ZGRZEWANIE DOCZOŁOWE

Zgrzewanie doczołowe dzielimy na zwarciowe , iskrowe i tarciowe .

1. ZGRZEWANIE DOCZOŁOWE ZWARCIOWE.

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe jest procesem zgrzewania oporowego , w którym trwałe połączenie między ściśle dociśniętymi przedmiotami otrzymuje się na całej powierzchni styku dzięki nagrzaniu oporowemu tego obszaru przepływającym prądem elektrycznym a następnie odkształceniu plastycznemu po osiągnięciu odpowiedniej temperatury zgrzewania . Obszar zgrzewania nagrzewamy do uplastycznienia lub do temperatur wyższych od temperatur topnienia . Powierzchnie stykowe ogrzewanych przedmiotów muszą być oczyszczone i przylegać do siebie .

RYS.SCHEMAT UKŁADU ZGRZEWAJĄCEGO DOCZOłOWO ZWARCIOWO

PARAMETRY ZGRZEWANIA DOCZOŁOWEGO ZWARCIOWEGO :

- natężenie prądu

- siła docisku

- długość mocowania

- naddatek na spęczanie

- czas przepływu prądu zgrzewania

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe stosowane jest do łączenia prętów , drutów , kształtowników , rur , obręczy , ogniw łańcuchów .

Metodą tą można zgrzewać stale węglowe , nisko i wysoko stopowe , stopy oporowe, stopy niklu , miedzi , aluminium , metale nieszlachetne .

2. ZGRZEWANIE DOCZOŁOWE ISKROWE

Zgrzewanie doczołowe iskrowe jest procesem , w którym trwałe połączenie uzyskuje się przez nagrzanie oporowe zawierające wyiskrzenie ciekłego metalu z obszary styku zgrzewanych przedmiotów oraz przez wywarcie docisku spęczania .

RYS.ZGRZEWANIE DOCZOŁOWE ISKROWE

Zgrzewane przedmioty umocujemy w szczękach zgrzewarki i dociskamy nieznaczną siłą wystarczającą do zapewnienie styku w paru miejscach . Po załączeniu przepływu prądu przez obszary stykowe o małej powierzchni i dużej oporności stykowej płynie prąd o bardzo dużej gęstości , powodujący stopienie metalu obszarów stykowych , utworzenie ciekłych mostków prądowych a następnie gwałtowne ich rozerwanie w wyniku działania sił elektromagnetycznych i ciśnienia par prądu metalu .

Wraz z wyrzuceniem ciekłego metalu mostków z obszaru styku usuwane są równocześnie wszelkie zanieczyszczenia . Postępujący z odpowiednią prędkością , w sposób ciągły , proces wyiskrzania powoduje , że ciepło z tworzących się coraz to nowych mostków prądowych odpływa w głąb zgrzewanych przedmiotów i nagrzewa przyległe obszary do stanu silnego uplastycznienia .

PODSTAWOWE PARAMETRY ZGRZEWANIA ISKROWEGO :

- prędkość wyiskrzania

- naddatek na wyiskrzanie

- natężenie prądu ( moc jednostkowa , gęstość prądu lub napięcie wtórne stanu jałowego )

- prędkość spęczania

- docisk spęczania

- naddatek na spęczanie

- długość mocowania

Zgrzewanie oporowe iskrowe znajduje powszechne zastosowanie w przemyśle do łączenia doczołowego rur , drutów , kształtowników , ram okiennych , szyn kolejowych , odkuwek , wlewków taśm , blach , ogniw łańcuchów , obręczy kół samochodowych , narzędzi skrawających , wałów . Zgrzewa się przedmioty wykonane ze stali węglowych , nisko i wysoko stopowych , miedzi i jej stopów , aluminium i jego stopów , tytanu , pewne rodzaje żeliw , możliwe jest łączenie stali z miedzią , miedzi z aluminium , stali niskowęglowych ze stalą narzędziową .

3.ZGRZEWANIE DOCZOŁOWE TARCIOWE

Zgrzewanie doczołowe tarciowe jest procesem , w którym ciepło niezbędne do wykonania połączenia wytwarzane jest przez bezpośrednią zamianę energii mechanicznej na energię cieplną w wyniku tarcia w obszarze wzajemnego styku zgrzewanych przedmiotów . W metodzie tej jeden przedmiot wykonuje ruch obrotowy a drugi zamocowany jest na stałe lub wykonują ruchy posuwisto zwrotne względem siebie .

RYS.FAZY PROCESU ZGRZEWANIA TARCIOWEGO

Proces tarcia trwa tak długo aż oba przedmioty osiągną w obszarze styku wymaganą temperaturę zgrzewania ruch względny jest przetwarzany i wywierany jest docisk spęczania .

PARAMETRY ZGRZEWANIA TARCIOWEGO :

- prędkość obrotowa

- docisk tarcia

- czas tarcia

- docisk spęczania

- czas spęczania

Metodą tą można zgrzewać stale węglowe , narzędziowe odporne na korozję , miedź z aluminium stopy niklu , mosiądz tytan .

Stosuję się ją w produkcji narzędzi , części maszyn samochodów , silników lotniczych , rur wiertniczych , części urządzeń hydraulicznych itp.

WNIOSKI :

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe stosuje się dla przedmiotów o niewielkich wymiarach ze względu na niską sprawność procesu .

Zaletą jest szybkość , czystość i bezgłośność .Łączenie doczołowe większych przekrojów przeprowadza się metodą zgrzewania iskrowego lub tarciowego .

Przedmioty do zgrzewania iskrowego nie wymagają tak starannego przygotowania jak w przypadku zgrzewania zwarciowego , co jest zaletą . Jego wadą są , zaś wyrzucane snopy iskier .Zaletą zgrzewania tarciowego jest możliwość unowocześniania kształtu konstrukcji, poprawa własności mechanicznych oraz obniżenie własności wytwarzania . Złącze wykonane tą metodą jest bardzo wysokiej jakości . Istnieje możliwość łączenia materiałów o różnych kształtach i właściwościach fizycznych . Zgrzewanie to jest bardzo wydajne i zapewnia dużą powtarzalność wyników zgrzewania .

Spawanie łukowe ręczne

- elektrodą otuloną jest procesem , w którym trwałe połączenie uzyskuje się przez stopienie ciepłem łuku elektrycznego topliwej elektrody otulonej i materiału spawanego . Łuk elektryczny jarzy się miedzy rdzeniem elektrody pokrytym otuliną spawanym materiałem. Elektroda otulona przesuwana jest ręcznie przez operatora wzdłuż linii spawania i ustawiona pod odpowiednim kątem względem złącza.

Łuk spawalniczy zasilany może być prądem przemiennym lub prądem stałym z biegunowością ujemną lub dodatnią. Osłonę łuku stanowią gazy i ciekły żużel powstałe w wyniku rozpadu otuliny elektrody pod wpływem ciepła łuku .Spawanie rozpoczyna się po zajarzeniu się łuku między elektrodą otuloną a spawanym przedmiotem .Ilość tworzącego się gazu i żużla osłaniających łuk oraz ich skład chemiczny zależą od rodzaju otuliny elektrody i grubości .

Stosuje się otuliny o różnej grubości w stosunku do średnicy rdzenia , a ich nazwy :

-Rutynowe

-Kwaśne

-Zasadowe

-Fluorkowe

-Cyrkonowe

-Rutynowo -zasadowe

-Celulozowe itd.

Elektrody produkowane są zwykle o średnicy rdzenia w zakresie 1,6 do 6,0 mm i długości od 250-450mm.

Parametry spawania:

Przebieg procesu spawania łukowego elektrodą otuloną, uzależniony jest w znacznym stopniu od umiejętności i doświadczenia operatora. Ustalone w warunkach technologicznych spawania konkretnej konstrukcji parametry spawania stanowią dla operatora dane wyjściowe, do których dostosowuje swe doświadczenie spawalnicze i zdolności manualne .

Do podstawowych parametrów spawania elektrodą otuloną należą :

-rodzaj i natężenie prądu spawania

-napięcie łuku

-prędkość spawania

-średnica elektrody i jej położenie względem złącza

Technologia i techniki spawania

Spawanie ręczne elektrodą otuloną umożliwia wykonywanie złączy doczołowych, teowych, krzyżowych, narożnych, zakładkowych, nakładkowych, otworowych.

Przebieg ćwiczenia:

Spawane elektrodą ER 1,46 średnica 3,25mm

Dla biegunowości ujemnej:

U=30 V ; I=150 A

Czas spawania 46 s

Długość spoiny 186 mm

Prędkość spawania

V=0,04 m/s

Szerokość spoiny w różnych miejscach: 13mm, 11.6mm, 9,8mm

Wysokość spoiny w różnych miejscach: 2,8mm, 1,4mm, 1,4mm

Długość jeziorka 23.1mm

Dla biegunowości dodatniej:

U=30 V ; I=150 A

Czas spawania 41 s

Długość spoiny 215 mm

Prędkość spawania

V=0,05 m/s

Szerokość spoiny w różnych miejscach: 8.1mm, 7,8mm, 6,2mm

Wysokość spoiny w różnych miejscach: 1.2mm, 2,3mm, 1,2mm

Długość jeziorka 21,5m

Wnioski:

Przy biegunowości ujemnej uzyskuje się większą prędkość stapiania w wyniku czego uzyskujemy spoinę o większych wymiarach. Natomiast przy biegunowości uzyskujemy większą głębokość wtopienia i jest węższa.

Wynika to z kształtu łuku .

SPAWANIE ŁUKIEM KRYTYM

Wstęp teoretyczny

Spawanie łukiem krytym ( pod topnikiem ) należy do bardzo wydajnych metod spawania , zapewnia ono uzyskanie powtarzalnych spoin , które charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi.

Spawanie łukiem krytym jest procesem , w którym trwałe połączenie uzyskuje się w wyniku stopienia drutu elektrodowego i głębokiego przetopienia materiału rodzimego . Łuk elektryczny jarzy się pomiędzy elektrodą a spawanym przedmiotem w przestrzeni osłoniętej warstwą topnika . Topnik stanowi mechaniczną osłonę łuku elektrycznego i jeziorka przed dostępem tlenu i azotu z atmosfery . Łuk elektryczny znajduje się w tzw. kawernie utworzonej przez stopiony żużel i utrzymywanej przez ciśnienie par metali oraz produktów reakcji metalurgicznych pomiędzy żużlem i stopiwem . Topnik w odróżnieniu od otuliny elektrod , nie może jednak wydzielać zbyt dużej ilości gazów ponieważ następowałoby przebicie warstwy topnika i dostęp powietrza do ciekłego metalu . Szczelna osłona jeziorka i jego wielkość , umożliwiająca reakcje metalurgiczne ( typu redox oraz odsiarczania i odfosforowania ) , pozwala na uzyskanie spoiny o wysokiej jakości metalurgicznej i dobrych własnościach mechanicznych ( a nawet plastycznych ) . Krótki wolny wylot elektrody pozwala na stosowanie wysokich gęstości prądu do 100 [ A/mm² ] co przy minimalnych stratach cieplnych umożliwia uzyskanie wydajności stapiania od 14 - 30 [ g/Ah ] .Dodatkowym zadaniem topnika jest należyte ukształtowanie powierzchni spoiny , ułożenie spoiny bez pęknięć i pęcherzy oraz łatwe usuwanie żużla . Topniki dzieli się na : topione , ceramiczne i mieszane a pod względem metalurgicznym na: kwaśne , neutralne i zasadowe .

W metodzie spawania łukiem krytym stosuje się podkładki w celu spawania dużymi prędkościami i uzyskania większej wydajności a także wyeliminowania wycieków stopiwa z rowka spoiny i uformowanie równomiernej prawidłowej grani .

Rys . Zasada spawania łukiem krytym

Budowa automatu

W naszym ćwiczeniu został użyty automat typu „traktor `' . Głównymi jego zespołami są :

- głowica z mechanizmem napędu rolek podających elektrodę ,

- mechanizm posuwu automatu ,

- układu podawania topnika ,

- zespół mocowania szpuli ,

- szafka sterownicza ,

- zasilacz prądu spawania ( autotransformator ) .

Rys . Schemat stanowiska do spawania łukiem krytym .

Warunkiem stabilnego jarzenia łuku jest :

• stała długość łuku , którą uzyskuje się przy sztywnej charakterystyce źródła prądu , stałej szybkości podawania drutu i dużej gęstości prądu ,

Podstawowe parametry

Podstawowymi parametrami spawania są :

- napięcie łuku U = 25 - 45 [ V ] ,

- natężenie prądu I = 200 - 1000 [ A ] ,

- prędkość spawania V = 30 - 60 [ m /h ] ,

- średnica elektrody d = 1 - 8 [ mm ] .

Tabela pomiarowa

U [ V ]	I [ A ]	V [ m/h ]	b [ mm ]	hn [ mm ]
32	600	30	21	4
			22	3
			22	3
32	600	12	30	5.5
			29	6.0
			31	5.5
32	500	12	28	4.5
			29	4.5
			28	4.0

Wnioski

Wraz ze wzrostem natężenia prądu wzrasta szerokość lica napoiny oraz wysokość nadlewu , co potwierdziły wyniki naszego ćwiczenia . W przypadku gdy prędkość maleje notujemy wzrost szerokości lica i gwałtowny wzrost wysokości nadlewu .

W doświadczeniu zmienialiśmy tylko natężenie i prędkość przy stałym napięciu lecz w przypadku jego wzrostu szerokość lica napoiny powinna wzrosnąć a wysokość nadlewu zmaleć .

Powierzchnia napoin była regularna i gładka nie posiadała żadnych przerwań .Gołym okiem można stwierdzić tylko niewielkie różnice w wyglądzie napoin polegające na różnym kształcie lica , choć prawie nie zauważalnym .

2

---