochronnego CO
2
Druty proszkowe o
różnym wypełnieniu
Drut pełny
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
97
Porównanie wydajności różnych procesów spawania
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
98
Kierunek zmian geometrii ukosowania brzegów blach
do spawania MIG/MAG
MMA
MIG/MAG
Drutem samoosłonowym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
99
Dostęp do grani spoiny
Drut samo osłonowy
MAG/MIG
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
100
Zasady ukosowania
•
Należy tak projektować
kształt brzegów blach spawanych aby
przy spawaniu kolejnych warstw mógł
być
zachowany ten sam
wymiar wolnego wylotu elektrody
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
101
Ukosowanie brzegów do spawania drutem
proszkowym samoosłonowym
na podkładkach
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
102
Ukosowanie brzegów do spawania drutem
proszkowym na podkładkach formujących
Ukosowanie podobne
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
103
Ustawienie uchwytu i kierunek spawania
Drut proszkowy samoosłonowy
Drut proszkowy
del
p=
del
p
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
104
Sposób prowadzenia uchwytu z drutem proszkowym
zasadowym lub rutylowym i metalowo-proszkowym
Ciągnąc:
większa
szybkość
spawania,
większe
wtopienie
Pchając:
Lepsza obserwacja
krawędzi
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
105
Parametry spawania automatycznego drutem
proszkowym samo osłonowym
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
106
Energia liniowa spawania blach
Spawanie automatyczne
drutem proszkowym
Is
875 A
:=
Us
25V
:=
Vs
240
cm
min
:=
ql
Is Us
⋅
Vs
:=
ql 5.469
kJ
cm
=
Is
425 A
:=
Us
25 V
:=
Vs
530
cm
min
:=
ql
Is Us
⋅
Vs
:=
ql
1.203
kJ
cm
=
g=1,5 mm drutem
o średnicy 2,4 mm
g=4,8 mm drutem
o średnicy 4 mm
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
107
Różne techniki spawania w pozycji pionowej
Ciekły żużel
Ciekły metal
Duży ruch wahadłowy
Większa szybkość
krzepnięcia
Mniejsze ziarna =struktura
drobnoziarnista
Mały ruch wahadłowy
mniejsza szybkość
krzepnięcia
Większe ziarna
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
108
Spawanie z dużą
wydajnością
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
109
Spawanie z bardzo dużą
wydajnością
napotyka na
barierę
energii liniowej spawania q
•
Is-prąd spawania [A]
•
U –napięcie spawania [V]
•
Vs-
szybkość
spawania [cm/min]
Vs
U
Is
q
×
=
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
110
•
Zbyt duża energia liniowa spawania powoduje wysoki rozrost
ziaren w SWC co ujemnie wpływa na udarność
tej strefy
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
111
Porównanie parametrów spawania i energii liniowej
Spawanie ręczne
Is
200 A
:=
Us
25V
:=
Vs
30
cm
min
:=
ql
Is Us
⋅
Vs
:=
ql 10
kJ
cm
=
Spawanie TIME
Is
300 A
:=
Us
30.5V
:=
Vs
33
cm
min
:=
ql
Is Us
⋅
Vs
:=
ql 16.636
kJ
cm
=
Spawanie automatyczne
łukiem krytym
Is
500 A
:=
Us
30V
:=
Vs
40
cm
min
:=
ql
Is Us
⋅
Vs
:=
ql 22.5
kJ
cm
=
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
112
Spawanie wysokowydajne TIME
•
To proces spawania MIG/MAG oparty o stosowanie 4
składnikowej mieszanki i urządzenia przystosowane do
długotrwałej pracy przy bardzo wysokich parametrach
spawania (np.. Firmy Fronius)
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
113
Podstawowy skład mieszanki
•
To 65%Ar –
stabilność
kolumny łuku
•
25% He -
zwiększa przewodnictwo
cieplne
•
8% CO
2
–
zmniejsza napięcie powierzchniowe
kropel ciekłego
metalu
•
0,05%O
2
-jw
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
114
Mieszanki gazowe stosowane w metodzie TIME do
spawania różnych stali
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
115
W TIME
•
Przenoszenie materiału w łuku może być
•
Zwarciowe –do Vel<8m/min
•
Natryskowe Vel<25 m/min
•
Rotacyjne Vel<30m/min
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
116
Kształt wtopienia przy
przechodzeniu metalu w łuku podczas spawania
TIME
natryskowym i rotacyjnym
Straty rozpryskowe <2%
Niski poziom utleniania metalu
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
117
Przebieg napięcia, Vel i wydatku gazu w funkcji czasu -
TIME
Początek spawania
Koniec spawania
wyprzedzenie
opóźnienie
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
118
Porównanie parametrów technologicznych
spawania jednakowych złączy metodą
TIME i MAG
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
119
Przykładowe parametry spawania -TIME
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
120
Urządzenie do spawania TIME –firmy Fronius
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
121
Podstawowe parametry urządzeń
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
122
Tendencje kierunków zmian w przyszłości
Tadeusz Piątkowski
Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania
123
•
Do zobaczenia...