Student: KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE SP-3 LABORATORIUM SPAJALNICTWA Grupa lab.: Prowadzący: Temat ćwiczenia: Spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonach gazowych, GMAW Data wykonania ćwicz.: Ocena: 1 Cel ćwiczenia 2 Wstęp teoretyczny Definicja procesu spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (MIG), aktywnego (MAG):.. A B Napięcie łuku, U Znaczenie osłony gazowej w procesach spawania GMAW: I - II - III - IV - V - Prąd spawania, A Rys. 1. Schemat przebiegu procesu spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego: A - oznaczone m.in.: MR, spoina, jeziorko spawalnicze, drut elektrodowy, ciekły metalżużel, atmosfera ochronna gazów, biegunowość, B wpływ płaskiej charakterystyki spawalniczego źródła energii elektrycznej na zmiany energii (natężenie prądu spawania i napięcie łuku) spawania wywołane zmianami długości łuku (oznacz. charakter. źródła oraz łuku). Politechnika Lubelska, Katedra Inżynierii Materiałowej, http:kim.pollub.pl
3 Część praktyczna: technologia spawania i napawania 3.1 Projekt złączy i napoin Wymiary gabarytowe złącza, znak spoiny oraz jej lokalizacja, zestawienia elementów przygotowanych do spawania, ukosowanie, geometria rowka spawalniczego, odstęp, kolejność spawania (ilość ściegów oraz warstw napoiny), spoiny szczepne. Rysunki wykonane zgodnie z zasadami rysunku technicznego maszynowego stosowanego w spawalnictwie. Szkic zgodny z wytycznymi EN ISO 15609-2 dotyczącymi opracowywania instrukcji technologicznych spawania (WPS). spawanie napawanie Rys. 2. Projekt złączy ze spoiną pachwinową (A) oraz złącza ze spoiną czołową (B) oraz napoiny (C): a) zwymiarowany rzut(y) złącza, b) przygotowanie brzegów, c) kolejność spawania napawania. 3.2 Sposób przygotowania elementów do spawania i napawania oraz obróbka po spawaniu Rodzaj ukosowania, sposób czyszczenia, spawanie na podkładce, mocowanie, wybiegi, dobiegi, osłona grani, podgrzewanie wstępne, temperatura międzyściegowa, obróbka cieplna po spawaniu, sposób czyszczenia spoiny, prostowanie. Copyright by M. Szala, Lublin University of Technology, 2019 2
Jednostka miary 3.3 Parametry spawania i charakterystyka realizowanego procesu spawania napawania Złącze spawane napoina Parametr Pełna nazwa metody spawania procesu oraz numer procesu wg PN-EN ISO 4063 Typ i nazwa urządzenia spawalniczego Rodzaj prądu (zmienny, stały) Złącze 1 Złącze 2 Napoina 1 Napoina 2 O p i s l u b w a r t o ś ć Biegunowość + - Natężenie prądu spawania, I Napięcie prądu spawania, U Temperatura łuku (wartość literaturowa) C Przepływ gazu osłonowego Gaz osłonowy Drut elektrodowy Grupa wg PN-EN ISO 14175 Składniki gazu (czystość) % Właściwości (redukujący, obojętny, utleniający) Gatunek spoiwa (znak wg PN-EN ISO) Wymiar spoiwa ACDC Typ drut: lity, proszkowy Charakterystyka spoiw (nominalny skład chemiczny, właściwości mechaniczne np.: R m, A 5, K C, HV lub HB): 1) 2) 3) Spoina BW lub FW nazwa złącza lub napoina Pozycja spawania (nazwa i oznaczenie ISO 6947) Grubości łączonych (napawanych) elementów Ilość ściegów spoiny (napoiny) Ilość warstw spoiny (napoiny) Długość spoiny (napoiny) Czas spawania Prędkość spawania napawania, v sp Współczynnik sprawności cieplnej, k (-) Energia liniowa spawania, Q Gatunek spawanych materiałów wg PN-EN Grupa materiałowa wg. ISOTR 15608 A V lmin mm mm mm s mmmin kjmm Charakterystyka materiału rodzimego (nominalne właściwości mechaniczne łączonych napawanych materiałów, R e, R m, K C, A 5, nominalna twardość (HV lub HB) oraz nominalny skład chemiczny): 3
4 Metodyka badań, wyniki badań i ich analiza (spawanie) 4.1 Opis czynności wykonanych osobiście podczas ćwiczenia............ 4.2 Wykonane złącza spawane - identyfikacja niezgodności spawalniczych oraz wymiary spoin Złącza od strony lica oraz od grani. Oznaczona lokalizacja niezgodności spawalniczych, nazewnictwo i symbole niezgodności zgodne z PN-EN ISO 6520-1, podać nazwę i numer niezgodności (oznaczyć lokalizację strzałką). Fot. Widok od strony lica Fot. Widok od strony lica Fot. Widok od strony grani Fot. Widok od strony grani Rysunek 2. Zidentyfikowane niezgodności spawalnicze zewnętrzne, oznaczone strzałkami na fotografiach złączy spawanych (badania nieniszczące - wizualne VT). Podsumowanie wyników - badania wizualne wykazały następujące niezgodności spawalnicze zewnętrzne:............ Copyright by M. Szala, Lublin University of Technology, 2019 4
Tabela 1. Wyniki pomiarów geometrii złączy spawanych, zmierzone spoinomierzem lub suwmiarką oraz obliczonej Q. Złącze nr: spoina Geometria spoiny Wartość (mm) Odkształcenie łączonych elementów (º) Ilość wprowadzonego ciepła, Q 1 spoina czołowa lica spoiny lica spoiny 2 spoina pachwinowa Grubość spoiny a boku spoiny z 1 boku spoiny z 2 4.3 Badania nieniszczące penetracyjne złączy spawanych PT Wyniki badań złączy spawalnych (PN-EN ISO 3452). Analiza złączy spawalnych pod kątem występowania pęknięć poprzecznych, podłużnych; przyklejeń na brzegu spoiny; porowatości oraz ich rozmiaru i lokalizacji. Sposób przeprowadzenia próby...... Charakterystyka użytych odczynników... Rys. 3. Zasada badań penetracyjnych penetrantem barwnym - schemat Fot. Złącze nr 1 Fot. Złącze nr 2 Rys. 4. Fotografie złączy spawanych po badaniach PT (z oznaczeniem lica i grani spoiny, lokalizacji wykrytych niezgodności, nazewnictwo zgodnie z PN-EN ISO 6520-1). Badania PT wykazały następujące niezgodności spawalnicze (wymienić podać rozmiar niezgodności) : Złącze 1: Złącze 2:. 5
4.4 Próba zginania złączy spawanych Wyniki próby zginania złączy (PN-EN ISO 5173). Analiza zginanych złączy spawalnych pod kątem oceny jakości wtopienia oraz typu, rozmiaru niezgodności spawalniczych. Typ próby (trzpień gnący, rolka zginają) Sposób przygotowania złącza do badania (licograń):... Opis próby: zginanie od strony licagraniboczne Wartość siły gięcia F max kn Opis przebiegu próby zginania: Założony kąt gięcia Uzyskany kąt gięcia: Złącze 1: Złącze 2: Rys. 5. Schemat wykonanej próby zginania (sposób mocowania złącza, kierunek siły, rozstaw podpór i średnica rolek oporowych, średnica trzpienia gnącego) Fot. Złącze nr 1, zginanie od strony lica lub grani Fot. Złącze nr 2, zginanie od strony grani lub grani Rys. 6. Fotografie próbek po zginaniu: widok od strony spoiny (lica lub grani) i krawędzi bocznej złącza (oznaczone wykryte niezgodności wg PN-EN ISO 6520-1, lico i grań oraz kata gięcia złącza). Próba zginania wykazała następujące niezgodności spawalnicze: Złącze 1: Złącze 2:. Copyright by M. Szala, Lublin University of Technology, 2019 6
4.5 Badania twardości Analiza wpływu szybkości chłodzenia złącza na twardość zmierzoną w materiale rodzimym (MR), w obszarze SWC i spoinie oraz wykres zmian twardości w zależności od obszaru pomiaru. Metoda pomiaru twardości:, charakterystyka użytego wgłębnika (kształt i materiał): Sposób pomiaru twardości (czas i skala pomiaru):...... A Twardość (H ) 400 300 200 B 100 Rys. 7. Szkic przekroju poprzecznego złącza ze spoiną pachwinową (A) oznaczone spoina, lico, linią wtopienia, SWC i MR; (B) lokalizacją punktów pomiaru twardości. Rys. 8. Wykresy twardości w zależności od obszaru pomiaru tj. spoina, SWC i MR złączy spawanych. 4.6 Ocena spawalności materiału rodzimego Ocena spawalności (metalurgicznej) materiału podstawowego na podstawie gatunku mat. rodzimego (MR), zawartości węgla oraz obliczonej wartości równoważnika węgla (C e). Definicja spawalności :............... Obliczenia równoważnika węgla (C e): Na podstawie zawartości węgla w MR (wynoszącej %) oraz obliczonej wartości C e = można określić spawalność MR jako ponieważ (uzasadnienie)......... 4.7 Ocena jakości badanych złączy spawanych Poziomy jakości złączy spawanych zgodnie z PN-EN ISO 5817 (B, C lub D):. Uzasadnienie oceny: 7
5 Metodyka badań, wyniki badań i ich analiza (napawanie) 5.1 Charakterystyka i geometria wykonanych napoin Fot. Napoina nr 1 Fot. Napoina nr 2 Rys. 9. Fotografie wykonanych napoin z oznaczeniem niezgodności zewnętrznych, kolejności wykonywanych ściegów oraz kierunku napawania Wyniki pomiarów geometrii napoin (ściegów) wysokość i szerokość lica nadlewu, zmierzone spoinomierzem lub suwmiarką w 5 miejscach oddalonych o stałą odległość. Napoina Numer warstwyściegu Geometria ściegu Wartość (mm), 5 pomiarów Średnia (mm) Odkształcenie kątowe podłoża (º) Ilość wprowadzonego ciepła, Q 1 2 5.2 Badanie twardości warstw napawanych Analiza twardości podłoża (MR), obszaru SWC i napoin. Metoda pomiaru twardości:, warunki pomiaru (czas i skala pomiaru):... Charakterystyka napoiny nr 1 (typ napoiny typowe zastosowanie): Twardość zmierzona w napoinie nr 1: podłożu: SWC Charakterystyka napoiny nr 2 (typ napoiny typowe zastosowanie): Twardość zmierzona w napoinie 2: podłożu: SWC Copyright by M. Szala, Lublin University of Technology, 2019 8
5.3 Badania nieniszczące penetracyjne PT napoin Wyniki badań PT napoin (PN-EN ISO 3452). Analiza złączy spawalnych pod kątem występowania pęknięć poprzecznych, podłużnych; przyklejeń na brzegu spoiny; porowatości oraz ich rozmiaru i lokalizacji. Sposób przeprowadzenia próby......... Charakterystyka zestawu użytego do badań...... Rys. 10. Zasada badań penetracyjnych, penetrant barwny - schemat Fot. Napoina nr 1 Fot. Napoina nr 2 Rys. 11. Fotografie napoin po badaniach PT (z oznaczeniem warstwy napawanej, podłoża, lokalizacji wykrytych niezgodności, nazewnictwo zgodnie z PN-EN ISO 6520-1). Badania PT wykazały następujące niezgodności spawalnicze (wymienić podać rozmiar niezgodności) : Złącze 1: Złącze 2:. 9
6 Wnioski Wnioski odnoszące się do celu ćwiczenia oraz zawierające: podsumowanie rezultatów przeprowadzonych badań; porównanie rezultatów dla różnych złączy; wykryte niezgodności spawalnicze zewnętrzne i wewnętrzne; porównanie wartości twardości; porównanie jakości wytworzonych złączy spawanych i napoin; podsumowanie rezultatów przeprowadzonych badań próby łamania, zginania i badań twardości; ocenę jakości napoin, wpływ techniki spawania na właściwości łączonych materiałów oraz na rozmiar obszaru SWC, spawalności materiału rodzimego, ocena wpływu procesu spawania na twardość i strukturę MR itp..... Literatura: skrypty, instrukcje, normy, źródła internetowe itp. 1... 2... 3... Wykaz załączników: szkice, rysunki, protokoły z badań, obliczenia itp. 1... 2... Copyright by M. Szala, Lublin University of Technology, 2019 10