spawanie

Spawanie to proces łączenia polegający na nadtopieniu
brzegów elementów łączonych, wymieszaniu powstałego
stopiwa i ich stopienia oraz doprowadzenia do powtórnej
krystalizacji roztopionych miejsc. Jeśli źródłem ciepła
użytego do roztopienia brzegów będzie energia
spalającego się gazu to będzie spawanie gazowe, jeśli
energia łuku elektrycznego – elektryczne.
Procesy spawalnicze prowadzone są na ogół przy użyciu
skupionych źródeł ciepła, powodujących miejscowe
nagrzanie do temperatur zależnych od własności
materiału rodzimego oraz rodzaju stosowanego procesu.
Temperatura ta w przypadku spawania musi być
wyższa od temperatury topnienia metalu .
. Podstawowe wymagania stawiane
spawalniczym źródłom ciepła:
• z energetycznego punktu widzenia powinny się
one charakteryzować możliwie wysoką
temperaturą oraz skupioną powierzchnią
przekazywania ciepła,
• z technologicznego punktu widzenia
spawalnicze urządzenia, w których wykorzystuje
się źródła ciepła powinny być tanie, proste w
obsłudze oraz bezpieczne i niezawodne w
działaniu.
Główne rodzaje źródeł energii, źródeł ciepła oraz ich
zastosowanie w procesach spawalniczych stali
kadłubowych:
Lp.
Źródło energii
Źródło ciepła
Metoda spawania
1
paliwo chemiczne w stanie gazowym
płomień C2H2 – O2
płomień H2 – O2 i inne
spawanie gazowe, zgrzewanie, cięcie
termiczne
2
energia elektryczna (prąd stały lub
przemienny)
łuk elektryczny otwarty, kryty lub
jarzący się w gazach ochronnych
ręczne spawanie łukowe, spawanie
automatyczne, półautomatyczne
metodą MIG, TIG, MAG
3
energia elektryczna (prąd stały lub
przemienny)
oporność elektryczna płynnego żużla
(ciepło Joule’a)
spawanie elektrożużlowe
4
energia elektryczna
wiązka elektronów w próżni
spawanie wiązką elektronów
5
energia elektryczna
promieniowanie świetlne
spawanie laserowe
6
Energia elektryczna
plazma
Spawanie plazmowe
O wyborze metody spawania decydują uwarunkowania
techniczne i ekonomiczne.
Techniczne – wyposażenie zakładu pracy, fizyczna możliwość
zastosowania określonej metody, grubość spawanych
elementów, pozycja spawania.
Ekonomiczne – wielkość produkcji, koszt robocizny,
materiałów dodatkowych (elektrod, drutów elektrodowych),
energii.
Ciepło doprowadzane do strefy spawania jest dzielone na:
•
•
•
•
stopienie metalu (materiał spawany i spoiwo),
stopienie otuliny elektrody lub stopienie topnika,
nagrzanie spawanej stali,
pokrycie strat ciepła wynikających z zachodzących
reakcji
endotermicznych (pochłaniających
ciepło),
•
pokrycie strat na skutek uchodzenia ciepła do otoczenia.
Powyższy podział ciepła jest zależny przede wszystkim od przewodnictwa
cieplnego oraz masy spawanego elementu.
Rodzaje spawania
• Automatyczne
• Półautomatyczne
• Ręczne (do wykonywania spoin w pozycjach
przymusowych)
Zalety spawania automatycznego
• Utrzymuje łuk żądanej długości podczas spawania,
• Równomiernie podaje elektrody
• Odpowiednia szybkość przesuwu łuku w zależności od
elektrody,
• Podtrzymywanie elektrody pod odpowiednim kątem,
• Większa wydajność ( krótszy czas spawania,
zmniejszenie zużycia materiałów i energii elektrycznej),
Czynniki wpływające na jakość spoiny (spawanie
automatyczne)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Natężenie prądu,
Napięcie łuku,
Szybkość spawania
Kąt nachylenia drutu elektrodowego
kąt nachylenia złącza spawanego,
Przygotowanie brzegów do spawania,
Grubość i temperatura materiału spawanego,
Rodzaj materiałów spawalniczych,
Długość swobodnego wylotu elektrody
Spawanie ręczne
• Przygotowanie brzegów (ukosowanie przy grubości >5mm)
• Spoiny ciągłe o długości przekraczającej 0,5 m należy układać
metodą krokowo-wsteczną,
• Jeżeli spoina ma długość > 2m spawanie należy rozpoczynać w
połowie jej długości
• Dla uniknięcia koncentracji naprężeń należy zastosować
odpowiednią kolejność spawania: spawanie styków przed
pospawaniem szwów !
• Elektrodę należy prowadzić pod kątem 75-80 stopni do powierzchni
materiału spawanego i dodatkowo przy spawaniu pachwinowym ok.
40 stopni do płaszczyzny podstawowej
Przy spawaniu i prostowaniu należy:
1.
2.
3.
Minimalizować ilość ciepła wprowadzanego do
konstrukcji
Minimalizować wymiary spoin do wymiaru
konstrukcyjnego
Stosować zasadę symetrii
W miarę postępu budowy kadłuba wzrasta poziom
naprężeń własnych. Naprężenia własne muszą
spełniać warunek równowagi:
Σσ+ = Σσ-
Sposoby minimalizowania odkształceń
spawalniczych
• Odpowiednia kolejność spawania
• Wstępne odkształcenie
• Utwierdzenie (dosztywnienie montażowe)
Kontrole jakości prac spawalniczych
• Wstępna: przygotowanie stoczni, kwalifikacje spawaczy,
materiałów spawalniczych, stanu technicznego sprzętu
spawalniczego.
• W czasie spawania: przestrzeganie kolejności,
odpowiednie parametry, zgodności stanu materiału z
warunkami technicznymi, odpowiednia ochrona miejsca
roboczego,
• Jakości wykonanych spoin: oględziny zewnętrzne,
pomierzanie spoin, prześwietlanie spoin (5, 10 %),
badanie za pomocą ultradźwięków, na zasadzie indukcji
magnetycznej, badanie szczelności, kontrola
nawiercaniem)