ŁĄCZENIE METALOWYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

ŁĄCZENIE METALOWYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Połączenia rozłączne : przy pomocy śrub, sworzni, skurczu;

Połączenia nierozłączne: spajanie, nitowanie, zaginanie.

SPAJANIE - łączenie metali, tworzyw sztucznych z wykorzystaniem ciepła i/lub docisku, w wyniku których otrzymuje się połączenie o fizycznej ciągłości.Spajanie - spawanie, zgrzewanie, lutowanie i klejenie.

SPAJANIE

SPAWANIE - odmiana spajania, w którym łączone brzegi oraz spoiwo ulegają stopieniu a proces przebiega bez wywarcia docisku.

ZGRZEWANIE - odmiana spajania w którym uzyskuje się złącza na ogół bez dodatkowego spoiwa, przez wywarcie docisku wystarczającego dla uzyskania plastycznego odkształcenia łączonych brzegów. Lokalne nagrzanie umożliwia lub ułatwia przebieg procesu.

LUTOWANIE - odmiana spajania, zapewniająca połączenie o fizycznej ciągłości, uzyskane stopionym stopiwem o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia łączonych materiałów. Połączenie następuje na skutek procesów dyfuzji pomiędzy stopiwem (lutem) a łączonym materiałem.

Lutowanie dzielimy na:- lutowanie miękkie - temperatura topliwości lutu do 450°C;- lutowanie twarde - temperatura topliwości lutu 450°C - 900°C;- lutowanie wysokotemperaturowe - temperatura topliwości lutu > 900°C.

KLEJENIE - odmiana spajania, w której złącze uzyskuje się przez zastosowanie warstwy pośredniej (kleju) naniesionej pomiędzy łączone brzegi. Połączenie pomiędzy klejem a łączonym materiałem następuje dzięki procesowi adhezji.

DEFINICJE, NAZWY I OKREŚLENIA

wg PN-77/M-6900 "Spawanie metali - Nazwy i określenia" oraz Wytycznych Instytutu Spawalnictwa W-90/IS045 "Spawalniczy słownik terminologiczny"

Spawalność podatność materiału do tworzenia w określonych warunkach złączy spełniających stawiane im wymagania

Zgrzewalność podatność materiału do tworzenia w określonych warunkach zgrzewanych złączy spełniających stawiane im wymagania

Lutowność podatność materiału do tworzenia w określonych warunkach technologiczno-metalurgicznych złącza lutowanego o wymaganej użyteczności

Technologie Spajania wiedza o sposobach wykonywania konstrukcji spawanych, zgrzewanych i lutowanych oraz wynikające z niej określenie postępowania wykonawczego

Metody Spajania sposoby realizacji procesu spajania, różniące się między sobą źródłem ciepła, rodzajem osłony metalurgicznej, stosowanymi materiałami, systemem ich podawania i stapiania

Złącze Spawane - połączenie dwóch lub więcej części wykonane metodami spawania, obejmuje ono spoinę, strefę wpływu ciepła i materiał podstawowy (rodzimy)

Spoina część spawanego złącza utworzona z metalu stopionego podczas spawania

Napoina metal naniesiony na podłoże za pomocą spawania

Spoiwo materiał dodatkowy przeznaczony do utworzenia spoiny lub napoiny (np. elektrody otulone, druty spawalnicze, elektrody taśmowe, pręty do napawania itp.)

Stopiwo materiał powstały wyłącznie ze stopienia spoiwa w procesie napawania

Jeziorko spawalnicze metal lub metal i żużel w stanie płynnym w czasie układania spoiny

ELEMENTY ZŁĄCZY SPAWANYCH – DEFINICJE

Strefa wpływu ciepła, SWC część materiału podstawowego, nie poddana roztopieniu, której struktura i własności zmieniły się w wyniku nagrzania przy spajaniu

Strefa przejściowa część strefy wpływu ciepła nagrzana do temperatury solidus-likwidus

Lico spoiny zewnętrzna powierzchnia spoiny od strony jej układania

Grań spoiny przeciwległa licu zewnętrzna powierzchnia ściegu przetapiającego gardziel rowka spawalniczego, występuje w spoinach jednostronnych

Ścieg spoiny część lub całość spoiny ułożona jednym przejściem spoiwa

Warstwa spoiny jeden lub więcej ściegów ułożonych na jednym poziomie w stosunku do warstwy graniowej

Warstwa licowa warstwa spoiny, w której zewnętrzną powierzchnię stanowi lico spoiny lub napoiny

Nadlew spoiny czołowej część spoiny w obrębie lica wznosząca się ponad powierzchnie łączonych elementów

Ścieg graniowy warstwa spoiny ułożona w gardzieli rowka spawalniczego

Podpoina ścieg ułożony od strony grani najczęściej po usunięciu ściegu graniowego

Wtopienie grubość warstwy stopionego materiału podstawowego

Rowek spawalniczy rowek powstały w wyniku ukosowania lub żłobienia, który ma być wypełniony stopiwem w procesie spawania

Kąt rowka kąt między ukosowanymi brzegami spawanych elementów

Kąt ukosu (zukosowania) kąt ostry między płaszczyzną zukosowania brzegu a płaszczyzną prostopadłą do spawania

SPOINY – DEFINICJE

Spoina ciągła spoina ułożona na całej długości

Spoina przerywana spoina ułożona z regularnymi przerwami

Spoina sczepna krótka spoina wykonana dla utrzymania łączonych elementów w położeniu odpowiednim dla spawania

Spoina montażowa spoina łącząca części fabrykowane w całość konstrukcyjną wykonana w warunkach spawania montażowego

Spoina punktowa spoina wykonana bez przesuwu źródła ciepła względem materiału spawanego

Spoina warsztatowa spoina wykonana na warsztacie

Spoina jednowarstwowa (jedność lęgowa) spoina składająca się z jednej warstwy (ściegu)

Spoina dwuwarstwowa (dwuściegowa) spoina składająca się z dwu warstw (ściegów)

Spoina wielowarstwowa (wielościegowa) spoina utworzona przez ułożenie dwóch lub więcej warstw (ściegów)

Spoina nośna spoina przenosząca naprężenia będące wynikiem obciążenia spawanej konstrukcji ciężarem własnym lub użytkowym

Spoina nienośna spoina wynikająca z rozwiązania konstrukcyjnego nie przenosząca istotnych obciążeń

Łuk spawalniczy łuk elektryczny o parametrach dostosowanych do wymogów spawania

Łuk spawalniczy nieosłonięty łuk pomiędzy gołą elektrodą i materiałem podstawowym jarzący się w powietrzu, bez dodatkowej osłony gazowej

Łuk Spawalniczy osłonięty łuk jarzący się w osłonie specjalnie doprowadzonych gazów

Łuk Spawalniczy samo osłonowy łuk jarzący się przy spawaniu drutami proszkowymi wytwarzającymi dostateczną ilość gazów do osłony łuku i jeziorka spawalniczego

Łuk kryty łuk jarzący się pod warstwą topnika

Łuk Spawalniczy zwarciowy łuk stapiający elektrodę, w którym krople stopiwa przechodzące do jeziorka spawalniczego zwierają okresowo obwód prądu spawania

Łuk Spawalniczy natryskowy łuk stapiający elektrodę topliwą w którym stopiwo przechodząc do jeziorka spawalniczego w postaci strumienia drobnych kropel nie powoduje zwarć

Łuk Spawalniczy pulsujący łuk, w którym na bazowy prąd stały nakładają się regularne impulsy

Łuk Spawalniczy plazmowy łuk, którego mechaniczne lub magnetyczne zawężenie tworzy słup plazmowy przez zjonizowanie gazu specjalnie doprowadzonego w przestrzeń łuku

Biegunowość dodatnia połączenie elektrody z dodatnim biegunem obwodu spawania

Biegunowość ujemna połączenie elektrody z ujemnym biegunem obwodu spawania

METODY SPAWANIA – DEFINICJE

Spawanie gazowe spawanie, w którym źródłem ciepła jest płomień gazowySpawanie elektryczne spawanie przy użyciu energii elektrycznej jako źródła ciepłaSpawanie łukowe spawanie, w którym źródłem ciepła jest elektryczny łuk spawalniczySpawanie łukiem krytym spawanie łukowe, w którym łuk jarzy się pod warstwą topnika

Spawanie łukowe w osłonie gazów spawanie, w którym łuk wraz z miejscem spawaniachronione są strumieniem gazu osłonowego lub znajdują się w przestrzeni wypełnionej tym gazem

Spawanie metodą MIG; Spawanie MIG Metal Inert Gas - spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych

Spawanie metodą MAG; Spawanie MAG Metal Activ Gas - spawanie łukowe elektrodą topliwą osłonie gazów aktywnych

Spawanie metodą TIG - Spawanie TIG Tungsten Inert Gas - spawanie łukowe nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych

Spawanie plazmowe spawanie łukowe, w którym łuk plazmowy jarzy się pomiędzy elektrodą nietopliwą a spawanym przedmiotem, poprzez dyszę zawężającą i kształtującą strumień powstałej plazmy

Spawanie żużlowe spawanie elektryczne, w którym elektroda stapiana jest bezłukowo w warstwie ciekłego żużla

Spawanie elektronowe spawanie, w którym niezbędne ciepło zostaje dostarczone przez zogniskowaną wiązkę elektronów

Spawanie laserowe spawanie, w którym niezbędne ciepło zostaje dostarczone przez spójne i monochromatyczne promieniowanie emitowane przez laser

*Podstawowe rodzaje spoin*

Złącze doczołowe

Złącze narożne

Złącze teowe

Złącze przylgowe

Złącze krzyżowe

Połączenia zakładkowe

Połączenia zakładkowe

* Rodzaje złączy spawanych *

Spoiny czołowe

Spoiny pachwinowe

Spoina brzeżna

Spoiny otworowe

Spoiny jednowarstwowe

Spoiny dwuwarstwowe

Spoiny wielowarstwowe

*Podział metod spawania *

**SPAWANIE GAZOWESPAWANIE GAZOWE* *

SPAWANIE GAZOWE

Rozkład temperatury w płomieniach:

Płomień tlenowo-acetylenowy

Rodzaj płomienia tlenowo-acetylenowego (1)

Nawęglający normalnyO2/C2H2 < 1 O2/C2H2 = 1 - 1,2 utleniający

O2/C2H2 > 1,2

Zastosowanie różnych rodzajów płomienia tlenowo-acetylenowe do spawania podstawowych materiałów

konstrukcyjnych

Wytwornice

Schematy wytwornic acetylenowych

wsypowa dopływowa wyporowa

Butla do acetylenu Butla do acetylenu jest zbiornikiem stalowym ciągnionym, bez szwu,

wypełnionym masą porowatą oraz rozpuszczalnikiem (najczęściej acetonem), w którym rozpuszcza się acetylen.

Zadania masy porowatej:• uniemożliwienie wybuchowegorozpadu acetylenu przy ciśnieniu powyżej 0,15 MPa;• wchłonięcie i równomierne wypełnienie butli rozpuszczalnikiem

Butla do tlenu Butle do tlenu są zbiornikami stalowymi ciągnionymi bez szwu, w

których tlen znajduje się w postaci gazu sprężonego pod ciśnieniem 15 MPa.

1-korpus

2- stopa

3- głowica

4- otwór stożkowy

5-zawór

6- pierścień stalowy

7-kółko do otwierania i zamykania zaworu

8-kołpak ochronny

Bezpieczniki  Bezpieczniki służą do ochrony przed cofnięciem się płomienia. Wodny Suchy

Bezpiecznik wodny 1- zawór zwrotny 2- sito stalowe do rozpraszania strumienia gazu 3- kurek kontrolny 4- zbiornik bezpiecznika 5- dopływ gazu do stanowiska 6- wlew wody 7- rura dopływu gazu 8- kurek spustowy wody 9- konstrukcja chroniąca bezpiecznik przed

uszkodzeniem w razie cofnięcia się płomienia 10-zbiornik nadmiarowy wody

Bezpiecznik suchy

1- filtr siatkowy 2- zawór zwrotny 3- spiek porowaty wygaszający płomień w razie jego

cofnięcia się 4- zawór z czujnikiem temperaturowym odcinający przepływ gazu w chwili cofnięcia się

płomienia 5- zawór bezpieczeństwa 

Reduktor do tlenu

1 - śruba stawidłowa2- sprężyna główna3- gniazdo zaworu redukcyjnego4- grzybek zaworu redukcyjnego5- łącznik z nakrętkom6- sprężyna dociskowa7- zawór odcinający8- przepona

Reduktor do acetylenu 

1 - jarzmo 2- klucz

Palniki

smoczkowy (inżektorowy)  

1 -rękojeść; 2-zawór acetylenowy; 3-zawór tlenowy; 4-przewód mieszankowy;

5-dysza płomieniowa; 6-nakrętka łącząca nasadkę i rękojeść; 7-smoczek;

8-nasadki wymienne; 9-komora mieszankowa z oznaczeniem numeru nasadki.

• bezinżektorowy

1 -dysza płomieniowa; 2-przewód mieszankowy 3-komora mieszankowa;  4-zawory gazowe 5-rękojeść; 6-dopływ tlenu; 7-dopływ acetylenu.

Konstrukcja złączy do spawania gazowego

Złącza do spawania gazowego, w tym kształt i wymiary rowka, omawia norma EN 29692,

która przewiduje następujące rodzaje spoin:

: 

Spoina jednostronna czołowa

brzeżna 

na l 

na V

Spoina jednostronna pachwinowa:

w złączu teowym 

w złączu nakładkowym  w złączu narożnym

Spoina dwustronna pachwinowa:

• w złączu narożnym (z odstępem)

  • w złączu narożnym (bez odstępu)

• w złączu teowym

Spawanie gazowe techniką „w lewo”Stosuje się głównie do spawania blach o grubości 1 - 4 mm.

Sposób poruszania się palnika oraz spoiwa zależy od pozycji przestrzennej spawania. Podczas spawania w pozycji podolnej palnik przesuwa się wzdłuż złącza równomiernie, bez ruchów zakosowych. Spoiwo wykonuje małe ruchy posuwisto-zwrotne.

Spawanie techniką w „lewo" bez dodawania spoiwa

czołowa na I

- brzeżna

Spawanie gazowe techniką „w prawo" Stosuje się przy spawaniu blach o

grubości 4-12 mm.

Wymiary prętów do spawania gazowego wg EN 759.

Spoiwo do spawania gazowego

Typowe problemy spawania gazowego 

Cechą charakterystyczną spawania gazowego jest szeroka strefa wpływu ciepła (SWC).

Skutki oddziaływania dużej ilości ciepła:

•negatywny - pofałdowanie przy spawaniu cienkich blach; •pozytywny - niska skłonność do utwardzania i tworzenia pęknięć w związku z wolnym stygnięciem.

Przykłady zastosowań spawania gazowego

Najczęściej za pomocą spawania gazowego dokonuje się napraw zbiorników po materiałach łatwopalnych, rurociągów oraz elementów mosiężnych i żeliwnych (przeważnie metodą „na gorąco").• spawanie rurociągu w trudno dostępnym miejscu

Spawanie rurociągu przy użyciu lusterka

1- palnik 2- rura 3- spoiwo 4- lustro

Schemat stanowiska do cięcia lancą tlenową

1- płyta stalowa lub żelbetonowa 2- lanca : rurka stalowa o średnicy 8-mm długości 2-5 m 3- wąż tlenowy 4 - reduktor centralny 5 - zbieracz butli do tlenu (min. 10 butli) 6 - lance do wymiany

Zasada procesu żłobienia 

Proces żłobienia polega na nagrzaniu materiału do odpowiednio wysokiej temperatury i wypaleniu metalu po otwarciu strumienia tlenu tnącego

Budowa palnika do skórowania

Opalanie płomieniowe Proces opalania nazywany również oczyszczaniem stosuje się do

usuwania z powierzchni blach, kształtowników, zbiorników, kotłów, rur i innych konstrukcji stalowych rdzy, zgorzeliny, farby, lakieru, kamienia, betonu, oleju, brudu i innych zanieczyszczeń. Proces ten może być również stosowany do przygotowania powierzchni elementów do pierwszego malowania. Przebieg procesu opalania

Proces opalania odbywa się z wykorzystaniem płomienia utleniającego o dużej koncentracji bez nadmiernego wnikania ciepła w głąb materiału. W związku z powyższym oraz dużą prędkością posuwu palnika, która wynosi (3 4- 4,5) m/min, nie występują żadne odkształcenia materiału.Palnik do opalania płomieniowego

Palnik do opalania

Nagrzewanie płomieniowe

Hartowanie

Prostowanie płomieniowe

Przekuwanie

Stały docisk

Jonizacja przestrzeni międzyelektrodowej

Zjawisko uginania się spawalniczego łuku elektrycznego podczas spawania

Wpływ rodzaju prądu i biegunowości łuku na rozdział ciepła

SPAWANIE ELEKTRODAMI OTULONYMI

SPAWANIE METODAMI MIG/MAG

Schemat spawania metodą MIG/MAG

Odrywanie kropli stopionego metalu od końca drutu elektrodowego

Przenoszenie zwarciowe

Przenoszenie bezzwarciowe

Stanowisko do spawania metodą MIG/MAG

Gazy osłonowe

Wpływ często stosowanych gazów osłonowych do spawania metodą MAG stali

niestopowych

Nastawa i wskazania przepływu gazu osłonowego za pomocą manometru

1.  manometr reduktora butlowego 2.  manometr przepływu 3. gazu osłonowego 4.   śruba nastawcza (ciśnienia) 5.   zawór odcinający 6.   zwężka 7.   dane dotyczące rodzaju gazu 8.   kolorowe oznakowanie rodzaju gazu

Manometr reduktora butlowego

1.  manometr reduktora butlowego 2.  rotametr 3.  zawór regulacyjny 4.  dane dotyczące rodzaju gazu 5.  kolorowe oznakowanie rodzaju gazu

Podgrzewacz gazu osłonowego

Schematy typowych zespołów podawania drutu elektrodowego

Rozwiązania konstrukcyjne zespołu rolek napędowych

SPAWANIE METODĄ TIG

Schemat spawania metodą TIG

Stanowisko do spawania metodą TIG

Schemat spawania TIG z materiałem dodatkowym

Gazy osłonowe wg DIN 32 526Przedstawienie gazów

Przyporządkowanie gazów do metod spawania i materiałów

Spawanie plazmowe

Spawanie łukowo - wodorowe

Spawanie elektrolitowe.

Spawanie elektryczne żużlowe

Spawanie wiązką elektronów

PRZYKŁADY ZŁĄCZY SPAWANYCH wiązką elektronów

Spawanie laserowe

Zgrzewanie termitowe

Zgrzewanie punktowe

Zgrzewanie liniowe

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe

Zgrzewanie doczołowe iskrowe

Zgrzewanie zgniotowe

SPAWANIE ŁUKIEM KRYTYM

Podział metod spawania

*Podział metod spawania łukowego*

Podział metod spawania łukowego