PROCESY SPAJANIA

PROCESY SPAJANIA
Opracował dr inż. Tomasz Dyl
2017-07-21
1
Literatura
1.
2.
3.
Gourd L.M.: Podstawy Technologii Spawalniczych,
WNT 1997.
Opartny-Myśliwiec Dąbrówka, Myśliwiec
Mieczysław.: Techniki wytwarzania: spawalnictwo,
Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa
1981.
Rosłanowski, Jan.: Praktyka warsztatowa :
zagadnienia spajania i cięcia materiałów, WYD.
AKADEMII MORSKA W GDYNI, Gdynia 2002.
2017-07-21
2
Spawalnicze źródła ciepła
Spawalnictwo posługuje się różnymi rodzajami źródeł ciepła,
które charakteryzują się :

stopniem koncentracji energii cieplnej,

rodzajem emitowanej energii

sprawnością źródła energii.
Każde źródło ciepła charakteryzuje się właściwą sobie mocą cieplną,
która decyduje o mniej lub bardziej efektywnym procesie
nagrzewania i topienia metalu spawanego.
Zwiększenie skupienia energii cieplnej przy wyższej temperaturze
źródła powoduje zwiększenie głębokości wtopienia w wąskiej
strefie wpływu ciepła. Oznacza to, że w materiale spawanym na
niewielkim obszarze zachodzą zmiany własności pod wpływem
ciepła.
2017-07-21
3
Stopień skoncentrowania energii cieplnej źródeł spawalniczych,
h – głębokość przetopienia,
d – szerokość przetopienia,
s – szerokość strefy wpływu ciepła (SWC).
2017-07-21
4
Spawalnicze źródła ciepła
Koncentracja energii jest określona przez moc właściwą w miejscu
nagrzewania.
Duża koncentracja energii jest korzystna dla powstającego złącza,
jednakże przekroczenie wartości 108 - 1010 W/m2 uniemożliwia
łączenie materiałów ze względu na parowanie i rozpryskiwanie
metalu największą koncentrację energii ma strumień elektronów i
fotonów (około 1010 - 1012 W/m2 przy powierzchni oddziaływania
około 10-12 m2).
Pod względem koncentracji energii źródła można uszeregować
następująco :

strumień fotonów 1014 W/m2,

strumień elektronów 1013 W/m2,

strumień plazmy 1012 W/m2,

łuk elektryczny 106 - 109 W/m2,

płomień gazowy 5*107 W/m2.
Stosowanie źródeł o dużej koncentracji energii jest tylko wówczas
uzasadnione, gdy wynika to z niezbędnych warunków technicznych
np. : zastosowania materiału rodzimego o wysokiej aktywności
chemicznej, o wysokiej temperaturze topnienia, minimalnych
dopuszczalnych odkształceniach itp.
2017-07-21
5
Spawalnicze źródła ciepła






Procesy spawalnicze prowadzone są najczęściej przy użyciu
skupionych źródeł ciepła, powodujących miejscowe nagrzewanie do
temperatur zależnych od właściwości materiału rodzimego oraz
rodzaju stosowanego procesu.
Temperatura procesu spajania w przypadku spawania zawsze
przekracza temperaturę topnienia metalu.
W większości przypadków zgrzewania temperatura procesu powinna
być na tyle wysoka, aby umożliwić w miejscu łączenia łatwy przebieg
odkształceń plastycznych i procesów fizykochemicznych związanych z
utworzeniem złącza.
Spawalnicze źródła ciepła oprócz działania korzystnego wywierają
również oddziaływanie niekorzystne w miejscu połączenia
Spawalnicze źródła energii cieplnej muszą zapewniać taką
koncentrację energii i wynikającego ciepła w obszarze spajania, aby
było ono wystarczające do stopienia materiału i przetopienia go na
niezbędną głębokość, nie powodując przy tym parowania i
przegrzania materiału oraz tworzenia zbyt szerokiej strefy (SWC)
zmian strukturalnych w materiale rodzimym.
Klasyfikacja spawalniczych źródeł ciepła może być dokonana ze
względu na używane źródła energii. Do celów spawalniczych
wykorzystuje się przemianę różnych form energii w energię cieplną.
2017-07-21
6
Rodzaje źródeł energii, źródeł ciepła oraz ich zastosowanie
w procesach spawalniczych
2017-07-21
7
Spawalnicze źródła ciepła






Ilość ciepła, jaką wykorzystuje się praktycznie podczas procesów
spajania, jest zależna w znacznym stopniu od metod spajania.
Przy zastosowaniu łuku niezależnego (jarzącego się między dwoma
elektrodami w atmosferze powietrza) w niewielkim stopniu
wykorzystuje się efektywnie ciepło łuku.
Natomiast zastosowanie łuku niezależnego w atmosferze np. wodoru
podwyższa w znacznym stopniu termiczną sprawność procesu.
Wykorzystanie łuku zależnego (podłączenie przedmiotu w elektryczny
obwód spawania), także w znacznym stopniu poprawia energetyczną
sprawność procesu spajania.
Podczas spawania występuje zjawisko pola cieplnego zmiennego w
czasie. Zjawisko to jest związane z rozchodzeniem się ciepła w
obszarze spawanego elementu, a także z wymianą ciepła z
ośrodkami otaczającymi.
Na przykładzie spawania automatycznego łukiem krytym (rysunek),
można zauważyć, że nawet 30% wydzielonego ciepła odprowadzane
jest przez materiał rodzimy, wskutek jego przewodnictwa cieplnego.
2017-07-21
8
Klasyfikacja metod spawania
2017-07-21
9