18 stycznia 2018


W symulowaniu procesów spawania zwykle nie bierze się pod uwagę możliwości zmiany własności źródła prądu na skutek zmian dynamiki i kształtu trajektorii ruchu palnika. Spawacz może zmieniać takie własności źródła ciepła jak: zdolność do topienia drutu (obniżenie temperatury), zdolność do topienia podłoża (obniżanie temperatury jeziorka) oraz zdolność do nagrzewania jeziorka (położenie łuku w stosunku do jeziorka). A przez zmianę tych parametrów można w znaczący sposób wpływać na strukturę metalograficzną połączeń spawanych złączy ze stali i stopów aluminium.

Ryszard Jastrzębski, Adam Jastrzębski

Przy spawaniu rur austenitycznych i stali niklowych przewodnictwo cieplne metalu jest niskie, z tendencją do przegrzewania się (rozrost ziarna) i w przeciwieństwie do spawania stopów aluminium wymaga ścisłej kontroli temperatury jeziorka spawalniczego. Duża przewodność cieplna aluminium daje duży gradient temperatury i strukturę dendrytyczną, co wymaga spawania impulsowego. Aby nagrzać podłoże do temperatury zwilżalności należy wydłużyć jeziorko w kierunku poprzecznym (stal – ruchy zakosowe) lub wzdłużnym (aluminium – ruchy posuwisto-zwrotne). Ponadto, temperatura jeziorka zależy od szybkości spawania. Jeśli spawanie jest zbyt wolne, ilość drutu stopionego pod łukiem jest zbyt duża, co uniemożliwia dotarcie gazu do powierzchni metalu i powoduje przegrzewanie jeziorka spawalniczego.
Zbyt duża temperatura jeziorka powoduje z kolei nadmierne mieszanie się cieczy w jeziorku i wciąganie żużla do wnętrza jeziorka spawalniczego. W konsekwencji, zły skład chemiczny spoiny powoduje jej kruchość.
Wzrost szybkości spawania powoduje obniżenie temperatury jeziorka oraz łatwiejsze odrywanie się żużla i zapobiega mieszaniu się topionej powierzchni z topionym drutem.
Innym sposobem na obniżenie temperatury jeziorka jest dodawanie większej ilości drutu (TIG) oraz wzrost szybkości topienia drutu (spawanie drutem proszkowym w kształcie rurki).

Wykonywanie przetopu na złączach rur i zbiorników
Wytrzymałość złącza z częściowym przetopem (obliczenia na ścinanie) jest prawie dwa razy mniejsza niż złącze z pełnym przetopem (obliczenia na rozciąganie). Dlatego ważne jest, by ściegi przetopowe były poprawnie wykonane. Podczas wykonywania przetopu, ze względu na sztywność, prawie cały skurcz cieplny strefy nagrzanej do temperatury wyższej niż 600 °C powoduje odkształcenie plastyczne, lokalną utratę zapasu na odkształcenie oraz mikropęknięcia i zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej, na skutek naprężeń wewnętrznych (cieplnych).

spawanie9procNI

Obecnie przetopy TIG w przemyśle energetycznym (na skutek dużego zapasu  na  odkształcenie gorącej spoiny) i przetopy wykonane drutem proszkowym rutylowym szybko krzepnącym na podkładce ceramicznej w przemyśle okrętowym (na skutek sześć razy większego przekroju poprzecznego) nie mają mikropęknięć i ich się nie wycina. W przypadku stali austenitycznych przetop może być wykonywany metodą TIG, MIG i MAG drutem proszkowym na podkładce ceramicznej lub elektrodą otuloną. W przypadku stali niklowych przetop wykonujemy elektrodą zasadową prądem zmiennym lub metodą TIG. W przypadku stopów aluminium przetop wykonuje się metodą TIG i MIG na podkładce ze stali austenitycznej.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 12 (123) grudzień 2017

 

Czytaj także:

Zautomatyzowanie procesu projektowania suwaka w formie wtryskowej Zautomatyzowanie procesu projektowania suwaka w formie wtryskowej
Nie od dzisiaj wiadomo, że niezwykle istotną sprawą dla konstruktorów form wtryskowych jest nie tylko znajomość technologii, ale także...
Analiza technologiczności montażowej konstrukcji w systemie SolidWorks
DFA (Design for Assembly) to jedna z metodologii wspierających projektowanie procesu montażu. Proces montażu z kolei wpływa w istotny sposób na...