Wykonywanie połączeń blachy techniką spawania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Leszek Kucharski Tomasz Trojanowski Wykonywanie połączeń blachy techniką spawania 721[03].Z1.04 Poradnik dla ucznia

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1

Recenzenci: mgr inż. Grażyna Uhman mgr Jerzy Mormul Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Leszek Kucharski mgr inż. Tomasz Trojanowski Konsultacja: mgr inż. Piotr Ziembicki Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 721[03].Z1.04 Wykonywanie połączeń blachy techniką spawania zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu blacharz samochodowy. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006


SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 32. Wymagania wstępne 53. Cele kształcenia 64. Materiał nauczania 7

4.1. Bezpieczeństwo i higiena pracy podczas spawania 74.1.1. Materiał nauczania 74.1.2. Pytania sprawdzające 134.1.3. Ćwiczenia 144.1.4. Sprawdzian postępów 15

4.2. Istota spawania 164.2.1. Materiał nauczania 164.2.2. Pytania sprawdzające 184.2.3. Ćwiczenia 184.2.4. Sprawdzian postępów 21

4.3. Spawanie gazowe 224.3.1. Materiał nauczania 224.3.2. Pytania sprawdzające 294.3.3. Ćwiczenia 304.3.4. Sprawdzian postępów 31

4.4. Spawanie elektryczne 324.4.1. Materiał nauczania 324.4.2. Pytania sprawdzające 494.4.3. Ćwiczenia 504.4.4. Sprawdzian postępów 51

4.5. Nowoczesne metody spawania 524.5.1. Materiał nauczania 524.5.2. Pytania sprawdzające 564.5.3. Ćwiczenia 564.5.4. Sprawdzian postępów 57

4.6. Cięcie termiczne 584.6.1. Materiał nauczania 584.6.2. Pytania sprawdzające 624.6.3. Ćwiczenia 624.6.4. Sprawdzian postępów 63

5. Sprawdzian osiągnięć 646. Literatura 68


1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy z zakresu spawania i cięcia metali oraz kształtowaniu umiejętności spawania elementów.

W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne: to wykaz umiejętności, które powinieneś mieć opanowane zanim

przystąpisz do realizacji programu jednostki modułowej: przeczytaj je uważnie i odpowiedz sobie na pytanie: czy posiadasz te umiejętności,

− cele kształcenia: to wykaz umiejętności jakie ukształtujesz podczas realizacji programu tej jednostki modułowej,

− materiał nauczania, który zawiera: − zestaw informacji, który pozwoli Ci przygotować się do wykonania ćwiczeń; naucz

się ich sumiennie pamiętając o tym, że aby umieć coś zrobić najpierw trzeba wiedzieć, − pytania sprawdzające: odpowiadając na nie, sam stwierdzisz, czy jesteś dobrze

przygotowany do wykonania ćwiczeń, − ćwiczenia: to najważniejszy etap twojej nauki, będziesz je wykonywał samodzielnie

lub w grupie kolegów. Staraj się być aktywny, uważnie i starannie przygotuj ćwiczenie, podczas wykonywania ćwiczeń skorzystaj z instrukcji, materiałów, narzędzi i maszyn, nie lekceważ rad i uwag nauczyciela, sporządź dokumentację ćwiczenia oraz co najważniejsze bądź ostrożny, przestrzegaj zasad bhp,

− sprawdzian postępów: odpowiadając na zawarte tam pytania sam odpowiesz sobie, czy osiągnąłeś cele kształcenia,

− sprawdzian osiągnięć to przykład testu (sprawdzianu, klasówki). Podobny test, który przygotuje nauczyciel będziesz wykonywał pod koniec realizacji jednostki modułowej.

Sprawdzian dotyczy całej jednostki modułowej, a więc kompleksowo sprawdza wiedzę i umiejętności, jakie powinieneś nabyć. Przygotuj się do niego solidnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z dobrze wykonanego zadania. Podczas realizacji zajęć staraj się być aktywnym, korzystaj ze wszystkich materiałów, narzędzi i maszyn jakie otrzymasz. Jeśli jednak będziesz miał trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub pracując w grupie kolegę, by wyjaśnił Ci czy dobrze wykonujesz daną czynność. W czasie zajęć edukacyjnych będziesz miał do czynienia z różnymi narzędziami, maszynami, urządzeniami oraz materiałami. W trosce o własne bezpieczeństwo, jak również Twoich kolegów musisz przestrzegać regulaminu pracowni oraz zasad bhp; szczegółowe przepisy bhp znajdziesz w pierwszym rozdziale tego opracowania. Zagadnieniami szczególnie istotnymi, z którymi podczas pracy w zawodzie blacharza będziesz spotykał się na co dzień i na które powinieneś zwrócić szczególną uwagę, są współcześnie stosowane metody spawania, a wśród nich na pewno spawanie metodami: MIG, MAG i TIG. Trudność sprawi Ci na pewno spawanie blach o niewielkiej grubości, bardzo często stosowanych w blacharstwie do napraw poszycia nadwozia. Mamy nadzieję, że poradnik ten pomoże Ci przygotować się do wykonywania zawodu blacharza samochodowego.


Schemat układu jednostek modułowych

721[03].Z1.02 Wykonywanie operacji

cięcia blachy

721[03].Z1.03 Wykonywanie operacji kształtowania blachy

721[03].Z1.04 Wykonywanie

połączeń blachy techniką spawania

721[03].Z1.05 Wykonywanie

połączeń blachy techniką zgrzewania

721[03].Z1.06 Wykonywanie nietypowych

połączeń blachy

721[03].Z1 Technologia obróbki blachy

721[03].Z1.01 Wykonywanie operacji

obróbki skrawaniem


2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − korzystać z różnych źródeł informacji, − charakteryzować technologie produkcji nadwozi samochodowych, − charakteryzować procesy obróbki wiórowej i obróbki plastycznej, − wykonywać operacje tłoczenia i cięcia blachy, − wykonywać operacje kształtowania blachy, − posługiwać się dokumentacją techniczną, − wyszukiwać informacje w Internecie, − stosować ogólne zasady bhp i ppoż. w czasie eksploatacji maszyn i urządzeń.


3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − scharakteryzować metodę łączenia materiałów poprzez spawanie, − opisać części składowe spoiny, − rozróżnić rodzaje spoin, − scharakteryzować metodę spawania gazowego, − scharakteryzować proces wytwarzania, warunki przechowywania oraz zastosowanie

acetylenu jako gazu spawalniczego, − zorganizować stanowisko pracy do spawania gazowego, − przygotować sprzęt do spawania gazowego, − scharakteryzować techniki spawania gazowego, − wykonać spawanie metodą w lewo, − wykonać spawanie metodą w prawo, − scharakteryzować spawanie elektryczne oraz spawanie w osłonie gazów, − scharakteryzować technologię spawania elektrodami otulonymi, − rozróżnić rodzaje elektrod i ich oznaczenia, − przedstawić na rysunku połączenia spawane elementów nadwozia, − posłużyć się spawarka elektryczną, − wykonać ścieg spawalniczy, wypełnić rowek, − wykonać spoinę czołową, pachwinową, pionową i naścienną metodami TIG, MIG, MAG, − połączyć blachy aluminiowe i mosiężne za pomocą spawania, − usunąć skutki skurczu spoin, − scharakteryzować spawanie wiązanką elektronów, laserowe, tlenowe, plazmowe, − wyjaśnić zjawisko cięcia termicznego, − ciąć blachy o zadanej grubości palnikiem acetylenowo-tlenowym, − wyjaśnić cięcie: tlenowe, tlenowo-łukowe, tzw. lancą, plazmowe i cięcie laserem, − wykonać podstawowe obliczenia wytrzymałościowe połączeń spawanych, − skorzystać z aktualnej literatury technicznej, norm i instrukcji, − zastosować zasady bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska.


4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Bezpieczeństwo i higiena pracy podczas spawania 4.1.1. Materiał nauczania

Podczas wykonywania prac spawalniczych oraz innych prac w warsztacie, należy bezwzględnie przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy oraz przepisów przeciwpożarowych. Jednym z podstawowych dokumentów, w którym zawarte są zasady bhp podczas spawania jest rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach spawalniczych z dnia 27 kwietnia 2000 r. (Dz. U. Nr 40). W dokumencie tym zawarte są najważniejsze wymogi, przede wszystkim spawanie może wykonywać tylko osoba, która została odpowiednio przeszkolona, zdała egzamin oraz została zapoznana z zasadami bhp.

Spawacz powinien być wyposażony w odpowiedni sprzęt ochrony osobistej: − ubranie robocze, − fartuch spawalniczy, − rękawice ochronne, − buty robocze, − nakrycie głowy (czapka, beret lub kask), − tarcza spawalnicza lub przyłbica (zaopatrzone w odpowiednie szkła barwne i

bezbarwne). Bardzo ważne jest odpowiednie przygotowanie pomieszczeń, w których będzie odbywało

się spawanie. Należy usunąć z nich wszystkie materiały palne lub też zabezpieczyć je materiałami niepalnymi (kocami lub matami przeciwpożarowymi, blachami). Samo spawanie powinno odbywać się w osobnym pomieszczeniu, które powinno spełniać następujące zasady: powierzchnia stanowiska pracy powinna wynosić co najmniej 4 m2, wysokość pomieszczenia to minimum 3,75 m, powierzchnia podłogi nie zajętej przez żadne urządzenia powinna wynosić minimum 2 m2, konieczna jest też wentylacja ogólna oraz stanowiskowa. W przypadku, gdy spawanie odbywa się w hali, a nie w osobnym pomieszczeniu, to stanowisko spawalnicze powinno być przynajmniej osłonięte parawanem stałym lub przenośnym. Te parawany mają na celu zabezpieczenie innych osób pracujących w danym miejscu przed szkodliwym działaniem promieni łukowych. Spawanie można wykonywać również na otwartej przestrzeni, ale stanowisko pracy spawacza powinno być zabezpieczone przed opadami atmosferycznymi.

Spawanie jest pracą szkodliwą dla zdrowia. Osoby wykonujące ten zawód narażone są na wiele zagrożeń wynikających z wykonywanych czynności. Dlatego tak istotne jest przestrzeganie zasad bhp. Porażenie prądem – w wyniku niefachowej eksploatacji, naprawy lub działania innych czynników takich jak wilgoć, uszkodzenie mechaniczne czy wysokie temperatury, może następować uszkodzenie urządzeń elektrycznych. Takie uszkodzenia mogą być przyczyną porażenia prądem. Porażenie jest bardzo niebezpieczne, gdyż może doprowadzić do zaburzeń pracy układu krążenia i układu oddechowego, miejscowych poparzeń, uszkodzenia mięśni lub stawów, oraz nagłego zatrzymania krążenia. Dlatego ważne jest odpowiednie obchodzenie się z urządzeniami elektrycznymi oraz ich właściwe zabezpieczenie. W przypadku, gdy dojdzie do porażenia prądem należy przede wszystkim upewnić się czy jest bezpiecznie. W tym celu należy odciąć źródło prądu i ocenić stan osoby poszkodowanej (zgodnie z przyjętym algorytmem podstawowych zabiegów resuscytacyjnych BLS).


Gdyby wyłączenie prądu oznaczało upadek porażonego, trzeba go odpowiednio zabezpieczyć tak, by upadek ten nie spowodował dodatkowych obrażeń. Najważniejszy podczas udzielania pierwszej pomocy jest czas. Pierwsza minuta po odłączeniu prądu, daje największe szanse na uratowanie osoby porażonej. Im więcej czasu mija, tym te szanse są mniejsze. Jeśli porażony jest nieprzytomny, należy zastosować podstawowe zabiegi resuscytacyjne zgodnie z przyjętym algorytmem BLS (Basic Life Suport), dotyczącym bezprzyrządowego utrzymania drożności dróg oddechowych oraz podtrzymania oddychania i krążenia według przedstawionego poniżej schematu postępowania.

Podstawowe zabiegi resuscytacyjne u dorosłych. Algorytm BLS zaleca: 1. Upewnij się, czy poszkodowany i wszyscy świadkowie zdarzenia są bezpieczni. 2. Sprawdź reakcję poszkodowanego. a) delikatnie potrząśnij za ramiona i głośno zapytaj: „Czy wszystko w porządku?” 3 a Jeśli reaguje: − zostaw poszkodowanego w pozycji, w której go zastałeś, o ile nie zagraża mu żadne

niebezpieczeństwo, − dowiedz się jak najwięcej o stanie poszkodowanego, wezwij pomoc jeśli będzie

potrzebna, − regularnie oceniaj jego stan. 3 b Jeśli nie reaguje: − głośno zawołaj o pomoc, − odwróć poszkodowanego na plecy, a następnie udrożnij jego drogi oddechowe,

wykonując odgięcie głowy i uniesienie żuchwy: – umieść jedną rękę na czole poszkodowanego i delikatnie odegnij jego głowę do tyłu,

pozostawiając wolny kciuk i palec wskazujący tak, aby zatkać nimi nos, jeżeli potrzebne będą oddechy ratunkowe,

Zawołaj o pomoc

Nie reaguje

Udrożnij drogi oddechowe

Brak prawidłowego oddechu

Zadzwoń pod numer 112

30 uciśnięć klatki piersiowej

2 oddechy ratownicze na 30 uciśnięć klatki piersiowej


– opuszki palców drugiej ręki umieść na żuchwie poszkodowanego, a następnie unieś ją w celu udrożnienia dróg oddechowych.

4. Utrzymując drożność dróg oddechowych wzrokiem, słuchem i dotykiem poszukaj prawidłowego oddechu: a) oceń wzrokiem ruchy klatki piersiowej, b) nasłuchuj przy ustach poszkodowanego szmerów oddechowych, c) staraj się wyczuć ruch powietrza na swoim policzku. W pierwszych minutach po zatrzymaniu krążenia, poszkodowany może słabo oddychać lub wykonywać głośne, pojedyncze westchnięcia. Nie należy ich mylić z prawidłowym oddechem. Na ocenę wzrokiem, słuchem i dotykiem przeznacz nie więcej niż 10 sekund. Jeśli masz jakiekolwiek wątpliwości czy oddech jest prawidłowy, działaj tak, jakby był nieprawidłowy. 5. a) Jeśli oddech jest prawidłowy: − ułóż poszkodowanego w pozycji bezpiecznej, − wyślij kogoś lub sam udaj się po pomoc (wezwij pogotowie), − regularnie oceniaj oddech. 5. b) Jeśli oddech nie jest prawidłowy: – wyślij kogoś po pomoc, jeżeli jesteś sam, zostaw poszkodowanego i wezwij pogotowie,

wróć i rozpocznij uciskanie klatki piersiowej zgodnie z poniższym opisem: – uklęknij obok poszkodowanego, – ułóż nadgarstek jednej ręki na środku klatki piersiowej poszkodowanego, – ułóż nadgarstek drugiej ręki na już położonym, – spleć palce obu dłoni i upewnij się, że nie będziesz wywierać nacisku na żebra – poszkodowanego; nie uciskaj nadbrzusza ani dolnego końca mostka, – pochyl się nad poszkodowanym, wyprostowane ramiona ustaw prostopadle do mostka

i uciskaj na głębokość 4 – 5 cm, – po każdym uciśnięciu zwolnij nacisk na klatkę piersiową, nie odrywając dłoni od mostka.

Powtarzaj uciśnięcia z częstotliwością 100/min (nieco mniej niż 2 uciśnięcia/s), – okres uciskania i zwalniania nacisku (relaksacji) mostka powinien być taki sam. 6. a) Połącz uciskanie klatki piersiowej z oddechami ratowniczymi: − po wykonaniu 30 uciśnięć klatki piersiowej udrożnij drogi oddechowe, odginając głowę

i unosząc żuchwę, − zaciśnij skrzydełka nosa, używając palca wskazującego i kciuka ręki umieszczonej na

czole poszkodowanego, − pozostaw usta delikatnie otwarte, jednocześnie utrzymując uniesienie żuchwy, − weź normalny wdech i obejmij szczelnie usta poszkodowanego swoimi ustami,

upewniając się, że nie ma przecieku powietrza, − wdmuchuj powoli powietrze do ust poszkodowanego przez około l sekundę (tak jak przy

normalnym oddychaniu), obserwując jednocześnie, czy klatka piersiowa unosi się; taki oddech ratowniczy jest efektywny,

− utrzymując odgięcie głowy i uniesienie żuchwy, odsuń swoje usta od ust poszkodowanego i obserwuj, czy podczas wydechu opada jego klatka piersiowa,

− jeszcze raz nabierz powietrza i wdmuchuj do ust poszkodowanego, dążąc do wykonania dwóch skutecznych oddechów ratowniczych; następnie ponownie ułóż ręce w prawidłowej pozycji na mostku i wykonaj kolejnych 30 uciśnięć klatki piersiowej,

− kontynuuj uciskanie klatki piersiowej i oddechy ratownicze w stosunku 30:2, − przerwij swoje działanie w celu sprawdzenia stanu poszkodowanego tylko wtedy, gdy


− zacznie on prawidłowo oddychać. W innym przypadku nie przerywaj resuscytacji. Jeżeli wykonany pierwszy oddech ratowniczy nie powoduje uniesienia się klatki piersiowej, jak przy normalnym oddychaniu, wykonaj następujące czynności: − sprawdź jamę ustną poszkodowanego i usuń widoczne ciała obce, − sprawdź, czy odgięcie głowy i uniesienie żuchwy są poprawnie wykonane, − wykonaj nie więcej niż 2 próby wentylacji za każdym razem, zanim podejmiesz

ponownie uciskanie klatki piersiowej.

Jeżeli na miejscu zdarzenia jest więcej niż jeden ratownik, ratownicy powinni się zmieniać podczas prowadzenia RKO co l - 2 minuty, aby zapobiec zmęczeniu. Należy zminimalizować przerwy w resuscytacji podczas zmian. 6. b) RKO ograniczoną wyłącznie do uciśnięć klatki piersiowej możesz prowadzić w następujących sytuacjach: − jeżeli nie jesteś w stanie lub nie chcesz wykonywać oddechów ratowniczych, zastosuj

uciśnięcie klatki piersiowej, − jeżeli stosujesz wyłącznie uciśnięcia klatki piersiowej, wykonuj je bez przerwy

z częstotliwością 100 uciśnięć/min, − przerwij swoje działanie w celu sprawdzenia stanu poszkodowanego tylko wtedy, jeżeli

zacznie on prawidłowo oddychać. W innym przypadku nie przerywaj resuscytacji. 7. Kontynuuj resuscytację do czasu gdy: − przybędą wykwalifikowane służby medyczne i podejmą działanie, − poszkodowany zacznie prawidłowo oddychać, − ulegniesz wyczerpaniu.

Ochrona oczu – spawacz podczas pracy narażony jest na działanie nie tylko widzialnych

promieni świetlnych, ale również promieni niewidzialnych, czyli nadfioletowych oraz podczerwonych. Naświetlenie oczu odczuwa się dopiero po kilku godzinach, objawia się ono szczypaniem, łzawieniem i światłowstrętem. Aby nie dopuścić do takiej sytuacji należy stosować odpowiednie okulary lub też maski z właściwymi szkłami ochronnymi. W zależności od rodzaju wykonywanego spawania dobiera się odpowiednie szkła. I tak do spawania łukowego dobiera się szkła w zależności od natężenia prądu (istnieje 19 różnych rodzajów szkieł określanych stopniem ochrony N począwszy od wartości 1,2 aż do 16). Do spawania gazowego dobiera się szkła zależnie od wydajności gazu palnego – acetylenu dm3/h. Do cięcia, żłobienia oraz skórowania tlenem dobiera się szkła w zależności od wydajności tlenu w dm3/h.

Działanie gazów – podczas spawania wydzielają się różne gazy oraz pyły, które mogą negatywnie wpływać na zdrowie spawacza. Podczas spawania elektrycznego w powietrzu mogą znajdować się tlen, azot, ozon, dwutlenek węgla i tlenek węgla. Poza gazami, w powietrzu mogą znajdować się dymy, w których znajdują się tlenki azotu, manganu, krzemu, azotu i miedzi. Ich duże stężanie może powodować zawroty głowy, bóle głowy, a także drgawki oraz zapaść. Należy pamiętać, że podczas spawania elektrodami otulonymi wydzielają się różne gazy takie jak CO, CO2, N2, H2. Duże ilości CO (tlenku węgla) wydzielają się podczas spawania w osłonie CO2. Gaz ten jest wyjątkowo szkodliwy dla zdrowia i życia pracującego, gdyż reaguje z hemoglobiną krwi. Może powodować śpiączkę, zmęczenie oraz utratę przytomności. Aby zapobiec powyższym wypadkom należy przestrzegać norm określających dopuszczalne wartości CO w pomieszczeniach, które wynoszą: − 0,1 % objętości przy stałym przebywaniu,


− 0,129 % objętości przy okresowym przebywaniu, − 0,2 % objętości przy chwilowym przebywaniu. Ze względu na szkodliwość gazów, tlenków i pyłów wyjątkowo ważne jest by w pomieszczeniach gdzie odbywa się spawanie, znajdowała się odpowiednia wentylacja zarówno ogólna jak i dodatkowa specjalnie dla stanowiska spawacza.

Oparzenia – aby zabezpieczyć się przed oparzeniami, jakie mogą powstać w wyniku działania łuku elektrycznego lub zetknięcia się z gorącymi elementami, należy zawsze mieć na sobie ubranie robocze. Jeśli dojdzie do oparzenia, należy miejsce urazu, schłodzić zimną wodą w celu zmniejszenia bólu i uniknięcia powstania kolejnych pęcherzy lub przykryć jałową gazą, jeśli pojawił się pęcherz. Następnie trzeba udać się do lekarza.

Zdarza się, iż należy zespawać pojemnik lub naczynie, w którym uprzednio znajdowały się gazy lub ciecze łatwopalne. Spawanie tego rodzaju przedmiotów jest niebezpieczne, gdyż pod wpływem ciepła wydzielają się gazy, które mogą doprowadzić do wybuchu. Aby temu zapobiec, należy przed wykonaniem prac spawalniczych kilkakrotnie wypłukać dany przedmiot gorącą wodą lub parą, ewentualnie wodą z domieszką środków rozpuszczających. Bardzo istotną sprawą w pracach spawalniczych jest wentylacja, ponieważ przy wszystkich rodzajach spawania wydzielają się szkodliwe dla zdrowia gazy, pyły i pary metaliczne. Powstaje też duże zanieczyszczenie powietrza tlenkiem węgla. Dlatego poza ogólną wentylacją, jaka zwykle znajduje się w halach, należy również zastosować dodatkową specjalnie dla stanowiska pracy spawacza. Dodatkową wentylację dla stanowiska pracy spawacza mogą zapewnić specjalne stoły z dolnym lub górnym wyciągiem powietrza, ewentualnie bocznym odciągiem.

Istotne znaczenie mają też tablice ostrzegawcze. Powinny się one znajdować w miejscach widocznych dla wszystkich pracowników.

Rys. 1. Znaki nakazu przypominające o konieczności stosowania indywidualnych środków ochronnych.[4]

Ochrona przeciwpożarowa – obowiązek ochrony przeciwpożarowej w zakładzie pracy

spoczywa na pracodawcy. Jest on zobowiązany do: − przestrzegania przeciwpożarowych wymagań budowlanych, instalacyjnych

i technologicznych, − przeszkolenia pracowników, − zapewnienia środków koniecznych do gaszenia pożarów, − opracowania bezpiecznych dróg i sposobów ewakuacji.

Jednakże pracownik ma również pewne obowiązki. Należą do nich: − udział w szkoleniach przeciwpożarowych, − przestrzeganie zasad bezpieczeństwa przeciwpożarowego podczas użytkowania

sprzętów, − czynny udział w akcjach gaśniczych, ratowniczych i ewakuacjach.

Przyczyny pożarów mogą być różnorodne, mogą być spowodowane działaniem ludzi lub mogą być niezależne od ich działania. Najczęstsze przyczyny pożarów w zakładach pracy to: − wady urządzeń technicznych,


− niewłaściwe użytkowanie urządzeń mechanicznych i elektrycznych, − nieodpowiednie przechowywanie i zabezpieczenie materiałów łatwopalnych oraz

wybuchowych, − wyładowania elektryczne, − elektryczność statyczna, − wybuchy gazów skroplonych lub sprężonych, materiałów pirotechnicznych, pyłów oraz

oparów cieczy łatwopalnych, − samozapalenie przechowywanych nieostrożnie w zakładzie paliw, chemikaliów oraz

odpadów, − nieostrożność i zaniedbania za strony pracowników

Pożary można podzielić na cztery typy (A, B, C, D) w zależności od rodzaju palących się materiałów.

TYPY POŻARÓW W ŻALEŻNOŚCI OD PALĄCYCH SIĘ MATERIAŁÓW

A – spalaniu ulegają ciała stałe pochodzenia organicznego (paliwo stałe, drewno, papier, tkaniny itp.)

B – ogień obejmuje ciecze palne lub substancje stałe przechodzące w stan płynny pod wpływem wysokiej temperatury (paliwa ciekłe, alkohol, smary, oleje itp.) .

C – płoną gazy palne (acetylen, metan, propan-butan, wodór, gaz ziemny lub koksowniczy).

D – zapaleniu uległy metale lekkie (magnez, sód, potas).

Rys. 2. Typy pożarów [4]

Ten podział ma bardzo duże znaczenie przy wyborze odpowiedniego rodzaju środków

gaśniczych. Pożary (typu A), w których zapaleniu uległy ciała stałe pochodzenia organicznego takie jak paliwa stałe, papier czy tkaniny itp. można gasić wodą lub pianą powstającą przez zmieszanie wody z substancją pianotwórczą. Jednakże w przypadku, gdy palą się urządzenia elektryczne będące pod napięciem albo materiały wchodzące w reakcję chemiczne z wodą, należy zastosować inną metodę gaszenia. Stosuje się wówczas taki sam sposób gaszenia jak w przypadku pożarów (typu B), gdzie ogień obejmuje ciecze palne lub substancje stałe przechodzące w stan płynny pod wpływem wysokiej temperatury (paliwa ciekłe, alkohole, oleje, smary, materiały bitumiczne itp.). Do gaszenia takich pożarów stosuje się dwutlenek węgla. Jest on skuteczniejszy, gdyż nie przewodzi elektryczności oraz izoluje palące się substancje przed dostępem tlenu. Gaszenie pożarów (typ C), w których zapaleniu uległy gazy palne takie jak acetylen, metan, propan – butan, wodór, gaz koksowniczy lub ziemny polega głównie na odcięciu dopływu wyżej wymienionych gazów. Jeśli to nie wystarczy lub jest niemożliwe do wykonania dalsze czynności gaśnicze powinny zostać podjęte przez zawodową straż pożarną. Ostatni rodzaj pożarów (typ D) to sytuacje, w których zapaleniu uległy materiały lekkie takie jak magnez, sód, potas oraz palące się instalacje i urządzenia elektryczne. Do ich gaszenia stosuje się specjalne proszki gaśnicze.

W każdym warsztacie powinny znajdować się hydranty gaśnicze. Mogą to być hydranty zewnętrzne jak i wewnętrzne. Powinny się one znajdować w miejscach łatwo dostępnych, tak by nie było trudności z podłączeniem do nich węży strażackich. Poza hydrantami


obowiązkowym wyposażeniem w ramach ochrony przeciwpożarowej są gaśnice. Należy je przechowywać w odpowiednio wydzielonych i oznakowanych miejscach, ale jednocześnie w pobliżu miejsc potencjalnie zagrożonych pożarem.

Tabela 1. Rodzaje gaśnic ich charakterystyka i zastosowanie.

Typ gaśnicy

Charakterystyka i przeznaczenie Sposób zastosowania

Gaśnica ręczna wodna - hydronetka

Składa się z niewielkiego zbiornika wodnego, ręcznej pompki oraz krótkiego węża z końcówką kierującą zwaną prądownicą. Do wody można również dodawać środka pianotwórczego.

Ustawić hydronetkę w pobliżu ognia, unieruchomić zbiornik z wodą przy pomocy nogi, rozwinąć wąż i skierować prądownicę w kierunku ognia, pompować płyn gaśniczy miarowymi ruchami. W razie potrzeby uzupełniać ciecz w zbiorniku.

Gaśnica pianowa

W zbiorniku znajduje się już uprzednio wymieszana woda ze środkiem pianotwórczym. Uruchamia się ją poprzez otwarcie zaworu wylotowego.

Gaśnice zdjąć z wieszaka i udać się z nią w kierunku ognia, następnie odwrócić ją zaworem w dół i wbić zbijak uderzając nim o podłoże. Trzymając gaśnice zaworem w dół kierować strumień piany w ogień.

Gaśnica śniegowa

W zbiorniku znajduje się zapas skroplonego dwutlenku węgla. Uruchamia się ją poprzez otwarcie zaworu wylotowego.

Gaśnice zdjąć z wieszaka i udać się z nią w kierunku ognia, następnie skierować na ogień dyszę wylotową. Odkręcić w lewo zawór i skierować strumień skośnie w dół na ogień.

Gaśnica proszkowa

W zbiorniku znajduje się proszek, który jest wydmuchiwany przez sprężone w butli niepalne gazy. Uruchamia się ją poprzez otwarcie zaworu wylotowego.

Gaśnice zdjąć z wieszaka i trzymając ją za uchwyt udać się w kierunku ognia. Następnie usunąć zabezpieczenie zaworu. Zawór otworzyć po przez przekręcenie w lewo lub pociągnięcie dźwigni, albo też poprzez wciśniecie zbijaka. Po 3 sekundach nacisnąć dźwignię zaworu i skierować strumień w stronę ognia.

Rygorystyczne stosowanie się do wyżej opisanych zasad i instrukcji ułatwi pracę oraz

spowoduje ograniczenie możliwych wypadków, w wyniku których pracownicy mogą ponieść uszczerbek na zdrowiu. 4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie środki ochrony osobistej powinien posiadać pracownik? 2. Jak powinno być przygotowane pomieszczenie do spawania? 3. Na jakie zagrożenia narażony jest spawacz i czym są one spowodowane? 4. Jakie jest znaczenie wentylacji podczas prac spawalniczych? 5. Jak dzielimy rodzaje pożarów i metody ich gaszenia?


4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1 Udziel pierwszej pomocy przedlekarskiej osobie porażonej prądem elektrycznym wykorzystując fantom.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapisać kolejno wykonywane czynności podczas ratowania porażonego prądem

elektrycznym, zgodnie z algorytmem BLS, 2) sprawdzić czy jest ,,bezpiecznie”, 3) sprawdzić reakcję poszkodowanego – dokonać oceny przytomności, 4) głośno zawołać o pomoc, 5) ułożyć poszkodowanego i udrożnić jego drogi oddechowe, 6) ustalić występowanie oddechu, 7) powiadomić służby medyczne, 8) podjąć próbę reanimacji, 9) wykonać uciskanie klatki piersiowej, 10) połączyć uciskanie klatki piersiowej z oddechami ratowniczymi, 11) sprawdzić jamę ustną poszkodowanego i usunąć widoczne ciała obce, 12) okresowo kontrolować stan poszkodowanego, 13) przerwać resuscytację jedynie w ściśle określonych warunkach, 14) zapisać wnioski i spostrzeżenia z wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy: − fantom (manekin), − przybory do pisania, − notatnik. Ćwiczenie 2

Zorganizuj zgodnie z zasadami bhp i przepisami przeciwpożarowymi stanowisko pracy spawacza, zgromadź niezbędny sprzęt i urządzenia spawalnicze a także wyposaż stanowisko w niezbędny sprzęt ochrony indywidualnej i sprzęt gaśniczy.


Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z literaturą wskazaną przez nauczyciela, 2) usunąć z pomieszczenia lub zabezpieczyć wszystkie materiały palne, 3) sprawdzić stan wentylacji ogólnej i stanowiskowej, 4) zgromadzić obok stanowiska niezbędny sprzęt ochrony indywidualnej, 5) zgromadzić i sprawdzić stan określonego sprzętu gaśniczego (gaśnice śniegowe

i proszkowe), 6) zgromadzić sprzęt spawalniczy, 7) sprawdzić przed włączeniem do sieci stan przewodów elektrycznych, 8) zapisać wnioski z wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy: − sprzęt ochrony indywidualnej, − stanowisko spawalnicze z wentylacją,


− sprzęt gaśniczy, − sprzęt spawalniczy, − materiały do pisania. 4.1.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz:

Tak Nie

1) odciąć źródło prądu? 2) sprawdzić reakcję poszkodowanego, porażonego prądem? 3) zastosować „oddech ratowniczy”? 4) zastosować zewnętrzny masaż serca? 5) zorganizować zgodnie z zasadami bhp i przepisami przeciwpożarowymi

stanowisko pracy spawacza?


4.2. Istota spawania 4.2.1. Materiał nauczania Spawanie jest metodą łączenia materiałów poprzez nadtopienie ich krawędzi przy pomocy skoncentrowanego źródła ciepła. Zwykle dodaje się z zewnątrz materiał łączący (dodatkowy), natomiast nie wywiera się nacisku. [3, s. 158] Spawanie jest jedną z najpopularniejszych metod łączenia metali. Rozróżnia się kilka rodzajów spawania: − gazowe, − łukowe elektrodami otulonymi, − łukiem krytym, − żużlowe, − w osłonach gazowych metodami TIG, MIG, MAG, − plazmowe, − elektronowe. Ze względu na kształt spawanego złącza spoiny dzielimy na: doczołowe, kątowe, narożne, teowe, krzyżowe, otworowe, zakładkowe, nakładkowe i przylgowe.

Rys. 3. Rodzaje złączy spawanych: a) – e) doczołowe, f) zakładkowe, g) kątowe, h), i) j) teowe,

k), l) krzyżowe, ł), m) narożne, n) nakładkowe, o) przylgowe [2, s. 61]

Spoiny w różnych rodzajach spawanych złączy mają taki sam kształt Wśród spoin też wyróżnia się kilka rodzajów, ale najczęściej wykonuje się: Spoiny czołowe – łączą one brzegi blach, które są ułożone względem siebie równolegle bądź też prostopadle. W zależności od sposobu przygotowania do spawania spoiny czołowe dzielimy na: I, V, X, U pojedyncze, podwójne, ½ V, K pojedyncze i podwójne. Spoiny pachwinowe – taką spoinę stanowi trójkąt składający się z jednej lub kilku warstw, ułożonych między prostopadłymi płaszczyznami łączonych elementów. Same spoiny pachwinowe dzieli się na ciągłe i przerywane, jednostronne i wielostronne oraz jednowarstwowe i wielowarstwowe. Mogą one mieć kształt lica: wklęsły, płaski bądź wypukły. Pod względem statyczności pracy najkorzystniejsze są spoiny wklęsłe i płaskie, spoin wypukłych powinno się unikać. Istotne znaczenie ma również grubość spoin. I tak grubość spoiny pachwinowej jednostronnej nie powinna przekraczać 0,7 grubości cieńszego materiału spawanego, w przypadku spoiny dwustronnej nie powinna ona przekraczać 0,5 tej grubości, jeśli różnica miedzy grubościami nie przekracza 3 mm.


Rys. 4. Elementy (nazwy) rowka ukosowania i spoiny oraz wycięcie i pospawanie grani spoiny. [2, s. 63]

Rys. 5. Pozycje spawania blach: a) złączy doczołowych, b) złączy kątowych. [1, s. 125]

Spoina jest częścią złącza. Składa się ona całkowicie z metalu, który podczas oddziaływania wysokiej temperatury uległ stopieniu, a następnie zakrzepnięciu. Każde złącze i każda spoina posiadają swoją własną terminologię, którą powinno się stosować w spawalnictwie. Na rysunku poniżej opisano szczegółowo poszczególne nazwy złączy i spoin. Należy pamiętać, iż w celu uzyskania prawidłowej spoiny często stosuje się ukosowanie brzegów materiału, który będzie poddany spawaniu. Materiał zostaje poddany ukosowaniu za pomocą nożyc, frezarek, strugarek, szlifierek, cięty tlenem lub też plazmą.

W zależności od usytuowania spoiny w przestrzeni wyróżnia się cztery pozycje

spawania: − podolna – jest ona najwygodniejsza. Łatwo i szybko można uzyskać spoiny dobrej

jakości,


− naścienna – jest trudniejsza od pozycji podolnej, wymaga od spawacze więcej doświadczenia i wprawy a to dlatego, że ciekły metal może spływać z spoiny w dół,

− pionowa – podobnie jak naścienna, − pułapowa – jest ona wyjątkowo męcząca dla spawacza, co odbija się negatywnie na

jakości spoiny. Najwygodniejsza jest pozycja podolna, aby ją uzyskać stosuje się różnego rodzaju

przyrządy spawalnicze takie jak obrotniki. 4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na czym polega spawanie? 2. Czym charakteryzują się spoiny czołowe, a czym spoiny pachwinowe? 3. Co to jest spoina? 4. Jakie występują pozycje spawania? 4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Rozpoznaj i nazwij przedstawione na rysunku (załacznik1) rodzaje spoin.

Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z informacjami dotyczącymi rodzaju spoin, 2) nazwać przedstawione na rysunkach rodzaje spoin, 3) zapisać w tabeli nazwy spoin przedstawionych na rysunkach 4) dokonać analizy ćwiczenia, 5) zapisać wnioski. Wyposażenie stanowiska pracy: − załącznik 1, − przybory do pisania.


Załącznik 1

Karta ćwiczenia

Imię i nazwisko...............................................................................................................

Rozpoznaj i nazwij przedstawione na rysunku rodzaje spoin. Przyporządkuj je do odpowiednich oznaczeń w tabeli.

a b c d e f g h i j k l ł

m n o


Ćwiczenie 2 Nazwij przedstawione na rysunkach pozycje spawania i zapisz je w tabeli (załącznik 2). Wykonaj symulowanie spawania w każdej z umieszczonych na rysunkach pozycji spawania.


1) zapoznać się z informacjami dotyczącymi pozycji spawania, 2) nazwać przedstawione na rysunkach pozycje spawania, 3) zapisać nazwy odpowiednich pozycji spawania na przedstawionych rysunkach

(załącznik 2), 4) wykonać symulacje poszczególnych pozycji spawania wykorzystując przygotowane

próbki i urządzenie spawalnicze, 5) dokonać analizy ćwiczenia, 6) zapisać wnioski. Wyposażenie stanowiska pracy: − załącznik 2, − próbki, − urządzenie spawalnicze, − przybory do pisania.


Załącznik 2 Karta ćwiczenia

Imię i Nazwisko....................................................................................................................... Nazwij przedstawione na rysunkach pozycje spawania i zapisz je w tabeli. Wykonaj symulowanie spawania w każdej z umieszczonych na rysunkach pozycji. a b c d e f g h

4.2.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować proces spawania? 2) rozróżnić poszczególne pozycje spawania? 3) dokonać symulacji poszczególnych pozycji spawania? 4) nazwać rodzaje spoin?

d

a b

c

e f

g h


4.3. Spawanie gazowe 4.3.1. Materiał nauczania Spawanie gazowe jest jedną z możliwych metod spawania. Podczas spalania gazów palnych w atmosferze tlenu wytwarzany jest płomień, który jest wykorzystywany do spawania termicznego, cięcia termicznego i żłobienia. Spawanie gazowe polega na stapianiu brzegów metali łączonych przez nagrzewanie ich płomieniem powstającym ze spalania gazu palnego z jednoczesnym dodaniem spoiwa. Gazy, które są najczęściej używane do spawania to tlen i acetylen, w niektórych wyjątkowych przypadkach może to być wodór, gaz miejski, gaz ziemny oraz propan – butan techniczny. Tlen – jest gazem bezzapachowym i bezbarwnym oraz niepalnym, ale podtrzymuje palenie. Może on reagować z różnymi pierwiastkami i związkami nawet w temperaturze niższej od temperatury spalania. Proces ten nazywa się utlenianiem. Tlen techniczny stosowany jest do różnych celów, w zależności od gatunku. Wyróżnia się cztery gatunki tlenu w zależności od czystości. Gatunek I (99,5% czystości) może być stosowany do wszystkich prac spawalniczych, również gatunek II (99,0% czystości) może być stosowany do wszystkich prac, należy jedynie pamiętać, że obniżenie czystości może spowolnić prace przy cięciu automatycznym. Gatunek III (98,0% czystości) może być stosowany do spawania, lutowania, napawania, metalizacji natryskowej i hartowania powierzchni. Gatunek IV (95,0% czystości) nie powinien być w ogóle używany do prac spawalniczych. Podczas pobierania tlenu do spawania można zauważyć, że tlen jest mokry. Dzieje się tak, ponieważ sprężarki, których używa się do napełniania butli są smarowane wodą. Niezwykle istotne jest by pamiętać, iż wszelkiego rodzaju smary i oliwy mogą doprowadzić do samozapłonu. Acetylen (C2H2) jest gazem bezbarwnym i nietrującym, o słabym zapachu. Ma jednak właściwości usypiające. W połączeniu z powietrzem tworzy mieszankę silnie wybuchową, jego nieodpowiednie składowanie lub nieprzestrzeganie zasad bezpieczeństwa w obchodzeniu się z nim powoduje często ciężkie wypadki. Acetylen otrzymuje się poprzez działanie wody z karbidem. Aby otrzymać przykładowo 300 litrów acetylenu należy poddać reakcji 1 kg karbidu. Proces przereagowania karbidu z wodą odbywa się w tak zwanych wytwornicach. Jednak istotne jest, że urządzenia te stwarzają bardzo duże zagrożenie pożarem oraz eksplozją, stąd zasady ich eksploatacji są bardzo surowe. Acetylen (C2H2) – jest nienasyconym węglowodorem, gdzie węgiel (C) wynosi 92,3%, a wodór (H2) 7,7% (wagowo), natomiast jego gęstości wynosi 1,171 kg/m3. Ponieważ acetylen jest lżejszy od powietrza w pomieszczeniu zamkniętym będzie się on zbierał pod sufitem. Acetylen charakteryzuje się wieloma zaletami: − ma wysoką wartość opałową 57 MJ/m3, − dużą prędkość spalania mieszaniny acetylenowo-tlenowej, która wynosi 13,5 m/s, − wysoką temperaturą spalania sięgającą 3100°C, − redukującym działaniem płomienia, − łatwością otrzymywania acetylenu z karbidu. Acetylen może ulegać wybuchowemu rozkładowi, sytuacja taka może powstać w wyniku wstrząsu lub podwyższonej temperatury. Przy ciśnieniu powyżej 0,2 MPa lub niższym, lecz w podwyższonej temperaturze, acetylen podczas wstrząsu rozpada się wybuchowo. Rozpad acetylenu, pod wpływem wymienionych czynników, szybko rozprzestrzenia się na całą masę gazową, temperatura wzrasta do 3000°C, a ciśnienie wzrasta


jedenastokrotnie. Na skutek rozpadu powstają wodór i węgiel w postaci sadzy. Dlatego acetylen poza butlą, wolno sprężać tylko do ciśnienia 0,15 MPa [1, s. 183]. W acetylenie w temperaturze od 115°C do 120°C może dochodzić do zjawiska polimeryzacji czyli łączenia się cząstek w zespoły. W wyniku tego łączenia w zanieczyszczonym acetylenie mogą powstawać węglowodory takie jak benzen C6H6 czy też naftalin C10H6. W czasie zjawiska polimeryzacji wydziela się ciepło, które może być przyczyną wybuchu acetylenu. Acetylen techniczny wchodzi w reakcję z miedzią, srebrem oraz rtęcią, w jej wyniku tworzą się wybuchowe acetylenki. Wszelkiego rodzaju drgania, tarcia, iskry lub temperatura między 100°C a 120°C powoduje rozkład tych acetylenków, który doprowadzi do wybuchu. Dlatego należy pamiętać, iż do wyrobu urządzeń acetylenowych nie wolno używać stopów z miedzi, które zawierają jej więcej niż 65% oraz stopów ze srebrem, które zawierają więcej niż 25% czystego srebra. Do bezpiecznego przewozu acetylenu wykorzystuje się jego właściwość rozpuszczania. Mianowicie acetylen rozpuszcza się między innymi w wodzie, benzolu, benzynie i acetonie. I tak w temperaturze 15°C i przy ciśnieniu 0,1 MPa: − w 1 dm3 wody rozpuszcza się 1,15 dm3 acetylenu, − w 1 dm3 benzolu rozpuszcza się 4,0 dm3 acetylenu, − w 1 dm3 benzyny rozpuszcza się 5,7 dm3 acetylenu, − w 1 dm3 acetonu rozpuszcza się 23,0 dm3 acetylenu. [1, s. 185]

Rys. 6. Butle: a) tlenowa, b) acetylenowa. 1 – butla, 2 – wkręcony zawór,

3 – pierścień zabezpieczający, 4 – kołpak ochronny.[1, s. 192]

Acetylen rozpuszczony w acetonie przechowuje się w butlach wykonanych ze stali o podwyższonej wytrzymałości jak zbiorniki ciągnione bez szwu. Produkowane są butle o pojemności od 3 do 40 dm3, jednakże w spawalnictwie stosuje się tylko butle o pojemności 40 dm3. Po wyprodukowaniu butli, zanim trafią na rynek sprawdzane są przez Inspektora Dozoru Technicznego oraz poddawane są próbie wodnej pod ciśnieniem 6,0 MPa. Butla, która jest nowa i pusta wypełniana jest masą porowatą. Taka masa przygotowywana jest z drobnych kawałków aktywnego węgla drzewnego, włókna azbestowego, tlenku cynku oraz specjalnego lepiszcza. Butle z oczyszczonym acetylenem zawierają: − masa porowata to 20 %, − aceton to 40%,


− acetylen pochłonięty przez aceton to 28%, − przestrzeń bezpieczeństwa to 12%. Na zewnątrz butli na jej głowicy znajduje się jej charakterystyka oraz tzw. tara butli, czyli suma masy butli, masy porowatej, acetylenu pochłoniętego przez aceton oraz zaworu. Masa butli pojemności 40 dm3 wynosi zwykle ok. 70 kg. Jednak masa samego acetylenu w takiej butli to 5,5kg. Każda butla jest wyraźnie oznakowana, mianowicie butle z acetylenem pomalowane są na żółto i mają czarny napis ACETYLEN. Butle powinny być ustawione pionowo oraz zabezpieczone przed przewróceniem. Nie wolno ich przechowywać w temperaturze większej niż 35°C czyli powinny znajdować się z dala od źródeł ciepła, a w lecie z dala od promieni słonecznych.

Rys. 7. Zawór butli do acetylenu.(1 – wkładka filcowa, 2 – korek ebonitowy, 3 – wrzeciono dwudzielne,

4 – pierścienie uszczelek, 5 – dławica, 6 – nakrętka dławicy, 7 – klucz nasadowy. [1, s. 199]

Zawory butli zawierających acetylen wykonane są ze stali. W żadnym wypadku nie wolno ich wykonywać z mosiądzu gdyż zawiera on miedź, która powoduje wytwarzanie się związków wybuchowych. Ważnym urządzeniem stosowanym przy butlach jest tzw. reduktor. Jego zadaniem jest obniżenie ciśnienia oraz utrzymywanie stałego ciśnienia roboczego. Bez użycia reduktora spawacz musiałby wciąż regulować płomień, który stale by się zmieniał, ponieważ wraz z ubytkiem acetylenu zmieniałoby się również ciśnienie w butli. Reduktor zakłada się miedzy butlę a palnik. Każdy reduktor wyposażony jest też w zawór bezpieczeństwa, który wypuszcza nadmiar gazu w razie wzrostu ciśnienia Zanim podłączymy reduktor należy najpierw powoli odkręcić kołpak, a następnie zawór butli. Czynność ta ma na celu przedmuchanie zaworu czyli usunięcie ewentualnych zanieczyszczeń i pary wodnej, które mogą się zbierać w górnej części butli. Po wykonaniu tych czynność należy zakręcić zawór i dopiero wówczas podłączyć reduktor. Zasada działania reduktora na przykładzie reduktora tlenowego (reduktor acetylenowy różni się jedynie sposobem zamocowania).


Rys. 8. Budowa reduktora. 1 – łącznik, 2 – filtr, 3 – zawór redukcyjny, 4,6 – sprężyna, 5 – śruba nastawcza,

7 – gumowa przepona, 8 – popychacz, 9 – zawór odcinający, 10 – łącznik.[1, s. 202]

Reduktor pracuje w ten sposób, że po otwarciu zaworu butlowego tlen przepływa łącznikiem do komory wysokiego ciśnienia, na przewodzie którego znajduje się manometr, wskazujący ciśnienie w butli. Po wkręceniu śruby stawidłowej, sprężyna podnosi w górę przeponę gumową, która z kolei podnosi zaworek redukcyjny, w którym umieszczony jest korek ebonitowy. Wówczas tlen zaczyna przepływać z komory wysokiego ciśnienia do komory niskiego ciśnienia, do której jest włączony manometr roboczy. Po odkręceniu zaworu odcinającego, tlen przepływa przez łącznik do palnika. Gdy spawanie zostanie przerwane zwiększa się stopniowo ciśnienie tlenu w komorze niskiego ciśnienia i przepona gumowa wygina się w dół. Wówczas sprężyna pomocnicza, naciska na zaworek redukcyjny i zamyka dopływ tlenu do komory niskiego ciśnienia. Po rozpoczęciu dalszego spawania zmniejsza się ciśnienie w komorze niskiego ciśnienia, sprężyna rozpręża się, podnosi przeponę i zaworek redukcyjny, a tlen zaczyna ponownie przepływać do stanowiska spawalniczego. Do komory niskiego ciśnienia podłączony jest zawór bezpieczeństwa, który w przypadku nadmiernego ciśnienia w komorze niskiego ciśnienia, otwiera się i wypuszcza nadmiar tlenu do atmosfery [2, s. 152]. Palnik spawalniczy jest urządzeniem, w którym następuje wymieszanie się gazów, mieszanka ta spala się przy wylocie dyszy palnika i powstaje płomień acetylenowo – tlenowy. Palniki dzielimy w zależności od ich przeznaczenia (do spawania, do ciecia, uniwersalne), wydajności (do 160 dm3/h, do 630 dm3/h, do 2500 dm3/h), od rodzaju gazu (acetylenowe, wodorowe, propanowe), od sposobu wytwarzania mieszanki palnej (smoczkowe – inżektorowe, bezsmoczkowe). W Polsce produkowane są popularniejsze palniki smoczkowe, które mogą pracować jako palniki niskiego i wysokiego ciśnienia, maja łatwą regulacje płomienia i są proste w obsłudze. Jednak warto wyjaśnić różnice między palnikami smoczkowymi i bezsmoczkowymi. W palnikach bezsmoczkowych najpierw należy oprowadzić tlen i acetylen do tak zwanego reduktora równoprężnego, który utrzymuje jednakowe ciśnienie. Jest dość niebezpieczny gdyż nad membraną znajduje się acetylen, a pod nią tlen, w sytuacji uszkodzenia membrany powstaje mieszanka wybuchowa. Z reduktora zarówno tlen jak i acetylen pod jednakowym ciśnieniem doprowadzane są rurociągami do stanowisk spawalniczych. Natomiast w palnikach smoczkowych tlen doprowadza się do znacznie zmniejszonego otworu wylotowego, powoduje to znaczne zwiększenie prędkości. Smoczkiem nazywa się zwężenie


rurki, tlen wypływający z dużą prędkością zasysa acetylen doprowadzony centrycznie do wylotu tlenu. Większe ciśnienie tlenu powoduje również większe podciśnienie w przewodzie acetylenowym.

Rys. 9. Palniki do spawania i ciecia typu PU 214A i typu PU 214A-D. [1, s. 238]

Palniki powinny być wykonane precyzyjnie z mosiądzu i miedzi lub też ze stali żaroodpornych. Części stykające się z tlenem nie mogą w żadnym wypadku być wykonane ze stali węglowej gdyż mogłoby dojść do spalenia się ich w atmosferze tlenu. Jak już wspomniano wcześniej jest wiele różnych rodzajów palników, niektóre z dostępnych modeli zostały opisane w tabeli.

Tabela 2. Palniki do spawania i lutowania. [1, s. 234] Typ palnika Rodzaj

gazów zasilających

Zakres wydajności gazu palnego w dm3/h

Liczba wymiennych

nasadek

Przeznaczenie

PAP acetylen i powietrze atmosferyczne

10÷25 4 do spawania blachy cynkowej i miękkiego lutowania

PS101A acetylen i tlen 50÷30 4 do spawania i do lutowania twardego

PS102A acetylen i tlen 25÷315 7 do spawania, lutowania, opalania

PU212A PU 212A-D PU 214A PU214A-D

acetylen i tlen 100÷1600 7 do spawania i cięcia

PS141A acetylen i tlen 80÷630 6 do spawania PU 241A acetylen i tlen 100÷1600 7 do spawania i cięcia PU 242A acetylen i tlen 100÷1000 6 do spawania i cięcia PG-11A PG-212A

acetylen i tlen 1000÷2500 3

PG-22A acetylen i tlen 4000÷6400 2 PG-22P-Z Propan-butan

lub gaz ziemny i tlen

1950÷3700 propan-butan lub

7500÷11000 gazu ziemnego

do podgrzewania przy prostowaniu i wyginaniu lutowania twardego


Rys. 10.Przekrój przez palnik smoczkowy do spawania [1, s. 233]

1,2- końcówki doprowadzające gazy, 3,4- rurki rękojeści, 5- korpus, 6- smoczek, 7- kanaliki na obwodzie smoczka, 8- komora mieszania, 9- dziób, 10- zwężony wylot, 11- nakrętka dociskowa.

Obsługa palników wymaga znajomości pewnych podstawowych zasad, gdyż palniki są narzędziami precyzyjnymi. Należy je umiejętnie i fachowo obsługiwać. Zatem należy pamiętać by: − palniki należy przechowywać w fabrycznych kasetach specjalnie dla nich

przygotowanych, − węże powinny mieć swój osobny wieszak, − wszelkie nasadki, dysze należy dobierać w zależności od rodzaju pracy i grubości metalu, − przed rozpoczęciem pracy należy sprawdzić ssanie palnika. Można to zrobić poprzez

odkręcenie przyłączki węża acetylenowego od palnika, otwarcie zaworu tlenu i zaworu acetylenu,

− prawidłowa procedura zapalenia płomienia to: otwarcie częściowe zaworu tlenu (ok. ¼ obrotu) jeśli wszystko jest w porządku następuje otwarcie zaworu acetylenu (ok. ½ obrotu) i zapalenie płomienia. Dopiero teraz należy odkręcić zawór tlenu do końca i wyregulować płomień zaworem acetylenu,

− podczas gaszenia płomienia najpierw następuje zakręcenie zaworu z acetylenem a następnie z tlenem,

− palnik należy chronić przed zatłuszczeniem, w przypadku, gdy do niego dojdzie należy go odpowiednio wyczyścić,

− węży z gazem nie należy przewieszać przez ramię, − podczas spawania odpryski metalu osiadają na dziobie palnika, należy je usunąć

pocierając palnik o kawałek drewna, przy włączonym palniku, − wnętrze dzioba należy utrzymywać w czystości, służą do tego specjalne wałeczki

dostarczone przez producenta, − jeśli dojdzie do zapalenia się mieszanki wewnątrz smoczka należy niezwłocznie zakręcić

zawór dopuszczający acetylen, a następnie zawór z tlenem. Palnik można schłodzić w wodzie przy lekko odkręconym zaworze tlenu.

W spawaniu wykorzystuje się również tak zwany sprzęt pomocniczy, czyli inaczej mówiąc: węże gumowe, przyłączki i złączki, opaski taśmowe, zapalniczki iskrowe i oszczędzacze gazów. Węże do tlenu są oznaczone literą T i mają kolor niebieski, te stosowane do acetylenu maja oznaczenie A i kolor czerwony. Zarówno węże tlenowe jak i acetylenowe mają dwa


typy w zależności od ciśnienia roboczego. Natomiast ich średnice są takie same niezależnie od przeznaczenia.

Węże tlenowe Węże acetylenowe Typ 1 ciśnienie robocze do 1 MPa ciśnienie robocze do 0,4 MPa Typ 2 ciśnienie robocze do 2 MPa ciśnienie robocze do 0,63 MPa

Przyłączki służą do mocowania węży do palników, a złączki do łączenia ze sobą dwóch

węży, natomiast opaski taśmowe mają na celu niedopuszczenie do ściągnięcia węża z końcówki palnika. Technika spawania gazowego wyróżnia trzy metody spawania: spawanie w prawo, spawanie w lewo a także spawanie w górę. Nazwy te są umowne i określają, w którym kierunku wykonywane jest spawanie, oraz w którym kierunku skierowany jest płomień palnika. Spawanie w lewo – stosowane jest zwykle do spawania cienkich blach (o grubości nie przekraczającej 3mm). Polega ono na prowadzeniu palnika od prawej do lewej, gdzie palnik jest nachylony pod kątem 30÷60° w zależności od materiału. Im cieńszy materiał ty mniejszy kąt. Natomiast 45° to kąt nachylenia druta podczas tego spawania. Sam palnik powinien być prowadzony wzdłuż linii spawania wolno, natomiast drut powinien być prowadzony ruchami w dół i w górę, w ten sposób regulujemy ilość spoiwa używanego do spawania. Metoda ta jest łatwa do opanowania, umożliwia w sposób prosty i szybki otrzymanie gładkiego lica spoiny. To zachęca spawaczy do jej stosowania pomimo tego, iż taka spoina ma gorsze własności wytrzymałościowe niż ta wykonana drugą metodą (metoda w prawo). Inną wadą tej metody jest trudność w utrzymaniu otworka miedzy brzegami co może powodować brak przetopu. Mogą też pojawiać się pęcherze oraz pory z racji szybkiego stygnięcia spoiny. Spawanie w prawo – stosuje się je do blach grubych (powyżej 3mm). Kąt pochylenia palnika w tej metodzie powinien wynosić 50°, a drutu 45°. Przy tym spawaniu nie wykonuje się żadnych ruchów bocznych tylko posuwa się go powoli wzdłuż spawanych brzegów. Drutem natomiast wykonuje się niewielkie ruchy poprzeczne. Aby zapewnić całkowite przetopienie spawanych brzegów konieczne jest utrzymanie w czasie spawania małego otworka. Zaletą tego spawania jest, iż spoiny wykonane tą metodą mają lepsze właściwości wytrzymałościowe. Ponieważ ciepło, jakie się wydziela podgrzewa również spoinę, co sprawia że spoina potem wolniej stygnie a co za tym idzie jest czas na to by się wyżarzyła i aby wydzieliły się wszystkie gazy. Jednakże i ta metoda ma swoje wady – mianowicie stosując ja trudno jest uzyskać ładny wygląd nalewu, co znacznie zniechęca spawaczy do jej stosowania. Obie metody spawania zarówno w lewo jak i w prawo mogą być stosowane we wszystkich pozycjach spawania. Spawanie w górę – stosuje się je do spawania różnego rodzaju zbiorników. Współcześnie jednak ekonomiczniejsze jest spawanie elektryczne, stąd metoda ta jest wykorzystywana naprawdę rzadko i w wyjątkowych sytuacjach. Polega on na prowadzeniu palnika z góry na dół lub odwrotnie. Może być wykonywane przez dwóch spawaczy jednocześnie. Palnik powinien być pod kątem 30°, a drut pod kątem 20° do poziomej osi spawania. Spawanie różnych materiałów. Stale węglowe – spawanie stali, które zawierają do 0,25% węgla nie nastręcza trudności. Kłopoty mogą być przy stalach, w których zawartość węgla jest powyżej 0,25%. Stale, w których ta zawartość sięga do poziomu 0,6% są uznawane za praktycznie niespawalne. Stale, w których zawartość węgla znajduje się między 0,25%÷0,6% nazywane stalami średniowęglowymi są poddawane różnym zabiegom mającym na celu ułatwienie spawania, to jest podgrzewa się je do temperatury 200÷300°C tak by spowolnić


szybkość chłodzenia spoiwa a dokładniej ma to zapobiegać powstawaniu kruchych pęknięć. Po zakończeniu spawania stale średniowęglowe poddawane są zabiegom, których celem ma być usunięcie naprężeń skurczowych oraz polepszenie struktury spoiny. W tym celu stosuje się wyważanie normalizujące, po którym zarówno spoina jak i materiał uzyskują drobnoziarnistą jednolitą strukturę. Stale niskostopowe są to stale, do których dodane są oprócz stałych składników jeszcze chrom (Cr), nikiel (Ni), czasem też wanad (V), molibden (Mo) i niob (Nb) w sumie do 2,5% dodatków stopowych. Zawartość węgla w tego rodzaju stalach nie przekracza 0,22%. Stale, w których zawartość chromu wynosi 0.3% nie sprawiają większych problemów natomiast jeśli ta zawartość sięga 1,0% pojawiają się trudności. Ponieważ chrom wpływa na zwiększenie hartowności spoiny oraz strefy wpływu ciepła a tym samym na skłonność do pęknięć. Aby sobie z tym poradzić można podgrzewać przed i w trakcie spawania oraz powoli studzić, dodatkowo płomień powinien być dokładnie wyregulowany bez nadmiaru acetylenu, można nawet zmniejszyć ilość acetylenu w płomieniu. W stalach, w których znajduje się miedź (nie więcej niż 0,6%) dla polepszenia właściwości wytrzymałościowych nie trzeba stosować jakiś dodatkowych zabiegów cieplnych. Jeśli w stali znajdują się dodatkowo mangan i krzem, również można taką stal spawać bez podgrzewania, ale można zrobić to tylko w hali by uniknąć zbyt szybkiego stygnięcia. Stale wysokostopowe, czyli takie, w których zawartość dodatków stopowych wynosi powyżej 5% nie są spawane gazowo. Spawa się je elektrodami otulonymi lub metodą TIG. Żeliwo jest materiałem trudnym do spawania, zawiera, bowiem duże ilości węgla oraz krzemu, a to sprzyja wydzielaniu się grafitu. Aby osiągnąć jak najlepsze rezultaty materiał do spawania należy podgrzać do temperatury 700÷800°C i spawać płomieniem acetylenowym, jednakże należy pamiętać, że powinien być to palnik o większej wydajności niż do spawania stali o tej samej grubości. Trzeba również wiedzieć, że żeliwo można spawać tylko w pozycji podolnej ewentualnie nabocznej, ponieważ w stanie stopionym jest ono rzadkopłynne. Do spawania stosuje się pręty żeliwne, które zawierają około 3÷3,6% węgla i 3÷3,8% krzemu, dodatkowo stosuje się również proszek – topik – który ułatwia spawanie. Po zakończeniu spawania przedmiot należy obsypać piaskiem lub popiołem i zostawiać do całkowitego wystygnięcia. Spawanie gazowe metali nieżelaznych (aluminium, stopów aluminiowych, miedzi oraz ołowiu i cynku) jest zadaniem skomplikowanym i choć jest możliwe to obecnie już się go praktycznie nie wykonuje. Dzieje się tak dlatego, iż spawanie za pomocą płomienia acetylenowo-tlenowego daje niezadowalające wyniki, spoiwo ma wiele wad, obniżają się jego właściwości wytrzymałościowe. Stąd obecnie ten rodzaj metali spawa się w osłonie argonu metodami TIG i MIG. 4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co nazywamy spawaniem gazowym? 2. Jakie gazy używane są do spawania gazowego? 3. Jak jest zbudowana i oznaczona butla do przechowywania acetylenu? 4. Jakie zadanie spełnia reduktor? 5. W jaki sposób dzielimy palniki do spawania gazowego? 6. Jak dzielimy poszczególne techniki spawania gazowego?


4.3.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Wykonaj połączenie dwóch elementów nadwozia samochodowego za pomocą palnika acetylenowo – tlenowego wykorzystując metodę spawania w „lewo”.


1) przygotować elementy do spawania. 2) dobrać odpowiedni palnik do spawania stali węglowych wykorzystując metodę w lewo, 3) dobrać odpowiedni rodzaj spoiwa, 4) sprawdzić stan techniczny palnika, węży gumowych, 5) zapalić płomień stosując się do instrukcji, 6) wyregulować płomień acetylenowo-tlenowy doprowadzając go do stanu normalnego, 7) połączyć elementy nadwozia samochodowego zgodnie z wytycznymi metody spawania

w lewo, 8) zgasić płomień stosując się do instrukcji, 9) zawiesić palnik z wężem wykorzystując odpowiednio przyjętą procedurę, 10) dokonać analizy ćwiczenia, 11) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − stanowisko spawalnicze, − elementy nadwozia samochodowego przeznaczone do spawania wykonane ze stali

węglowej o grubości 1 mm, − odzież ochronna spawacza, − narzędzia do czyszczenia blach, − przepisy dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy podczas spawania, − sprzęt gaśniczy, − drut spawalniczy używany jako spoiwo. Ćwiczenie 2

Wykonaj połączenie dwóch elementów nadwozia samochodowego za pomocą palnika acetylenowo – tlenowego wykorzystując metodę spawania w „prawo”. Ćwiczenie wykonaj w pozycji naściennej.


1) przygotować elementy do spawania, 2) dobrać odpowiedni palnik do spawania stali węglowych wykorzystując metodę w prawo, 3) dobrać odpowiedni rodzaj spoiwa, 4) sprawdzić stan techniczny palnika, węży gumowych, 5) przygotować i ustawić łączone elementy biorąc pod uwagę specyfikę pozycji spawania, 6) zapalić płomień stosując się do instrukcji, 7) wyregulować płomień acetylenowo-tlenowy doprowadzając go do stanu normalnego, 8) połączyć elementy nadwozia samochodowego zgodnie z wytycznymi metody spawania

w prawo,


9) zgasić płomień stosując się do instrukcji, 10) zawiesić palnik z wężem wykorzystując odpowiednio przyjętą procedurę, 11) dokonać analizy ćwiczenia, 12) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − stanowisko spawalnicze, − elementy nadwozia samochodowego przeznaczone do spawania wykonane ze stali

węglowej o grubości 1 mm, − odzież ochronna spawacza, − narzędzia do czyszczenia blach, − przepisy dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy podczas spawania, − sprzęt gaśniczy, − drut spawalniczy używany jako spoiwo. 4.3.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz:

Tak Nie

1) przygotować elementy do spawania gazowego? 2) dobrać odpowiedni palnik do spawania stali węglowych wykorzystując

metodę w lewo?

3) dobrać odpowiedni palnik do spawania wykorzystując metodę w prawo? 4) dobrać odpowiedni rodzaj spoiwa? 5) sprawdzić stan techniczny palnika i węży gumowych? 6) zapalić i wyregulować płomień acetylenowo-tlenowy? 7) wykonać spawanie gazowe metodą w lewo? 8) zgasić płomień i odpowiednio zabezpieczyć sprzęt po spawaniu?


4.4. Spawanie elektryczne 4.4.1. Materiał nauczania 4.4.1.1. Spawanie elektryczne Źródłem ciepła przy spawaniu elektrycznym jest łuk elektryczny, jarzący się miedzy elektrodą a spawanym przedmiotem. Stopiony metal z elektrody i nadtopione krawędzie spawanego materiału tworzą jeziorko spawalnicze, które po zakrzepnięciu zamienia się w spoinę. Podczas spawania łuk elektryczny i jeziorko ciekłego metalu znajdują się pod osłoną gazów stanowiących ochronę przed dostępem tlenu i azotu z atmosfery. Źródłem prądu stałego są spawarki prostownikowe, natomiast prądu przemiennego – transformatory spawalnicze.[3, s. 162] Spawanie łukowe elektrodami otulonymi – polega ono na stapianiu metali przy pomocy łuku elektrycznego. Łuk powstaje miedzy przedmiotem spawanym a elektrodą. Temperatura łuku sięga 2400÷6000°C co powoduje szybkie stapianie się metalu. Do spawania łukowego używa się zarówno prądu stałego, jak i przemiennego. Spawanie łukiem krytym jest jedną z metod spawania elektrycznego. Źródłem ciepła jest łuk elektryczny powstający między elektrodą w postaci gołego drutu a spawanym materiałem pod warstwą topnika. Ten sposób spawania stosuje się do spawania grubych blach (4÷30 mm) zrobionych ze stali niskostopowych i niestopowych.

Do powstania łuku elektrycznego konieczne jest źródło prądu mające odpowiednie wartości napięcia (np. 50÷90 V) i natężenia (np. 50÷300 A). Łuk zajarzy się prawidłowo poprzez potarcie końcem elektrody o spawany przedmiot. Elektrodę należy unieść lekko w górę tak, aby miedzy drutem a przedmiotem spawanym powstała niewielka odległość (nie większa niż średnica drutu elektrodowego). Powstałemu łukowi towarzyszy wydzielanie się dużej ilości ciepła oraz światła. Aby tak powstały łuk, mógł się prawidłowo jarzyć, powietrze w przestrzeni łukowej musi ulec zjonizowaniu. Zjonizowanie atomów powietrza w łuku elektrycznym polega na tym, że w wysokiej temperaturze łuku cząsteczki gazów zawartych w powietrzu i gazów wydzielonych z otuliny elektrody oraz par metali rozpadają się na mniejsze, elektrycznie naładowane cząstki – elektrony i jony. Elektrony ujemne są przyciągane przez anodę (materiał spawany), a jony dodatnie przez katodę (elektrodę). Strumień wyzwolonych jonów i elektronów przepływa między elektrodą, a materiałem spawanym, dzięki czemu jarzący się łuk staje się dobrym przewodnikiem prądu i szybko doprowadza do stopienia metalu spawanego i elektrody. [2, s. 257-258]

Charakterystyka łuku elektrycznego jest to zależność między napięciem, a natężeniem prądu, podczas jarzenia się łuku. Proces spawania można podzielić na cztery fazy. Faza I to bieg jałowy oznacza to, że istnieje napięcie biegu jałowego spawarki, ale natężenie wynosi 0. Faza II to zajarzenie się łuku, czyli zetkniecie się elektrody z materiałem spawanym, wówczas napięcie spada do 0, a natężenie rośnie w granicach 10÷30% w stosunku do natężenia zaprogramowanego w spawarce. Faza III spawania – wtedy to napięcie wynosi ok. 25 V natężenie osiąga wartości nastawione w spawarce. Faza IV – ostatnia jest to przechodzenie kropli płynnego metalu z elektrod do jeziorka. W fazie tej wartość prądu wzrasta o 10÷30% w stosunku do zaprogramowanej, a napięcie spada do 0.

Temperatura łuku – podczas spawania prądem stałym w środkowej części luku temperatura sięga 5000°C, na anodzie czyli biegunie dodatnim wynosi ona ok. 2600°C, a na katodzie, czyli biegunie ujemnym, ok. 2100°C. Natomiast podczas spawania prądem przemiennym temperatura wynosi ok. 2200÷2300°C na obu biegunach.

Łuk elektryczny ma dwie cechy. Jedna z nich jest ugięcie łuku. Powstaje ono, ponieważ wokół łuku występuje nierównomierny rozkład sił pola magnetycznego. Ugięcie łuku


następuje w kierunku rozrzedzenia sił pola magnetycznego, będzie się ono zwiększało wraz ze wzrostem natężenia prądu stałego (zjawisko to nie występuje podczas spawania prądem przemiennym). Aby zmniejszyć ugięcie łuku i tym samym zapobiec wszelkiego rodzaju zaburzeniom w stabilizacji łuku można pochylić elektrodę w kierunku przeciwnym do działania pola magnetycznego, korzystne również jest podłączenie bieguna uziemiającego spawarki jak najbliżej miejsca spawania. Drugą cechą jest elastyczność łuku – jest to zdolność do wydłużania się łuku bez gaśnięcia. Elastyczność zależy od napięcia i natężenia prądu, rodzaju otuliny, przewodnictwa cieplnego oraz elektrycznego metalu. Na poprawę elastyczności łuku maja wpływ miedzy innymi: większe napięcie na biegu jałowym, większe natężenie prądu, większa ilość składników jonizujących w otulinie.

Rys. 11. Układ linii sił pola magnetycznego i zjawisko ugięcia łuku. [2, s. 262]

Elektrody dzielimy na: − topliwe (podczas spawania w łuku elektrycznym ulegają stopieniu), które dzielą się na:

− elektrody nieotulone (sam drut), − elektrody otulone (drut pokryty otuliną), − elektrody rdzeniowe (inaczej zwane proszkowymi, ponieważ wewnątrz drutu znajduje

się specjalny proszek), − nietopliwe (nie stapiają się podczas spawania, utrzymują łuk elektryczny).

Elektrody nieotulone – są zalecane do spawania łukiem krytym, spawania żużlowego, w osłonie argonu, CO2 i mieszankach gazowych. Nie powinny być stosowane do spawania łukowego ręcznego. Używane są często do ręcznego spawania przez początkujących spawaczy, zwykle podczas szkoleń, ponieważ ułatwiają utrzymanie łuku, prowadzenie elektrody, a także obserwacje procesu jarzenia się łuku.

Elektrody nieotulone – proszkowe – wypełnione są proszkiem, który spełnia rolę otuliny. Wykonuje się je z cienkiej taśmy. Taśmę wygina się wielokrotnie w kierunku podłużnym tak, by otrzymać rurkę o niewielkiej średnicy, wewnątrz której znajduje się kilka fałd. Wolna przestrzeń w rurce jest wypełniana proszkiem w skład, którego wchodzą topniki, sproszkowane metale oraz żelazostopy. Proszek nie ma stałego składu chemicznego. Bywa, że gazy chroniące spoiwo i jeziorko ciekłego metalu przed wpływem powietrza są nie wystarczające, wówczas spawanie takie wykonuje się w osłonie CO2 ewentualnie łukiem krytym. Należy również pamiętać, że podczas spawania tego rodzaju elektrodami wydziela się znacznie więcej pyłu niż podczas spawania elektrodami otulonymi, zatem cały proces powinien odbywać się w pomieszczeniu z bardzo dobrą wentylacją.

Elektrody otulone – mają różnego rodzaju otuliny, w zależności od grubości otuliny dzielimy je na: − elektrody cienko otulone inaczej nazywane zanurzonymi. W tych elektrodach grubość

otuliny stanowi 20% średnicy drutu elektrody,


− elektrody średnio otulone czyli prasowane, w nich grubość otuliny waha się pomiędzy 20% a 40% średnicy drutu elektrody,

− elektrody grubo otulone zwane również prasowanymi, grubość otulin przekracza 40% średnicy drutu, najczęściej wynosi 60%,

− elektrody bardzo grubo otulone określane też mianem wysokowydajnych, w nich grubość otuliny wynosi 100% średnicy drutu elektrody, a czasem nawet więcej.

Rodzaj otuliny ma wpływ na własności spawalnicze, oraz mechaniczne spoiwa. W każdej otulinie powinny się znajdować co najmniej takie składniki jak: składniki żużlotwórcze, odtleniające, gazotwórcze, jonizujące oraz stopowe. Wyróżniamy elektrody o następujących rodzajach otulin: − elektrody o otulinie kwaśniej – oznaczane symbolem A, ta otulina zawiera duże ilości

żelazo-manganu oraz tlenków żelaza, przyczynia się do powstawania płaskiego i gładkiego lica spoiny, jednak jej wadą jest przyczynianie się do powstawania pęknięć krystalicznych, stosowane jest do spawania w pozycjach przymusowych,

− elektrody w otulinie celulozowej – oznaczone symbolem C, zawierają duże ilości celulozy a także innych składników organicznych, stosowane są do spawania we wszystkich pozycjach,

− elektrody w otulinie rutylowej – oznaczane symbolem R lub RR, występują ich dwa rodzaje w cieńszej oraz grubszej otulinie. W skład otuliny wchodzi duża ilość butylu, nadają się do spawania we wszystkich pozycjach, nadają spoinie równomierne lico o drobnej łuskowatości,

− elektrody w otulinie rutylowo-celulozowej – oznaczane symbolem RC, ma właściwości podobne do elektrod w otulinie rutylowej, również można je stosować do spawania we wszystkich pozycjach,

− elektrody w otulinie rutylowo-kwaśnej – oznaczane symbolem RA, otulina jest mieszanką butylu oraz tlenków żelaza, ich własności są podobne do elektrod o otulinie kwaśnej, można je stosować do spawania we wszystkich pozycjach (wyjątek pozycja pionowa z góry na dół),

− elektrody w otulinie rutylowo-zasadowej – oznaczone symbolem RB, w skład tej otuliny wchodzą duże ilości butylu, a także składników zasadowych, można je stosować do spawania we wszystkich pozycjach (wyjątek pozycja pionowa z góry na dół),

− elektrody w otulinie zasadowej – oznaczane symbolem B, otulina zawiera zwykle duże ilości węglanów ziem alkalicznych, czyli np.: węglany wapnia lub fluorytu, elektrody takie są odporne na pękanie w niskich temperaturach mają również niewielką skłonność do gorących pęknięć, można je stosować do spawania we wszystkich pozycjach (wyjątek pozycja pionowa z góry na dół – do spawania w tej pozycji stosuje się elektrody zasadowe ze specjalnym składem otuliny).

Każda otulina wywiera pewien wpływ na proces spawania oraz spoinę, to jest: 1) Składniki otuliny ułatwiają zajarzenie elektrody poprzez odpowiednią jonizację, mają

również pozytywny wpływ na stabilność oraz elastyczność łuku. 2) Jeśli łuk jest stabilny to metal spokojnie przepływa do spoiny dając maksymalną ilość

spoiwa, bez odprysków. 3) Otulina ma właściwości ochronne względem ciekłego metalu przenoszonego w łuku oraz

w jeziorku. Taką ochronę zapewniają gazy, które powstają w wyniku spalania oraz rozkładu składników otuliny, tworzą one stożek o pewnym nadciśnieniu, co uniemożliwia dostanie się powietrza do przestrzeni łuku. Z otuliny powstaje żużel, który chroni ciekły metal z jeziorka i spoiny przed utlenianiem się i naazotowaniem.

4) Składniki otuliny również wiążą szkodliwe gazy takie jak tlen, azot czy wodór, gazy te w postaci związków chemicznych wydalane są do żużla w czasie stygnięcia.


5) Składniki stopowe metali w procesie metalurgicznym spawania przechodzą do spoiny, dzięki czemu uzyskuje się spoiny o lepszych właściwościach mechanicznych i zwiększa się uzysk. [1, s. 330]

6) Prędkość krzepnięcia i stygnięcia spoiny zmniejszana jest poprzez żużel tworzony z otuliny, żużel ten rozpuszcza zanieczyszczenia, które wydzielane są z krzepnącej spoiny, formułuje też kształt lica. Oznaczenia elektrod – elektrody oznaczane są symbolami literowymi oraz cyframi. I tak

elektrody do spawania połączeniowego stali niestopowych oraz niskostopowych będą miały oznaczenia typu EA, EB itd., pełne oznaczenie może wyglądać w ten sposób: EA 1,46 – gdzie E oznacza elektrodę, A – rodzaj otuliny w tym wypadku otulina kwaśna, 1 to numer elektrody (w tym miejscu mogą się znajdować również inne cyfry nie tylko cyfra 1), 46 to oznaczenie minimalnej gwarantowanej trwałości spoiwa elektrody na rozerwanie, zatem 46 jest skrótem od liczby 460 MPa. Tego rodzaju oznaczenia znajdują się zwykle na powierzchni otuliny. W Polsce elektrody klasyfikuje się według normy PN-EN 499 (dostosowana do wymagań międzynarodowej organizacji normalizacyjnej ISO 2560), norma to zawiera podział elektrod nie tylko ze względu na wytrzymałość. Zatem opis elektrod może być obszerniejszy i będzie zawierał w sobie również informacje o temperaturze, badaniach udarności, pozycji spawania oraz prądzie spawania. Taki poszerzony opis może wyglądać w sposób następujący: E 350 RA 22 gdzie E oznacza elektrodę, 35 – to wytrzymałość spoiwa na rozciąganie 350 MPa, 0 – temperatura badania udarności spoiwa 0°C, RA – rodzaj otulin w tym przypadku otulina rutylowo-kwaśna, 2 – pozycja spawania (wszystkie z wyjątkiem pozycji z góry na dół), 2 – prąd spawania (stały -).

Elektrody specjalne służące do spawania połączeniowego stali nisko i wysoko stopowych oznaczane są symbolem ES. Ponieważ elektrody te zawierają molibden, chrom i nikiel w oznaczeniu elektrody znajdują się liczny odzwierciedlające procentowy udział poszczególnych pierwiastków (liczby 18 lub 24 to udział chromu, 8 i 18 to udział niklu, 2 to molibden, a 6 to mangan), oczywiście znajdują się też symbole literowe określające rodzaj otuliny. Elektrody do napawania oznacza się symbolem EN, oprócz liter w ich opisie znajdują się oczywiście liczby takie jak np.: 200 lub 400, które oznaczają średnia twardość warstwy napawanej, na końcu znajduje się oczywiście litera określająca rodzaj otuliny.

Elektrody żeby zachowały wszystkie swoje właściwości muszą być odpowiednio przechowywane. Przede wszystkim powinny być przechowywane w pomieszczeniach o temperaturze co najmniej 20°C, w miejscach przewiewnych. Powinny być ułożone na drewnianej powierzchni warstwami z tym, że jeśli jedna warstwa jest wzdłuż to druga powinna być w poprzek. Otuliny z racji właściwości higroskopijnych pochłaniają wodę w zetknięciu z powietrzem, jeśli nie wejdzie ona w reakcje ze składnikami otuliny elektrody można wysuszyć i w ten sposób odzyskać ich właściwości. Zawilgocone elektrody łatwo poznać po wykwitach białych kryształów, które są wynikiem reakcji chemicznej wilgoci ze składnikami otuliny. Należy pamiętać, że elektrody w otulinie rutylowej i kwaśnej powinny być suszone przez godzinę w temperaturze 110-120°C, natomiast elektrody w otulinie zasadowej przez półtorej do dwóch godzin w temperaturze 200-350°C.

Do spawania elektrodami otulonymi, a także nieotulonymi, stosuje się trzy rodzaje urządzeń, które wytwarzają prąd o wysokim natężeniu i niskim napięciu, są to: − przetwornice spawalnicze (prąd stały), − transformatory spawalnicze (prąd zmienny), − prostowniki spawalnicze (prąd stały).

Przetwornice spawalnicze składają się z prądnicy spawalniczej oraz silnika napędowego (elektrycznego asynchronicznego trójfazowego lub spalinowego).


Rys. 12. Przetwornice spawalnicze: a) typu EW23u-300A b) typu EWPa- 315 [2, s. 230]

Każda przetwornica ma regulację natężenia prądu, dobiera się je w zależności od

średnicy elektrody oraz grubości spawanego materiału. Przetwornice uruchamia się za pomocą przełącznika określanego mianem „gwiazda – trójkąt”. Polega to na tym, że najpierw ustawiamy przełącznik w pozycji „gwiazdy” i tak pozostawiamy go na 15 do 20 sekund, by w tym czasie wirnik osiągnął właściwą prędkość obrotową. Następnie przestawiamy do pozycji „trójkąta”, w tej pozycji przetwornica działa normalnie. Czasem bywa, że do prac spawalniczych potrzebne jest natężenie prądu większe niż może dać jedna przetwornica, można wówczas połączyć ze sobą dwie lub więcej przetwornic. Sprawnie działające urządzenia uzyskujemy poprzez połączenie przewodem miedzianym wszystkich zacisków w przetwornicach oraz połączenie zacisków + i – równolegle przewodami spawalniczymi. Ważne jest by wszystkie wspólnie działające przetwornice były ustawione na takie samo natężenie.

Agregaty spawalnicze składają się z silnika spalinowego oraz prądnicy lub prostownika spawalniczego. W produkcji jest wiele rodzajów agregatów niektóre są osadzone na podwoziu co umożliwia ich łatwe przemieszczanie, różnią się też miedzy sobą maksymalnym prądem spawania, który jest podany w oznaczeniu, np.: AS 240. Agregaty są urządzeniami dość uniwersalnymi można je stosować nie tylko do spawania, ale także jako generatory prądu stałego, służą też do zasilania półautomatów spawalniczych.


Rys. 13. Agregat spawalniczy na podwoziu jezdnym. [2, s. 234]

Transformatory spawalnicze działają na zasadzie przetwarzania prądu przemiennego

o napięciu sieciowym na prąd przemienny o niższym napięciu, ale za to wyższym natężeniu (jest ono niezbędne do zajarzenia się łuku elektrycznego). W produkcji znajdują się transformatory o sposobach regulacji natężenia prądu - z dławikiem we wspólnym rdzeniu, oraz z bocznikiem magnetycznym.

Obecnie w Polsce produkowane są transformatory spawalnicze przenośne, oraz na kołach. Transformatory podłącza się do sieci energetycznej prądu przemiennego. Jedna z cech transformatorów jest ich charakterystyka statyczna stromoopadająca – oznacza to, że przy zajarzeniu łuku elektrycznego w transformatorze wzrasta natężenie prądu o 20 do 40% w stosunku do ustawionej. Urządzenia te są wyjątkowo ekonomiczne, gdyż prąd pobierają tylko podczas pracy zatem będąc na biegu jałowym nie czerpią prądu. Ponieważ w transformatorach znajdują się tylko części stałe, nie ulegają one szybkiemu zużyciu.

Prostowniki spawalnicze przetwarzają prąd przemienny na prąd stały, który umożliwia spawanie czyli ma niskie napięcie i wysokie natężenie. Składają się z trójfazowego transformatora, układu regulacji natężenia i układu prostowniczego prądu przemiennego na prąd stały. W produkcji krajowej znajdują się prostowniki spawalnicze: − Z regulacją prądu za pomocą transduktora – taki prostownik składa się z trójfazowego

transformatora, transreduktora i prostownika. Transformator zamienia prąd przemienny o wysokim napięciu i małym natężeniu na prąd o niskim napięciu i wysokim natężeniu, transreduktor reguluje prąd spawania za pomocą opornika, a prostownik zmienia prąd przemienny na prąd stały.

− Z regulacją prądu za pomocą odmagnesowanych boczników – składa się z trójfazowego transformatora i prostownika. Trójfazowy transformator zamienia prąd przemienny o wysokim napięciu i małym natężeniu na prąd o niskim napięciu i wysokim natężeniu, ponieważ transformator ma wbudowane boczniki magnetyczne one dokonują regulacji prądu spawania, a prostownik zmienia prąd przemienny na prąd stały.

Poza prostownikami jednostanowiskowymi w produkcji krajowej znajdują się również

prostowniki inwentorowe. Zasilane są one napięciem o częstotliwości 50÷60 Hz, ponieważ zamontowane są w nich falowniki wysokonapięciowe, transduktory mocy, które umożliwiają wewnętrzną przemianę częstotliwości powyżej 16 kHz. Cecha ta warunkuje ich zalety w postaci małych gabarytów, małego ciężaru wysokich wskaźników energetycznych, dokładnej regulacji natężenia prądu oraz miejscowej i zdalnej regulacji prądu.

Prostowniki wielostanowiskowe stosowane są w dużych zakładach lub ośrodkach spawalniczych gdyż jak sama nazwa mówi mogą służyć do zasilania nawet kilkunastu stanowisk spawalniczych. W Polsce produkowane są dwie wersje tego rodzaju prostowników: typu SBA-50/2500 (zasila do 24 stanowisk spawalniczych) oraz typu SBA-50/1250 (zasila 12 stanowisk spawalniczych). Taki prostownik składa się z szafy transformatorowej


(transformator trójfazowy suchy), szafy prostownikowej i rezystorów (regulują prąd spawania).

Prostowniki maja kilka istotnych zalet miedzy innymi wytwarzany przez nie łuk ma dużą elastyczność. Posiadają czułe regulacje natężenia prądu. Umożliwiają spawanie cienkich blach we wszystkich pozycjach, dodatkowo zużywają niewiele energii, są tanie w konserwacji i naprawach oraz nie są tak hałaśliwe jak na przykład przetwornice.

Wykonywanie spoin elektrodą otuloną – wiadomo, iż znając dobrze podstawy teoretyczne prowadzenia końca elektrody łatwo opanujemy praktykę. Najważniejszą pozycją spawania jest pozycja podolna, należy pamiętać, że wszystkie inne pozycje są przymusowymi, czyli pozycjami montażowymi. Podczas spawania w tej pozycji elektrodę należy prowadzić pod kątem 20÷50° do kierunku spawania (kąt jest istotny gdyż decyduje o gładkości powierzchni). Grubość otuliny ma istotny wpływ na technikę prowadzenia elektrody im grubsza warstwa otuliny tym większy kąt nachylenia elektrody.

Rys. 14. Prowadzenie końca elektrody o różnej grubości otuliny [1, s. 339 b)]

Ścieg graniowy jest ściegiem pierwszym i jednocześnie mającym największy wpływ na jakość spoiny. Każdy następny ścieg należy wypełniać możliwie płasko – tak by nie tworzyły się ostre krawędzie na bokach ściegu, które będą się wypełniały żużlem (jest on trudny do usunięcia). Dodatkowo na jakość spoiny wpływa też prawidłowość dobrania średnicy elektrody. Spoiny wykonuje się albo ściegiem prostym albo zakosowym.

Rys. 15. Spawanie w pozycji podolnej: ściegi prosty i zakosowy. [1, s. 340]

Spawanie w pozycji nabocznej – podczas spawania tą metodą płynne spoiwo może rozpływać się po ścianie poziomej. Jeśli dodatkowo elektroda była niewłaściwie ustawiona powoduje to powstanie spoiny o niesymetrycznym trójkącie. Spoiny pachwinowe wielościegowe wykonywane w pozycji nabocznej układa się ściegami prostymi.

Spawanie w pozycji pionowej z góry na dół – jak wiadomo spawać w tej pozycji można wszystkimi elektrodami otulonymi, aczkolwiek przy takiej pozycji ciekły metal i żużel ściekają na dół. Zatem masa ciekłego metalu i żużla w jeziorku powinna być jak najmniejsza, aby mogła być utrzymana przez strumień łuku elektrycznego. Elektroda powinna być prowadzona łukiem krótkim, pod kątem 10÷20° odchylenia w dół do linii prostopadłej do spoiny. Żeby zapobiec powstawaniu podtopień, które pojawiają się czasem podczas


prowadzenia lica w spoinach czołowych, należy przed rozpoczęciem spawania wyszlifować dwa rowki na krawędziach spoiny a elektrodę prowadzić ósemką.

Spawanie w pozycji naściennej – podstawową zasadą jest ukosowanie złączy do spawania naściennego, dzięki temu zużywa się mniej spoiwa a płynny metal lepiej się trzyma. Przy tej pozycji powinny być stosowane elektrody o średnicy 2,5 do 4 mm i ścieg prosty. Elektroda powinna być ustawiona prostopadle do ściegu, samo lico można wykonać przy pomocy ściegu zakolowego.

Rys. 16. Spoina czołowa naścienna: a) ściegi proste, b) ścieg lica zakosowy [1, s. 343]

Spawanie w pozycji pułapowej – jest ono stosowane tylko i wyłącznie w montażu, oraz

naprawach. Do spawania stosuje się elektrody o średnicy 4mm, grubo otulone, a natężenie prądu powinno być o 10% wyższe od tego stosowanego przy pozycji podolnej. Elektroda powinna być prowadzona łukiem krótkim, prostopadle do spoiny i pochylna pod kątem 15÷20° w kierunku układanej spoiny.

Rys. 17. Spawanie w pozycji pułapowej: a) kąty prowadzenia elektrody, b) spoina czołowa, c) spoina pachwinowa, d) napawanie. [1, s. 344]

Spawanie łukowe różnych materiałów. Spawanie stali niestopowych – wśród nich można

wyodrębnić trzy grupy: stale dobrze spawane, które zawierają do 0,25% węgla, stale o ograniczonej spawalności zawierające 0,25%÷0,4% węgla, oraz stale trudno spawalne, czyli takie gdzie zawartość węgla przekracza 0,4%. Stale należące do pierwszej grupy (poniżej


0,25% węgla) można spawać dużym zakresem natężenia prądu, można stosować dowolne ściegi i spawać w temperaturze poniżej 0°C. Wszelkiego rodzaju występujące naprężenia, są łagodzone odkształceniem plastycznym. Aby zapobiec zbyt szybkiemu stygnięciu, które powoduje powstawanie pęknięć można podgrzać materiał spawany do temperatury 200÷300°C. Inną metodą zapobiegającą pęknięciom jest stosowanie niskiego natężenia prądu spawania i wykonywanie pierwszego ściegu krótkim łukiem tak, by był dość gruby. Należy zapamiętać, iż stale zawierające powyżej 0,25% węgla nie mogą być spawane w temperaturze 0°C oraz nie powodują one odkształceń plastycznych, które mogą złagodzić naprężenia.

Stale niskostopowe – to takie, w których zawartość składników stopowych nie przekracza 2,5%. Pierwiastki takie jak mangan, krzem, chrom, nikiel, wanad, molibden mają pozytywny wpływ w postaci zwiększenia właściwości mechanicznych, czy też zwiększenia wytrzymałości materiału, odporności na korozję, żaroodporności, ale tym samym powodują większą hartowność, która jest przyczyną pękania stali oraz trudności z otrzymaniem spoiny o takich samych właściwościach jak materiał spawany. Można jednak temu zapobiec kierując się następującymi wskazówkami: − należy starannie przygotować brzegi metali przed spawaniem, − zwiększając średnice elektrody oraz natężenie prądu spawania zapobiega się

podhartowaniu, − utrzymanie przez odpowiedni czas materiału i strefy wpływu w temperaturze 200÷350°C

zapobiega hartowaniu, dodatkowo należy spawać wielościegowo, sposobem kaskadowym,

− podgrzewając stale przed, w trakcie i po spawaniu zmniejszamy szanse na powstanie pęknięć,

− koniecznością jest też stosowanie naprężania odprężającego. Stale wysoko stopowe tak samo jak niskostopowe zawierają domieszki innych

pierwiastków z tym, że ich zawartość przekracza 2,5%. Takie stale mają duży współczynnik skurczu i słabo przewodzą ciepło. Choć wszystkie stale wysokostopowe są trudne do spawania to jednak te zawierające duże ilości chromu nastręczają dużych trudności w postaci łatwości pękania podczas procesu spawania, wytwarzające się tlenki chromu utrudniają łączenie spoiwa z metalem, oraz ograniczają jej odporność na korozje. Podczas spawania grubych stali wysokostopowych należy podgrzewać je do temperatury 150÷200°C, a po zakończeniu całego procesu spawania studzić bardzo powoli. Zaleca się również wyżarzanie w temperaturze 600÷850°C. Stale wysokostopowe chromowe, kwasoodporne i żaroodporne nie nastręczają dużych trudności w spawaniu łukowym elektrodami otulonymi, jednakże podczas tego procesu powstają silne odkształcenia spawalnicze, oraz naprężanie, które są przyczyną pękania.

Spawanie żeliwa może odbywać się łukiem elektrycznym zarówno na zimno jak i na gorąco. Spawanie na zimno łukiem elektrycznym musi odbywać na tyle wolno, by spawany materiał nie podgrzał się do temperatury wyższej niż 60÷70°C. Aby spawanie przyniosło oczekiwane rezultaty należy przed jego rozpoczęciem dokładnie określić rodzaj żeliwa, to znaczy, czy jest ono szare czy białe. Należy również ustalić rozmiar pęknięcia, na jego końcach trzeba wywiercić otwory (1/3 średnicy grubości metalu), które zapobiegną powiększeniu się pęknięcia. Brzegi należy oczyścić bardzo dokładnie oraz zukosować. Spawać należy krótkimi odcinkami, by nie spowodować nagrzania się żeliwa. Po zakończeniu spawania pęknięcia, trzeba zaspawać wcześniej wywiercone otwory. Żeby zapobiec powstawaniu pęknięć oraz zmniejszyć naprężenia skurczów należy zaraz po zakończeniu spawania to znaczy nim metal wystygnie, przemłotkować go. Do tego rodzaju spawania używa się prądu stałego.


Spawanie żeliwa na gorąco – jest znacznie lepszym sposobem niż spawanie na zimno. Przed rozpoczęciem spawania przedmiot należy podgrzać do temperatury 700÷800°C, jednak trzeba pamiętać, że nie wolno nagrzewać zbyt szybko, najwyżej 100°C na godzinę. Nagrzewanie może się odbywać w piecu gazowym bądź elektrycznym. Do tego rodzaju spawania używa się elektrod otulonych lub pałeczek żeliwnych. Zawarty w nich krzem i węgiel wyrównują straty tych składników powstałe podczas spawania. Spawanie powinno być wykonywane w pozycji podolnej.

Spawanie miedzi jest procesem bardzo trudnym ze względu na dużą przewodność cieplną tego materiału, oraz tworzenie się podczas spawania trudno topliwych tlenków miedzi. Do spawania miedzi stosuje się elektrody miedziane otulone oznaczone zwykle symbolem ECuS [2, s. 304]. Spawanie odbywa się w pozycji podolnej. Blachy powinny być podniesione pod kątem 6° do kierunku spawania. Blachy o grubości powyżej 4 mm ukosuje się na V, a grubsze na X. Do spawania powinien być stosowany prąd stały, do elektrody podłączony powinien być biegun dodatni. Natężenie powinno wynosić 80÷100 A na 1 mm grubości elektrody. Podczas spawania łuk powinien być krótki, gdyż w przeciwnym wypadku powstaną pory i pęcherze gazowe. Ponieważ elektrody stosowane do spawania miedzi są wyjątkowo wrażliwe na wilgoć, należy je przed spawaniem suszyć w temperaturze 350÷400°C przez dwie lub trzy godziny. Nie polecane jest wykonywanie spoin wielowarstwowych, gdyż przy spawaniu miedzi w ten sposób istnieje duża rozszerzalność oraz skurcze, które powodują naprężenia, a co za tym idzie pękanie spoin. Jeśli już decydujemy się na wykonywanie spoin wielowarstwowych to trzeba każdą spoinę wymłotkować na gorąco – takie działanie powoduje rozdrobnienie kryształów, czyli jednocześnie zwiększenie wytrzymałości spoiny.

Spawanie aluminium jest także procesem trudnym ze względu na dużą przewodność ciepła aluminium oraz tworzenie się tlenków aluminium, które trudno się topią. Spawanie jest możliwe przy pomocy elektrod aluminiowych otulonych, gdzie w otulinie znajdują się chlorki oraz fluorki metali alkalicznych i kriolitu (taka otulina jest niehigroskopijna i trwała). Do spawania stosuje się prąd stały, a elektrodę przyłącza się do bieguna dodatniego. Średnica elektrody powinna być większa o 1mm od połowy grubości łączonych blach. Spoiny należy układać ściegami prostymi, a nie zakolowymi w położeniu podolnym lub pochyłym o 45° [2, s. 306]. Zanim rozpoczniemy spawanie blach aluminiowych, ich brzegi należy starannie oczyścić za pomocą płomienia z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń, tłuszczy, czy resztek wilgoci, następnie przetrzeć je szczotką stalową. Niezależnie od tego, czy blacha jest ukosowana (ukosuje się blachy powyżej 6 mm – na Y lub V, powyżej 15mm na X) czy nie, najlepiej jest spawać ją w pozycji podolnej. W blachach powyżej 2 mm, należy zostawić odstęp (2÷4mm), a blachy powyżej 4 mm powinny być podgrzane (200÷250°C) przed spawaniem. Tu również należy unikać wykonywania spoin wielowarstwowych. Po zakończeniu spawania i ostygnięciu spoiny, należy ją dokładnie oczyścić z żużlu przy pomocy szczotki stalowej i przemyć wodą. Jeśli natomiast chodzi o spawanie stopów aluminium, to możliwe jest to tylko przy stopach: PA1, PA2, PA4, PA11, PA20 i PA47, wówczas stosuje się elektrody o rdzeniu ze stopu aluminiowego. Przy czym stop PA4 przy większej grubości jest niemożliwy do spawania. 4.4.1.2. Spawanie w osłonie gazów

Spawanie w osłonie gazów jest wariantem spawania łukiem elektrycznym, w tych metodach gaz chroni rozgrzany i płynny metal przed wpływem czynników atmosferycznych. W zależność od zastosowanej elektrody, łuku elektrycznego i gazu ochronnego mamy do wyboru kilka metod: − metoda TIG (WIG – Tungsten Inert Gas) – łuk jarzy się między nietopliwą elektrodą

a materiałem w osłonie argonu lub helu,


− metoda MIG (Metal Inert Gas) – elektroda metalowa topi się w osłonie argonu lub helu, − metoda MAG (Metal Active Gas) – elektroda metalowa topi się w osłonie CO2 (gaz

aktywny) lub jego mieszankach z innymi gazami spawalniczymi, − spawanie plazmowe (zostanie opisane w następnym rozdziale) [3, s. 164].

Rys. 18. Metody spawania w osłonie gazów. [5]

Metody te jak wszystkie inne mają swoje wady jaki i zalety. Wady to:

− duży rozprysk metalu, − stosowanie drutów o małej średnicy, − niemożność wprowadzenia składników stopowych.

Pomimo tych wyżej wymienionych wad, zalety mają istotne znaczenie dla stosowania tych metod. Do zalet należy: − duża wydajność, − łatwość obserwacji układania spoiny, − dobre własności mechaniczne połączeń, − możliwość spawania w różnych pozycjach, − możliwość mechanizacji i robotyzacji spawania.

Każdy z zastosowanych gazów spełnia konkretne zadnie, ich użycie nie jest w żadnym wypadku przypadkowe. I tak argon z racji swojej dużej gęstości utrzymuje atmosferę z dala od jeziorka spawalniczego. Hel ma dużą wydajność ciepła, a to pomaga w odprowadzaniu ciepła z łuku spawalniczego od elementu spawanego co znacznie zwiększa wytopienie. Natomiast CO2 poprzez chemiczne reakcje z płynnym metalem wpływa na odprowadzanie ciepła, poprawia wytop, oraz wpływa na łagodny wygląd spoiny zmniejszając napięcie powierzchniowe.

Metoda TIG – w tej metodzie łuk jarzy się między nietopliwa elektrodą wolframową a materiałem spawanym znajdującym się w osłonie gazów ochronnych. Urządzenia, które stosuje się do spawania tą metodą, mogą być zasilane zarówno prądem zmiennym jak i stałym. Ważne jest, iż do zajarzenia się łuku konieczne będą jonizatory wielkiej częstotliwości. Z metody tej korzysta się przy spawaniu aluminium i jej stopów (prąd przemienny), miedzi i jej stopów (prąd stały), oraz stali wysokostopowych. Można również spawać nią stale niskowęglowe i niskostopowe, ale nie stosuje się jej, gdyż jest ona zbyt kosztowana w przypadku wyżej wymienionych materiałów.

Urządzenia do spawania metodą TIG budowane są w trzech wersjach, to znaczy może być urządzenie w jednej obudowie, w którym istnieje możliwość przełączenia z prądu przemiennego na prąd stały. Dokonuje się tego za pomocą przełącznika, takie urządzenie


może być również wykorzystywane do spawania elektrodami otulonymi. Może również występować przystawka do spawania metodą TIG. Taką przystawkę podłącza się w zależności od tego jaki potrzebujemy prąd albo do spawarki na prąd stały albo do transformatora (prąd przemienny). Przystawka jest bardzo praktyczna ze względu na swoje niewielkie rozmiary. Trzeci rodzaj urządzenia to takie, w którym w jednej obudowie istnieje możliwość spawania metodami TIG, MIG, MAG, oraz elektrodą otuloną.

W Polsce produkowanych jest wiele urządzeń do spawania w osłonie argonu metoda TIG. Pośród najbardziej rozpowszechnionych znajduje się urządzenie typu MONTIG-201. Służy ono do spawania wszystkich stali, miedzi i jej stopów, oraz aluminium i jej stopów.

Rys. 19. Urządzenie do spawania metodą TIG typu MONTIG-201. [1, s. 375]

Urządzenie to w zależności od potrzeb może być zasilane prądem stałym lub przemiennym. W części źródłowej ma ono prostownik spawalniczy oraz transformator spawalniczy a także baterię kondensatorów, która ma na celu poprawianie stałej składowej w prądzie przemiennym. Natomiast w części sterowniczej znajdują się oczywiście układy sterujące, a także jonizator do zajarzenia łuku elektrycznego. Można do niego podłączyć trzy typy uchwytów spawalniczych. Poza tym urządzenie to posiada przenośną przystawkę, której zadaniem jest regulacja prądu spawania na stanowisku pracy.

Tabela 3. Dane techniczne urządzenia typu MONTIG-201. [1, s. 374]

Typ MONTIG-201 Przeznaczenie Spawanie stali z metali nieżelaznych Napięcie zasilania w V 380;220 Prąd spawania w A 50÷200 Zużycie argonu w l/m 8÷18 Rodzaj prądu spawania Stały i przemienny Masa szafki w kg 15

Innym urządzeniem służącym do spawania metodą TIG jest urządzenie IMPULS TIG-

315. Wykorzystuje ono prąd pulsujący. Prąd spawania, który zasila łuk elektryczny przepływa jednokierunkowo, a jego wartość zmienia się skokowo między dwoma poziomami. Cechy charakterystyczne spawania prądem pulsującym to:


− do jeziorka płynnego metalu dostaje się mniejsza ilość ciepła, a to wpływa na występowanie mniejszej ilości odkształceń,

− daje możliwość zmiany struktury spoiny przez zmianę parametrów spawania, − większa stabilność łuku spawalniczego, − mała strefa spływu ciepła, − możliwość łączenia elementów różnej grubości.

Urządzenie to poza wykorzystywaniem prądu pulsującego, daje również możliwość spawania prądem stałym elektrodami otulonymi. Wykorzystuje się je do spawania stali, oraz tytanu, magnezu i ołowiu, czyli metali nieżelaznych.

Wiadomo, iż do spawania stosuje się również uchwyty spawalnicze. Tak więc istniej też stanowisko do spawania metodą TIG z zastosowaniem uchwytu spawalniczego. W zależność od potrzebnego prądu podłącza się uchwyt albo do przetwornika spawalniczego, albo do prostownicy spawalniczej. Jeżeli stosowany jest prąd o większym natężeniu to uchwyty chłodzi się wodą, którą pobiera się z wodociągu ewentualnie z układu zamkniętego. Zarówno wodę jak i argon doprowadza się do uchwytu spawalniczego za pomocą zaworów umieszczonych na instalacji przepływu. Zwykle elektrodę zajarza się, pocierając ją o materiał spawany, jednak w ten sposób następuje szybkie zużycie elektrod. Aby ograniczyć zużycie elektrodę zajarza się na węglu lub miedzi.

Rys. 20. Stanowisko do spawania metodą TIG [1, s. 376]

Jonizator jest to urządzenie, które stosuje się do zajarzenia łuku elektrycznego podczas spawania w osłonie gazów (zajarzenie łuku po przez pocieranie elektrody o materiał spawany powoduje bardzo szybkie zużycie tejże elektrody). Jonizator wytwarza wysokie napięcie, które umożliwia zajarzenie łuku elektrycznego miedzy elektrodą a materiałem spawanym, bez stykania się obu elementów. Jonizator, który działa prawidłowo, umożliwia przeskok iskry z odległości 3 – 4 mm. Poza tym jonizator ma też inne zadania podczas spawania metoda TIG, mianowicie stabilizuje łuk elektryczny przy prądzie przemiennym, oraz przy spawania aluminium rozbija trudno topliwą warstwę tlenków aluminium powstających w tym procesie. Należy dodać, iż przy spawaniu prądem stałym jonizator działa tylko do momentu zajarzenia się łuku, potem następuje automatyczne wyłączenie, natomiast przy spawania prądem przemiennym jest on uruchomiony cały czas.

Elektrody do spawania metodą TIG wykonane są z wolframu, ponieważ jest to metal mający najwyższą temperaturę topnienia. Poza tym ma on minimalną zdolność parowania w wysokiej temperaturze. Dodatkowo dobrze przewodzi ciepło, oraz ma niski współczynnik rozszerzalności liniowej. Jednakże jego wadą jest, iż silnie podgrzany, rekrystalizuje co powoduje rozrost ziaren, a te negatywnie wpływają na jakość elektrod. W celu uniknięcia tego dodaje się do elektrod specjalne dodatki, które hamują rozrost ziaren.


Argon jest gazem, który stosuje się przy spawaniu metodą TIG. Jest to gaz bezbarwny oraz bezwonny, znajduje się w powietrzu w śladowych ilościach (0,935%). Nie wchodzi w reakcje z innymi pierwiastkami. Argon, który jest używany do spawania, musi mieć odpowiednią czystość. Argon z domieszką azotu uniemożliwia spawanie aluminium i jego stopów (można je spawać argonem o czystości 99,99% Ar), jednakże nie przeszkadza w spawaniu stali odpornych na korozję.

Techniki spawania przy zastosowaniu metody TIG. Bardzo istotne znaczenie dla uzyskania prawidłowej spoiny ma ustawienie uchwytu spawalniczego i pałeczki spoiwa względem materiału spawanego. Inaczej ustawia się uchwyt spawalniczy jeśli materiał jest gruby, a inaczej jeśli jest cienki.

Rys. 21. Pochylenie uchwytu spawalniczego:

a) przy blachach cienkich, cienkich, b) przy blachach grubych. [1, s. 379]

Spawanie elektrodą nietopliwą (wolframową) w pozycji podolnej – różni się tylko nieznacznie od spawania palnikiem acetylenowo- tlenowym. Różnica polega na sposobie prowadzenie uchwytu spawalniczego – prowadzi się go bez ruchów bocznych, oraz na podawaniu spoiwa – podaje się je ruchem prostym, osiowym lub ruchem bocznym. Przy zastosowaniu tej metody istnieje pewna trudność, mianowicie zachodzi pewne prawdopodobieństwo dotknięcia końcem pałeczki spoiwa do elektrody wolframowej, aby tego uniknąć trzeba w momencie podawania spoiwa lekko unieść uchwyt spawalniczy. Dodatkowo przy zastosowaniu tej metody można spawać tylko w lewo.

Spawanie w pozycji naściennej – prowadzenie uchwytu spawalniczego oraz podawanie spoiwa odbywa się w ten sam sposób co w spawaniu w pozycji podolnej. Grubsze blachy spawa się wieloma ściegami, ściegi układa się prosto lub zakosowo. Istotne jest, żeby przy układaniu ściegu licowego metodą zakolową układać spoinę pod kątem 45° - dzięki temu uzyska się płaskie lico.

Spawanie w pozycji pionowej przy układaniu spoin czołowych i pachwinowych z góry na dół jest takie samo jak spawanie w pozycji podolnej (ten sam sposób trzymania uchwytu i podawania spoiwa). Również przy grubych blachach układa się spoiny wielościegowe.

Metody MIG i MAG – spawanie przy pomocy elektrody topliwej w osłonie gazów obojętnych (MIG) lub aktywnych (MAG). Podczas spawania w łuku topi się elektroda drutowa, przesuwana przy pomocy podajnika przez styk prądowy. Drut przechodzi przez dyszę, do której doprowadzany jest gaz osłonowy. Topiący się drut, który jest materiałem dodatkowym, tworzy razem ze stopionymi krawędziami spawanego materiału spoinę.

Ponieważ spawanie tymi metodami przeprowadza się przy dużych gęstościach prądowych, elektrody topią się bardzo szybko – daje to dużą wydajność. Są trzy metody przechodzenia metalu z elektrody do spoiny: − natryskowy, − kroplowy, − mieszany.

Metodą MIG spawa się te same materiały, które są spawane metodą TIG z tym, że jest ona tańsza. Metodę MAG stosuje się do spawania stali niskowęglowych oraz niskostopowych.


Przy spawaniu tymi metodami należy pamiętać, że szybkość podawania drutu (elektrody) jest stała i nie jest zależna od napięcia w łuku elektrycznym. Długość drutu wychodzącego z łuski zasilającej podlega samoregulacji. Istotne jest, żeby nie dopuścić do zdmuchiwania osłony gazowej, w tym celu należy przeprowadzać spawanie w pomieszczeniach, gdzie nie zachodzi duży ruch powietrza. Jeżeli spawanie odbywa się na zewnątrz należy zastosować specjalne osłony.

Urządzenia do spawania metodami MIG i MAG – półautomaty typu MIG/MAG przeznaczone są zarówno do spawania ciągłego jak i punktowego stali niskowęglowych w osłonie CO2 lub mieszanki tlenu i argonu, oraz stali stopowych i metali nieżelaznych w osłonie argonu. W urządzeniach tych w jednej obudowie znajduje się prostownik oraz układ sterowniczy. Prostownik składa się z trójfazowego transformatora, zespołu prostowniczego, dławika, zasilacza układu sterowania, oraz systemu chłodzenia. Uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora mają zaczepy, które są wprowadzone na przełączniki regulacji dokładnej i zgrabnej prądu spawania. Przełączniki te są umieszczone na przedniej płycie prostownika. Przy ich pomocy uzyskuje się różne charakterystyki styczne, lekko opadające [1, s. 362].

Na blok prostowniczy składają się diody krzemowe zamontowane w układzie mostkowym. Dzięki zastosowanym w dławiku trzem zaczepom, które stabilizują prąd spawania, uzyskuje się zmniejszenie rozprysków metalu podczas spawania. Zasilacz składa się z transformatora i zespołu prostowniczego.

W innym urządzeniu jakim jest półautomat typu TYROS, zastosowano oparty na tyrystorach pełnosterowalny mostek prostowniczy. Ta część umożliwia zdalne sterowanie parametrami spawania, oraz regulacje ciągłą w całym zakresie. Istotną zaletą jest też wielkość takiego urządzenia, prostownik, który opiera się na tyrystorach jest o 10% mniejszy i lżejszy od klasycznego prostownika. Te półautomaty stosowane są do spawania metodami MIG i MAG stali niskowęglowych w osłonie CO2 oraz mieszanek gazowych a także stali stopowych i metali nieżelaznych w osłonie argonu.

W kraju produkuje się wiele urządzeń stosowanych do spawania metodami MIG i MAG, mogą one mieć ciągłą regulacje prądu (odznaczają się lepszymi własnościami spawalniczymi) lub stopniową regulację prądu. W produkcji są również urządzenia uniwersalne, które umożliwiają spawanie zarówno metodą MIG, MAG jaki i TIG – wystarczy tylko przełączyć przycisk. Istnieją również urządzenie sterowane komputerowo, w których metodę wybiera się za pomocą dyskietki w zależności od tego, jaki materiał będzie spawany, jaką ma grubość i jaka zastosowana będzie pozycja spawania.

Ważnym elementem koniecznym przy spawaniu są reduktory. Wszystkie reduktory są zbudowane na podobnej zasadzie. Reduktory stosowane do dwutlenku węgla oraz argonu są wyposażone w rotametry (zamiast manometrów), ich zadaniem jest wskazywanie wydatku gazu w litrach na minutę.

Przy spawaniu z wykorzystaniem CO2 czasem stosuje się podgrzewacze. Wydostający się z butli gaz zamarza, co powoduje przerwy w przepływie. Aby temu zapobiec montuje się taki podgrzewacz na rurce między butlą a reduktorem. Temperaturę można regulować w zależności od potrzeb.

Druty do spawania metodą MAG czyli w osłonie CO2 i mieszanek gazowych muszą mieć odpowiedni skład chemiczny. Podczas spawanie druty powinny dawać spoiwo o podobnym składzie chemicznym do metalu spawanego, oraz uwzględniać utleniające się działanie gazów. Tlen wchodzi w reakcje z metalem, przez co tworzona spoina ma nieodpowiednie właściwości wytrzymałościowe oraz chemiczne. Aby temu zapobiec do drutu dodaje się związki, które ograniczają szkodliwe działanie tlenu są to miedzy innymi: krzem (Si), mangan (Mn), aluminium (Al) oraz tytan (Ti).


Stosowane do niedawna druty do spawania stali niestopowych i niskostopowych, były oznaczone symbolami SG1, SG2, SG3. Do spawania warsztatowego stosuje się głównie druty o oznaczeniach: G3Si1 i G4Si1, które są odpowiednikami SG1 i SG2. Druty mają zwykle średnice 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4 mm – średnica drutu decyduje o gęstości prądu, a w efekcie o głębokości wtopienia.

Technika spawania metodami MIG i MAG – blachy, których grubość nie przekracza 4 mm, można połączyć za pomocą jednego ściegu. Takie spoiny jednościegowe wykonuje się prowadząc uchwyt ruchem jednostajnym jeśli jest to blacha cienka, na blachach grubszych uchwyt prowadzi się ruchami bocznymi, by wykonać ten rodzaj spoiny.

Rys. 22 Spawanie jednościegowe w pozycji podolnej [1, s. 371]

Blachy, których grubość przekracza 4 mm należy przed spawaniem zukosować i spawa

się je wielościegowo w pozycji podolnej. Spoiny graniowe, krawędziowe i narożne wykonuje się łukiem zwarciowym. Ściegi wypełniające na blachach do 8 mm grubości wykonuje się również łukiem zwarciowym krótkim. Na blachach grubszych tj. powyżej 8 mm w pozycji podolnej ściegi wypełniające wykonuje się łukiem natryskowym. Przy łuku natryskowym zwiększa się wydajność spawania [1, s. 371]. Spoiny pachwinowe wykonuje się jednościegowo jeśli spoina ma grubość od 4÷8 mm, powyżej 8mm wykonuje się je wielościegowo.

Rys. 23 Wykonywanie spoin pachwinowych. [1, s. 372]

Spawanie w pozycji pionowej – można spawać zarówno z góry na dół jak i z dołu do

góry. Ten pierwszy sposób stosuje się do spawania blach cienkich poniżej 4 mm. Dzięki tej technice można uzyskać płaskie lico, jest również duży przetop, no i oczywiście daje ona dużą wydajność. Przy blachach grubszych stosuje się ten drugi sposób (z dołu do góry) – wykonuje się tak ścieg graniowy, ściegi wypełniające oraz lico. Układając ścieg graniowy uchwyt prowadzi się ruchem jednostajnie postępowym. Układając ścieg wypełniający i lico uchwyt należy prowadzić ruchami poprzecznymi.


Rys. 24 Technika wykonywania spoin czołowych w pozycji pionowej:

a) z góry na dół, b) z dołu do góry.[1, s. 372]

Usuwanie skutku skurczu spoin – wiadome jest, iż spawanie powoduje skurcze metalu, a te są powodem naprężeń wewnętrznych oraz odkształceń. Bywa, że pewne odkształcenia są tolerowane, ale zwykle konieczne jest ich usunięcie lub wygładzenie choćby ze względów estetycznych. Jednakże są to działania trudne i kosztowne, niewłaściwie wykonywane może doprowadzić do jeszcze większych odkształceń, a nawet do zniszczenia.

Mniejsze elementy można prostować na prasie poprzez wyginanie. Dokonuje się tego przy pomocy płomienia gazowego. Podgrzewa się je, a następnie prostuje. Tego rodzaju operacje stosuje się zwykle w produkcji seryjnej i stosuje się do tego odpowiednie narzędzia.

Rys. 25 Skutki jednostronnego grzania pręta a) prostego, b) krzywego. [1, s. 171]

Inną metoda jest podgrzewanie płomieniem gazowym, dokonuje się wtedy prostowania

i odprężania. Cała operacja polega na przykład na podgrzaniu wybrzuszenia znajdującego się na blasze, podgrzewa się aż do ciemnoczerwonego żaru, wówczas gorący metal nie będzie mógł się swobodnie wydłużać. Przez sąsiedztwo z zimnym metalem zacznie stygnąć i kurczyć się, a tym samym zlikwiduje wybrzuszenie. Aby cały proces przyspieszyć można chłodzić zimnym strumieniem powietrza lub wodą. Istotne jest, iż przez kilkakrotne punktowe podgrzewanie blachy wprowadza się tak duże naprężenia, że pofalowana blacha może stać się idealnie prosta.


Rys. 26. Przykłady prostowania i odprężania przez podgrzewanie płomieniem gazowym. [1, s. 171]

Wykrzywione dźwigary itp. konstrukcje spawane z rur należy podgrzewać w miejscach

wypukłych. Najpierw gorący metal zostaje spęczony, następnie stygnąc wygina się w stronę nagrzewaną i w ten sposób prostuje się. Naprężenia wewnętrzne usuwa się poprzez stosowanie palników, które przesuwa się wzdłuż spoiny. Po zakończeniu pracy z palnikiem, nie chłodzi się podgrzanego miejsca, ale zostawia by samo ostygło – w ten sposób dochodzi do wyżarzenia odprężającego.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co nazywamy spawaniem elektrycznym? 2. Na czym polega spawanie łukiem krytym? 3. Czym jest łuk elektryczny, jak powstaje i czym się charakteryzuje? 4. W jaki sposób dzielimy elektrody? 5. Czym się różnią elektrody otulone od elektrod nieotulonych i do czego służą? 6. Jakie są rodzaje otulin i jakie mają zastosowanie? 7. Jak oznaczane są elektrody? 8. Jakie urządzenia służą do spawania? 9. Czym charakteryzuje się metoda TIG? 10. Jakie urządzenie, elektrody i gazy stosuje się przy spawaniu metodą TIG? 11. Jakie pozycje spawania stosujemy przy zastosowaniu metody TIG? 12. Jakie są różnice przy spawaniu metodami MIG i MAG? 13. Jakie urządzenia, elektrody i gazy są stosowane do spawania metodami MIG i MAG? 14. Jakie pozycje spawania stosujemy przy metodach MIG i MAG?


4.4.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Dobierz parametry spawania i wykonaj połączenia blach metodą spawania łukowego wykorzystując elektrody o średnicach 2,5 i 4 mm.


Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z przepisami bhp i ochrony środowiska podczas prac spawalniczych, 2) przygotować stanowisko spawalnicze, 3) zgromadzić niezbędne przyrządy, urządzenia i narzędzia, 4) przygotować blachy do łączenia metodą spawania, 5) założyć odzież ochronną wykorzystywaną w pracach spawalniczych, 6) sprawdzić pod nadzorem nauczyciela stan techniczny przewodów elektrycznych, przed

włączeniem do sieci elektrycznej, 7) dobrać odpowiednie natężenie prądu spawania dla elektrody o średnicy 2 mm, 8) zajarzyć łuk elektryczny i wykonać spoinę na całej długości łączonych elementów, 9) oczyścić spoinę, 10) dobrać odpowiednie natężenie prądu spawania dla elektrody o średnicy 4 mm, 11) zajarzyć łuk elektryczny i wykonać spoinę na całej długości łączonych elementów, 12) oczyścić spoinę, 13) dokonać porównania i analizy wykonanych połączeń, 14) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

− urządzenie spawalnicze (transformator lub prostownik spawalniczy), − narzędzia do cięcia blach, − narzędzia do czyszczenia blach, − odzież ochronna, − elektrody o średnicach 2 i 4mm, − blacha o grubości 3mm. Ćwiczenie 2 Dobierz parametry spawania (posuw drutu i natężenie prądu) i wykonaj połączenia blach o grubości 5mm w pozycji podolnej metodą MAG.


1) zapoznać się z przepisami bhp i ochrony środowiska podczas prac spawalniczych, 2) przygotować stanowisko spawalnicze, 3) zgromadzić niezbędne przyrządy, urządzenia i narzędzia, 4) przygotować blachy do łączenia metodą spawania, 5) założyć odzież ochronną wykorzystywaną w pracach spawalniczych, 6) sprawdzić pod nadzorem nauczyciela stan techniczny przewodów elektrycznych, przed

włączeniem do sieci elektrycznej, 7) dobrać odpowiednie natężenie prądu spawania i posuw drutu,


8) zajarzyć łuk elektryczny i wykonać odpowiednią liczbę ściegów na całej długości łączonych elementów,

9) dokonać porównania i analizy wykonanych połączeń. 10) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − urządzenie spawalnicze (transformator lub prostownik spawalniczy), − narzędzia do cięcia blach, − narzędzia do czyszczenia blach, − odzież ochronna, − blacha o grubości 5mm. 4.4.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz:

Tak Nie

1) przygotować blachy do spawania łukowego? 2) sprawdzić sprzęt przed rozpoczęciem procesu spawania? 3) zajarzyć łuk elektryczny? 4) dobrać natężenie prądu z zależności od stosowanej elektrody? 5) oczyścić spoinę? 6) przygotować stanowisko i sprzęt to spawania metodą MAG? 7) dobrać odpowiednie natężenie prądu spawania i posuw drutu? 8) wykonać odpowiednią liczbę ściegów na całej długości łączonych

elementów?


4.5. Nowoczesne metody spawania 4.5.1. Materiał nauczania

Spawanie gazowe oraz spawanie elektryczne w tym spawanie w osłonie gazów należą do tradycyjnych technologii spawania, współcześnie coraz częściej są wypierane przez nowoczesne metody spawania, do których należą: − spawanie wiązką elektronów, − spawanie laserowe, − spawanie plazmowe.

Spawanie wiązką elektronów – zwane też spawaniem elektronowym polega na stapianiu brzegów łączonych metali strumieniem lub wiązką elektronów. Elektroda wolframowa pod wpływem działania energii elektrycznej nagrzewa się do wysokiej temperatury i staje się źródłem emisji elektronów.

Rys. 27. Schemat spawania elektronowego w próżni: 1 – elektroda wolframowa (katoda),

2 – anoda otworowa, 3 – urządzenie wysokiego napięcia, 4 – soczewki sterujące, 5 – zasilanie soczewek sterujących, 6 – magnesy ogniskujące, 7 – materiał spawany, 8 – komora próżniowa,

9 – zasilanie żarzenia elektrody. [2, s. 49]

Emitowane z katody elektrony z dużą prędkością przemieszczają się w kierunku anody (materiał spawany). Strumień elektronów może mieć średnicę od 0,3 mm do 1 mm. W momencie zderzenia z materiałem spawanym traci część swojej energii, która zmienia się na ciepło. Ilość wydzielanego ciepła w tym przypadku może być nawet do 1000 razy większa niż np.: przy spawaniu łukowym elektrodami otulonymi. Taka ilość ciepła umożliwia szybkie stapianie się materiałów, również tych uważanych za trudno topliwe.

Podczas spawania tą metodą zachodzi zjawisko nazywane ogniskowaniem wiązki, występuje ono na skutek jonizacji par metali. Ogniskowanie wiązki, wraz z dużą ilością wydzielanej energii sprawiają, że wiązka przenika w głąb metalu wyjątkowo łatwo co daje bardzo wąską spoinę. Takiej spoiny nie sposób uzyskać przy zastosowaniu żadnej innej metody.

Spawanie wiązką elektronów odbywa się zazwyczaj w próżni wynoszącej ok. 0,0133 Pa – jest to główny powód niestosowanie tej metody na skale przemysłową. Stosuje się ją do spawania niewielkich elementów wykonanych między innymi z: − wolframu, − molibdenu, − tantalu, − tytanu, − wanadu,


− niobu, − berylu, − cyrkonu.

Rys. 28. Przykład elementów spawanych wiązką elektronów. [3, s. 167]

Do zalet spawania wiązką elektronów zaliczamy:

− możliwość spawania materiałów różniących się własnościami fizycznymi, − możliwość spawania materiałów o bardzo małych przekrojach, − uzyskiwanie spoiny o bardzo dużym stopniu czystości, − małe odkształcenia spawalnicze w złączu, − bardzo małą strefę wpływu ciepła, − możliwość spawania we wszystkich pozycjach.

Do wad zaliczamy: − wysoki koszt stanowiska, − ograniczoną wielkość spawanych przedmiotów, − konieczność zabezpieczenia przed promieniowaniem.

Rys. 29. Schemat urządzenia do spawania wiązką elektronów: 1. katoda, 2. anoda,

3. soczewki elektromagnetyczne, 4. wzierniki, 5. spawany przedmiot, 6. stolik roboczy, 7 pompa dyfuzyjna, 8. próżniomierz, 9. pompa.[3, s. 168]

Spawanie wiązką elektronów stosowane jest zwykle tam, gdzie wymagane jest

stworzenie połączenia o wysokich własnościach, czyli między innymi w przemyśle elektrotechnicznym, w przemyśle samochodowym, a także w technice jądrowej oraz energetyce. Grubość spawanych materiałów może się wahać od 0,05mm do 300mm. Metody tej nie można stosować do spawania cynku, jego stopów, a także żeliwa szarego i niskowęglowych stali nieuspokojonych.

Spawanie laserowe – jest obecnie najnowocześniejsza metodą spawania. Laser jest to niezwykle spójna wiązka ciepła o bardzo wysokiej temperaturze. Gęstość mocy promienia laserowego jest rzędu gigawatów na 1 cm2. Wiązka ciepła lasera jest wystarczająca do stopienia metalu. Efekty można maksymalizować łącząc wiązkę światła ze strumieniem gazu wydostającego się pod ciśnieniem z dyszy palnika.


Generalnie mówiąc metoda ta polega na topieniu przedmiotów ciepłem otrzymanym w wyniku doprowadzenia do złącza skoncentrowanej wiązki światła o dużej gęstości energii. [3, s. 168]

Najpopularniejsze lasery stosowane obecnie w przemyśle są to lasery CO2 mające moc maksymalną 10 kW. Wykorzystuje się je do spawania oraz cięcia. W produkcji oraz użytku są również lasery molekularne CO2, których moc maksymalna wynosi 25 kW.

Rys. 30. Schemat działania lasera gazowego. [3, s. 168]

Spawanie laserowe ma kilka istotnych zalet, należą do nich między innymi:

− wiązkę laserową można przesyłać w powietrzu na znaczną odległość, − wiązka laserowa nie podlega działaniu pola magnetycznego, − podczas tego spawania nie powstaje promieniowanie X.

Jednakże jak wszystko ma też wady, a są nimi przede wszystkim znaczne koszty zastosowania tej metody oraz ograniczona grubość spawanych materiałów, nie może ona przekroczyć 15 mm.

Rys. 31. Połączenia uzyskane przy pomocy spawania laserowego. [3, s. 169]

Spawanie laserowe stosuje się głównie w przemyśle motoryzacyjnym do spawania

karoserii oraz podwozi samochodowych, a także w przemyśle maszynowym do spawania części maszyn takich jak koła zębate, półosie napędowe, pierścienie synchronizatorów i wielu innych. Znalazło również zastosowanie w przemyśle kosmicznym, lotniczym, elektronicznym oraz medycznym. Laserem można spawać te same materiały, które spawa się wiązką elektronów. Istotne jest, iż przy zastosowaniu tej metody naprężenia i odkształcenia pojawiające się przy zastosowaniu tradycyjnych metod spawania prawie nie występują.


Rys. 32. Przykład spawania laserem rozdzielacza ze stali nierdzewnej (wg TRUMPF GmbH). [2, s. 50]

Spawanie plazmowe – polega ono na stapianiu brzegów za pomocą łuku plazmowego,

który powstaje pomiędzy elektrodą wolframową, a spawanym materiałem. Plazma to strumień zjonizowanego gazu którym zwykle jest argon. Plazma dopływa do dyszy palnika, tam następuje koncentracja wolnych elektronów, jonów oraz pojedynczych atomów – to wszystko wytwarza bardzo wysoką temperaturę, która sięga nawet do 10000°C.

Rys. 33. Schemat palnika plazmowego: 1. katoda, 2. dysza plazmowa, 3. łuk plazmowy, 4. izolacja,

5. osłona gazowa, 6. źródło zasilania łuku głównego, 7. źródło zasilania łuku pomocniczego, 8. jonizator .[3, s. 170]

Ze względu na budowę urządzeń, spawanie plazmowe można podzielić na dwa rodzaje,

mianowicie jest spawanie mikroplazmowe, które dotyczy łączenia cienkich materiałów o grubości 0,1÷1,5 mm przy zastosowanym natężenia prądu rzędu 20 A. Drugi rodzaj to spawanie plazmowe, które zajmuje się łączeniem materiałów o grubości przekraczającej 1,5 mm z zastosowaniem natężenia prądu powyżej 20 A. Wykorzystuje się je głównie do spawania stali wysokostopowych oraz wszystkich stopów metali nie żelaznych z wyjątkiem aluminium i jego stopów.

Spawanie plazmowe można wykonać zarówno z dodatkiem jak i bez dodatku spoiwa. Elementy, które będą podlegały spawaniu plazmowemu, należy przed całym procesem starannie przygotować. Do spawania mikroplazmowego w kraju stosuje się miedzy innymi urządzenie typu FP1-15, które jest dostosowane do spawania prądem stałym o natężeniu


prądu między 0,5 a 20A. Innym urządzeniem, które jest używane do spawania mikroplazmowego jest MSP-51. Stosuje się je głownie do ręcznego spawania stali nisko i wysokostopowych, a także metali nieżelaznych oczywiście z wyjątkiem aluminium oraz magnezu. Spawane mogą być elementy o grubości pomiędzy 0, 1 a 2 mm, przy zastosowanym natężeniu prądu do 20A.

Rys. 34. Urządzenie inwertorowe do spawania mikroplazmowego typu MSP-15. [2, s. 48]


Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie są nowoczesne metody spawania? 2. Na czym polega spawanie wiązką elektronów? 3. Jakie materiały można spawać wiązką elektronów? 4. Jakie są wady i zalety spawania wiązką elektronów? 5. Co nazywamy spawaniem laserowym? 6. Co nazywamy spawaniem plazmowym? 4.5.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Opisz schemat palnika plazmowego i opisz proces spawania plazmowego. (załącznik 3) Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z literatura wskazaną przez nauczyciela, 2) zapoznać się z budową palnika plazmowego, 3) opisać schemat palnika, 4) opisać proces spawania plazmowego, 5) dokonać analizy ćwiczenia, 6) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − załącznik 3, − palnik plazmowy, − instrukcja obsługi palnika plazmowego.


Załącznik 3 Karta ćwiczenia

Imię i nazwisko........................................................................................................................

Opisz schemat palnika plazmowego i scharakteryzuj proces spawania plazmowego. Wykonaj ćwiczenie korzystając z tabeli.

LP Nazwa elementu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Opisz proces spawania plazmowego


Tak Nie

1) opisać schemat palnika plazmowego? 2) scharakteryzować proces spawania plazmowego? 3) określić miejsca i materiały, przy których stosujemy spawanie

plazmowe?


4.6. Cięcie termiczne 4.6.1. Materiał nauczania Ciecie termiczne metali jest to cięcie metali przy pomocy palnika tlenowego (zwanego też acetylenowo – tlenowym). Cięcie tlenem polega na utlenianiu metalu w atmosferze czystego tlenu. Powstające podczas cięcia tlenki metali szybko się stapiają i silnym strumieniem tlenu zostają wydmuchiwane na zewnątrz, w skutek czego powstaje wąska szczelina dzieląca przedmiot na dwie części. [2, s. 197] Utlenianie metalu następuje wyjątkowo szybko zwłaszcza, jeśli metal jest nagrzany oraz znajduje się w atmosferze tlenu. Istnieje oczywista prawidłowość, że im wyższa jest temperatura metalu, tym szybciej postępuje proces utleniania. Cięcie stali przy pomocy palnika polega na tym, że podgrzewa się ja do odpowiednio wysokiej temperatury wówczas tlen spala żelazo na tlenek żelaza. Tlenki żelaza, które powstają podczas cięcia rozpuszczają w sobie żelazo i tworzą z nim tym samym żużel (80% tlenku żelaza, 20% czystego żelaza). Pomimo tego, że cięcie tlenem daje świetne efekty to jednak nie wszystkie materiały można ciąć tlenem, muszą one spełniać następujące warunki: − temperatura zapłonu metalu musi być niższa od temperatury jego topliwości, − temperatura topnienia tlenków tego metalu powinna być niższa od temperatury

topliwości tego metalu, − reakcja spalania metalu w tlenie powinna być egzotermiczna, czyli powinno wydzielać

się ciepło, aby mógł nastąpić proces cięcia, − przewodnictwo cieplne ciętego metalu powinno umożliwiać nagrzanie metalu

płomieniem palnika do temperatury zapłonu. [1, s. 266] Podsumowując te wszystkie zasady uzyskujemy odpowiedź – ciąć tlenem można tylko

stale węglowe, czyli niestopowe. Ponieważ temperatura topnienia tej stali jest uzależniona od zawartości węgla. Im więcej węgla tym temperatura topnienia jest niższa. Temperatura topnienia tlenków żelaza jest stała i wynosi 1370°C. Wynika z tego, że zwiększona zawartość węgla utrudnia proces cięcia, bo temperatura topnienia metalu przybliża się do temperatury topnienia tlenków. Dlatego należy zapamiętać, iż cięciu podlegają tylko i wyłącznie metale zawierające 1,6% węgla. Metale, które zawierają więcej niż 1,6% nie dają się ciąć, podobnie jak stale stopowe chromowe, aluminium i miedź.

Tabela 4. Możliwości cięcia tlenem niektórych metali [2, s. 198] Metal Temperatura topnienia

metalu w °C Temperatura topnienia

tlenków w °C Możliwości cięcia

Stal niskowęglowa 1480 1370 Cięcie łatwe Żeliwo 1200 1370 Cięcie trudne

zwykłym palnikiem Miedź 1083 1336 Cięcie niemożliwe

zwykłym palnikiem Aluminium 660 2050 Cięcie niemożliwe

zwykłym palnikiem Chrom 1600 1990 Cięcie niemożliwe

zwykłym palnikiem

Podczas cięcia stali, zwłaszcza tej grubszej, istotne znaczenie ma również czystość samego tlenu. Jeżeli tlen jest zanieczyszczony spada prędkość cięcia oraz zwiększa się zużycie tlenu. Głównym zanieczyszczeniem tlenu jest azot – którego obecność w tlenie podczas ciecia powoduje utwardzenie krawędzi ciętego metalu. Zatem do cięcia stosuje się


tlen techniczny I i II gatunku o czystości 99,5% i 99%. Przy cięciu automatycznym można stosować tylko I gatunek. Do cięcia stosowane są również inne gazy – propan-butan, gaz miejski, gaz ziemny oraz wodór (stosowany tylko do cięcia pod wodą ze względu na fakt, iż jest droższy od acetylenu).

Do cięcia tlenem można stosować takie same palniki jak do spawania. Przy tego typu palnikach można ciąć metal o grubości do 100 mm, bywa że podczas cięcia zużywają się dysze tnące a czasem też dysze podgrzewające, które należy wymienić by kontynuować cięcie. Niektóre palniki posiadają dysze rowkowe – ich charakterystyczną cechą są rowki, które nagrzewają metal z większą siłą, co znacznie przyspiesza szybkość cięcia. Rowkami płynie mieszanka tworząca płomień podgrzewający, a środkiem dyszy płynie tlen tnący.

Rys. 35. Schemat główki palnika do cięcia tlenem (dysze pierścieniowe):

1 – dysza podgrzewająca, 2 – dysza tnąca. [2, s. 199]

Istnieją również palniki tylko do cięcia – właśnie tego rodzaju jest palnik typu PC-216A/X16. Jest to palnik acetylenowo-tlenowy, smoczkowy. Stosowany do cięcia stali konstrukcyjnych, niskostopowych, których grubość waha się w granicach od 3 do 300 mm. Każdy tego typy palnik wyposażony jest w sześć dyszy tnących oraz dwie dysze podgrzewające.

Rys. 36. Palnik acetylenowo-tlenowy do cięcia typu PC-212-A firmy PERUN. [2, s. 200]

Prawidłowa obsługa palnika do cięcia wymaga zaznajomienia się z kilkoma

podstawowymi zasadami. Należy pamiętać zatem, że zbyt silny płomień wcale nie ułatwi cięcia, powoduje on jedynie nadtopienie górnych krawędzi ciętego materiału oraz częste nawroty płomienia. Poza tym intensywny płomień podgrzewający absorbuje duże ilości tlenu, a przez to do dyszy tnącej nie dopływa tyle tlenu ile powinno. Taka sytuacja znacznie pogarsza warunki cięcia – sam proces przebiega wolno, powstaje szeroka szczelina, pojawia się nierówna powierzchnia cięcia no i oczywiście następuje większe zużycie gazów. Dlatego należy pamiętać, że prawidłowy płomień do cięcia tlenem powinien być łagodny i spokojny, gdyż służy on jedynie do podgrzewania, a to tlen ma właściwości tnące. Innym częstym błędem jest nieprawidłowa regulacja płomienia – zawiera on za duże ilości tlenu lub acetylenu. Zatem należy regulować płomień przy otwartym zaworze tlenu tnącego co zapobiegnie takim sytuacjom. Otwarcie zaworu tlenu zmienia wygląd płomienia, taki płomień nie nadaje się do cięcia, gdyż zawiera znaczne ilości acetylenu. Żeby wyregulować płomień należy powoli przykręcić zawór acetylenu na palniki, aż nastąpi wyrównanie się jądra płomienia, wtedy można zamknąć zawór tlenu. Trzeba również pamiętać, że przed


rozpoczęciem cięcia należy materiał nagrzać do temperatury zapłonu stali. Dopiero wówczas można rozpocząć cięcie.

Zanim zabierzemy się do cięcia należy przygotować stanowisko do pracy, czyli: − przyłączyć reduktory do butli, − podłączyć węże do reduktorów, − podłączyć węże do palnika, − zapalić płomień (najpierw odkręcamy zawór tlenu, na pół obrotu, a następnie zawór

acetylenu i dokonujemy regulacji płomienia). Podstawową zasadą umożliwiającą łatwe i bezproblemowe cięcie jest ustawienie główki

palnika w odległości 2 do 6 mm od materiału ciętego. Jeżeli główka palnika znajduje się bliżej może dochodzić do stapiania się krawędzi, a to będzie wymagało dodatkowych zabiegów, poza tym sam palnik strzela oraz gaśnie płomień. Natomiast zbyt duża odległość powoduje powstawanie szerokiej szczeliny cięcia. Dzieje się tak, ponieważ strumień tlenu z palnika dodatkowo pobiera z atmosfery powietrze, a to pogarsza warunki cięcia.

Rys. 37. Położenie główki palnika i jądra względem powierzchni przecinanego materiału:

a) prawidłowe, b) za niskie, c) za wysokie [2, s. 202]

Podczas cięcia istotny jest równomierny posuw palnika – takie zachowanie daje w rezultacie gładkie i równe lico. Zanim przystąpimy do cięcia należy również odpowiednio oczyścić metal, który będzie podlegał cięciu. Zanieczyszczenia w postaci farby, smaru czy lakieru znacznie utrudniają cięcie.

Cięcie plazmowe – jest to jedna z nowych metod cięcia. Różni się znacznie od cięcia

tlenem. W tej metodzie czynnikiem spalającym metal jest plazma. Plazma to strumień silnie rozgrzanych zmieszanych ze sobą gazów. Gazy składają się z jonów i elektronów powstających z par metali i gazów. Strumień plazmy tworzący łuk elektryczny ma wysoką temperaturę, wynoszącą ponad 20000°C, oraz dużą prędkość wypływu z dyszy palnika (ponad 300m/s). Wysoki potencjał energetyczny łuku plazmy jest uzyskiwany dzięki stosowaniu do cięcia mieszaniny gazów w stosunku 65% argonu i 35% wodoru, szczególnie przy cięciu grubszych materiałów (powyżej 40 mm). [2, s. 209]

Przy cięciu cieńszych materiałów stosuje się głównie powietrze lub tlen. Tlen, który jest wprowadzany do łuku plazmowego tworzy związki chemiczne ze wszystkimi składnikami wyładowania łukowego. Podczas cięcia metalu dochodzi do reakcji utleniania anody (metal) jest to bardzo korzystne, ponieważ wzrasta energia łuku, co daje większą aktywność cięcia. Dysze w palnikach plazmowych wykonane są z miedzi i posiadają wmontowane odporne na wysokie temperatury.

Palnik plazmowy taki jak w półautomacie do cięcia plazmowego typu YC11-900 jak wiadomo może osiągnąć temperaturę powyżej 20000°C. Prędkość wypływu plazmy może wynosić od 500 do 800 m/s. Dzięki swoim właściwościom palniki plazmowe znalazły szerokie zastosowanie do cięcia takich metali jak: żeliwo, stale wysokostopowe, miedź, aluminium i ich stopy.


Rys. 38. Półautomat do cięcia plazmowego typu YC11-900 [1, s. 275]

Cięcie laserowe – cięcie metali za pomocą strumieni lasera stanowi największe

osiągnięcie w dziedzinie technologii obróbki metali w produkcji przemysłowej. Promień laserowy powstaje wskutek elektrycznego wzburzenia gazu laserowego, którym najczęściej jest dwutlenek węgla CO2. Mogą być stosowane też inne gazy lub mieszanki, np.: argon, azot, hel lub tlen, dobierane zależnie od rodzaju metalu ciętego i jego grubości. [2, s. 212] Podczas cięcia materiał zostaje podgrzany przy pomocy lasera. Następuje stopienie materiału w szczelinie, tworzy się tam płynny żużel. Jest on wydmuchiwany ze szczeliny przez energię kinetyczną strumienia gazu. Cięcie laserem stosuje się do wszystkich gatunków stali oraz metali nieżelaznych. Do zalet tego cięcia należy tworzenie wąskich szczelin, duża precyzja cięcia, duża prędkość cięcia oraz małe odkształcenia cieplne.

Rys. 39. Schemat cięcia laserem stali niestopowej [2, s. 212]

Większość wysokostopowych stali i metali nie można ciąć przy pomocy tlenu ze względu

na powstawanie wysokotopliwych tlenków. Podczas cięcia stali wysokotopliwych i metali nieżelaznych oraz ich stopów stosuje się metody, które pozwalają dostarczyć do miejsca cięcia jak największą ilość ciepła koniecznego do stopienia metalu, a nie do jego spalenia.


Najczęściej stosowane specjalne metody cięcia to: − tlenowo – proszkowe – w których źródłem ciepła jest proszek żelaza spalający się

w tlenie, − łukowe i tlenowo – łukowe – w których tnie się elektrodami metalowymi lub

węglowymi, stosując niekiedy dla zintensyfikowania procesu dodatkowy nadmuch tlenu w miejsce cięcia,

− tzw. lancą – rurą ze stali niskowęglowej, wypełnioną drutami z takiej samej stali, w której źródłem ciepła jest spalanie się końcówki lancy w strumieniu tlenu (niekiedy druty zastępuje się proszkiem żelaznym, podawanym strumieniem tlenu). Lance stosuje się zarówno do przecinania materiałów metalicznych, jak i do niemetalicznych. [3, s. 172]


Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest cięcie termiczne metali? 2. Jakie warunki musi spełniać materiał by mógł być cięty tlenem? 3. Jak należy prawidłowo posługiwać się palnikiem? 4. Jakie są urządzenie do cięcia tlenem-ręcznego i maszynowego? 5. Co to jest cięcie plazmowe i czym się charakteryzuje? 6. Co to jest cięcie laserowe i czym się charakteryzuje? 7. Jakie są specjalne metody cięcia i czym się charakteryzują? 4.6.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Wykonaj proces cięcia tlenem stali węglowej niestopowej grubości 5 mm.


Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z przepisami bhp i ochrony środowiska podczas prac spawalniczych, 2) przygotować stanowisko spawalnicze, 3) zgromadzić niezbędne przyrządy, urządzenia i narzędzia, 4) zgromadzić niezbędne środki ochrony osobistej, 5) przygotować próbki ze stali węglowej niestopowej do procesu cięcia tlenem, 6) założyć odzież ochronną wykorzystywaną w pracach spawalniczych, 7) sprawdzić pod nadzorem nauczyciela stan techniczny węży i palnika, 8) zapalić płomień stosując się do instrukcji, 9) wyregulować płomień, 10) wykonać proces cięcia tlenem, 11) dokonać analizy przeprowadzonego ćwiczenia, 12) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy: − urządzenie spawalnicze, − narzędzia do czyszczenia blach, − odzież ochronna, − blacha o grubości 5mm.



Tak Nie

1) przygotować stanowisko pracy cięcia tlenem? 2) przygotować próbki potrzebne do procesu cięcia tlenem? 3) sprawdzić stan techniczny węży i palnika? 4) zapalić i odpowiednio wyregulować płomień konieczny do cięcia? 5) wykonać proces cięcia tlenem?


5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego z nich podane są 4 możliwe odpowiedzi. Tylko jedna

jest poprawna. 5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak „X”. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić poprawną odpowiedź.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie ci wolny czas. 8. Na rozwiązanie testu masz 30 minut.

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1) Powierzchnia stanowiska pracy spawacza powinna wynosić co najmniej:

a) 2 m2. b) 6 m2. c) 4 m2. d) 8 m2.

2) Wysokość pomieszczenia spawalni powinna wynosić nie mniej niż: a) 2 m. b) 4 m. c) 3,75 m. d) 2,75 m.

3) Spawacz podczas pracy nie jest narażony na:

a) promieniowanie świetlne. b) promieniowanie podczerwone. c) promieniowanie nadfioletowe. d) promieniowanie neutronowe.

4) Uwalniając porażonego spod działania prądu nie należy:

a) wyłączać napięcie. b) odciągać porażonego spod napięcia używając materiałów izolujących prąd. c) odepchnąć go. d) w razie potrzeby podjąć reanimację.

5) Obowiązek ochrony przeciwpożarowej w zakładzie pracy spoczywa na:

a) pracodawcy. b) pracowniku. c) inspektorze bhp. d) straży pożarnej.


6) Najkorzystniejsza pozycję do spawania to pozycja: a) pionowa. b) pułapowa. c) naścienna. d) podolna.

7) Do spawania gazowego nie jest używany:

a) tlen. b) acetylen. c) wodór. d) ksenon.

8) Aby otrzymać 300 l acetylenu należy poddać reakcji z wodą:

a) 100 kg karbidu. b) 200 kg karbidu. c) 1 kg karbidu. d) 10 kg karbidu.

9) Butle z acetylenem pomalowane są na kolor: a) zielony. b) niebieski. c) czarny. d) żółty.

10) Zawory butli zawierających acetylen powinny być wykonane z:

a) tworzywa sztucznego. b) stali. c) mosiądzu. d) aluminium.

11) Spawanie metodą w lewo powinno się stosować do blach:

a) o grubości nie przekraczającej 3 mm. b) o grubości od 3 do 5 mm. c) o grubości powyżej 6 mm. d) poniżej 6 mm.

12) Stale dobrze spawalne zawierają do: a) 0,65% węgla. b) 0,25% węgla. c) od 0,25% do 0,65%. d) powyżej 0,65%.

13) Grubość otuliny w elektrodzie cienko otulonej stanowi: a) 40% średnicy elektrody. b) 20% średnicy elektrody. c) 60% średnicy elektrody. d) 30% średnicy elektrody.


14) Elektrody o otulinie kwaśnej oznaczone są literą: a) A. b) R. c) C. d) B.

15) Podczas spawania w pozycji pułapowej natężenie prądu powinno być:

a) wyższe o 10%. b) niższe o 10%. c) wyższe o 50%. d) takie samo jak podczas spawania w innych pozycjach.

16) Stale niskostopowe zawierają: a) do 10% składników stopowych. b) do 5 % składników stopowych. c) do 2,5% składników stopowych. d) od 2,5% do 5% składników stopowych.

17) Elektrody do spawania metodą TIG wykonane są z: a) molibdenu. b) miedzi. c) wolframu. d) stali.

18) Do nowoczesnych metod spawania nie należy: a) spawanie wiązką elektronów. b) spawanie laserowe. c) spawanie plazmowe. d) spawanie gazowe.

19) Cięcie tlenem polega na: a) utlenianiu metalu w atmosferze czystego tlenu. b) reakcji tlenu z innymi gazami. c) topieniu tlenków metalu. d) nagrzewaniu metalu i rozerwaniu go.

20) W procesach cięcia nie jest wykorzystywany:

a) tlen. b) wodór. c) propan – butan. d) argon.


KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko................................................................................................ Wykonywanie połączeń blachy techniką spawania Zakreśl poprawną odpowiedź

Nr zadania Odpowiedź Punkty 1 a b c d

2 a b c d

3 a b c d

4 a b c d

5 a b c d

6 a b c d

7 a b c d

8 a b c d

9 a b c d

10 a b c d

11 a b c d

12 a b c d

13 a b c d

14 a b c d

15 a b c d

16 a b c d

17 a b c d

18 a b c d

19 a b c d

20 a b c d

Razem:


6. LITERATURA 1. Hillar J., Jarmoszuk S.: Ślusarstwo i spawalnictwo. Technika ogólna. WSiP, Warszawa

1995 2. Mistur L.: Szkolenie spawaczy gazowych i łukowych elektrodami otulonymi. KaBe S.C.,

Krosno 2001 3. Tokarz K. (red.): Mechanik pojazdów samochodowych. Techniczne podstawy zawodu

część I. Technologia Ogólna. Kogel Publishing, Wrocław 2001

Czasopisma 4. Auto expert: 5/2000, 11/2000 5. Auto Moto Serwis 2/2006

Wykonywanie połączeń blachy techniką spawania

Art & Photos