Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Inżynieria powierzchni i metody spawalnicze w inżynierii powierzchni Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Specjalność: Inżynieria Spawalnictwa Opracował: Zatwierdził: Michał Kawiak prof. Jerzy Nowacki Szczecin 2010
SPIS TREŚCI Przedmowa... 3 Wstęp... 3 Wskazówki metodyczne... 4 Bezpieczeństwo i higiena pracy w procesach spawalniczych... 5 Zużycie części maszyn i urządzeń... 6 Materiały stosowane na powłoki napawane i natryskiwane cieplnie... 7 Podstawowe technologie spawalnicze nakładania powłok podział... 10 Napawanie... 10 Natryskiwanie... 11 Przykładowe procesy napawania i natryskiwania cieplnego... 13 Ćwiczenie nr 1 Napawanie elektrodą otuloną, drutem litym i drutem proszkowym... 16 Ćwiczenie nr 2 Badanie przyczyn zniszczenia wału napędowego katamaranu po napawaniu.... 18 Ćwiczenie nr 3 Badanie próbek stalowych z natryskiwaną cieplnie powłoką ochronną z WC i AL 2 O 3... 20 Ćwiczenie nr 4 Badanie próbki inconelu z naniesioną powłoką ochronną... 22 Ćwiczenie nr 5 Regeneracja części zużytych mechanicznie... 24-2 -
PRZEDMOWA Niniejszy skrypt przeznaczony jest dla studentów drugiego roku studiów Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie kierunku Mechanika i Budowa Maszyn specjalności Inżynieria Spawalnictwa. Skrypt stanowi pomoc dydaktyczną do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu Inżynieria powierzchni i metody spawalnicze w inżynierii powierzchni. Zajęcia laboratoryjne, poprzez praktyczne zilustrowanie podstawowych zagadnień komputerowego wspomagania w spawalnictwie, mają na celu zapoznanie: 1 Z metodami spawalniczymi w inżynierii powierzchni 2 Z możliwościami metod nanoszenia warstw 3 Z przyczynami zużycia części maszyn i urządzeń. 4 Z materiałami do nanoszenia warstw 5 Oceną uzyskiwanych powierzchni 6 Z technologią procesów spawalniczych w inżynierii powierzchni. Autorzy wyrażają nadzieję, że niniejszy skrypt będzie pomocny w przygotowaniu się do poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych, ich prawidłowym wykonaniu i przez to przyczyni się do wypełnienia przedstawionego celu. Skrypt składa się z czterech zasadniczych części: wskazówek metodycznych, zestawu tematycznych instrukcji ćwiczeń laboratoryjnych, wytycznych do sporządzenia sprawozdania oraz materiałów pomocniczych w postaci załączników. Każda instrukcja posiada jednolity układ, zawierający następujące dane: 1. Cel ćwiczenia. 2. Przygotowanie do ćwiczenia. 3. Przebieg ćwiczenia. 4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania 5. Uwagi do sprawozdania 6. Literatura. Niniejszy skrypt nie zawiera wiadomości podstawowych z zakresu tematyki ćwiczeń laboratoryjnych. - 3 -
WSKAZÓWKI METODYCZNE Ćwiczenia laboratoryjne ze spawalnictwa wyróżniają się w sposób szczególny tym, że organizacja ćwiczeń stanowi kompromis pomiędzy wymaganiami procesu dydaktycznego, a warunkami i przepisami bezpieczeństwa pracy w procesach spawalniczych. Osiągnięcie celu zajęć dydaktycznych wymaga ich realizacji na rzeczywistych, przemysłowych stanowiskach spawalniczych. Praca na takich stanowiskach, ze względu na szczególne zagrożenia dla życia i zdrowia człowieka uwarunkowana jest szeregiem przepisów BHP. Wspomniany kompromis polega na takiej realizacji zajęć dydaktycznych, które z jednej strony spełniają wymagania BHP dotyczące spawalni i szkolenia zawodowego spawaczy, a z drugiej wymagania wynikające z programu nauczania przedmiotu "Spawalnictwo" w szkole wyższej. Ogół przedsięwziętych środków, które zawiera niniejszy skrypt oraz REGULAMIN ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH ZE SPAWALNICTWA, każdorazowo wywieszany na tablicy informacyjnej Zakładu Spawalnictwa, pozwala na bezpieczną realizację ćwiczeń laboratoryjnych, pod warunkiem przestrzegania przez studenta zasad bezpieczeństwa i higieny pracy podczas zajęć. Ćwiczenia laboratoryjne prowadzone są w oparciu o "Regulamin zajęć laboratoryjnych ze spawalnictwa", który ustalają studenci z Kierownikiem Zakładu Spawalnictwa na początku każdego semestru, zgodnie z zapisem "Regulaminu studiów Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie", który głosi, że... "Zasady zaliczenia danego zajęcia ustala ze studentami prowadzący te zajęcia na początku semestru. Ustalenia te obowiązują obie umawiające się strony"... Do ćwiczenia student przygotowuje się na podstawie zamieszczonych w niniejszym skrypcie instrukcji, korzystając z zalecanej literatury. Literatura uzupełniająca wykorzystywana jest przy wykonywaniu ćwiczenia (normy), sporządzaniu sprawozdania z ćwiczeń oraz pogłębieniu wiedzy. Zaleca się również do korzystania z "Poradnika Inżyniera. Spawalnictwo." Przygotowanie się do ćwiczenia polega na zapoznaniu się z materiałem literaturowym w zakresie wyznaczonym przez temat i cel ćwiczenia. Dla udogodnienia, każda instrukcja zawiera pakiet zagadnień, które student powinien obowiązkowo opanować, aby zostać dopuszczony do wykonania ćwiczenia. Student powinien zwrócić szczególną uwagę na pojęcia nowe, wynikające z terminologii spawalniczej, oraz te zagadnienia, które pojawiają się w instrukcji, a są mu niezrozumiałe np. zasada działania transformatora. Braki w przygotowaniu nie pozwalają na czynne uczestniczenie w przebiegu ćwiczenia i są przyczyną błędów w notatkach, a w konsekwencji, błędnej analizy przebiegu i wniosków z ćwiczenia. Prawidłowe wykonanie notatek z ćwiczenia (sprawozdanie wykonuje się po zajęciach) wymaga wcześniejszego zapoznania się z "Wytycznymi do sporządzania sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych ze spawalnictwa". Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia sporządza każdy student indywidualnie według zamieszczonych w niniejszym skrypcie "Wytycznych do sporządzenia sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych ze spawalnictwa". - 4 -
BEZPIECZEŃSTWO I HIGIENA PRACY W PROCESACH SPAWALNICZYCH Ze względu na zagrożenia występujące podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych ze Spawalnictwa szczególnego znaczenia nabiera znajomość i przestrzeganie przepisów "BHP podczas prac spawalniczych". Znajomość przepisów BHP i odpowiedniego zachowania się podczas ćwiczeń laboratoryjnych ze spawalnictwa obowiązuje studenta zawsze i w każdym przypadku. Nieprzestrzeganie zasad BHP podczas zajęć traktowane jest jako niezdyscyplinowanie w czasie trwania ćwiczeń i podlega rygorom regulaminowym. Z tego względu każdy student przed przystąpieniem do ćwiczenia przechodzi podstawowe przeszkolenie w zakresie BHP i podpisuje własnoręcznie oświadczenie na formularzu zakładowym i "Karcie ćwiczeń laboratoryjnych" następującej treści "Oświadczam, że zostałem pouczony o zasadach bezpieczeństwa i higieny pracy w procesach spawalniczych w zakresie ujętym w książce Kłosowska D.,Kłosowski S., "Bezpieczeństwo i higiena pracy w procesach spawalniczych." Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1977". Zasady te obejmują: zagrożenia przy spawaniu elektrycznym łukowym; zagrożenia przy spawaniu i cięciu gazowym; porażenie prądem elektrycznym; warunki użytkowania butli z gazami spawalniczymi; wybuchowość acetylenu; ochronę osobistą spawacza podczas spawania ręcznego łukowego oraz spawania i cięcia gazowego; wymagania dotyczące spawalnia i stanowisk spawalniczych. - 5 -
ZUŻYCIE CZĘŚCI MASZYN I URZĄDZEŃ Zużycie powierzchni roboczej przedmiotu pociąga za sobą pogorszenie jego własności użytkowych. Może być ono spowodowane wieloma różnymi procesami fizycznymi i chemicznymi występującymi w czasie eksploatacji, a wynikającymi głównie z warunków pracy. Mechanizmy zużycia są bardzo złożone i zawierają wiele powiązanych wzajemnie czynników, z których najważniejsze to: rodzaj i wielkość obciążenia mechanicznego, prędkość poślizgu trących powierzchni roboczych temperatura pracy konstrukcji, twardość i struktura trących powierzchni roboczych, stan powierzchni roboczej, środowisko korozyjne, rodzaj materiału ściernego, współczynnik tarcia powierzchni roboczych, czas trwania procesu zużycia Najprostszym wskaźnikiem zużycia jest ubytek materiału warstwy roboczej przedmiotu, wynikający głównie z odkształcenia plastycznego, tarcia, korozji lub pękania warstwy wierzchniej. Analiza przyczyn zużycia części maszyn wskazuje, że ok. 50 % części ulega zużyciu ściernemu, 15% - zużyciu adhezyjnemu, 8% - erozji, 8% - frettingowi, 5% - w wyniku korozji i ok. 14% - łącznemu oddziaływaniu np. korozji, erozji i ścierania. W celu racjonalnego doboru materiałów dodatkowych i ustalenia warunków technologicznych nakładania powłok, zapewniającego maksymalną trwałość napawanego lub natryskiwanego elementu przy minimalnych kosztach, jest niezbędne zrozumienie poszczególnych zjawisk towarzyszących każdemu z tych procesów zużycia. Do takich procesów zaliczamy: zużycie ścierne (przez rysowanie lub bruzdowanie, mikroskrawanie, żłobienie dużymi cząsteczkami), zużycie adhezyjne (przez utlenianie, scuffing, zużycie zmęczeniowe, przez łuszczenie, pitting, fretting), zużycie pod wpływem obciążeń udarowych, zużycie pod wpływem wysokich temperatur, zużycie erozyjne zużycie kawitacyjne zużycie korozyjne [poradnik, klimpel] Przykłady modeli procesów zużycia zamieszczono na poniższych rysunkach - 6 -
MATERIAŁY STOSOWANE NA POWŁOKI NAPAWANE I NATRYSKIWANE CIEPLNIE Rozwój technologii napawania i natryskiwania cieplnego umożliwił wykonywanie powłok z praktycznie wszystkich znanych materiałów konstrukcyjnych o dowolnych grubościach, na przedmiotach o dowolnych kształtach i wymiarach, wytworzonych z dowolnych materiałów konstrukcyjnych. Podstawowym zadaniem spawalniczych technologii napawania i natryskiwania cieplnego jest zapewnienie możliwie najlepszych własności eksploatacyjnych powłoki, przy możliwie najmniejszych kosztach. Stosowane obecnie materiały dodatkowe na powłoki nakładane za pomocą technologii spawalniczych są następujące: materiały metalowe, materiały ceramiczne, cermetale, tworzywa sztuczne. - 7 -
W analizie doboru materiału dodatkowego, bez uwzględnienia kosztów procesu spawalniczego, należy wziąć pod uwagę następujące parametry: wymagane właściwości eksploatacyjne powłoki: twardość, odporność na ścieranie, na obciążenia udarowe, cieplne, żaroodporność odporność na korozję, dostępną postać materiału dodatkowego, własności spawalnicze materiału dodatkowego, koszt materiału dodatkowego. Wyżej wymienione grupy materiałów można podzielić bardziej szczegółowo, i tak do grupy materiałów metalowych (na osnowie żelaza i innych) stosowanych na powłoki napawane i natryskiwane zalicza się: powłoki z czystych metali, stale węglowe i niskostopowe, stale stopowe i niskostopowe do obróbki cieplnej stale wysokowęglowe, stale średniowęglowe obrabiane cieplnie, stale narzędziowe i szybkotnące stale o strukturze częściowo austenitycznej, stale wysokostopowe martenzytyczne odporne na korozję, stale manganowe austenityczne, stale wysokostopowe austenityczne i austenityczno-ferrytczne, - 8 -
stale na osnowie żelaza o dużej zawartości węglików, czysty nikiel i stopy niklu z miedzią, stopy na osnowie kobaltu, stopy miedzi Materiały ceramiczne: węgliki (W, Cr, Ti, Mo, Zr, Hf, V, Nb, Ta), azotki (Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta, W, Cr, Mo), borki (Ti, Zr), krzemki (Mo, W), i ich różne mieszaniny. Cermetale kompozyty metalowo-ceramiczne Tworzywa sztuczne - 9 -
PODSTAWOWE TECHNOLOGIE SPAWALNICZE NAKŁADANIA POWŁOK PODZIAŁ NAPAWANIE Do podstawowych metod napawania stosowanych w praktyce produkcyjnej należy napawanie: elektrodami otulonymi, drutem proszkowym samoosłonowym, łukiem krytym drutem elektrodowym lub taśmą elektrodową, metodą MIG drutem litym lub drutem proszkowym, metodą MAG drutem litym lub drutem proszkowym, metodą TIG, plazmowo, elektrożużlowo, acetylenowo-tlenowo oraz laserowo. Wiele z tych metod ma swoje odmiany zależne np. od ilości elektrod, rodzaju prądu, stopnia mechanizacji procesu. Poniżej zamieszczono kryteria decydujące o wyborze technologii regeneracji elementów maszyn przy napawaniu ręcznym i zmechanizowanym. - 10 -
Na rysunkach poniżej przedstawiono charakterystyki kilku podstawowych procesów napawania w celu porównania ich podstawowych orientacyjnych wartości. NATRYSKIWANIE Natryskiwanie cieplne jest to proces w którym materiał powłokowy jest nagrzewany do stanu plastycznego lub ciekłego wewnątrz lub na zewnątrz urządzenia do natryskiwania, a następnie rozpylany i nanoszony na przygotowana powierzchnię. Specjalne właściwości powłok można uzyskiwać przez dodatkowa obróbkę mechaniczną lub cieplną bądź przez uszczelnianie. Natryskiwana powłoka jest połączona z podłożem adhezyjnie, dyfuzyjnie lub mechanicznie. Źródłem ciepła stapiającym materiał dodatkowy w postaci drutu, pręta, żyłki, proszku lub stopionego materiału może być płomień gazowy, łuk elektryczny, łuk plazmowy, wiązka lasera lub sam stopiony materiał powłokowy. W zależności od użytej technologii natryskiwania i urządzenia, które jest do dyspozycji, nałożone powłoki mogą mieć grubość 0,01-2,0 mm w jednym przejściu z wydajnością do 50 kg/h. Cecha powłok natryskiwanych cieplnie jest ich porowatość (do 10%) i częściowe utlenianie. Ze względu na metodę otrzymywania oraz użyty materiał dodatkowy uzyskiwane powłoki mogą być odporne na korozje, na wysokie temperatury, na zużycie erozyjne i ścierne, izolacyjne. Podstawowe materiały dodatkowe stosowane do natryskiwania oraz porównanie danych techniczno-ekonomicznych metod natryskiwania przedstawiono w tabeli poniżej. - 11 -
Zaletą technologii natryskiwania cieplnego jest to, że w procesie tym nie występuje przegrzanie warstwy podłoża co obserwuje się w warstwach przetapianych. Twarde, odporne na ścieranie i korozje warstwy można nanosić na elementy, których nie można przegrzać ze względu na skomplikowany kształt lub są z materiału o niskiej temperaturze topnienia. Pewnego rodzaju wadą tego procesu jest stosunkowo duża porowatość warstwy, niewielka przyczepność warstwy oraz utlenianie cząsteczek czego można uniknąć przez: natryskiwanie plazmowe w próżni natryskiwanie naddźwiękowe stosowanie warstw pośrednich stosowanie natryskiwania płomieniowego proszkowego z przetapianiem natryskanej warstwy. Podstawowe metody natryskiwania powłok to: natryskiwanie płomieniowe (drutem, prętami ceramicznymi, proszkiem poddźwiękowe, naddźwiękowe) natryskiwanie łukowe natryskiwanie plazmowe natryskiwanie laserowe natryskiwanie stopionym materiałem inne metody nanoszenia warstw napawanie indukcyjne, metoda przygrzewania rezystancyjnego, platerowanie wybuchowe, napawanie tarciowe, napawanie termitowe, napawanie łukowe z użyciem past. Natryskiwanie cieplne ma wiele zastosowań, główne dziedziny przedstawiono na poniższym rysunku. - 12 -
PRZYKŁADOWE PROCESY NAPAWANIA I NATRYSKIWANIA CIEPLNEGO Poniżej zamieszczono przykładowe schematy procesów napawania i natryskiwania cieplnego wraz z parametrami (biegunowość, rodzaje elektrod, ruch końca elektrody, przygotowanie powierzchni, możliwości zastosowań). Więcej informacji przedstawiają pozycje literaturowe, np.: Klimpel A., Napawanie i natryskiwanie cieplne, WNT, Warszawa 2000. Tablica 1 Napawanie - 13 -
Natryskiwanie cieplne - 14 -
- 15 -
Napawanie elektrodą otuloną, drutem litym i drutem proszkowym Ćwiczenie nr 1 NAPAWANIE ELEKTRODĄ OTULONĄ, DRUTEM LITYM I DRUTEM PROSZKOWYM 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z podstawowymi metodami napawania różnymi materiałami dodatkowymi (elektroda, drut lity i proszkowy); przeprowadzenie procesów napawania (EO, MAG); wykonanie zgładów do badań makroskopowych wcześniej wykonanych próbek; wykonanie pomiaru twardości na przekroju poprzecznym uzyskanych napoin; określenie udziału materiału napoiny w materiale podstawowym i jej własności (twardość) w zależności od parametrów. 2. Przygotowanie do ćwiczenia Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia: kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od napawanego elementu; wpływ parametrów i ilości ściegów na właściwości napoin i głębokość wtopienia; zasady wykonywania napoin. 3. Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie składa się z następujących etapów: wybranie materiału podstawowego; dobór materiałów dodatkowych; określenie geometrii złącza (grubość materiału, długość złącza); wykonanie napoin: elektroda otulona EN i stelitopodobna (dwie średnice 3,25 mm i 5,0 mm), drut lity i proszkowy; dla średnich i wysokich parametrów prądowych (zgodnie z danymi producenta na opakowaniu); napoiny wykonać w kolejności: 1 ścieg, 2 ściegi i 3 ściegi dla każdego podanego powyżej materiału dodatkowego; wykonać próbki do badań makroskopowych (cięcie, szlifowanie, trawienie) i zdjęć makroskopowych; dokonać pomiarów twardości w skali HRC lub HV na przekrojach uzyskanych próbek EN-ISO 6507-1:1997- Metale -- Pomiar twardości sposobem Vickersa -- Metoda badań. 4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania charakterystyka metod (zalety, zastosowania i ograniczenia); zasady doboru materiałów dodatkowych. - 16 -
Napawanie elektrodą otuloną, drutem litym i drutem proszkowym 5. Uwagi do sprawozdania W sprawozdaniu podać: temat, numer ćwiczenia i datę; imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie; parametry złącza i materiałów; opis badań makroskopowych uzyskanych napoin; zdjęcia (szkice) napoin; wyniki pomiarów twardości HRC lub HV; wyczerpujące wnioski. 6. Literatura 1. Tasak E., Spawalność stali, FOTOBIT, Kraków, 2002. 2. Klimpel A., Napawanie i natryskiwanie cieplne, WNT, Warszawa 2000. 3. Poradnik inżyniera Spawalnictwo, WNT, Warszawa 203333305, pod redakcją J. Pilarczyka - 17 -
Badanie przyczyn zniszczenia wału napędowego katamaranu po napawaniu Ćwiczenie nr 2 BADANIE PRZYCZYN ZNISZCZENIA WAŁU NAPĘDOWEGO KATAMARANU PO NAPAWANIU 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z podstawowymi metodami napawania różnymi materiałami dodatkowymi (elektroda, drut lity i proszkowy); ocena zniszczenia wału katamaranu i podanie przyczyn(y) ukręcenia wału; wykonanie zgładów do badań makroskopowych; wykonanie pomiaru twardości na przekroju poprzecznym części wału wraz z napoiną; wykonanie zdjęć mikrostruktury zniszczonej części wału (napoina, SWC, materiał rodzimy); opis przełomu części zniszczonego wału; 2. Przygotowanie do ćwiczenia Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia: kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od napawanego elementu; powstawanie przełomów, opisy przełomów; zjawisko korozji międzykrystalicznej; zasady wykonywania napoin; zasada trawienia chemicznego; badania mikroskopowe; zasada pomiaru mikro i makrotwardości 3. Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie składa się z następujących etapów zagadnienia dotyczące wału i zamocowania go w katamaranie; materiały dodatkowe do napawania; ocena zniszczenia i opis przełomu wału; wykonanie pomiarów mikro bądź makrotwardości na przekroju poprzecznym próbki - EN-ISO 6507-1:1997- Metale -- Pomiar twardości sposobem Vickersa -- Metoda badań.; wykonanie zdjęć mikrostruktury na przekroju poprzecznym próbki części wału dla różnych powiększeń 200, 400, 800 razy; wykonać zdjęcia makroskopowe dla części wału (napoina-swc-materiał rodzimy); 4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania charakterystyka metod (zalety, zastosowania i ograniczenia); zasady doboru materiałów dodatkowych do napawania - 18 -
Badanie przyczyn zniszczenia wału napędowego katamaranu po napawaniu wpływ różnych warunków otoczenia na właściwości stali nierdzewnych i kwasoodpornych 5. Uwagi do sprawozdania W sprawozdaniu podać: temat, numer ćwiczenia i datę; imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie; parametry złącza i materiałów; opis badań makroskopowych badanej próbki; zdjęcia (szkice) napoin; opis przełomu części wału katamaranu wyniki pomiarów twardości HV; zdjęcia mikrostruktury dla powiększeń x200, 400, 800 wyczerpujące wnioski podanie przyczyn zniszczenia wału, określenie mikro i makrostruktury jakościowe, wyniki makro lub mikortwardości. 6. Literatura 1. Tasak E., Spawalność stali, FOTOBIT, Kraków, 2002. 2. Klimpel A., Technologia spawania i cięcia metali, WPŚ, Gliwice 1997. 3. Dokumentacja programu MatSpaw Expert. - 19 -
Badanie próbek stalowych z natryskiwaną cieplnie powłoką ochronną z WC i AL 2 O 3 Ćwiczenie nr 3 BADANIE PRÓBEK STALOWYCH Z NATRYSKIWANĄ CIEPLNIE POWŁOKĄ OCHRONNĄ Z WC I AL 2 O 3 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z podstawowymi metodami natryskiwania różnymi materiałami dodatkowymi; porównanie powłok z WC i Al 2 O 3 ; wykonanie zgładów do badań makroskopowych; wykonanie pomiaru mikrotwardości na przekroju poprzecznym badanych próbek; wykonanie zdjęć makrostruktury badanych próbek; opis przełomu części zniszczonego wału; 2. Przygotowanie do ćwiczenia Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia: kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od natryskiwanego elementu; zasada wykonywania powłok natryskiwanych cieplnie; zasada trawienia chemicznego; badania mikroskopowe; zasada pomiaru mikro i makrotwardości; badania makroskopowe; przygotowanie części przed natryskiwaniem cieplnym; właściwości warstw uzyskanych po natryskiwaniu cieplnym. 3. Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie składa się z następujących etapów materiały dodatkowe do natryskiwania; opis metod natryskiwania cieplnego; wykonanie zgładów metalograficznych; wykonanie zdjęć mikrostruktury na przekroju poprzecznym próbek dla różnych powiększeń 200, 400, 800 razy; wykonanie pomiarów mikrotwardości na przekroju poprzecznym próbek - EN-ISO 6507-1:1997- Metale -- Pomiar twardości sposobem Vickersa - - Metoda badań.; wykonać zdjęcia makroskopowe dla dwóch badanych próbek (napoina- SWC-materiał rodzimy); ocena jakościowa mikrostruktur uzyskanych warstw; wnioski z przeprowadzonych badań 4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania charakterystyka metod (zalety, zastosowania i ograniczenia); - 20 -
Badanie próbek stalowych z natryskiwaną cieplnie powłoką ochronną z WC i AL 2 O 3 zasady doboru materiałów dodatkowych do natryskiwania; cel stosowania warstw natryskiwanych; 5. Uwagi do sprawozdania W sprawozdaniu podać: temat, numer ćwiczenia i datę; imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie; parametry złącza i materiałów; metodykę badań; opis badań makroskopowych; zdjęcia (szkice) naniesionych warstw; wyniki pomiarów mikrotwardości HV; zdjęcia mikrostruktury dla powiększeń x200, 400, 800 wyczerpujące wnioski 6. Literatura 1. Dobrowolski Z., "Podręcznik spawalnictwa", WNT, Warszawa, 1978. (Literatura uzupełniająca) 2. Pierożek B., Lassociński J., "Spawanie łukowe stali w osłonach gazowych", WNT, Warszawa, 1987. 3. Polska Norma. PN-77/M-69420. "Spawalnictwo. Spoiwo stalowe do spawania i napawania." - 21 -
Badanie próbki inconelu z naniesioną powłoką ochronną Ćwiczenie nr 4 BADANIE PRÓBKI INCONELU Z NANIESIONĄ POWŁOKĄ OCHRONNĄ 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z podstawowymi metodami natryskiwania cieplnego (natryskiwanie wybuchowe); zastosowanie Inconelu na powłoki natryskiwane; wykonanie badań makroskopowych; wykonanie pomiaru mikrotwardości na przekroju poprzecznym próbki; wykonanie zdjęć mikrostruktury badanej próbki 2. Przygotowanie do ćwiczenia Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia: kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od natryskiwanego elementu; zasada wykonywania powłok natryskiwanych cieplnie; zasada trawienia chemicznego; badania mikroskopowe; zasada pomiaru mikro i mikrotwardości; badania makroskopowe; przygotowanie części przed natryskiwaniem cieplnym; właściwości warstw uzyskanych po natryskiwaniu cieplnym. 3. Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie składa się z następujących etapów materiały dodatkowe do natryskiwania; opis metod natryskiwania cieplnego; wykonanie pomiarów mikrotwardości na przekroju poprzecznym próbek - EN-ISO 6507-1:1997- Metale -- Pomiar twardości sposobem Vickersa - - Metoda badań.; wykonanie zdjęć mikrostruktury na przekroju poprzecznym próbek dla różnych powiększeń 200, 400, 800 razy; wykonać zdjęcia makroskopowe próbek (napoina-swc-materiał rodzimy); ocena jakościowa mikrostruktur uzyskanych warstw; wnioski z przeprowadzonych badań. 4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania charakterystyka metod (zalety, zastosowania i ograniczenia); zasady doboru materiałów dodatkowych do natryskiwania; cel stosowania warstw natryskiwanych; - 22 -
Badanie próbki inconelu z naniesioną powłoką ochronną 5. Uwagi do sprawozdania W sprawozdaniu podać: temat, numer ćwiczenia i datę; imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie; parametry złącza i materiałów; metodykę badań; opis badań makroskopowych; zdjęcia (szkice) naniesionych warstw; wyniki pomiarów mikrotwardości HV; zdjęcia mikrostruktury dla powiększeń x200, 400, 800 wyczerpujące wnioski 6. Literatura 1. Tasak E., Spawalność stali, FOTOBIT, Kraków, 2002. 2. Klimpel A., Napawanie i natryskiwanie cieplne, WNT, Warszawa 2000. 3. Poradnik inżyniera Spawalnictwo, WNT, Warszawa 203333305, pod redakcją J. Pilarczyka - 23 -
Regeneracja części zużytych mechanicznie Ćwiczenie nr 5 REGENERACJA CZĘŚCI ZUŻYTYCH MECHANICZNIE 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: zapoznanie się z podstawowymi metodami regeneracji części maszyn przez natryskiwanie i napawanie różnymi materiałami dodatkowymi; cel i złożoność metod służących do regenerowania; możliwości zastosowań natryskiwania i napawania w różnych gałęziach przemysłu; ocena zniszczeń elementów kół zębatych, dobór metody naprawczej (jeżeli jest uzasadnione wykonanie naprawy elementu); opracowanie przykładowej technologii napawania lub natryskiwania dla danego elementu 2. Przygotowanie do ćwiczenia Do ćwiczenia należy opanować następujące zagadnienia: kryteria doboru materiałów dodatkowych w zależności od natryskiwanego lub napawanego elementu; zasada wykonywania powłok napawanych i natryskiwanych cieplnie; części maszyn poddawane różnym metodą naprawczym; przygotowanie części przed natryskiwaniem cieplnym i przed napawaniem; właściwości warstw uzyskanych po napawaniu i natryskiwaniu cieplnym; 3. Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie składa się z następujących etapów materiały dodatkowe do natryskiwania i napawania; opis metod natryskiwania cieplnego i napawania; opis wad, uszkodzeń badanych elementów; możliwości zastosowań badanych elementów; opracowanie technologii naprawczej. 4. Zagadnienia do samodzielnego opracowania charakterystyka metod (zalety, zastosowania i ograniczenia); zasady doboru materiałów dodatkowych do natryskiwania i napawania; cel stosowania warstw natryskiwanych i napawanych; 5. Uwagi do sprawozdania W sprawozdaniu podać: temat, numer ćwiczenia i datę; imię, nazwisko i grupę osoby wykonującej sprawozdanie; opisać uszkodzenia badanych elementów; wykonać zdjęcia makroskopowe badanych elementów; - 24 -
Regeneracja części zużytych mechanicznie podać przykładowe technologie regeneracje części maszyn; podać zasadność stosowania metod naprawczych do tego typu części wnioski 6. Literatura 1. Tasak E., Spawalność stali, FOTOBIT, Kraków, 2002. 2. Klimpel A., Napawanie i natryskiwanie cieplne, WNT, Warszawa 2000. 3. Poradnik inżyniera Spawalnictwo, WNT, Warszawa 203333305, pod redakcją J. Pilarczyka - 25 -
Szczecin (data:r.m.d) WZÓR strony tytułowej SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH ZE SPAWALNICTWA ĆWICZENIE NR: (wg tematyki ćwiczeń laboratoryjnych) TEMAT: (wg tematyki ćwiczeń laboratoryjnych) WYDZIAŁ: GRUPA DZIEKAŃSKA: ZESPÓŁ: Nazwisko i Imię