Data wykonania:
21.III.2000.
Politechnika Szczecińska
Instytut Inżynierii Materiałowej
Zakład Spawalnictwa
Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego nr 3 pod tytułem: Półautomatyczne spawanie w osłonie gazów ochronnych.
Grupa IM-26
Gr. Lab. A
Zespół A1
Wykonali:
Piotr Wiśniewski
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze stanowiskiem do półautomatycznego spawania w osłonie gazów ochronnych, zaznajomienie się z wymogami BHP oraz ocenie trudności spawania tą metodą.
Opis stanowiska pracy.
Rys.1 Schemat stanowiska do spawania w osłonie CO2
1-podajnik drutu
2-podgrzewacz gazu
3-układ chłodzenia wodnego
Mamy dwa rodzaje spawania w osłonach gazów ochronnych:
- elektrodą nietopliwą (wolframową)
=>TIG(Tungsten Inert Gas)
- elektrodą topliwą
=>MIG(Metal Inert Gas),
=>MAG(Metal Active Gas)
Elektroda nietopliwa.
Przy użyciu elektrody nietopliwej mamy do czynienia z emisją elektronów z elektrody wolframowej (lub wolframowo-cyrkonowej, lub wolframowo-torowej) z wydzieleniem ciepła. Gaz ma za zadanie ochraniać obszar spawania przed dostępem czynników zewnętrznych,, stabilizować łuk, chłodzić elektrodę i umożliwia dowolne przeprowadzenie procesu.
Zaletami tej metody są: uzyskanie połączeń o bardzo wysokiej jakości; o dobrej wytrzymałości i dużej odporności na korozję, jest to czysta metoda spawania.
Wadami tej metody jest żmudność wykonania i czasochłonność.
Gazami ochronnymi może być Argon, Wodór lub Argon+Wodór.
Charakterystyka prądu powinna być stromo opadająca, źródłem prądu może być prąd stały lub przemienny.
Mamy dwa sposoby zajarzenia łuku:
- przez impuls (musi być duży prąd i duże napięcie)
- przez zamknięcie obwodu i podniesienie elektrody- przekraczamy wtedy barierę potencjałów, ale elektroda może się zniszczyć
Dodatki stopowe do składu elektrod, czyli Cyrkon lub Tor powodują zmniejszenie wielkości ziarna i niską pracę wyjścia termoelektronów.
Elektroda topliwa.
Gaz ma za zadanie ochraniać obszar spawania przed dostępem czynników zewnętrznych, ma wpływ na stabilność łuku i głębokość wtopu.
Jeśli zastosujemy Argon lub Wodór, będziemy spawać w osłonie gazów nieaktywnych, jeśli dodamy do Argonu tlenu lub CO2 będziemy spawać w osłonie gazów aktywnych.
Zaletami tej metody są: wysoka wydajność, jeśli chodzi o drut i energię, można spawać aluminium, stale, stale nierdzewne i inne, metoda wygodna we wszystkich pozycjach spawalniczych.
Są dwa rodzaje przenoszenia materiału:
- short act – zwarciowo (duże krople);
przy parametrach:U=15¸25V ; I=50¸200A
- spray arc - natryskowo (małe krople)
przy parametrach:U=20¸40V ; I=200¸600A
Należy spawać charakterystyką płaską.
Prędkość spawania zależna jest tylko od podawania drutu.
Druty mają skład zbliżony do składu materiału łączonego, mogą być lite lub prążkowe, mogą mieć powłokę miedzianą, niklową, grafitową, co zmniejsza współczynnik tarcia.
Parametry spawania na ćwiczeniach.
Urządzenie: MINIMAG 250
Metoda: MAG C1 (CO2)=>135-ozn. wg EN287
MAG M21(Ar+CO2)
Materiał spawany: St3S
Wymiary blachy: 200x100x10 [mm]
Rodzaj złącza: teowe
Rodzaj spoiny: pachwinowa
Drut na szpuli: SG-2 =>SPG3S-ozn. wg PN
U=24¸25V
I=240¸260A
Porównanie składu chemicznego St3S i SPG3S.
Stop
Pierwiastek
St3S
SPG3S
Węgiel
0,22%
Mangan
1,1%
G=>podwyższona zawartość Mn
Krzem
0,1-0,35%
S=>podwyższona zawartość Si
Fosfor
0,05%
Siarka
P=>do pracy w podwyższonym ciśnieniu
Krzem.
Druty elektrodowe stosowane do spawania w osłonie CO2 zawierają do ok. 1% Si, a przy innych osłonach gazowych, jak Ar +5% tlenu – ok. 0,7% Si, czysty Ar – ok. 0,5% Si. Krzem jest czterokrotnie silniejszym odtleniaczem od Mn. Produkt utleniania SiO2 ma wysoką temp. topliwości – ok. 16700C.
2FeO + Si = SiO2 + Fe
Ze względu na wysoką temperaturę topliwości SiO2 znajduje się on w ciekłej stali w stanie stałym. Powoduje to zostawanie części krzemionki w postaci wtrąceń. Przy obecności w dostatecznej ilości Mn SiO2 przechodzi całkowicie do żużla. Przy zbyt małym stosunku Mn/Si krzemionka pozostaje w postaci wtrąceń w metalu spoiny zwiększając kruchość na gorąco i skłonność do gorących pęknięć.
Mangan.
Mangan wprowadzony oddzielnie do stali nie ma zbyt dużej zdolności odtleniającej, ale w połączeniu z Si wiąże się z tlenem dając rzadko płynny żużel MnO × SiO2. Mangan odtlenia i odsiarcza spoiny, przy czym produkty tych reakcji przechodzą do żużla
Mn +FeO = MnO + Fe
MnO + FeS = FeO + MnS
Dodatek manganu wiążąc siarkę zmniejsza skłonność do tworzenia gorących pęknięć i poprawia własności mechaniczne, szczególnie udarność i wydłużenie.
Stałe
Zmienne
Powłoka na drucie (np. Cu)
Prąd
Gaz
Napięcie
Wydatek gazu
Temperatura elektrody i łuku
Grubość elementu łączonego
Szybkość podawania drutu
Średnica elektrody
Długość wolnego wylotu elektrody
Ciśnienie gazu
Sposób przechodzenia kropli
Rodzaj elektrody
Częstotliwość zwarć
Wnioski.
Reasumując, mogę stwierdzić, że spawanie tą metodą nie jest takie trudne, jak ręczne spawanie łukowe, jest nawet łatwiejsze niż spawanie i cięcie gazowe. Niedogodności są znacznie mniejsze, pomimo że pracuje się również w podwyższonej temperaturze, blask palnika razi w oczy, odpryski mogą nas zranić lub zniszczyć ubranie, ulatniające się gazy są szkodliwe dla zdrowia , itd. Metoda ta nie wymaga tak dużej praktyki (jak sądzę), gdyż prowadzenie elektrody nie wymaga zbyt dużych umiejętności, wystarczy tylko na odpowiedniej wysokości trzymać elektrodę i prosto ją prowadzić.
WJXT