Spajanie materiałów - Laboratorium
Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, kierunek Mechanika i Budowa Maszyn, niestacjonarne
Prowadzący: dr A. Wypych
Data wykonania ćwiczeń 06.04.14r.
Data oddania sprawozdania 11.05.14r.
Sprawozdanie wykonał: Patryk Przybyła

1. Cel ćwiczeń

Celem ćwiczenia było uporządkowanie wiedzy teoretycznej oraz zapoznanie się w praktyce z róznymi metodami spajania materiałów oraz cięcia.

2. MIG/MAG- Opis metod spawania

Spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych dla metody MIG lub aktywnych dla metody MAG. Jako gazy osłonowe obojętne najczęściej stosuje się argon lub hel. Natomiast, jako gazy osłonowe aktywne – dwutlenek węgla lub jego mieszaninę z argonem.

W metodzie MIG/MAG łuk elektryczny jarzy się między spawanym materiałem, a elektrodą topliwą w postaci drutu, który jednocześnie pełni funkcję spoiwa. W chwili naciśnięcia przycisku na uchwycie spawalniczym, drut podawany jest automatycznie, w sposób ciągły do końcówki elektrody

Płynne i ciągłe podawanie spoiwa, pozwala na uzyskanie dużych prędkości spawania. W metodzie

Strumień gazu osłonowego, chroni koniec elektrody topliwej i jeziorko spawalnicze przed niekorzystnym wpływem zanieczyszczeń pochodzących z atmosfery. Skład gazu osłonowego ma znaczący wpływ na przebieg procesu spawalniczego. Wpływa na zachowanie się łuku spawalniczego, ilość powstających odprysków metalu podczas spawania, transfer ciekłego spoiwa, a także głębokość wtopienia, właściwości mechaniczne i chemiczne spoiny.

Kluczowe znaczenie dla prawidłowego przebiegu procesu spawania, jest dobór odpowiednich parametrów spawania: Rodzaj i biegunowość prądu spawania, Napięcie łuku spawalniczego, Natężenie prądu spawania, Średnica i rodzaj drutu elektrodowego, Prędkość posuwu drutu elektrodowego, Wydatek i skład gazu osłonowego, Prędkość spawania i pochylenie uchwytu spawalniczego.

Zalety MIG/MAG:

- metoda uniwersalna ( można spawać różne matale)
- możliwość obserwacji jeziorka spawalniczego i łuku,
- wysoka wydajność procesu,
- możliwość mechanizacji i robotyzacji procesu.
Wady metodą MIG/MAG:

- jakość spoiny zależna od spawacza
- niebezpieczeństwo zakłóceń osłony gazowej przez podmuch powietrza,
- wysoki koszt zakupu urządzeń i wyposażenia

Zastosowanie :

MAG: stal konstrukcyjna, niestopowa, niskostopowa, wysokostopowa

MIG: aluminium, magnez, miedź, i inne materiały nie żelazne i ich stopy

a) schemat połączeń zespołów urządzenia,

b) schemat procesu spawania

Spawanie gazowe:
Polega na stopieniu brzegów łączonych metali za pomocą

źródła ciepła w postaci płomienia gazowego, najczęściej acetylenowo – tlenowego ale także propan- butan, gaz koksowniczy muszą palić się w atmosferze tlenu.

Spoina powstaje z nadtopionych brzegów łączonego materiału oraz dodatkowego

spoiwa ( pręta metalowego ) stapianego w płomieniu. W wyniku spalania płomień

osiąga u wylotu palnika wysoką temperaturę około 3100 stopni C dla acetylen + tlen. Spawanie

przeprowadza się za pomocą palnika inżektorowego ( smoczkowy) lub bez smoczkowego, którego zadaniem jest zmieszanie w odpowiednim stosunku gazu palnego i tlenu.

Zalety:

-metoda pozwala na wykonywanie połączeń we wszystkich pozycjach

- uzyskanie spoin o gładkim nadlewie (licu).

Wady:

-niską wydajność

-duże koszty

Spawanie gazowe jest coraz bardziej wypierane przez inne metody spawania.

3. Porównanie metod cięcia tlenowego a plazmowego.

Ciecie palnikiem acetylenowo-tlenowym:

- Proces ten polega na doprowadzeniu metalu na osnowie żelaza do temperatury zapłonu, powyżej której następuje reakcja egzotermiczna tlenu z żelazem.

- Cięte tą metodą mogą być tylko stale o zawartości do 1,6% węgla.

- Podstawowym urządzeniem do cięcia tlenem jest palnik. Głowica palnika zbudowana jest z dyszy tnącej, przez którą przepływa tlen tnący oraz dyszy podgrzewającej, w której płynie mieszanina gazowo-tlenowa powstała w komorze mieszania, mająca za zadanie podgrzanie materiału ciętego.

-Można stosować inne gazy oprócz acetylenu takie jak propan-butan, wodór czy gaz ziemny.

- procesy cięcia termicznego mogą być prowadzone manualnie, półautomatycznie i automatycznie (CNC).

Cięcie palnikiem plazmowym:

- Cięcie silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym, jarzącym się między elektrodą nietopliwą a materiałem polega na stopieniu materiału i wyrzuceniu go ze szczeliny cięcia.

- Elektroda nietopliwa wykonana jest z miedzi z wprasowaną płytką cyrkonową lub hafnową i jest bardzo intensywnie chłodzona wodą lub powietrzem.

- Powszechnie stosowanym gazem plazmotwórczym jest powietrze. W urządzeniach o dużych mocach używa się argonu, azotu, wodoru, dwutlenku węgla oraz mieszanki argon-wodór i argon-hel.

- Jako źródła prądu używane są prostowniki tyrystorowe oraz inwertory, które charakteryzują się możliwością płynnej regulacji natężenia prądu, dużą sprawnością energetyczną oraz małą masą i niewielkimi gabarytami.

- Przy pomocy łuku plazmowego możemy ciąć takie metale jak: żeliwo, stal, stal wysokostopową, aluminium, miedź i inne.

-Grubość ciętego materiału zależy od mocy urządzenia.

-Wydzielanie się w wysokich temperaturach szkodliwych dla zdrowia tlenków i azotków metali.

1. Wpływ wartości prądu spawania, na jakość spoiny.

Podczas laboratoriów wykonaliśmy 6 spoin metodą MAG. Na podstawie obserwacji spoin można ocenić wpływ wartości natężenia prądu spawania na ich, jakość. Dla wykonania pierwszej spoiny ustawiliśmy najmniejsze natężenie i ta spoina cechowała się małym przetopem materiału, ponieważ była bardzo wypukła. Następnie zwiększaliśmy wartość prądu i wykonaliśmy 2 i tak kolejno 3 spoinę, która okazała się być najlepsza, ponieważ miała prawidłowy przetop, strefę wpływu ciepła i dobrą geometrie spoiny. Po następnych spoinach wykonanych na zwiększonych natężeniach prądu widać było różnice a ostatnia spoina została wykonana na zbyt dużym natężeniu, ponieważ nastąpiło przepalenie materiału. Natężenie i napięcie prądu spawania ma duży wpływ na stabilność łuku i ilość rozprysków ciekłego metalu. Spawanie powinno się wykonywać łukiem krótkim (zwarciowym). Zbyt wysokie napięcie łuku powoduje mniej stabilne jarzenie się łuku, mniejszą częstotliwość zwarć i większy rozprysk. Przy stałym natężeniu prądu spawania i stałej prędkości posuwu drutu elektrodowego wartość napięcia ma wpływ na długość łuku i kształt spoiny.