Journal of KONBiN 44(2017) ISSN DOI /jok ESSN

Podobne dokumenty
EGZEMPLIFIKACJA TOMOGRAFICZNEJ METODY DO OCENY JAKOŚCI POŁĄCZEŃ SPAWANYCH ZE STOPU EN 5754 H22

Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:


Eliminacja odkształceń termicznych w procesach spawalniczych metodą wstępnych odkształceń plastycznych z wykorzystaniem analizy MES

Normy przywołane do norm zharmonizowanych do. Dyrektywa 87/404/EWG

SPAWANIE ELEKTRONOWE I SPAWANIE TIG BLACH Z TYTANU TECHNICZNEGO

Właściwa jakość i wydajność. Gazy osłonowe do spawania aluminium i jego stopów. Linde Gas

... Definicja procesu spawania łukowego ręcznego elektrodą otuloną (MMA):... Definicja - spawalniczy łuk elektryczny:...

Konstrukcje spawane : połączenia / Kazimierz Ferenc, Jarosław Ferenc. Wydanie 3, 1 dodruk (PWN). Warszawa, Spis treści

KURS SPAWANIA HARMONOGRAM ZAJĘĆ SZKOLENIA PODSTAWOWEGO. Spawacz metodą MAG Termin realizacji:

... Definicja procesu spawania łukowego w osłonie gazu obojętnego elektrodą nietopliwą (TIG):...

Rozwój metod spawania łukowego stali nierdzewnych w kierunku rozszerzenia możliwości technologicznych i zwiększenia wydajności procesu

Konstrukcje spawane Połączenia

HARMONOGRAM ZAJĘĆ NA KURSIE SPAWANIE PACHWINOWE BLACH I RUR METODĄ MAG

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA 3. CPV Wymogi techniczne Zgodnie z załącznikiem nr 1

Wymagania wg PN-EN

1. Harmonogram. Data realizacji. Godziny realizacji zajęć od-do. Miejsce realizacji zajęć/nazwa instytucji (miejscowość, ulica, nr lokalu, nr sali)

Rodzaje połączeń Połączenia

Normy przywołane do norm zharmonizowanych do. Dyrektywa 97/23/WE

The project "TEMPUS - MMATENG"

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

... Definicja procesu spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (MIG), aktywnego (MAG):...

ĆWICZENIE Nr SP-5. Laboratorium Spajalnictwa. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska

NAPRAWA USZKODZONYCH WIRNIKÓW TURBIN PAROWYCH PRZY ZASTOSOWANIU TECHNOLOGII SPAWANIA NA PODSTAWIE DOŚWIADCZEŃ FIRMY TURBOCARE

Specyfikacja techniczna

Inżynieria Materiałowa

Urządzenie wielofunkcyjne Stamos Selection S-MULTI 525H S-MULTI 525H

Badania Nieniszczące i Diagnostyka 1 (2019) Nondestructive Testing and Diagnostics

Instytut Spawalnictwa SPIS TREŚCI

Przygotowanie złączy dla spoin

Osłonowe gazy spawalnicze -w ujęciu tabelarycznym

EFEKTY KSZTAŁCENIA DLA STUDIÓW PODYPLOMOWYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

ER 146 SFA/AWS A5.1: E 6013 EN ISO 2560-A: E 38 0 RC 11. rutylowa

POŁĄCZENIA SPAWALNICZE ELEMENTÓW NADWOZIA WYKONYWANE PODCZAS NAPRAW POWYPADKOWYCH POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH

Właściwa jakość i wydajność. CORGON gazy osłonowe do spawania stali niestopowych i niskostopowych.

Walidacja procesu spawania jako narzędzie zarządzania jakością

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA INSTALACJA GAZOWA I

Technologia spawalnictwa Welding technology

Centrum Zaopatrzenia Technicznego Utworzono : 05 luty 2017

WTRĄCENIE MIEDZI W SPOINIE- CZY DA SIĘ WYKRYĆ RADIOGRAFICZNIE?

Przedmowa 19 O zespole autorskim 21. Klasyfikacja i charakterystyka procesów spawania i pokrewnych 23. Literatura... 35

TECHNOLOGIA SPAWANIA WELDING TECHNOLOGY. Liczba godzin/tydzień: 2W E, 2L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Inżynieria Materiałowa

Spis treści Przedmowa

ĆWICZENIE SP-2. Laboratorium Spajalnictwa. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE NR SP

Stop AW-7075, którego polskim odpowiednikiem

Specyfikacja techniczna

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: MIM IS-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Inżynieria spajania

Usługi dla przemysłu INSTYTUT SPAWALNICTWA. Polskie Spawalnicze Centrum Doskonałości

Spis treści. Przedmowa 11

PODATNOŚĆ NA KOROZJĘ NAPRĘŻENIOWĄ ZŁĄCZY SPAWANYCH ŁUKOWO STOPU AW 5059 ALUSTAR

ANALIZA TECHNICZNO-EKONOMICZNA POŁĄCZEŃ NIEROZŁĄCZNYCH

KURSY I SZKOLENIA Z ZAKRESU OBRÓBKI MECHANICZNEJ, ZGRZEWANIA I SPAWANIA

ZAPYTANIE OFERTOWE - ZAŁĄCZNIK NR 1 Polska Akademia Jakości Cert Sp. z o.o.

Naprężenia i odkształcenia spawalnicze

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

ORZECZENIE Nr ZT/281/10

Proces spawania POLETYLENU

OKREŚLENIE MOŻLIWOŚCI OCENY JAKOŚCI ZŁĄCZY SPAWANYCH Z TWORZYW SZTUCZNYCH NA PODSTAWIE ICH OBRAZU RADIOGRAFICZNEGO

BADANIA WIZUALNE ZŁĄCZY SPAWANYCH

PORADNIK. Łączenie tworzyw sztucznych w systemie CHEMOWENT

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 74/P ZASADY KWALIFIKOWANIA TECHNOLOGII SPAWANIA

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

WiseThin+, Wydajne spawanie blach i w pozycjach wymuszonych. WiseThin+ WYDAJNE SPAWANIE BLACH I W POZYCJACH WYMUSZONYCH

Rys. 1 Zasada spawania łukiem krytym

PORÓWNANIE KRYTERIÓW JAKOŚCI BADAŃ RADIOGRAFICZNYCH RUR METODĄ PROSTOPADŁĄ I ELIPTYCZNĄ WG NORMY PN-EN 1435

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Trwałość eksploatacyjna złączy spawanych z nadmierną szerokością spoiny

Osłonowe gazy spawalnicze. w ujęciu tabelarycznym

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE SP-1. LABORATORIUM SPAJALNICTWA Temat ćwiczenia: Spawanie gazowe (acetylenowo-tlenowe) i cięcie tlenowe. I.

BADANIE WPŁYWU NA SPAWALNOŚĆ, NIE USUWANYCH FARB GRUNTOWYCH

Konstrukcje spawane Welded constructions

Spawanie aluminium zastosowanie nowoczesnych źródeł inwertorowych z moŝliwością modulacji częstotliwości

Przegląd klasyfikacji niezgodności spawalniczych w branży kolejowej w odniesieniu do norm ISO

Prezentacja Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej Sp. z o.o. w Rudzie Śląskiej

Kwalifikowanie spawaczy stali wg PN-eN 287-1:2011 i norm międzynarodowych

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 74/P ZASADY KWALIFIKOWANIA TECHNOLOGII SPAWANIA marzec

Pęknięcia spoin pachwinowych

WiseThin WIĘKSZA PRĘDKOŚĆ SPAWANIA I LEPSZA JAKOŚĆ

Spawalnictwo Welding technology

WiseFusion WYJĄTKOWO SZYBKIE SPAWANIE MIG

Spawalnictwo. Mechanika i Budowa Maszyn I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Przedmiotowy system oceniania

WYBRANE ZAGADNIENIA WYTRZYMAŁOŚCI POŁĄCZEŃ SPAWANYCH I KLEJOWYCH STALI KONSTRUKCYJNEJ S235JR

Jakość złączy spawanych w konstrukcjach budowlanych, według wymagań normy PN-B-06200:2002

Spawanie w osłonie wiedzy

ĆWICZENIE Nr SP-5. Laboratorium Spajalnictwa

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

NIEKTÓRE WŁASNOŚCI SPAWANYCH ZŁĄCZY MIESZANYCH STALI P91 ZE STALĄ 13HMF W STANIE NOWYM I PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

Sposób spawania niewielkich elementów, w szczególności wykonanych z nadstopu niklu i uchwyt mocujący stanowiska do spawania niewielkich elementów

RMD Boats, Robert Draszyński Tel: ,

KATEDRA WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW I METOD KOMPUTEROWYCH MECHANIKI. Wydział Mechaniczny Technologiczny POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

Konstrukcje spawane. Mechanika i Budowa Maszyn I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

WiseRoot+ BARDZO WYDAJNE SPAWANIE WARSTW GRANIOWYCH

Specyfikacja Techniczna Budowa rurociągów pary-etap II (kategoria rurociągu I, moduł oceny zgodności A )

WiseRoot BARDZO WYDAJNE SPAWANIE WARSTW GRANIOWYCH

SPECYFIKACJA TECHNICZNA DLA OSIOWYCH KOMPENSATORÓW MIESZKOWYCH PRZEZNACZONYCH DO STOSOWANIA W WARSZAWSKIM SYSTEMIE CIEPŁOWNICZYM

Transkrypt:

Journal of KONBiN 44(2017) ISSN 1895-8281 DOI 10.1515/jok-2017-0076 ESSN 2083-4608 WELDS QUALITY OF ALUMINIUM ALLOY COMPONENTS OF MILITARY AIRCRAFT EXECUTED BY ARC WELDING METHOD JAKOŚĆ SPAWÓW ELEMENTÓW ZE STOPÓW AL WOJSKOWYCH STATKÓW POWIETRZNYCH WYKONANYCH METODĄ SPAWANIA ŁUKOWEGO Piotr Woźny 1, Józef Błachnio 2, Krzysztof Dragan 2 1 Wojskowe Zakłady Lotnicze nr 2 S.A., 2 Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych Abstract: The paper presents the problems arising in the process of repairs of aircraft (AC) components made of aluminium alloys during arc welding with the TIG (tungsten inert gas) method. The paper provides information on the rules applicable in the welding process qualification. The procedure algorithm when qualifying the welding process was presented in accordance with PN-EN ISO 15614-2. The main causes and factors affecting the formation of defects and welding imperfections were described and classified. The principles of preparing the components for welding and selection of a binder were discussed. The issue of effect of the welding parameters on the formation of defects and welding imperfections in relation to PN-L-01426 standard was raised. The application of computed tomography in assessment of the welded joints was described and tomograms from tests of butt welds of aluminium alloys made of the AW 5754 grade aluminium alloy were presented. On the example of the tomograms, the welding imperfections and defects formed in the tested joints were discussed. The usefulness of computed tomography in assessment of the welds quality was shown. Keywords: welding, aluminium alloys, defects, tests, reliability Streszczenie: W artykule przedstawiono problemy pojawiające się w procesie napraw elementów statków powietrznych (SP) wykonanych ze stopów aluminium, w trakcie spawania łukowego metodą TIG (tungsten inert gas). W artykule zawarto informacje dotyczące zasad obowiązujących w procesie kwalifikowania technologii spawania. Przedstawiono algorytm postępowania przy kwalifikowaniu technologii spawania zgodnie z normą. Opisano główne przyczyny i czynniki mające wpływ na powstawanie wad i niezgodności spawalniczych oraz dokonano ich klasyfikacji. Omówiono zasady przygotowania elementów do spawania oraz doboru spoiwa. Podjęto temat wpływu parametrów spawania na powstawanie wad i niezgodności spawalniczych w odniesieniu do normy PN-L 01426. Przedstawiono przykłady uszkodzeń eksploatacyjnych połączeń spawanych. Opisano zastosowanie metody tomografii komputerowej do oceny połączeń spawanych oraz przedstawiono tomogramy z badań spawów doczołowych stopów aluminium wykonanych ze stopu aluminium gatunku AW 5754. Na przykładzie tomogramów omówiono powstałe w badanych złączach niezgodności i wady spawalnicze. Wykazano przydatność tomografii komputerowej do oceny jakości spawów. Słowa kluczowe: spawanie, stopy aluminium, wady, badania, jakość 321

Welds quality of aluminium alloy components of military aircraft executed... Jakość spawów elementów ze stopów al wojskowych statków powietrznych... 1. Wprowadzenie Proces spajania metali podczas przeprowadzania napraw i remontów statków powietrznych (SP) musi zapewniać powtarzalność jakości uzyskanych połączeń. Zastosowana technologia bez względu na sposób realizacji automatyczny czy ręczny powinna gwarantować podobne parametry wytrzymałościowe dla wykonanych połączeń [4,5]. Ze względu na korzystne właściwości stopów aluminiu wykorzystywane są one jako materiał konstrukcyjny w przemyśle lotniczym. Czynniki destrukcyjne występujące w procesie eksploatacji SP powodują zużycie i uszkodzenia elementów wykonanych ze stopów aluminium [9]. W związku z tym powstaje potrzeba realizacji napraw i regeneracji tych elementów. Powszechnie stosowaną metodą spawania stopów aluminium jest metoda spawania łukowego elektrodą nietopliwą w osłonie gazowej TIG. W czasie procesu spawania metodą wykorzystywany jest prąd przemienny o częstotliwości napięcia zasilającego 50/60 Hz. W przebiegu prostokątnym gdy elektroda ma potencjał dodatni to przez cały półokres występuje zjawisko oczyszczania katodowego strefy złącza (elektroda jest anodą a materiał spawany katodą). W drugim półokresie następuje chłodzenie elektrody i zarazem podgrzanie jeziorka spawalniczego (elektroda jest katodą a materiał spawany anodą). Metoda TIG polega więc na zajarzaniu łuku elektrycznego i wygaszaniu co każde pół cyklu przy przejściu prądu przez zero z częstotliwością 100 razy na sekundę (rys.1). W porównaniu z metodą spawania laserowego gdzie wymagane jest zastosowanie drogich stacjonarnych stanowisk spawalniczych, metoda TIG jest relatywnie tania a wyposażenie stanowiska stosunkowo łatwe do przemieszczania. Mimo że jest to metoda powszechnie stosowana i bogato opisana w literaturze przedmiotu to w praktycznym zastosowaniu pojawiają się problemy technologiczne i wykonawcze. Utrzymanie wysokiego reżimu technologicznego oraz konieczność precyzyjnego doboru parametrów powoduje, że spajanie metodą TIG wymaga wysokich kwalifikacji i doświadczenia zarówno od projektanta procesu jak i bezpośredniego wykonawcy [10,11]. Rys.1 Spawanie aluminium wykres przebiegu kształtu fali prądu przemiennego (fala prostokątna) [11,12] 322

Piotr Woźny, Józef Błachnio, Krzysztof Dragan Faza I - biegunowość dodatnia elektrody wolframowej - rozpraszanie warstwy tlenków pokrywających powierzchnię aluminium, Faza II - uzyskiwanie odpowiedniego przetopu - intensywne podgrzewanie jeziorka spawalniczego. 2. Uszkodzenia eksploatacyjne połączeń spawanych w elementach wojskowych SP Na każdy rodzaj połączenia spawanego w elementach SP działają różnego rodzaju obciążeni amogące doprowadzić do jego uszkodzenia. Połączenia spawane ulegają zniszczeniu w momencie przekroczenia określonego naprężenia niszczącego [4]. Również taki sam efekt może nastąpić przy znacznie mniejszej wartości naprężenia w przypadku ich cyklicznego występowania w długim okresie czasu. Mamy wtedy do czynienia ze zjawiskiem zmęczenia materiału[8]. Pęknięcia zmęczeniowe połączeń spawanych rozwijają się przy naprężeniach niższych niż granica plastyczności materiału rodzimego połączenia i bez zauważalnych odkształceń plastycznych. Często zmęczeniowy charakter zniszczenia wskazuje, że powodem pęknięcia są warunki eksploatacji, a nie jakość złącza spawanego. Wytrzymałość zmęczeniową determinuje najsłabsze miejsce połączenia w którym rozpoczyna się pękanie czyli karb geometryczny spiętrzający naprężenie[3]. Złącza spawane ze względu na niedoskonałość geometryczną i niedoskonałość procesu spawania zawierają niezgodności i wady będące przyczyną spiętrzenia naprężenia. Wypukłość lica lub wyciek grani spoiny wywołują nawet trzykrotne spiętrzenie wartości naprężenia[5,6]. O ile kształt lica można skorygować obróbką mechaniczną, to spiętrzenia graniowego praktycznie nie można zmniejszyć. W uszkodzeniach eksploatacyjnych połączeń spawanych zauważamy też pęknięcia o charakterze kruchym, tj. pęknięcia praktycznie bez odkształceń plastycznych w ich rejonie. I tu oprócz wspomnianych obciążeń oscylacyjnych czynnikiem destrukcyjnymi może być kontakt elementu spawanego z substancjami eksploatacyjnymi tj. parą wodną, płynami agresywnymi i gazami aktywnymi chemicznie[3]. Spowoduje to przyspieszone zniszczenia połączenia np. w skutek korozji. Ponadto spoiny sczepne lub niepełny przetop w spoinach również będą działały jako koncentratory naprężeń, a więc miejsca, w których należy spodziewać się inicjacji pękania zmęczeniowego. W przypadku występowania drgań eksploatacyjnych spoiny sczepne stają się szczególnie silnymi inicjatorami pękania zmęczeniowego [4,8]. Przykłady uszkodzeń spawów przedstawiono na rys. 2,3,4. 323

Welds quality of aluminium alloy components of military aircraft executed... Jakość spawów elementów ze stopów al wojskowych statków powietrznych... Rys.2a Urwany króciec przewodu instalacji klimatyzacji w SWC (strefie wpływu ciepła) Rys.2b Nieszczelność na spawie skrzydłowego zbiornika paliwowego Rys.3a Pęknięcia spawów otworów rewizyjnych zbiornika paliwowego Rys.3b Pęknięcie spawu w węźle uzbrojenia Rys.4a Częściowe rozerwanie spawu korpusu hydroakumulatora Rys.4b Pęknięty spaw zbiornikakumulator płynu 324

Piotr Woźny, Józef Błachnio, Krzysztof Dragan 3. Kwalifikowanie technologii spawania aluminium i jego stopów Ze względu na odpowiedzialność konstrukcji w procesie napraw uszkodzeń SP wymagane jest stosowanie kwalifikowanej technologii spawania wg normy PN-EN ISO 15614-2:2008. START pwps Wstępna Instrukcja Technologiczna Spawania Wykonanie standardowych złączy próbnych wg. pwps Badania nieniszczące złączy WYNIK NEGATYWNY WYNIK POZYTYWNY WYNIK POZYTYWNY Badania niszczące złączy WYNIK NEGATYWNY Badania powtórne Kwalifikacja instrukcji technologicznej WPS Opracowanie Protokołu kwalifikowania techologii WPQR WYNIK POZYTYWNY KONIEC C Rys.5 Algorytm kwalifikowania technologii spawania [16] W normie zawarto wymagania odnoszące się do badań technologicznych oceniających wstępną instrukcję technologiczną spawania łukowego aluminium i jego stopów. Ponadto określono warunki przeprowadzania badania technologii spawania i zakresy kwalifikacji dla wszystkich praktycznych operacji spawalniczych [16]. 325

Welds quality of aluminium alloy components of military aircraft executed... Jakość spawów elementów ze stopów al wojskowych statków powietrznych... Wymóg kwalifikowania technologii spawania przed rozpoczęciem produkcji zawarty jest w normie PN-EN ISO 3834-2. Metoda kwalifikowania musi być zgodna z normą wyrobu lub z wyspecyfikowanymi ustaleniami [17]. Kwalifikowanie technologii spawalniczych oznacza potwierdzenie przez jednostkę notyfikowana (np. UDT, TŐV, PRS, Lloyd Register, Bureau Veritas itp.) poprawności stosowanej przez przedsiębiorstwo technologii spawalniczej. Wymagania dotyczące treści instrukcji technologicznych spawania łukowego zawarte są w normie PN- EN ISO 15609-1: 2007. Instrukcja oprócz danych identyfikacyjnych wytwórcy powinna zawierać odniesienia do wstępnej instrukcji technologicznej spawania oraz dane materiału podstawowego i wymiary tj. zakresy grubości złączy lub zakresy średnicy zewnętrznej rur. Ponadto w instrukcji powinny znajdować się informacje dotyczące konstrukcji złącza, pozycji spawania, metod przygotowania złącza i opis techniki spawania wraz z parametrami technologicznymi [18]. 4. Główne przyczyny i czynniki mające wpływ na powstawanie wad i niezgodności spawalniczych Wady i niezgodności spoiny powstają wskutek błędów w procesie spawania, co prowadzi do uszkodzeń połączeń. Rozróżniamy dwa zasadnicze rodzaje wad spawalniczych: zewnętrzne - które można zaobserwować przy oględzinach zewnętrznych; wewnętrzne - powstające wewnątrz spoiny w czasie spawania. Znając źródło powstawania wad można zidentyfikować czynniki, które prowadzą do ich powstawania: PERSONEL - niskie kwalifikacje pracowników; WYPOSAŻENIA - przestarzały sprzęt, zły stan techniczny spawarek; OTOCZENIE - nieodpowiednie warunki środowiskowe; METODA - niewłaściwe technologie spawani; ZARZĄDZANIE - zła organizacja pracy, brak kontroli. ZEWNĘTRZNE Można zaobserwować przy oględzinach zewnętrznych RODZAJE WAD SPAWALNICZYCH WEWNĘTRZNE powstają wewnątrz spoiny w czasie spawania Rys.6 Rodzaje wad spawalniczych [6,10,12] 326

Piotr Woźny, Józef Błachnio, Krzysztof Dragan W celu zmniejszenia ryzyka wystąpienia wad i niezgodności spawalniczych spowodowanych przyczynami technicznych należy[6,10,12]: cyklicznie sprawdzać stan techniczny spawarek i wyposażenia pomocniczego; zaplanować i przeprowadzać przeglądy i remonty spawarek; zwiększyć nadzór nad sprzętem spawalniczym używanym w trudnych warunkach eksploatacyjnych; dokonywać niezbędnych wymian sprzętu zużytego; w miejsce wycofanego z użytkowania sprzętu spawalniczego zakupywać sprzęt wysokiej jakości z zapewnionym serwisem i obsługą posprzedażną. Drugą grupą przyczyn mających wpływ na powstawanie wad i niezgodności spawalniczych są przyczyny technologiczne. W celu ich wyeliminowania należy: przeanalizować dobór metody do zaplanowanego procesu; uwzględnić w procesie technologicznym grubość i właściwości materiałów elementów spawanych; zweryfikować dobór parametrów procesu oraz materiałów pomocniczych; zapewnić właściwe warunki przechowywanie materiałów spawalniczych; zapewnić wysokiej jakości gazy osłonowe. W obszarze organizacyjnym procesu spawania należy: usprawnić organizację pracy; poprawić kontrole procesów produkcji oraz kontrole pracowników; zapewnić środki finansowe na zakup nowych maszyn i urządzeń. 5. Przykładowe wady spawalnicze Przemysłowa tomografia komputerowa jest nowoczesną metodą wykrywania wad spawalniczych i obecnie najszybciej rozwijającą się dziedziną badań nieniszczących. Głównymi elementami tomografu jest detektor i lampa rentgenowska. Układ ten pozwala obrazować w przestrzeni trójwymiarowej wiele warstw o różnej grubości[7]. Przedstawione tomogramy zawierają obraz wad spawalniczych w próbkach połączenia blach aluminiowych gat. AN 5754. Klasyfikacja wad i niezgodności spawalniczych oraz kryteria ich oceny zawarte są w normie PN-L-01426:1995 gdzie ustalono wytyczne do kontroli i odbioru złączy spawanych elementów konstrukcji lotniczych[13]. W normie PN-ISO 5817:2009 określono poziomy jakości spawów odnoszace się do jakości produkcji[14]. Ponadto w normie PN-ISO 10042:2008 niezgodności określone zostały w zależności od ich rzeczywistych wymiarów[15]. Na rys. 7-10 przedstawiono tomogramy uzyskano przy badaniu wpływu parametrów spawania na powstawanie niezgodności i wad spawalniczych. W wyniku badań potwierdzono istotny wpływ natężenia prądu spawania, wydatku gazu osłonowego rodzaju spoiwa, prędkości spawania na jakość spoin. Ustalono między innymi następujące zależności: niski udział wtrąceń niemetalicznych w przypadku dokładnego usunięcia tlenków na powierzchni łączonej; brak przetopu dla niewystarczającego natężenia prądu spawania; zwiększenie wycieków od strony grani wraz ze wzrostem natężenia prądu spawania; brak przetopu grani przy dużej prędkości spawania; mała porowatość spoiny porów przy wysokim wydatku gazu osłonowego. 327

Welds quality of aluminium alloy components of military aircraft executed... Jakość spawów elementów ze stopów al wojskowych statków powietrznych... Rys.7 a-brak przetopu od strony grani [1] Rys.8 b-wtrącenia niemetaliczne [1] Rys.9 c- kulisty pęcherz gazowy [1] Rys.10 d - nadmiar materiału spoiny od strony grani [1] Rys.11 g-pęknięcie grani, h-pęcherze gazowe Rys.12 e-brak przetopu, f-pęcherze gazowe 328

Piotr Woźny, Józef Błachnio, Krzysztof Dragan Badania tomografem przemysłowym zostały potwierdzone metodą radiografii cyfrowej. Badania radiograficzne są uważane za podstawową metodę badań nieniszczących o największej wiarygodności wyników. Pozwalają wykrywać takie wady wewnętrzne jak: pęknięcia, porowatości, jamy skurczowe,pęcherze czy wtrącenia obcych materiałów[2]. Radiografia umożliwia uzyskiwanie obrazu prześwietlanego obiektu na kliszy radiograficznej lub w postaci cyfrowej (rys.11). 6. Podsumowanie-praktyczne problemy przy spawaniu aluminium W czasie pracy spawalniczych szczególną uwagę należy zwrócić na czystość spawanych powierzchni. Dokładne usunięcie tlenku aluminium ze spajanych powierzchni ma na celu uniknięcie sytuacji, w której tlenek charakteryzujący się wysoką temperaturą topnienia i ciężarem większym od roztopionego materiału może w spoinie powodować wtrącenia. W miarę jak warstwa tlenku jest coraz grubsza jej powierzchnia staje się porowata i zaczyna wchłaniać wilgoć z otoczenia, zwłaszcza w wysokiej temperaturze i wilgotności[12]. Powoduje to wraz z nieodpowiednimi warunkami przechowywania spoiwa wprowadzenie do spoiny wodoru. Podczas krzepnięcia spoiny, wodór wydziela się w postaci bąbelków gazu, które stygnąc w metalu powodują porowatości. Wtrącenia, których przyczyną jest tlenek na powierzchniach połączenia oraz porowatość i pęcherze gazowe pochodzące od wodoru zmniejszają wytrzymałość spoiny i często są przyczyną jej dyskwalifikacji. Bardzo ważnym elementem jest czystość gazu osłonowego. W przypadku argonu i helu powinna ona wynosić ponad 99,5%. Wysokiej jakości gaz umożliwi prawidłowe utworzenie się łuku elektrycznego a ponadto zabezpieczy elektrodę i miejsce połączenia przed utlenianiem. Rys.12a g- pęknięcie od strony grani w spoinie doczołowej spowodowane dużym naprężeniem cieplnym Rys.12b h- ubytek materiału powstały w wyniku przegrzania 329

Welds quality of aluminium alloy components of military aircraft executed... Jakość spawów elementów ze stopów al wojskowych statków powietrznych... Rys.13 i - wypływy materiału od strony grani spowodowany zbyt dużym nateżeniem prądu spawania Zastosowanie Ar i He zmniejsza ryzyko powstania wadliwego spawu. Istotnym elementem technologii spawania jest dobór materiału spoiwa. Wiąże się to z ryzykiem powstawania pęknięć w przypadku, gdy zastosowane zostanie spoiwo zastyga szybciej od materiału spawanego (rys.12a). Zaleca się, więc stosować spoiwo z materiału krzepnącego wolniej od materiału połączenia[10]. Jakość spoiny w znacznym stopniu zależy od ustawionych parametrów urządzenia spawalniczego. Niewłaściwy ich dobór może spowodować, że za wysoka temperatura i długi czas jarzenia łuku elektrycznego zmieni właściwości i strukturę materiału spawanego. Często jest to obniżenie wytrzymałości połączenia w SWC (strefa wpływu ciepła). Dobór wartości natężenia prądu spawania zależy od grubości i rodzaju materiału spawanego, zastosowanej elektrody nietopliwej a także rodzaju gazu osłonowego. Za niskie natężenie może spowodować wadę połączenia w postaci braku przetopu. Z kolei za wysokie powodować będzie wady powstałe w wyniku przegrzania materiału takie jak ubytki w materiale (rys.12b), wypływ materiału od strony grani (rys.13) i podtopienia lica. Zbyt wysokie natężenie może powodować nadtopienie elektrody wolframowej a co za tym idzie wtrącenia metaliczne w spoinie. Istotne dla procesu spawania jest natężenie przepływu gazu osłonowego, które standardowo mieści się w przedziale od 6-15 l/min. Niewłaściwie dobrana dysza gazowa powodować będzie mieszanie gazu osłonowego z powietrzem i zawirowania przepływającego gazu osłonowego. Zjawiska te obniżają skuteczność osłony gazów obojętnych a więc przyczyniają się do obniżenia jakości spawów. Z powyższego wynika, że uzyskanie połączenia charakteryzującego się 330

Piotr Woźny, Józef Błachnio, Krzysztof Dragan odpowiednimi parametrami wytrzymałościowymi wymaga szczególnego zachowania reżimu technologicznego i organizacyjnego na stanowisku naprawczym. Duża ilość czynników wpływających na jakość spoiny sprawia, że wykonywanie napraw elementów SP metodą spawania łukowego musi być poprzedzone procesem kwalifikowania technologii wykonawczej zgodnie z obowiązującymi normami. 7. Literatura: [1] Błachnio J., Kułaszka A., Chalimoniuk M., Giewoń J.,Woźny P., Raport z badań, ITWL, Warszawa, 2016. [2] Czuchryj J., B. Kupisz B., Badania złącz spawanych. Przegląd metod, KaBe, Krosno, 2009 [3] Ciszewski A., Radomski T., Szummer S., Materiałoznawstwo, OWPW, Warszawa, 2003 [4] Dutka K., Stabryła J., Przyczyny pękania elementów spawanych zbiornika procesowego, Przegląd spawalnictwa 5/2011 [5] Ferenc K., Ferenc J.: Konstrukcje spawane, Projektowanie. WNT, Warszawa 2000 [6] Ferenc K.: Spawalnictwo. WNT, Warszawa 2007 [7] Jezierski G.: Radiografia przemysłowa. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa 1993 [8] Kocańda S., Zmęczeniowe pękanie metali. Wydawnictwo WNT, Warszawa 1985 [9] Łunarski J.: Zarządzanie jakością w przemyśle lotniczym. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2012 [10] Mizerski J, Spawanie, wiadomości podstawowe, REA, Warszawa, 2008 [11] Mizerski J., Spawanie w osłonie gazów metodą TIG, REA, Warszawa, 2008 [12] Pilarczyk J., Poradnik inżyniera. Spawalnictwo, WNT, Warszawa, 2003 [13] PN-L-01426:1995 Lotnictwo i kosmonautyka - Spawanie konstrukcji lotniczych - Wytyczne kontroli i odbioru złączy spawanych ze stali, stopów żaroodpornych i żarowytrzymałych oraz stopów aluminium [14] PN-ISO 5817:2009 Spawanie - Złącza spawane ze stali, niklu, tytanu i ich stopów (z wyjątkiem spawanych wiązką) - Poziomy jakości według niezgodności spawalniczych [15] PN-ISO 10042:2008 Spawanie - Złącza spawane łukowo w aluminium i jego stopach. Poziom jakości dla niezgodności spawalniczych [16] PN-EN ISO 15614-2:2008 Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali - Badanie technologii spawania - Część 2: Spawanie łukowe aluminium i jego stopów. 331

Welds quality of aluminium alloy components of military aircraft executed... Jakość spawów elementów ze stopów al wojskowych statków powietrznych... [17] PN-EN ISO 3834-2 Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych Część 2: Pełne wymagania jakości [18] PN-EN ISO 15609-1:2007 Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali - Instrukcja technologiczna spawania Część 1: Spawanie łukowo. Mgr Piotr Woźny jest specjalistą metrologiem w Wojskowych Zakładach Lotniczych nr 2 S.A. w Bydgoszczy. Obszarem jego zainteresowań są pomiarowe metody diagnostyczne stosowane w procesie napraw i obsług SP oraz jakość pomiarów w procesach eksploatacyjnych. Jest doktorantem Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych. Prof. dr hab. inż. Józef Błachnio jest pracownikiem naukowym Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych. Posiada uprawnienia MNiSW w dyscyplinach: lotnictwo i kosmonautyka, inżynieria materiałowa oraz budowa i eksploatacja maszyn. Dr hab. inż. Krzysztof Dragan ukończył studia magisterskie w 2001 na kierunku fizyka techniczna w Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie oraz obronił pracę doktorską w 2008 roku w Instytucie Technicznym Wojsk Lotniczych. Obecnie jest kierownikiem Zakładu Zdatności do Lotu w tym samym Instytucie. Jego zainteresowania badawcze obejmują nieniszczące badania struktur kompozytowych, monitorowanie stanu technicznego statków lotniczych, oraz metody zaawansowanej analizy sygnału i przetwarzania obrazu. 332