Ocena jakości połączeń spawanych stopów aluminium · Przykładowe wady spawalnicze ujawnione przy pomocy tomografu Przykładem zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej

198

OCENA JAKO�CI POŁ�CZE� SPAWANYCH STOPÓW ALUMINIUM METOD� TOMOGRAFII KOMPUTEROWEJ

PIOTR WO�NY, JÓZEF BŁACHNIO

Streszczenie

Jako�� wytwarzania poł�cze� spawanych zale�na jest od wielu czynników.

Przedmiotowe normy okre�laj� warunki techniczne oceny jako�ciowej spawów, co

stanowi podstaw� jest do uznania poł�czenia za zgodne z wymaganiami lub wadliwe.

W praktyce wykonanie poł�czenia spawanego całkowicie pozbawionego wad jest

trudne. Do kontroli wewn�trznej struktury poł�czenia wykorzysta� mo�na nienisz-

cz�ca metod� z zastosowaniem przemysłowego tomografu komputerowego (ang.

Computed Tomography – CT). Ta nowoczesna metoda diagnozowania, ł�czy badanie

rentgenowskie z zaawansowan� technologi� komputerow�. Badanie tomograficzne

umo�liwia ocen� badanego materiału oraz przeprowadzenie wielokierunkowych ana-

liz. Podstawow� zalet� tomografii CT jest badanie obiektów w trzech wymiarach oraz

mo�liwo�� wykonania rekonstrukcji przestrzennych. Celem artykułu jest omówienie

wykorzystania do oceny jako�ci poł�cze� spawanych stopów aluminium. Mo�liwo�ci

tomografii komputerowej przedstawiono na przykładzie próbek spawalniczych wyko-

nanych metod� TIG przy ró�nych parametrach procesu. Dokonano analizy jako�ci

próbek wykazuj�cych najmniejsze i najwi�ksze zewn�trzne jak równie� wewn�trzne

wady spawalnicze.

Słowa kluczowe: stopy aluminium, spawanie, wady spawalnicze, tomogram

Wprowadzenie

Wykonanie poł�cze� spawanych wi��e si� z bezwzgl�dnym spełnieniem wielu warunków gwa-

rantuj�cych bezpieczn� eksploatacj� konstrukcji spawanej. Podstawowymi kryteriami s�wytrzymało�� i własno�ci plastyczne poł�czenia spawanego, ł�cz�cego poszczególne elementy kon-

strukcji. Ze wzgl�du na korzystne wła�ciwo�ci aluminium i jego odgrywaj� istotn� rol� we

współczesnych konstrukcjach. Du�a podatno�� technologiczna oraz odporno�� korozyjna i che-

miczna, a tak�e stosunkowo niewielki ci��ar wła�ciwy decyduj� o atrakcyjno�ci projektowej tego

materiału. Z powy�szych wzgl�dów stopy aluminium wykorzystywane s� w przemy�le lotniczym,

motoryzacyjnym, maszynowym elektronicznym, spo�ywczym i chemicznym oraz w innych gał�-ziach przemysłu. Elementy aluminiowe o zło�onych kształtach uzyskuje si� poprzez obróbk�plastyczn� (wyciskanie) blach i profili, a w procesie odlewniczym uzyskuje si� obudowy i korpusy

maszyn. W procesie wytwarzania typowych elementów wykorzystuje si� natomiast spajanie za po-

moc� technologii spawalniczej. Ponadto stosowane jest równie� zgrzewanie, lutowanie i nitowanie.

Spawanie to proces ł�czenia termicznego materiałów głównie metali, ich stopów przez ich miej-

scowe stopienie z dodawaniem lub bez dodawania spoiwa [9,11,3]. Umiej�tno�� wła�ciwej oceny

jako�ci poł�czenia spawanego jest podstawowym elementem zapewniaj�cym jego bezpieczn� i nie-

zawodn� eksploatacj�. Wraz z rozwojem nowoczesnych metod diagnostycznych pojawiła si�mo�liwo�� przeprowadzenia bada� nieniszcz�cych poł�cze� spawanych za pomoc� tomografii kom-

puterowej.

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management

Nr 80, 2016

199

1. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej i ich wła�ciwo�ci

Podstawow� cech� stopów aluminium do obróbki plastycznej jest ich podatno�� do ł�czenia

termicznego. Wynika ona z szeregu wła�ciwo�ci z których cz�� ma korzystny wpływ na proces

spawania a niektóre stanowi� jego utrudnienie. Wysokie powinowactwo chemiczne do tlenu powo-

duje, �e w kontakcie z powietrzem powierzchnia aluminium i jego stopy pokrywaj� si� warstw�tlenku glinu Al2O3. Ta szczelna powłoka mo�e by� przyczyn� powstawania wad spawalniczych

a nawet całkowicie uniemo�liwi� wykonanie poł�czenia. Du�a podatno�� aluminium i jego stopów

do rozpuszczania gazów (np. wodoru) w obj�to�ci ciekłego jeziorka spawalniczego, jest przyczyn�powstawania wad spawalniczych, najcz��ciej porowato�ci. Wysoki współczynnik przewodno�ci

cieplnej stanowi utrudnienie przy miejscowym nagrzewaniu i stapianiu metalu. W zwi�zku z tym

w stosunku do elementów stalowych elementy ze stopów aluminium o podobnej grubo�ci musz�by� spajane np. wy�szym pr�dem spawania co ma zapewni� wi�ksz� miejscow� intensywno�� do-

starczania ciepła. Z powodu du�ego współczynnika rozszerzalno�ci cieplnej aluminium

wyst�puj�cy w procesie spawania skurcz jest przyczyn� powstawania du�ych napr��e� i odkształce�spawanych elementów oraz p�kni�� w spoinach [3,5]. Istotny wpływ na wła�ciwo�ci mechaniczne

oraz spawalnicze stopów aluminium ma ich skład chemiczny. W tabeli 1 przedstawiono charakte-

rystyk� niektórych rodzajów stopów aluminium do przeróbki plastycznej.

Tabela 1. Spawalne gatunki stopów aluminium[11,5]

Gatunek Wła�ciwo�ci

EN AW-3103

stopy aluminium z man-

ganem

Al-Mn

-wy�sza odporno�� korozyjna oraz lepsze wła�ciwo�ci mechaniczne od czy-

stego aluminium;

-obróbka plastyczna zwi�ksza wła�ciwo�ci wytrzymało�ciowe w małym stop-

niu;

-wła�ciwo�ci spawalnicze podobne do czystego aluminium.

EN AW-5754

stop aluminium z ma-

gnezem

Al-Mg

-dobre wła�ciwo�ci mechaniczne oraz podwy�szona odporno�� na korozj�, szczególnie w �rodowisku morskim;

-wła�ciwo�ci mechaniczne zale�� od zawarto�ci magnezu wraz ze wzrostem za-

warto�ci Mg zwi�ksza si� wytrzymało�� i twardo��, natomiast obni�a si�plastyczno��; -obróbka plastyczna na zimno zwi�ksza wytrzymało�� na rozci�ganie;

-bardzo dobre wła�ciwo�ci spawalnicze, jednak ze wzgl�du na gorsze wła�ci-

wo�ci plastyczne wykazuj� podwy�szon� podatno�� na powstawanie p�kni��. EN AW-6003

stop aluminium z ma-

gnezem i krzemem

Al-Mg-Si

-obecno�� Si powoduje wzrost odporno�ci na korozj� oraz wła�ciwo�ci wytrzy-

mało�ciowych;

-wykazuj� du�� skłonno�� do p�kania podczas spawania;

-zaliczane s� do grupy o ograniczonej spawalno�ci.

EN AW-7072

stop aluminium z cyn-

kiem i magnezem

Al-Zn-Mg

-bardzo dobre wła�ciwo�ci wytrzymało�ciowe;

-zmniejszona odporno�� na korozj� napr��eniow�; -zaliczane do stopów trudno spawalnych ze wzgl�du na podatno�� do powsta-

wania p�kni��.

�ródło: [5,11].

Piotr Wo�ny, Józef Błachnio

Ocena jako�ci poł�cze� spawanych stopów aluminium metod� tomografii komputerowej

200

2. Podstawowe metody spawania aluminium i wła�ciwo�ci spoiny

Podstawow� i najcz��ciej stosowan� metod� spawania aluminium i jego stopów jest spawanie

łukiem elektrycznym w osłonie gazowej przy pomocy elektrody topliwej i nietopliwej-metoda MIG

i TIG (rys1, rys.2). W metodzie tej metodzie wykorzystuje si� pr�d przemienny o przebiegu sinu-

soidalnym oraz cz�stotliwo�ci napi�cia zasilaj�cego 50/60 Hz. W czasie trwania jednego półokresu,

gdy elektroda jest anod� a katod� jest materiał spawany, wyst�puje zjawisko „czyszczenia katodo-

wego” strefy zł�cza. W czasie drugiego półokresu, gdzie elektroda jest katod� nast�puje jej

chłodzenie oraz intensywne podgrzewanie jeziorka spawalniczego i topnienie materiału. W celu

zapewnienia powtarzalnego zajarzenia łuku w półokresach, stosowane s� impulsy pr�du o wysokiej

cz�stotliwo�ci i napi�ciu w granicach 9000÷15000 V. Impulsy te jonizuj� przestrze� gdzie zaja-

rzany jest łuk, umo�liwiaj�c ponowne zajarzenie łuku elektrycznego z małym opónieniem.

Szczególnie wa�n� rol� odgrywa to w tej połówce cyklu, gdzie elektroda stanowi biegun dodatni.

W celu uzyskania skutecznego zjawiska „czyszczenia katodowego” stosuje si� gazy osłonowe takie

jak argon, hel lub mieszaniny tych gazów, jednak to argon wykazuje si� najwy�szym współczynni-

kiem efektywno�ci „czyszczenia katodowego”. Działanie gazu osłonowego polega na rozbijaniu

powstałych podczas spawania warstw tlenków aluminium poprzez bombardowanie katody alumi-

niowej dodatnimi jonami gazu osłonowego [11,6,10]. Istniej� równie� inne metody spawania ale ze

wzgl�du na ograniczone zastosowanie s� one coraz rzadziej wykorzystywane. Zalet� metody TIG

i MIG jest mo�liwo�� spawania zarówno r�cznie jak i w sposób półautomatyczny czy w pełni zau-

tomatyzowany.

Rysunek 1. Przebieg procesu spawania metod� MIG [13]

�ródło: [13].


Nr 80, 2016

201

Rysunek 2. Przebieg procesu spawania metod� TIG

�ródło: [13].

Skład chemiczny materiału spawanego oraz kształt i typ zł�cza decyduje o konieczno�ci stoso-

wania okre�lonego gatunku spoiwa [11]. Przy doborze gatunku spoiwa nale�y uwzgl�dnia�skłonno�� spoiny do powstawania p�kni��. Na skład chemiczny spoiny wpływa stopie� wymiesza-

nia zastosowanego spoiwa z roztopionym materiałem podstawowym. Im mniejszy stopie�wymieszania tym mniejsza skłonno�� spoiny do powstawania p�kni��. Podobnie zastosowanie spo-

iwa o temperaturze topliwo�ci równej lub ni�szej od temperatury topliwo�ci materiału spawanego

w znacznym stopniu zmniejsza skłonno�� do powstawania p�kni�� mi�dzykrystalicznych w strefie

wpływu ciepła. Spowodowane jest to mniejszymi napr��eniami skurczowymi powstaj�cymi

w czasie krystalizacji spoiny, gdy w strefie wpływu znajduj� si� nie zakrzepni�te fazy o ni�szej

temperaturze topliwo�ci. Tak�e stosuj�c spoiwo o wi�kszej zawarto�ci pierwiastków stopowych

mo�na ograniczy� powstawanie p�kni�� spoin. Im materiał spoiny jest bardziej plastyczny od ma-

teriału spawanego tym mniejsze napr��enia skurczowe powstaj�ce podczas stygni�cia. Ponadto

przy doborze spoiwa nale�y uwzgl�dni� wymagania wytrzymało�ciowe zł�cza spawanego, odpor-

no�� na korozj� i temperatur� pracy poł�czenia. Odporno�� na korozj� uzyskuje si� poprzez

zapewnienie składu chemicznego spoiny takiego jak materiału spawanego lub poprzez zastosowa-

nie spoiw o du�ej czysto�ci [11].

3. Przemysłowa tomografia komputerowa

Tomografia przemysłowa przestrzenna jest obecnie najszybciej rozwijaj�c� si� dziedzin� bada�nieniszcz�cych. Umo�liwia ogl�d i kontrol� zewn�trznych i wewn�trznych struktur badanego

przedmiotu w przestrzeni trójwymiarowej. Tomografia komputerowa polega na wykonywaniu setek

lub tysi�cy przekrojowych rzutów radiograficznych w trakcie obrotu obiektu o 360 stopni. Nast�p-

nie, za pomoc� opatentowanych algorytmów, z projekcji przekrojowych wykonuje si� obraz

przestrzenny (3D), który mo�na ogl�da� pod dowolnym k�tem i z podziałem na dowolnie wybrane

warstwy. Obraz w tomografii powstaje w wyniku pomiaru pochłaniania przez badany obiekt pro-

mieniowania rentgenowskiego. Obj�to�� tego obiektu podzielona jest komórki zwane vokselami



202

o takim samym liniowym współczynniku pochłaniania. Utworzony obraz przekrojowy jest wi�c

ilo�ciow� map� współczynnika pochłaniania w vokselach skanowanej warstwy. Rozkład współ-

czynnika pochłaniania obliczany jest przez komputer za pomoc� odpowiedniego algorytmu. Wi�zka

promieniowania X po przej�ciu przez badany obiekt pada na detektor gdzie nast�puje pomiar jej

nat��enia (osłabienia). Osłabienie wi�zki jest funkcj� energii promieniowania i zale�y od grubo�ci

i rodzaju materiału badanego obiektu. Zmiana nat��enia promieniowania równoległej wi�zki o jed-

nakowej energii, po przej�ciu przez obiekt opisane jest zale�no�ci� [7]:

gdzie:

I-nat��enie promieniowania po przej�ciu przez obiekt;

I0-pocz�tkowe nat��enie promieniowania;

e- liniowy współczynnik absorpcji promieniowania charakterystyczny dla danego materiału

i okre�lonej długo�ci fali promieniowania X; g – grubo�� badanego materiału;

µ-liniowy współczynnik osłabienia promieniowania jest zale�ny od liczby atomowej i g�sto�ci

materiału obiektu.

W przemysłowych tomografach lampa i panel detektorów zajmuj� stałe pozycje a przemiesz-

czaniu ulega badany obiekt (rys. 3). Równie� czas na�wietlenia w przeciwie�stwie do

diagnozowania w medycynie nie ma wpływu na obiekt a decyduje tylko o czasochłonno�ci badania.

Dzi�ki tym wła�ciwo�ciom tomografia komputerowa znalazła zastosowanie w ocenie jako�ci poł�-cze� spawanych gdzie istot� jest ujawnienie wpływaj�cych na wytrzymało�� nieci�gło�ci materiału,

p�kni��, wtr�ce�, zanieczyszcze� i p�cherzy[2,8,7,12].

Rysunek 3. Model badania przemysłowym tomografem komputerowym

�ródło: [2,7,8,12].


Nr 80, 2016

203

4. Przykładowe wady spawalnicze ujawnione przy pomocy tomografu

Przykładem zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej w defektoskopii jest ocena

struktury wewn�trznej poł�cze� spawanych stopów aluminium. Wszystkie poł�czenia spawane

mog� by� obarczone ró�nymi wadami czyli odchyleniami struktury od obowi�zuj�cych wymaga�. Wykorzystuj�c promieniowanie rentgenowskie i zaawansowan� technologi� komputerow�, mo�na

przeprowadzi� jako�ciow� ocen� badanego poł�czenia oraz przeprowadzi� wielokierunkowe ana-

lizy. Ponadto badanie pozwala na przedstawienie wad wewn�trznych w postaci dwuwymiarowej,

jak i przestrzennej co umo�liwia dokładn� ich lokalizacj� (rys.4). Dzi�ki wygenerowanej na tomo-

gramie podziałce milimetrowej mo�liwe jest szacowanie wielko�ci zidentyfikowanych

niezgodno�ci. Na poni�szych tomogramach podziałk� oznaczono liter� p.

Rysunek 4. Tomogramy obrazuj�ce struktur� wewn�trzn� poł�czenia spawanego

wykonanego metod� TIG

�ródło: [1].



204

Tomogram (rys.4.) przedstawia poł�czenie spawane obarczone brakiem przetopu (a) od strony

grani do gł�boko�ci około 3 mm wyst�puj�ce na całej szeroko�ci próbki. Ponadto w strefie wpływu

ciepła zauwa�ono pojedyncze p�cherzyki powietrzne (b).


z zastosowaniem metody TIG

�ródło: [1].

Tomogram (rys.5.) przedstawia poł�czenie spawane obarczone niezgodno�ci� spawalnicz� do-

tycz�c� kształtu polegaj�c� na nadmiarze materiału spoiny (a) od strony grani wielko�ci około 1,5

mm na całej długo�ci poł�czenia.

ap


Nr 80, 2016

205


z zastosowaniem metody TIG

�ródło: [1].



206

Tomogram (rys.6.) przedstawia poł�czenie spawane obarczone niezgodno�ci� spawalnicz� do-

tycz�c�: nielicznych p�cherzyków gazowych (a) wielko�ci 0,2–0,8mm, kształtu polegaj�c� na braku

stopienia materiału podstawowego od strony grani (b) do gł�boko�ci około 1 mm na całej długo�ci

poł�czenia oraz na przesuni�ciu elementów spawanych wzgl�dem siebie. Ponadto na całej długo�ci

wida� nadmierny nadlew lica spawu (c).

Dzi�ki obrazom transparentnym mo�na okre�li� ilo�ciowe warto�ci wtr�ce� gazowych i nieme-

talicznych w strukturze poł�czenia.

Rysunek 7. Obraz transparentny próbki z widocznymi wtr�ceniami niemetalicznymi (a)

i brakiem przetopu od strony grani (b)

�ródło: [1].

Rysunek 8. Obraz transparentny próbki o jednolitej strukturze materiału bez widocznych wtr�ce�,

zanieczyszcze� i p�cherzy gazowych

�ródło: [1].

a

b


Nr 80, 2016

207

5. Badania własne

Do wykonania badanych poł�cze� u�yto blach ze stopu aluminium z magnezem

EN AW 5754 H22 zaklasyfikowany jako stop do przeróbki plastycznej o bardzo dobrych wła�ci-

wo�ciach spawalniczych [11].Skład chemiczny wybranego materiału przedstawiono w tabeli 1,

natomiast jego wła�ciwo�ci mechaniczne zawarto w tabeli 2.

Tabela 1. Skład chemiczny stopu EN AW-5754 H22

Rodzaj pierwiastka Zawarto�� pierwiastka [% wag.]

Mg 3,21

Mn + Cr 0,35

Mn 0,31

Fe 0,38

Si 0,30

Cr 0,04

Zn 0,05

Cu 0,06

Inne razem max. 0,15

Al Pozostało��

�ródło: atest producenta.

Tabela 2. Wła�ciwo�ci mechaniczne stopu EN AW-5754 H22

Stan

utwardzenia

Wytrzymało�� na

rozci�ganie Rm [MPa]

Granica plastyczno�ci

Rp0,2 [MPa]

Wydłu�enie

A[%]

H 22 229 107 15

�ródło: atest producenta.

Do bada� przygotowano 12 zestawów próbek. Ka�dy zestaw próbek poddawano spawaniu me-

tod� TIG stosuj�c inne parametry procesu.

Ocenie poddano poł�czenia spawane doczołowe (rys.10) blach o grubo�ci 6 mm. Na rys.11.

przedstawiono elementy odpowiednio przygotowane do poł�czenia metod� TIG.

Rysunek 10. Przekrój poprzeczny poł�czenia doczołowego

�ródło: [4].



208

Rysunek 11. Elementy przygotowane do poł�czenia

�ródło: opracowanie własne.

Celem bada� było uzyskanie spawu o jak najmniejszych wadach spawalniczych mo�liwych do

oceny poprzez ogl�dziny zewn�trzne. Zmianom podlegało nat��enie pr�du spawania, wydatek gazu

osłonowego oraz pr�dko�� spawania i rodzaj spoiwa. W artykule przedstawiono wyniki bada� to-

mografem dwóch próbek, które w wyniku ogl�dzin zewn�trznych wykazywały najwi�ksze (SP II

pr.7) i najmniejsze( SP VIII pr.1) zewn�trzne niezgodno�ci spawalnicze.

Rysunek 12. Próbki nr.: SP I pr.4; SP I pr.3; SP I pr.2



Nr 80, 2016

209

Tabela.3. Parametry procesu TIG dla próbek SP I pr.4; SP I pr.3; SP I pr.2

Próbka

SP I

Nat��enie pr�du

[A]

Wydatek gazu osło-

nowego

[l/min]

Rzeczywista

pr�dko�� spawania

[m/min]

Drut spawalniczy

Gat./ �rednica

2 130 13 0,045 AlMg3 2,4

3 130 13 0,044 AlMg3 2,4

4 130 13 0,06 AlMg3 2,4


Argon/Elektroda WT20 / Cz�stotliwo�� 90Hz /balans -28

Rysunek 13. Próbki nr.: SP II pr.7; SP II pr.2; SP II pr.1


Tabela.4. Parametry procesu TIG dla próbek SP II pr.7; SP II pr.2; SP II pr.1

Próbka

SP II


[A]

Wydatek gazu

osłonowego

[l/min]

Rzeczywista


[m/min]

drut spawalniczy

Gat./ �rednica

1 130 20 0,039 AlMg3 2,4

2 130 20 0,035 AlMg3 2,4

7 130 20 0,05 AlMg3 2,4


Argon/Elektroda WT20 / Cz�stotliwo�� 90Hz /balans -28



210

Rysunek 14. Próbki nr.: SP VII pr.3; SP VII pr.2; SP VII pr.1


Tabela 5. Parametry procesu TIG dla próbek SP VII pr.3; SP VII pr.2; SP VII pr.1

Próbka

SP VII


[A]

Wydatek gazu

osłonowego

[l/min]

Rzeczywista


[m/min]

Drut spawalniczy

Gat./ �rednica

1 130 14 0,05 AlMg5 2,4

2 130 14 0,06 AlMg5 2,4

3 130 14 0,06 AlMg5 2,4


Argon/Elektroda WT20 / Cz�stotliwo�� 90Hz /balans-10


Nr 80, 2016

211

Rysunek 15. Próbki nr.: SP VIII pr.3; SP VIII pr.2; SP VIII pr. 1


Tabela 5. Parametry procesu TIG dla próbek SP VIII pr.3; SP VIII pr.2; SP VIII pr. 1

Próbka

SP VIII


[A]

Wydatek gazu

osłonowego

[l/min]

Rzeczywista


[m/min]

Drut spawalniczy

Gat./ �rednica

1 140 20 0,015 AlMg5 2,4

2 140 20 0,012 AlMg5 2,4

3 140 20 0,01 AlMg5 2,4


Argon/Elektroda WT20 / Cz�stotliwo�� 90Hz /balans-10

Ocen� próbek dokonano przy pomocy obrazów uzyskanych tomografem komputerowym firmy

GE Oil&Gas model v/tome/m300 z detektorem panelowym(rys.16.). Na rys.17. przedstawiono

próbk� zamocowan� w uchwycie tomografu.



212

Rysunek 16. Tomograf komputerowy firmy GE Oil&Gas model v/tome/m300


Rysunek 17. Zamocowanie próbki w uchwycie


próbka

Uchwyt

obrotowy

lampa


Nr 80, 2016

213

Rysunek 18. Tomogramy obrazuj�ce struktur� wewn�trzn� poł�czenia spawanego z zastosowa-

niem metody TIG próbka nr- SPII pr. 7

�ródło: [1].

a

a

a

p



214

Rysunek 19. Obraz transparentny próbki nr. SPII pr.7

�ródło: [1].

Tomogram (rys.18) przedstawia poł�czenie spawane obarczone niezgodno�ci� spawalnicz� do-

tycz�c� kształtu polegaj�c� na braku przetopu (a) od strony grani do gł�boko�ci około 2 mm na całej

długo�ci poł�czenia oraz na przesuni�ciu elementów spawanych wzgl�dem siebie. Natomiast obraz

transparentny tej samej próbki(rys.19.) nie wykazuje wewn�trznych wad spawalniczych.


Nr 80, 2016

215


z zastosowaniem metody TIG próbka nr- SPVIII pr. 1

�ródło: [1].

Z uzyskanego tomogramu wynika, �e poł�czenie nie wykazuje wad wewn�trznych poza poje-

dynczym p�cherzykiem powietrza o wielko�ci około 1 mm. Ponadto na obrazie transparentnym

(rys.21.) zaobserwowano pojedyncze wtr�cenie niemetaliczne (b)

a



216

Rysunek 21. Obraz transparentny próbki nr. SPVIII pr.1

�ródło: [1].

6. Podsumowanie

Przedstawione przykłady wykorzystania rentgenowskiej tomografii komputerowej s� dowodem

na jej szerokie mo�liwo�ci przy ocenie poł�cze� spawanych. Celem bada� było ustalenie wpływu

parametrów procesu spawania na jako�� otrzymanych poł�cze�. Z przeprowadzonych analiz tomo-

gramów wnioskowa� mo�na, �e zmiana gatunku drutu spawalniczego z AlMg3 (próbka SP II pr.7)

na AlMg5 (próbka SPVIII pr.1) oraz podniesienie warto�ci nat��enia pr�du spawania z 130 na 140

A przy jednoczesnym obni�eniu pr�dko�ci spawania spowodowało podniesienie jako�ci badanych

poł�cze� (rys.18. oraz rys.20). Ponadto zmieniono proporcje ustawienia balansu z -28% na -10% co

wpłyn�ło na lepsze czyszczenie warstwy wierzchniej aluminium z tlenków utrudniaj�cych spawa-

nie (rys.19. oraz rys.21.). Dalsze badania wytrzymało�ciowe powinny potwierdzi� wła�ciwy

kierunek zmian parametrów prowadz�cych do polepszenia wła�ciwo�ci poł�cze� spawanych bada-

nego stopu aluminium.

b


Nr 80, 2016

217

Bibliografia

[1] Błachnio J., Kułaszka A., Chalimoniuk M., Giewo� J.,Wony P., Raport z bada�, ITWL,

Warszawa, 2016.

[2] Cierniak R., Tomografia komputerowa. Budowa urz�dze� CT. Algorytmy rekonstrukcyjne.

Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT. Warszawa 2005.

[3] Ciszewski A., Radomski T., Szummer S., Materiałoznawstwo, OWPW, Warszawa, 2003.

[4] Czuchryj J., B. Kupisz B., Badania zł�cz spawanych. Przegl�d metod, KaBe, Krosno, 2009.

[5] Dobrza�ski L.A., Podstawy nauki o materiałach, WNT, Warszawa, 2003.

[6] Ferenc K., Nita Z., Sobi� T., Spawalnictwo, OWPW, Warszawa, 1999.

[7] Jezierski G., Radiografia przemysłowa. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa

[8] 1993.

[9] Kielczyk J., Radiografia przemysłowa. Wydawnictwo Gamma. Warszawa 2006.

[10] Mizerski J, Spawanie, wiadomo�ci podstawowe, REA, Warszawa, 2008.

[11] Mizerski J., Spawanie w osłonie gazów metod� TIG, REA, Warszawa, 2008.

[12] Pilarczyk J., Poradnik in�yniera. Spawalnictwo, WNT, Warszawa, 2003.

[13] Ratajczyk, E., Rentgenowska tomografia komputerowa (CT) do zada� przemysłowych.

Pomiary, Automatyka, Robotyka, 16(5), 2012.

[14] http://netspaw.pl/metody-spawania-podstawy,39.html (Pobrano:06 czerwca 2016).



218

QUALITY EVALUATION OF WELDED JOINTS OF ALUMINUM ALLOYS BY COMPUTED TOMOGRAPHY

Summary

The quality preparation of welded joints depends on many factors. These stand-

ards define the technical evaluation of the quality of welds, which is the basis for the

recognition of a connection in accordance with the requirements or defective. In prac-

tice, realization of the weld joint without the defects is difficult. To control the internal

structure of the connection can be used non-destructive method by using an CT (Com-

puted Tomography) scanner. This modern method of diagnosis, combined X-ray with

advanced computer technology. CT allows to evaluate of the test material and con-

ducting multi-analysis. The major advantage of CT is the study of objects in three

dimensions and the ability to perform spatial reconstruction. Aim of this article is to

discuss the use of evaluate the quality of welded joints of aluminum alloys. CT possi-

bility is exemplified by the samples taken by TIG welding at different process

parameters. An analysis of the quality of the samples showing the smallest and largest

external as well as internal welding defects.

Keywords: aluminum alloys, welding, welding defects, tomogram

Piotr Wony

Wojskowe Zakłady Lotnicze nr 2 S.A.

85-915 Bydgoszcz, ul. Szubi�ska 107

e-mail: [email protected]

Józef Błachnio

Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych,

ul. Ksi�cia Bolesława 6, 01-494 Warszawa 46,

e-mail: [email protected]

Documents

Ocena jakości połączeń spawanych stopów aluminium · Przykładowe wady spawalnicze ujawnione przy pomocy tomografu Przykładem zastosowania rentgenowskiej tomografii komputerowej