1.0 Spawanie ręczne elektroda otulona. MMA
Opis metody:
Do spawania ręcznego stosuje się topliwe elektrody, wykonane w ten sposób, że na rdzeniu znajduje się masa otulinowa o odpowiednim składzie i własnościach. Łuk jarzy się pomiędzy rdzeniem elektrody a materiałem rodzimym. Wraz z rdzeniem stapia się otulina elektrody, tworząc gazową atmosferę ochronną wokół łuku i ciekłego metalu spoiny.
Zadania jakie spełnia otulina w procesie spawania są następujące:
1. polepszenie warunków do zainicjowania i jarzenia się łuku elektrycznego-funkcja jonizacyjna;
2. ochrona ciekłego metalu przed działaniem gazów z atmosfery tj. tlen i azot-funkcja izolacyjna;
3. regulacja składu chemicznego i poprawienie właściwości stopiwa, poprzez wprowadzenie jednych składników a zredukowanie innych. Dlatego do pracy wykorzystujemy różnego rodzaju elektrody różnym składzie:
a)elektrody ułatwiające jonizacje i stabilizacje łuku elektrycznego;
b)elektrody gazotwórcze i wytwarzające żużel;
c)elektrody polepszające skład chemiczny stopiwa
Polepszenie właściwości jest również efektem reakcji metalurgicznych w wyniku których następuje odtlenienie, odsiarczenie i odfosforowanie. Metoda ta jest uniwersalna ponieważ pozwala na prace we wszystkich pozycjach oraz na różnorodność elektrod pozwalających na spawanie dowolnych gatunków stali oraz metali nieżelaznych .
Elektrody stosowane do spawania:
Produkowanych jest wiele gatunków elektrod ze względu na zastosowanie, grubość otuliny oraz rodzaj otuliny. Ze względu na skład chemiczny otuliny i rdzenia elektrody można stosować do spawania stali węglowych i niskostopowych, stali wysokostopowych, metali nieżelaznych.
Ze względu na skład chemiczny i oddziaływanie metalurgiczne rozróżnia się elektrody: kwaśne, zasadowe, rutylowe, utleniające i celulozowe.
Elektrody kwaśne zawierają w otulinie znaczną ilość tlenków krzemu, manganu, żelaza oraz żelazomanganu. Stosowane do spawania mniej odpowiedzialnych konstrukcji, charakteryzują się stabilnością łuku i wyższą wytrzymałością prądową.
Elektrody zasadowe zawierają w otulinie znaczną ilość węglanów wapnia i magnezu i fluorytu. Przeznaczone do spawania stali stopowych oraz do podwyższonej i wysokiej wytrzymałości. Spawa się prądem stałym, krótkim łukiem.
Elektrody rutylowe zawierają znaczne ilości rutylu w otulinie. Mają bardzo dobrą stabilność łuku dlatego stosuje się je do w pozycjach utrudnionych. Można nimi spawać zarówno prądem stałym jak i zmiennym.
Elektrody utleniające zawierają w otulinie tlenki żelaza i manganu w otulinie. Wprowadzają do stopiwa tlen i azot stąd gorsze jakości wykonanych połączeń.
Elektrody celulozowe zawierają w otulinie 30% celulozy. Są głęboko wtapiające się ze względu na wysoką temperaturę łuku. Wprowadzają wodór dlatego mamy gorsza jakość połączenia.
Źródła prądu i warunki spawania:
Jako źródło zasilające stanowisko spawania ręcznego stosuje się spawarki prostownikowe, przetwornice spawalnicze oraz spawarki transformatorowe.
Warunki spawania podlegają określeniu przed spawaniem. Ustalamy rodzaj i średnice elektrody, prąd spawania, szybkość spawania i sposób prowadzenia elektrody. Podczas spawania należy utrzymywać możliwie krótki łuk. średnica rdzenia określana jest na podstawie grubości spawanego elementu. Największy wpływ na wady ma wpływ ostatnia warstwa-graniowa. Układa się ją zawsze cienką elektrodą.
2.0 Spawanie automatyczne łukiem krytym.SAW
Spawanie to jest metodą o automatycznym (rzadko półautomatycznym) przebiegu procesu. Elektroda jest w postaci drutu zaś materiałem ochronnym jest topnik spawalniczy. W procesie spawania łuk jest niewidoczny gdyż jarzy się pod przykryciem topnika. Pena ilość topnika topi się tworzą żużel, który chroni ciekły metal przed hartowaniem i atmosferą. Metoda ta jest bardzo wydajna ze względu na możliwość stosowania natężeń prądu. Możliwe to jest gdyż prąd doprowadzony jest do elektrody tuż przy jej końcu. Krótki odcinek elektrody pozostający pod prądem pozwala na obciążenie jej bardzo dużym prądem nawet do 1200 A, to z kolei powoduje dużą szybkość spawania i wzrost wydajności 5-10 krotnie w porównaniu do spawania ręcznego elektrodą otuloną. Zaletą jest jeszcze dobre wykorzystanie energii. Wadą natomiast to, że można spawać jedynie podolnie lub nabocznie. Metoda ta chętnie wykorzystywana jest w przemyśle okrętowym i w budownictwie konstrukcji stalowych.
Urządzenia do spawania:
Stanowisko zasilane źródłem prądu stałego lub zmiennego. Spawa się przy pomocy automatu spawalniczego. Najważniejszym urządzeniem stanowiska jest automat spawalniczy, którego głównymi elementami są: wózek samojezdny, podajnik elektrody, zbiornik topnika, szpula z drutem i pulpit sterowniczy.
Materiały dodatkowe:
Materiałami dodatkowymi są: topniki, druty pełne, druty rdzeniowe, taśmy i wypełniacze.
Topnik w tej metodzie odgrywa taka role jak otulina przy spawaniu ręcznym lub grawitacyjnym.
Druty pełne do spawania klasyfikuje się na podstawie zwartości manganu. Powierzchnia drutów pokryte są miedzią w celu och Rony przed korozją oraz poprawienia przewodności elektrycznej.
Druty rdzeniowe są zwijane z cienkiej blachy stalowej z rdzeniem ze sproszkowanych ferrostopów. Druty te są często stosowane do napawania utwardzającego.
Taśmy jako materiał dodatkowy stosowane są do napawania platerującego.
Wypełniacz do spawania łukiem krytym jest to drobnoziarnisty materiał metalowy w postaci proszku lub śrutu, zasypywany przed spawaniem w rowek ukosowanych krawędzi elementu spawanego. Efektem jest zwiększenie udarności spoiny.
3.0 spawanie elektrodą nietopliwą-wolframową (TIG)
Łuk elektryczny, zasilany prądem przemiennym lub stałym, jarzy się między materiałem spawanym a zamocowaną w uchwycie spawalniczym elektrodą wolframową, powodując równocześnie stopienie się materiału podstawowego i ręcznie podawanego spoiwa. Strumień argonu przepływający wokół elektrody stanowi osłonę zabezpieczającą jeziorko płynnego metalu i spoiwa przed działaniem otaczającej atmosfery. Spawanie może odbywać się bez dodatku spoiwa, albo też z jego dodatkiem. Spawanie bez dodatku spoiwa stosuje się przy łączeniu cienkich elementów i wówczas spoina tworzy się z brzegów stopionego materiału. W przypadku łączenia elementów grubszych oraz ukosowania brzegów do spawania stosuje się materiał dodatkowy w postaci drutu lub prętów. Jako gaz ochronny stosowany jest prawie wyłącznie argon, którego czystość powinna wynosić co najmniej 99,98%. W ostatnich latach obserwuje są tendencję do stosowania przy spawaniu metali lekkich mieszanki argonu z helem, pozwalającej na uzyskanie szerszego i głębszego wtopienia Układ zajarzenia łuku należy do ważniejszych zespołów urządzenia do spawania ręcznego metodą TIG. Metoda ta jest stosowana do spawania aluminium, miedzi i stali wysokostopowych.
Przykładowy schemat uchwytu spawarki TIG:
· 1-korek
· 2-dysza wymienna
· 3-rękojeść z przyciskiem
· 4-elektroda wolframowa
· 5-przewody z przyłączami
Uchwyt do spawania metodą TIG jest ważnym elementem stanowiska spawalniczego umożliwiającym praktyczne wykonanie spoiny. Produkuje je wiele firm, mają różne kształty i są przeznaczone do wykonywania spoin w różnych pozycjach. Wspólną ich cechą jest wymagana lekkość i ergonomiczność. Uchwyty różnią się wartością maksymalnego prądu spawania i związaną z tym konstrukcją. Na przykład uchwyty do spawania prądem do 200 czy 250 A są chłodzone w sposób naturalny, tzn. gazem osłonowym przepływającym wzdłuż przewodu prądowego i wzdłuż elektrody, natomiast uchwyty do spawania większym prądem są chłodzone wodą również przepływającą wzdłuż przewodu prądowego oraz w kanałach wodnych uchwytu elektrody wolframowej. Uchwyt z chłodzeniem naturalnym przeznaczony do spawania prądem do 200 A składa się z elektrody wolframowej, tulejki zaciskowej elektrody, dyszy ceramicznej, korka, rękojeści wyposażonej w przycisk elektryczny do załączania i wyłączania prądu spawania, przewodów: prądowo-gazowego i sterowania, oraz przyłączy.
4.0 Spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazowej (MIG)
Spawanie metą MIG/MAG jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonach gazowych. Istotą metody przedstawia rysunek obok. Nawinięty na szpulę drut elektrodowy jest podawany za pomocą podajnika drutu do obszaru spawania. Stapiający się drut stanowi elektrodę. Doprowadzenie prądu do drutu elektrodowego następuje za pomocą styku prądowego . Spawanie prowadzone jest najczęściej prądem stałym z biegunowością dodatnią (plus na elektrodzie) lub prądem przemiennym. Pomiędzy elektrodą a materiałem spawanym jarzy się łuk elektryczny. Obszar łuku jest chroniony doprowadzanym przez dyszę gazem osłonowym. Łuk elektryczny jest to rodzaj wyładowania elektrycznego w gazie, przy normalnym lub podwyższonym ciśnieniu gazu i dostatecznej mocy źródła zasilania. Z wyładowaniem takim związane jest wydzielanie się dużej ilości energii cieplnej pochodzącej z przemiany energii elektrycznej. W łuku elektrycznym następuje silna koncentracja strumienia cieplnego. Metoda stosowana przy spawaniu stali niskostopowych i niskowęglowych.
Przykładowy schemat uchwytu spawarki MIG:
· 1-dysza gazowa
· 2-rurka kontaktowa
· 3-korpus uchwytu
· 4-izolacja
· 5-wyłącznik
· 6-rękojeść
· 7-oplot
· 8-przewód prądowy
· 9-osłona
· 10-przewód gazowy
· 11-13 przewody sterujące
Uchwyty spawalnicze do spawania elektrodami topliwymi w atmosferach ochronnych są wykonywane w dwóch odmianach: fajkowe - chłodzone naturalnie lub wodą oraz pistoletowe - wyposażane w zespól napadowy elektrody typu “ciągnij”, chłodzone wodą . Uchwyty powinny być łatwe i wygodne w obsłudze, a ich masa nie powinna przekraczać 0,4 kg. Do zapewnienia dobrego przepływu prądu do ruchomej elektrody w postaci drutu służy rurka kontaktowa, której otwór musi być dopasowany do średnicy tego drutu. Rurki kontaktowe o zbyt dużym otworze lub nadmiernie zużyte ograniczają wydajność spawania z uwagi na zły styk prądowy . Uchwyt spawalniczy jest połączony z podajnikiem za pomocą przewodu giętkiego (scalonego). W przypadku uchwytów chłodzonych wodą przewód ten składa się z powłoki ochronnej, węża doprowadzającego gaz, przewodu prądowo-wodnego, węża doprowadzającego wodę, węza z wkładką wewnętrzną do transportu elektrody drutowej oraz z żył sterujących. Do palników chłodzonych wodą przewód prądowy oraz przewód wodny stanowi jeden element, przez co cały przewód scalony jest lżejszy i giętszy.
5.0 Wnioski.
Z wyżej wymienionych metod praktycznie niemożliwym jest stwierdzenie, która z nich jest najlepsza, gdyż każda jest dobierana na podstawie zaistniałych sytuacji i warunków. Metoda spawania elektrodą otuloną, jej zaletą jest możliwość pracy w każdej pozycji i praktycznie w każdych warunkach. Najważniejszy jest dobór odpowiedniej elektrody. W metodzie spawania łukiem krytym natomiast zaletami jest to, że operator po ustawieniu maszyny może zająć się ustawianiem kolejnego urządzenia, zaletą jest też możliwość kontrolowania prędkości spawania, i tak w krótkim czasie możemy połączyć ze sobą więcej elementów niż np. w metodzie ręcznej. Wadą jest to że nie można pracować w dowolnych pozycjach, jedynie podolnie lub ukosowo. Przy spawaniu elektrodą nietopliwą komfortem pracy jest to, że w porównaniu do innych metod jest on bardzo cicha ale wadą natomiast to, że jest to metoda strasznie powolna i wymagająca dużego doświadczenia.
rajmundos9