PROCESY SPAJANIA Opracował dr inż. Tomasz Dyl 2017-04-26

Literatura 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. 2017-04-26

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. 2017-04-26

Stopień skoncentrowania energii cieplnej źródeł spawalniczych, h – głębokość przetopienia, d – szerokość przetopienia, s – szerokość strefy wpływu ciepła (SWC). 2017-04-26

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. 2017-04-26

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. 2017-04-26

Rodzaje źródeł energii, źródeł ciepła oraz ich zastosowanie w procesach spawalniczych 2017-04-26

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. 2017-04-26

Klasyfikacja metod spawania 2017-04-26